Upload
others
View
15
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
LAPORAN PROYEK AKHIR
PERANCANGAN POROS PADA
MESIN BALL MILL
Disusun guna memenuhi sebagai syarat
Untuk menyelesaikan studi dan mendapatkan gelar
Ahli Madya Teknik Mesin
Oleh :
ADI RIDWAN SATRIA
NIM I8615002
PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan bagi Allah SWT karena atas berkat rahmat dan
karunia-Nya penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan proyek akhir ini
dengan baik dan lancar. Proyek akhir merupakan salah satu mata kuliah wajib
yang harus ditempuh oleh mahasiswa Program Studi Diploma Tiga Teknik Mesin
Produksi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta sebagai syarat kelulusan dalam menempuh perkuliahan. Pelaksanaan
proyek akhir kemudian dilaporkan dalam bentuk laporan sebagai
pertanggungjawaban kepada pihak Program Studi.
Melalui proyek akhir ini, penulis dapat menyalurkan banyak ilmu yang
diperoleh di bangku kuliah lalu diterapkan kedalam sebuah mesin dari proyek
akhir ini.
Selama proses pelaksanaan proyek akhir maupun penulisan laporan
tentunya tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis
menyampaikan terima kasih atas dukungan dan bimbingan kepada:
1. Bapak, Ibu, dan semua keluarga yang senantiasa memberikan do’a,
dukungan dan motivasi untuk bersemangat dalam menyelasaikan setiap
tugas perkuliahan.
2. Bapak Ubaidillah S.T., M. Sc.,Ph.D. selaku pembimbing I dari penulis.
3. Bapak Teguh Triyono, S.T., M.Eng. selaku pembimbing II dari penulis.
4. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.T. selaku kepala prodi jurusan D3
Teknik Mesin
5. Bapak Dr. Budi Kristiawan, S.T.,M.T. selaku pembimbing akademik yang
telah membimbing selama perkuliahan.
6. Teman-teman satu tim yang bersama-sama membuat proyek akhir ini
hingga selesai.
7. Rekan mahasiswa Diploma III Teknik Mesin angkatan 2015.
8. Seluruh Dosen, dan laboran Universitas Sebelas Maret Surakarta.
9. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya proyek akhir
dan penyusunan laporan ini.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
Sebagai penutup, penulis menyadari tidak ada yang sempurna dimuka
bumi ini. Oleh karena itu, penulis memohon maaf apabila dalam pelaksanaan
serta laporan proyek akhir ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan, serta
penulis meminta kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan
laporan proyek akhir ini. Akhir kata, semoga proyek akhir dan laporan yang
telah terselesaikan bermanfaat bagi semua pihak dan dapat dipergunakan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, 30 Juli 2018
Penulis
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
PERANCANGAN POROS PENUMPU MESIN BALL MILL Oleh : Adi Ridwan Satria
ABSTRAK
Mesin ball mill adalah salah satu jenis mesin penggiling yang digunakan
untuk menggiling suatu bahan material menjadi bubuk yang sangat halus. Mesin
ini memiliki spesifikasi panjang 670 mm, lebar 410 mm dan tinggi 486 mm
dengan kapasitas 0,975 liter. Bahan hasil gilingan diharapkan mendekati ukuran
nanometer. Tujuan proyek akhir ini adalah pembuatan Mesin Ball Mill serta
menghitung proses produksi dan perancangan pada poros. Pada Mesin Ball Mill
ini dilengkapi dengan inverter yang dapat mengatur kecepatan putaran sesuai
dengan yang diinginkan sampai dengan kecepatan putar 3000 rpm pada poros
penggerak tabung putar. Poros penggerak tabung putar memiliki panjang 390mm
dengan diameter 20mm. Berdasarkan hasil perhitungan perancangan poros pada
mesin ball mill diperoleh torsi ekuivalen sebesar 6733,47 Nmm dan diperoleh
diameter ijin poros dengan torsi ekuivalen sebesar 8,02 mm. Sesuai dengan
perhitungan yang telah dibuat dengan safety factor dari poros berputar yaitu Km
sebesar 1,5 dan Kt sebesar 1 untuk beban sama yang terus menerus. Bahan poros
yang digunakan ST37.
Kata kunci : Mesin Ball Mill, Transmisi, Inverter.
Design of a Shaft for Ball Mill Machine By : Adi Ridwan Satria
ABSTRACT
Ball mill machine is a type of grinding machine whose its purpose is to
grind a certain type of material to the refined and subtle size. The specification of
this machine is 670 mm in length, 410 mm width, 486 mm heigh, with the capacity
of 0.975 litre. The product of the grinding process is expected approaching
nanometer dimension. The goal of this final project of this Ball Mill Machine is to
calculate the production process and the designing process of the shaft. This
machine is equipped with rotation meter inverter which capable of adjusting the
shaft rotation rate until 3000 rpm. The shaft's measurement is 390 mm in length
and 20 mm in diameter. Based on the calculation made from this machine's shaft,
the equivalent of the torque reach 6733,47 Nmm while the equivalent torque of the
shaft reached 8,02 mm. Consistent with the calculation considering the safety
factor from the rotating shaft, that is 1,5 km and Kt as big as 1 for the same
amount of weight that constantly pressing. The material used for the shaft is
ST37.
Key words : Ball Mill Machine; Trasnmission; Inverter
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... ii
HALAMAN BERITA ACARA ................................................................... iii
KATA PENGANTAR ................................................................................. iv
ABSTRAK .................................................................................................. vi
DAFTAR ISI ............................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 3
1.3 Batasan Masalah ................................................................................. 3
1.4 Tujuan dan Manfaat Proyek Akhir ....................................................... 3
1.5 Sistematika penulisan .......................................................................... 4
BAB II DASAR TEORI
2.1. Konsep Perencanaan Poros ................................................................. 5
2.1.1. Tekanan ..................................................................................... 5
2.1.2. Statika ....................................................................................... 5
2.1.3. Tumpuan .................................................................................... 7
2.2. Poros .................................................................................................. 7
2.2.1 Sifat poros .................................................................................. 8
2.2.2 Tegangan Dalam Poros .............................................................. 9
2.2.3 Poros Yang Menerima Momen Bending ..................................... 10
2.3. Inersia ................................................................................................. 11
2.3.1. Momen Inersia ........................................................................... 12
2.4. Tegangan ............................................................................................ 14
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR
3.1. Diagram Proses Perencanaan .............................................................. 16
3.2. Skema Peralatan ................................................................................. 17
3.2.1 Motor Listrik ............................................................................. 18
3.2.2 Rangka ...................................................................................... 19
3.2.3 Tabung Putar ............................................................................. 19
3.2.4 Poros ......................................................................................... 20
3.2.5 Bearing ...................................................................................... 20
3.2.6 Pulley ........................................................................................ 21
3.2.7 Inverter ...................................................................................... 21
3.2.8 Kontaktor ................................................................................... 28
3.3. Perhitungan Daya ................................................................................ 22
3.3.1 Perhitungan Volume Tabung Ball Mill ....................................... 22
3.3.2 Perhitungan Daya yang Digunakan ............................................. 23
3.4. Perhitungan Transmisi ........................................................................ 25
3.5. Perhitungan Poros ............................................................................... 29
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
BAB IV PROSES PRODUKSI
4.1. Komponen Mesin ............................................................................... 45
4.1.1 Poros ......................................................................................... 45
4.1.2 Profil Alumunium ...................................................................... 45
4.1.3 Polyurethane ............................................................................. 45
4.1.4 Tabung Putar ............................................................................. 45
4.2. Peralatan yang Digunakan .................................................................. 45
4.3. Proses Produksi .................................................................................. 46
4.4. Perhitungan Biaya Komponen ............................................................ 58
4.4.1. Estimasi Biaya Raw Material .................................................... 58
4.4.2. Estimasi Biaya Permesinan ....................................................... 58
4.5. Perakitan dan Perawatan Mesin .......................................................... 59
4.6. Biaya Keseluruhan ............................................................................. 60
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 61
5.2. Saran ................................................................................................. 61
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis Tumpuan ............................................................................. 7
Tabel 2.2 Sifat Mekanik Baja Yang Digunakan Untuk Poros ........................ 8
Tabel 2.3 Momen Inersia Benda 3 Dimensi ................................................... 13
Tabel 3.1 Bahan, Massa dan Massa Jenis ..................................................... 23
Tabel 3.2 Beban Poros .................................................................................. 29
Tabel 3.3 Faktor Keamanan Poros Berputar ................................................. 43
Tabel 4.1 Estimasi Biaya Material ................................................................. 58
Tabel 4.2 Estimasi Waktu Proses Produksi ................................................... 58
Tabel 4.3 Biaya Total Proses Permesinan ..................................................... 58
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Keseimbangan Statis ................................................................. 6
Gambar 2.2 Pembebanan Merata .................................................................. 6
Gambar 2.3 Pembebanan Yang Terjadi Pada Suatu Bidang .......................... 14
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perencanaan ............................................. 16
Gambar 3.2 Skema Rancangan Mesin Ball Mill ........................................... 18
Gambar 3.3 Motor Listrik ............................................................................ 19
Gambar 3.4 Rangka ..................................................................................... 19
Gambar 3.5 Tabung Putar ............................................................................ 19
Gambar 3.6 Poros ........................................................................................ 20
Gambar 3.7 Bearing ..................................................................................... 20
Gambar 3.8 Pulley ....................................................................................... 21
Gambar 3.9 Inverter ...................................................................................... 21
Gambar 3.10 Kontaktor ................................................................................ 22
Gambar 3.11 Tabung Putar .......................................................................... 23
Gambar 3.12 Posisi Bahan Saat Ditabung Ball Mill ...................................... 24
Gambar 3.13 Puli dan sabuk V ..................................................................... 26
Gambar 3.14 Skema Pembebanan Poros ..................................................... 29
Gambar 3.15 Poros ...................................................................................... 30
Gambar 3.16 Arah Torsi .............................................................................. 31
Gambar 3.17 Reaksi Gaya Vertikal Poros .................................................... 32
Gambar 3.18 Diagram Benda Bebas Poros Vertikal ..................................... 32
Gambar 3.19 Diagram SFD Vertikal ............................................................ 36
Gambar 3.20 Diagram BMD Vertikal .......................................................... 37
Gambar 3.21 Reaksi Gaya Horizontal Poros ................................................. 37
Gambar 3.22 Diagram Benda Bebas Poros Horizontal .................................. 37
Gambar 3.22 Diagram SFD Horizontal ........................................................ 41
Gambar 3.23 Diagram BMD Horizontal ....................................................... 42