PERHITUNGAN SABUK V

Sebuah pengolah hasil panen atau perontok padi akan beroperasi secara optimal pada putaran 200-400 rpm.Motor yang dianggap sesuai adalah motor listrik dengan daya 2 HP dan putaran 1420 rpm.Rencanakan poros dan sabuk-V yang sesuai dengan tansmisi ini.

Jawab :

1.                   P =  2 HP = 2 x 0,735 = 1,47 kW, n₁ = 1420 rpm,n₂ = 400,C = 300 mm

n₁              1420

  i  = ¾¾  =  ¾¾¾   =  3,55

n₂              400

  Faktor Koreksi daya yang akan ditranmisikan

Daya yang akan ditranmisikan	¦c
Daya rata – rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal	1,2  -  2,0 0,8  -  1,2 1,0  -  1,5

Dari tabel diatas diperoleh :

2.                  ¦_c  =  1,4

Apabila P adalah daya nominal output dari motor pengerak, maka berbagai macam faktor keamanan biasanya diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil.

3.                   P_d  =  ¦_c P

   =  1,4 X 1,47 = 2,06 (kW)

                                               P_d

4.                   T₁  =  9,74 X 10 ⁵ ¾¾ 

                                               n₁

                         

                                                     2,06

T₁  =  9,74 X 10 ⁵ ¾¾  = 1412,9 ( kg mm ) = 1413 Kg.mm

                                              1420

                                                             P_d

T₂  =  9,74 X 10 ⁵ ¾¾ 

                                               n₂

                         

                                                     2,06

T₂  =  9,74 X 10 ⁵ ¾¾  =  5016,1 (kg mm) = 5016 Kg.mm                  

                             400

5.                   Bahan Poros S30C  , s_B = 48 ( kg/mm² )

Bahan poros s30c dengan kekuatan tarik TB=48 Sf1 6, Sf2=2 dengan alur pasak. Sesuai dengan standart ASME,untuk harga 18% ini faktor keamanan yang di jamin sebesar sebesar 5,6 harga ini untuk Sf dengan kekuatan yang dijamin dan 6,0 untuk bahan

S-C dengan pengaruh massa dan gaya paduan,karena poros di beri alur pasak untuk pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar,diambil faktor yang menyatakan sebagai Sf2 dengan harga 1,3-3,0 sehingga

       t_a  =  s_B  / (S¦₁ . S¦₂  )

                          =  Sf₁  =  6 , Sf₂  =  2 ( dengan alur pasak )

                 t_a     =  48 / ( 6x2 )   =  4  ( kg/mm² )

      K_t   = 2 untuk beban tumbukan ( K_t = 1,5 – 3,0 ) 

                  C_b = 2 untuk lenturan               ( C_b = 1,2 – 2,3 )

6.                   d_s1 = { 5,1/t_a K_t C_b T₁ }^1/3              

    = { 5,1 /4,. 2. 2,3. 1413 }^1/3

                      = 20,2 (mm)

  d_s2 = { 5,1/t_a K_t C_b T₂ }^1/3              

    = { 5,1 /4. 2. 2,3. 5016  }^1/3

                      = 30,87 (mm) 

 

7.                   Dari diagaram diatas diperoleh penampang sabuk – V : tipe A   ,dari rencana P=1,47   dan n1=1420rpm  

                                      

8.                   d_min  = 95 ( mm )

Penampang	A	B	C	D	E
Diameter min,yang diizinkan	65	115	175	300	450
Diameter min, yang dianjurkan	95	145	225	350	550

Tabel 2.3  Diameter minimum puli yang diizinkan dan dianjurkan (mm)

9.                   d_P = 95 , D_P = d_P x i

            =  95 x 3,55 = 337 (mm)

d_k = 95 + (2 x k )

      = 95 + (2 x 4,5) = 104 (mm)

  D_k =  D_P + (2 x k )

       = 337 + (2 x 4,5) = 346 (mm)

      5/3 d_s1 + 10 (mm)

         5/3 x 20,2 + 10     = 43,67 ®  d_B = 50 (mm)

  5/3 d_s2 + 10 (mm)

                                    5/3 x 30,8 + 10  = 61,45 ®  D_B = 61 (mm)

10.               Kecepatan Sabuk

                   p   d_p     n₁  

 v   = ¾¾¾¾¾¾¾¾  = (m/s)

                        60 x 1000

                        3,14 x 95 x  1420   

 v   = ¾¾¾¾¾¾¾¾  = 7,06 (m/s)

60    x 1000

11.               Karena kecepatannya 7,06 (m/s) < 30 (m/s), maka dianggap baik

  d_k      +     D_k

12.               C   -   ¾¾¾¾¾¾¾¾  = (mm)

                            2

  104  +  346    

300 -  ¾¾¾¾¾¾¾¾  = 75 (mm), Baik

                                         2

13.               Model InterpelasiDipakai tipe standart.

dari 1400---1,31

                      1420----?

                      1600------1,43

                      

                                            20                                               20

P_o  =  1,31 + ( 1,43 – 1,31 ) ( ¾¾ ) + 0,18 + ( 0,20 – 0,18 ) ( ¾¾ )

                                                      200                                            200

                 = 1,31 + 0,012 + 0,18 + 0.002

                 =  1,5 (kW)

14.               L  =  2C + p/2 ( d_p + D_p ) + 1/4C ( D_p - d_p ) ²

          =  2 x 300 + 1,57 ( 95 + 337 ) + 1/4x300 ( 337 - 95 ) ²m

              =  600 + 678 + 49

              =  1327,53 (mm)

15.               Nomor nominal sabuk – V  No = 53  L = 1346 (mm)

16.                    b  =  2L – 3,14 (D_p + d_p )

               =  2 x 1346 – 3,14 (337 + 95 )

                   =  2692 – 1356

                   =  1334,7  mm

                   b + Ö b² – 8 (D_p - d_p )²

            C    =  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                             8

                                                             

                        1336 +  Ö 1336² – 8 (337 - 95 )²

                  =   ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                                   8

                        1336 +  Ö 1784896 – 468512

                  =    ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                              8

                           1263 + Ö        1316384

                  =    ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                                8

                                       1336  + 1147

                  =    ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ 

                                                      8

 C   =  310 mm

                                   

57(D_p - d_p )

17.               q  = 180⁰ - ¾¾¾¾¾¾

      C

                               57 (337 - 95 )

  = 180⁰ - ¾¾¾¾¾¾

    300

                       = 180⁰ – 46 = 134⁰    Kq =  0,87⁰

                     

18.                N      =     ¾¾¾

   P₀  Kq

                             2,058

N     = ¾¾¾¾¾

  1,5 x 0,87

                2,058

N      = ¾¾¾

   1,305

= 1,6 Þ  2 Buah

19.               Daerah penyetelan sumbu poros

  DC_i : 20 (mm) ,  DC_t : 40 (mm)

20.                Penampang sabuk – V Tipe : A , Jumlah Sabuk (N) : 2  , Diameter Luar Puli

            d_k  = 104,D_k = 346,25

Lubang poros  20,2 mm, 30,87 mm                          

     _{+ 40 (mm)}     

        Jarak Sumbu Poros :  310  

                                                                 ^{- 20 (mm)}

Perhitingan Poros

Tentukan diameter poros untuk meneruskan daya 1,47 kW pada putaran 400 rpm.Disamping beban puntir, diperkirakannya pula akan dikenakaanya beben lentur. Sebuah alur pasak perlu dibuat, dan bahan dari baja batang S45C.        

Jawab :

1. P    = 1,47 kW

n    =  400 rpm

2. ƒ_C     = 1,4

  Faktor Koreksi daya yang akan ditranmisikan

Daya yang akan ditranmisikan	¦c
Daya rata – rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal	1,2  -  2,0 0,8  -  1,2 1,0  -  1,5

3. P_d   = P x f_C

               = 1,47 x 1,4 = 2,058 kW

                                     

                                       P_d

4. T   =  9,74 X 10 ⁵ ¾¾ 

                                       n

                         

                                                     2,058

T   =  9,74 X 10 ⁵    ¾¾  = 5011,2 ( kg mm )

                                                400     

5. Keadaan beban

Dalam hal ini beban horisontal dan vertikal ditentukan sendiri

6.    H₁  = 30 kg             V₁  = 25 kg

  H₂  = 40 kg             V₂  = 20 kg

           

                      H₁ x (l₂ + l₃) + (H₂ x l₃)

7.    RH₁       =     ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾    

                                      L

                     (30 x 700) + (40 x 200)

             =     ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾    =  29 kg

                                   1000

  RH₂       =    (H₁ X H₂) – RH₁  = (30 X 40) – 29  = 41 kg

                      V₁ x (l₂ + l₃) + (V₂ x l₃)

  RV₁    =     ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                      L

                     (25 X 700) + (20 X 200)

            =     ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾     =  21,5 kg

                                  1000

               RV₂     =    (V₁ x V₂) – RV₁  = (25 + 20) – 21,5 = 23,5  kg

8.    Momen Lentur

  MH₁  = RH₁ x l₁ =  29 x 300  =  8700 (kg.mm)

  MH₂  = RH₂ x l₃ =  41 x 200  =  8200 (kg.mm)

  MV₁  = RV₁ x l₁ =  21,5 x 300  =  6450  (kg.mm)

  MV₂  = RV₂ x l₃ =  23,5 x 200  =  4700  (kg.mm)

9.    Momen lentur Gabungan

               ________________

MR₁  =  Ö  (MH₁)² + (MV₁)²     

                   ________________

           = Ö  (8700)² + (6450)²     

                   ___________________

          = Ö  (75690000) + (41602500)

         

               =  10830  (kg.mm)

               ________________

MR₂  =  Ö  (MH₂)² + (MV₂)²     

                   ________________

           = Ö  (8200)² + (4700)²     

                   _____________________

          = Ö  (67240000) + (22090000)

         

               =  9452  (kg.mm)

10.   Bahan poros   S45C, s_B = 58 ( kg/mm² )

       S¦₁  = 6,0         S¦₂  = 2,0

11.   t_a  =  s_B  / (S¦₁ . S¦₂ )

       =  58 / (6,0 . 2,0 )

       =  4,83  (kg/mm²)

12.   K_m  =  2,0                K_t =  2,0

                         _____________________

13.   d_s  = { 5,1/t_a  Ö  (K_m x MR₁)² + (K_t x T)² }^1/3

                              ____________________________

       = { 5,1/4,83  Ö (2,0 x 10830)² + (2,0 x 5011,2)² }^1/3

              = { 26253 }^1/3

              = 30 (mm)  ®  35 (mm)

                  10 x 5,0  1,0  (1,0  jari-jari filet  )

              =  1,0 / 30 =  0,033          

                        16            ___________________

             t   =     ¾¾¾      Ö  (K_m x MR₁)² + (K_t x T)²

                   p x d_s³

                                   16            __________________________

                   =       ¾¾¾      Ö (2,0 x 10830)² + (2,0 x 5011,2)²   

                  3,14 x 35³

                  =    2,87  (kg/mm²)

              

                 t_a  x S¦₂  : t x

                 4,83 x 2  >  2,87 x 2,43 , baik

14.    Perhitungan Defleksi Puntiran

    G  =  8,3 x 10³  (kg/mm³)

                        TL

         =  584   ¾¾ 

                    G x d_s⁴

                                        5011,2 x 1000

         =  584   ¾¾¾¾¾¾¾¾¾   =  0,23⁰

                           8,3 x 10³ x 35⁴

15.    0,23⁰  <  0,25⁰,  baik 

16.    Gaya resultane horizontal yang bersangkutan   =  70 kg

                                                 40

Pada titik pusat gaya = 300 + ¾¾  x 500 = 586 mm,  1000 – 586 = 414 mm

                                                 70

Gaya resultante dari komponen vertikal yang bersangkutan = 45 kg

Karena gaya ini lebih kecil dari komponen horizontal maka diabaikan.

Perhatikan defleksi

                              70 x 586² x 414²

y  =  3,23 x 10^-4 x  ¾¾¾¾¾¾¾¾¾  =  0,93 mm

                                    35⁴ x 1000

y/l  =  0,93/1  = 0,93 (mm/m) 

17.     0,93  <  (10,3 – 0,35),  baik

18.     W_s  =  berat benda yang berputar,  W₁ = 20 kg    W₂ = 15 kg

   Berat poros  Ws = (p/4) x 3,5² x 100 x 7,86/1000 

                              = (3,14/4) x 3,5² x 100 x 7,86/1000  = 7,56  kg

Setengah dari berat tersebut dianggap bekerja di tengah poros sebagai beban terpusat.

                        

19.   Putaran kritis untuk masing – masing benda yang berputar  N_ci  (rpm)

                                  35²          ________

        N_c1  =  52700   ¾¾¾¾¾  Ö 1000/20     =  2175  (rpm)

                            300 x 700

                                  35²         _________            

     N_c2  =  52700   ¾¾¾¾¾ Ö 1000/15      =  3295  (rpm)

                             800 x 200

                                  35²          _________

     N_c3  =  52700  ¾¾¾¾¾ Ö 1000/3,78    =  4201  (rpm)

     500 x 500

20.    Putaran kritis sistem  N_co (rpm)

           1                      1                     1                   1

  ¾¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾ +  ¾¾¾¾¾ + ¾¾¾¾¾

       N²_co                (2175)²           (3295)²            (4201)²          

           1                      1                     1                   1

  ¾¾¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾ +  ¾¾¾¾¾ + ¾¾¾¾¾

       N²_co             4730625        10057025      17648401

           1       

  ¾¾¾¾¾  =  10^-6 x (0,25 + 0,1 + 0,059)

      N²_co 

           1     

  ¾¾¾¾¾  =  10^-6 x (0,409)

      N²_co

           1

  ¾¾¾¾¾  =  0,000000409

      N²_co

  N²_co  =  2444988

  N_co   =  1564  (rpm) 

21.   n₁/N_co  :  (0,6 – 0,7)  =  400/1564 <<  (0,6 – 0,7), baik

22.   d_s  =  35  (mm),     S45C

 

Posted in: ELEMEN MESIN