Tugas Akhir MESIN FRAIS JARI 1repository.usd.ac.id/33981/2/955214081_Full[1].pdf · 2019. 4. 8. · Tugas Akhir “ MESIN FRAIS JARI “ 6 7. Bapak dan ibu Dibjoharsono selaku orang

Tugas Akhir “ MESIN FRAIS JARI “ 1





KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala berkat dan

rahmat-Nya yang telah diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

Karya Tulis ini merupakan Tugas Akhir yang disusun sebagai salah satu

syarat untuk memperolah gelar sarjana. Adapun tugas akhir ini bertujuan agar

mahasiswa mampu merancang, meneliti, membandingkan suatu alat yang

membahas banyak hal antara lain : perancangan alat itu sendiri yang dimulai dari

perhitungan, pemilihan bahan, dan disertai dengangambar lengkap yang

diperlukan. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih

kepada :

1. Tim Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Ir. Pj Soedarjono selaku Dosen Senior Fakultas Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. Gregorius Harjanto selaku Dekan FakultasTeknik Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

4. Bapak Yosep Agung C.,S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

5. Bapak Ir. Mudjijana, M. Eng. selaku Dosen Pembimbing Utama.

6. Bapak Doddy Purwadianto, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing kedua

yang telah berkenan meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan

pengarahan.


7. Bapak dan ibu Dibjoharsono selaku orang tua penulis yang telah

memberikan segalanya demi terselesainya karya tulis ini.

8. Mas-mBak-Gebby, Iyus-Heni, Yuli, Singgih, yang tercinta yang telah

banyak memberikan bantuan.

9. Phytria S. terjelek dan tersayang atas kecerewetannya sehingga penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Teman-teman : Gembul, Iyan, Bowo, dan semua teman-teman TM 95.

11. Motor-motorku : Astre Prima, GL Pro, Merzy, Grand, Pitung, Vespa yang

selalu setia menemaniku dan mau mengantarku pergi kuliah.

Penulis menyadari bahawa karya tulis ini masih sangat jauh dari sempurna, oleh

karena itu penulis dengan senang hati akan menerima segala masukan dan kritikan

yang bersifat membangun untuk perbaikan karya tulis ini. Puji syukur Tuhan,

Amin.

Yogyakarta, September 2003

Penulis


DAFTAR ISI

Halaman Judul ………………………………………………………… i

Halaman Soal …………………………………………………………. ii

Halaman Persetujuan ………………………………………………………. iii

Halaman Pengesahan Ujian ………………………………………………. iv

Kata Pengantar …………………………………………………………… v

Daftar Isi …………………………………………………………………. vi

Daftar Gambar …………………………………………………………… vii

Daftar Tabel ………………………………………………………………. viii

Daftar Lambang / Notasi ……………………………………………………. ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ………………………………………………………… 1

1.2 Mesin Frais …………………………………………………………… 2

1.3 Gerakan-gerakan Milling ……………………………………………... 3

1.4 Tipe-tipe Mesin ………………………………………………………. 4

1.5 Pembagian Mesin Frais ………………………………………………. 6

1.5.1 Mesin Frais Horisontal ………………………………………. 6

1.5.2 Mesin Frais Universal ……………………………………….. 7

1.5.3 Mesin Frais Vertikal …………………………………………. 8

1.5.4 Mesin Frais Datar ……………………………………………. 9

1.6 Pembatasan Masalah …………………………………………………. 18


1.7 Prosedur Perancangan ………………………………………………... 18

BAB II MESIN FRAIS JARI PEMBUAT ALUR PASAK

3.1 Pendahuluan ……………………………………………………….. 38

3.2 Perancanagan V-Belt ………………………………………………. 39

3.3 Perancangan Roda Gigi Lurus ……………………………………… 43

3.4 Perancangan Roda Gigi Kerucut ……………………………………. 52

3.6 Perancangan Roda gigi Cacing ……………………………………… 62

3.7 Perancangan Pinion dan Rack ………………………………………. 67

BAB IV PERANCANGAN POROS

4.1 Tinjauan ……………………………………………………………… 71

4.2 Macam-macam Poros ……………………………………………….. 71

4.3 Perancangan Poros …………………………………………………... 72

4.4 Perhitungan Diameter Poros …………………………………………. 94

4.5 Perhitungan Defleksi Terhadap Puntiran …………………………….. 95

4.6 Perhitungan Defleksi Maksimum ……………………………………. 97

4.7 Perhitungan putaran kritis Poros …………………………………….. 98

BAB V PERANCANGAN PASAK

5.1 Tinjauan ……………………………………………………………… 103

5.2 Macam-macam Pasak ……………………………………………….. 103

5.3 Perencanaan Pasak ………………………………………………….. 104

5.3.1.1 Perencanaan Pasak 1 ……………………………………………… 104

5.3.1.2 Perencanaan Spline ……………………………………………….. 110


BAB VI PERANCANGAN BANTALAN

6.1 Tinjauan ……………………………………………………………… 112

6.2 Klasifikasi Bantalan …………………………………………………. 112

6.3 Pemilihan Bantalan ………………………………………………… 114

BAB VII PELUMASAN

7.1 Tinjauan ……………………………………………………………… 119

7.2 Pelumasan Roda Gigi ………………………………………………... 120

7.3 Pelumasan Bantalan …………………………………………………. 121

7.4 Pelumasan Pinion dan Rack …………………………………………. 122

BAB VIII PERANCANGAN BAUT DAN TUAS PEMINDAH KECEPATAN

8.1 Perancangan baut ……………………………………………………. 123

8.2 Tuas Pemindah Kecepatan ………………………………………….. 125

BAB IX PENUTUP

9.1 Kesimpulan ………………………………………………………….. 127

9.2 Penutup ………………………………………………………………. 129

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Mesin Frais Horisontal ……………………………………… 7

Gambar 1.2 Meja Mesin Frais Universal ………………………………… 8

Gambar 1.3 Mesin Frais vertikal ………………………………………… 8

Gambar 1.4 Mesin Frais Datar ………………………………………….. 9

Gambar 1.6 Mesin Frais portal …………………………………………. 10

Gambar 1.7 Poros frais …………………………………………………… 11

Gambar 1.8 Poros fraian dengan duri penusuk …………………………... 11

Gambar 1.9 Kepala pisau frais dengan pembawa ………………………… 12

Gambar 1.10 Frais kecil dengan Tabung pengurung ……………………. 12

Gambar 1.11 Frais kecil dengan tang pengencang ……………………… 12

Gambar 1.13 Konus Amerika ……………………………………………. 13

Gambar 1.14 Jepitan Mesin ……………………………………………… 14

Gambar 1.15 Jepitan mesin dalam jumlah banyak ……………………… 15

Gambar 1.16 Pengencang berganda …………………………………….. 16

Gambar 1.17 Meja Putar ………………………………………………… 16

Gambar 1.18 Alat Pembagi ………………………………………………. 17

Gambar 2.1 Pisau jari dua bibir ………………………………………….. 23

Gambar 2.2 Pisau jari tiga bibir ………………………………………….. 23

Gambar 2.3 Sarung pengurung morse konus …………………………….. 25

Gambar 2.4 Sarung pengurung dikuatkan plat penguat ………………….. 26

Gambar 2.5 Sarung pengurung dengan baut penyambung ………………. 26


Gambar 2.7 Mesin frais jari pembuat alur pasak ……………………….. 33

Gambar 2.8 Susunan roda gigi untuk putaran 324 rpm ………………… 34

Gambar 2,9 Susunan roda gigi untuk putaran 346 rpm ………………… 35

Gambar 2.10 Susunan roda gigi untuk putaran 404 rpm ……………….. 35

Gambar 2.11 Susunan roda gigi untuk putaran 485 rpm ………………... 36

Gambar 2.12 Susunan roda gigi untuk putaran 606 rpm ………………… 37

Gambar 2.13 Susunan roda gigi untuk putaran 809 rpm ………………... 37

Gambar 3.1 Nama-nama bagian roda gigi ………………………………. 44

Gambar 5.1 Macam-macam Pasak ………………………………………. 102

Gambar 6.1 Tata nama bantalan peluru …………………………………. 113


Inti Sari

Mesin perkakas adalah suatu mesin yang digunakan untuk membuat suatu

bentuk, ukuran dan akurasi dari suatu benda kerja. disamping pengerjaan bubut

dan pengerjaan bor yang banyak, masih terdapat lagi pengerjaan-pengerjaan

sejumlah besar produk yang tidak dapat dilakukan pada mesin bubut dan mesin

bor, seperti umpamanya pengerjaan bidang-bidang rata, alur-alur, lubang-lubang

pasak, alur-alur ekor burung, pengigian dan sebagainya.

Yang cocok untuk pekerjaan ini adalah mesin frais. Bentuk dan ukuran-

ukuran produknya merupakan dasar konstruksi beberapa jenis mesin frais.

Mesin frais dalam perancangan ini adalah mesin frais yang dapat berdiri sendiri,

dalam arti mesin ini tidak terletak maupun dilektakkan di atas sebuah meja

maupun landasan tertentu melainkan mempunyai landasan tersendiri yang

menyatu dengan mesin itu sendiri.

Dalam penulisan buku ini yang akan dibahas lebih lanjut adalah jenis

pekerjaan membuat alur pasak pada poros dengan lebar 5 – 15 mm. Untuk

keperluan jenis pekerjaan ini paling cocok adalah dengan menggunakan mesin

frais jari vertikal. Pada perancangan ini tipe yang digunakan adalah mesin frais

tipe Knee, dengan 6 tingkat kecepatan. Spindle pahat ini juga bisa berputar searah

jarum jam dan berlawanan jarum jam. Untuk penjelasan lebih lanjutakan dibahas

dalam karya tulis ini.


ABSTRACT

Machine is a tool used for making form, and accuracy of a work object. In

addition to many lathing and borings, there are works of flat surfacing, spur gear,

pin hole, burd tail spur gears, gearing, so on.

Consistent with such design is milling machine. Form and measures of

products are bases of construction of some types of machine.

The vertical millimg machines in this design is a millimg machine which

can stand alone, it means that ut is not lied or pleased on a desk and certain base,

but it has base alone integrated into the machine itself. In writing this paper, I will

discuss types of job tomake pin spur gear in axis with width 5 – 5mm. For the job

need, it is necessary to use a vertical milling machine. In this designing, the type

used is a milling machine with knee type, with 6 speeds. Chisel spindle is also

winding in clockwise. To explain it furthermore, I will discuss it.


BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Mesin perkakas adalah suatu mesin yang dipergunakan untuk membuat

suatu bentuk, ukuran dan akurasi dari suatu benda kerja. Klasifikasi mesin

perkakas dibagi menjadi beberapa katagori menurut spesifikasinya, yaitu :

1. Mesin perkakas untuk kegunaan umum ( General Purpose ).

2. Mesin perkakas digunakan untuk benda kerja dengan jangkauan yang

luas atau digunakan untuk benda kerja pada benda kerja yang luas.

3. Mesin untuk kegunaan khusus.

Mesin ini digunakan untuk benda kerja yang sama atau serupa tetapi

dengan ukuran yang berbeda, atau dengan kata lain untuk jenis

pengerjaan tertentu dari benda kerja. Benda kerja dikerjakan dengan

mesin bubut, mesin drill, mesin sekrap, mesin frais, mesin gerinda,

dan masih banyak jenis pengerjaan benda kerja yang lain walaupun

jenis mesin yang digunakan mempunyai tipe pengerjaan benda kerja

yang hampir sama.

4. Mesin perkakas untuk pengerjaan terbatas atau tertentu ( Limited

Purpose ).

Untuk mesin jenis ini jangkauan operasinya terbatas dan sempit dalam

pengerjaan benda kerjanya. Misalnya mesin ini hanya digunakan untuk

mengerjaan benda kerja dengan kekerasan benda kerja tertentu.


Menurut katagori di atas maka dalam penyusunan buku ini hanya akan

membahas mesin frais jari untuk pembuatan alur-alur pada poros baja dengan

lebar pasak 5 – 15 mm yang disesuaikan dengan soal Tugas Akhir. Dalam hal ini

yang termasuk dalam kategori di atas adalah mesin perkakas yang ketiga.

1.2 Mesin Frais

Di samping pengerjaan bubut dan pengerjaan bor yang banyak, masih

terdapat lagi pengerjaan-pengerjaan sejumlah besar produk yang tidak dapat

dilakukan pada mesin bubut dan mesin bor, seperti umpamanya pengerjaan

bidang-bidang rata, alur-alur, lubang-lubang pasak, alur-alur ekor burung,

penggigian dan sebagainya.

Yang cocok untuk pengerjaan ini ialah mesin frais. Bentuk dan ukuran-

ukuran produk-produknya merupakan dasar konstruksi beberapa jenis mesin frais.

1.3 Gerakan-gerakan dalam Milling

Gerakan-gerakan dalam mesin frais dapat dibagi 1

1. Gerak utama berputar

Sisi-sisi potong dari pahat milling dibuat dalam bentuk bulat. Sambil

memotong pahat berputar pada sumbunya. Gerakan berputar ini

disebut gerakan utama.

2. Gerakan Pengikatan

1 Sambsudin, Teknologi Mekanik, halaman 102


Untuk memungkinkan sisi potong masuk dalam bahan benda kerja

ditempatkan melawan pahat. Kedalaman dari pemasukan diakibatkan

dari gesekan pengikatan.

3. Gerakan Pemakanan

Benda kerja digerakkan sepanjang benda yang akan dikerjakan dengan

bidang yang dipotong.

1.4 Tipe-tipe Pisau Frais

Menurut desainnya pisau frais dapat dibedakan♦ :

1. Arbor cutter

Cutter mempunyai lubang pusat atau memasang pada arbor, pada

lubang cutter beralur pasak.

2. Shank cutter

Cutter tipe ini mempunyai tangkai lurus atau tirus yang menjadi satu

dengan bodi cutter. Penggunaan dari cutter ini dengan memasangkan

tangkainya pada lubang spindle.

3. Face cutter

Cutter ini diikatkan pada ujung short arbors dan biasanya untuk

milling plane surface.

♦ Samsudin, Teknologi Mekanik, halaman 102.


Menurut general shape dibedakan :

1. Plain milling cutter

Hanya memiliki gigi-gigi pada kelilingnya. Gigi dapat lurus atau

spiral. Biasanya dibuat spiral bila lebarnya > 5/8 inchi.

2. Side milling cutter

Seperti plain milling cutter, hanya selain gigi-giginya yang ada

sekeliling cutter masih ada gigi-gigi pada satu sisi atau kedua sisinya.

Kadang-kadang juga dua side milling cutter yang hanya mempunyai

gigi-gigi pada satu sisi digabungkan menjadi satu cutter sehingga

gaya aksial yang bekerja pada cutter dapat dihilangkan.

3. Metal sliting saw cutter

Mempunyai side milling cutter atau plain milling cutter dibuat tipis

kira-kira setebal 3/16” atau lebih tipis lagi, digunakan untuk

pengirisan plat.

4. Angle milling cutter

Dibuat dengan sudut yang bermacam-macam dapat dibuat dengan sisi

iris tunggal/ganda. Alat iris dengan sisi iris tunggal berupa konis

tunggal. Angle cutter dipergunakan untuk pembuatan roda pal, akar

burung.

5. End milling cutter

Mempunyai sisi iris pada ujung dan kelilingnya, bentuk gigi

lurus/miring. Untuk end milling kecil tangkainya dan mata frais


menjadi satu, sedang induk end milling yang besar dibuat terpisah

antara mata frais dan tangkainya dan disebut shell end mill.

6. Form milling cutter

Digunakan untuk pengirisan dengan bentuk yang khusus misalnya

untuk roda gigi.

7. T. Slot cutter

Mempunyai plain milling cutters kecil atau side milling cutter yang

mempunyai tangkai silindris / konus, digunakan untuk membuat alur-

alur bentuk T.

8. Insert tooth cutter

Gigi-gigi mata frais dibuat dengan bahan yang mahal (logam khusus)

disisipkan pada baja biasa.


1.5 Pembagian Mesin Frais

Menurut konstruksi mesin dibagi menjadi ♣

1.1.1. Mesin frais horisontal ⊗

Mesin frais horisontal ( gambar 1.1 ) adalah cocok untuk pengerjaan-

pengerjaan frais yang banyak dijumpai. Ciri mesin frais ini adalah poros utama

yang horisontal, yang mempunyai bantalan di dalam sebuah rangka yang

berbentuk lemari. Oleh karena poros utama itu tidak dapat disetel, adalah perlu

untuk memasang benda kerjanya di atas sebuah meja siku yang dapat disetel

dengan eretan memanjang dan lintang.

♣ Teknik Bengkel 1, Mesin Frais, halaman 126 ⊗ Alat-alat Perkakas, C. van Terheijden-Harun, jilid 1, tahun 1981.

Mesin Frais Vertikal

Mesin Frais Vertikal Penggunaan Umum

Mesin Frais Horisontal

Tipe Vertikal Datar Penggunaan Tunggal

Tipe Horisontal Datar Penggunaan Tunggal

Tipe Knee Tipe Bed Tipe Knee Tipe Bed

Mesin Frais


Gambar 1.1 Mesin frais horisontal Sumber : Alat-alat Perkakas, C. van Terheiden-Harun, jilid 2, 1981

Perencanaan dan pembuatan sebuah meja mesin frais yang dapat

digerakkan dalam tiga arah sulit diwujudkan. Apalagi meja tersebut diharapkan

tidak melengkung dan dapat meredam getaran pada waktu pemfraisan. Dengan

alasan ini maka meja siku mesin frais jenis horisontal merupakan kelemahannya.

1.1.2. Mesin frais universal ⊗)

Bedanya mesin frais universal dengan mesin frais horisontal ialah, bahwa

meja mesin frais universal dengan hantaran memanjang dapat diserongkan

terhadap poros utamanya.

Mesin frais ini mempunyai keunggulan yaitu dapat digunakan untuk

memfrais alur berbentuk sekerup ( gambar 1.2 )

⊗ Alat-alat Perkakas, C. van Terheijden-Harun, jilid 1, tahun 1981.


Gambar 1.2 Mesin frais universal Sumber : Alat-alat Perkakas, C. van Terheiden-Harun, jilid 2, 1981

1.1.3. Mesin frais vertikal ⊗)

Sudah menjadi kenyataan bahwa untuk sejumlah besar pengerjaan frais,

mesin frais vertikal ( gambar 1.3 ) adalah lebih mudah daripada mesin frais

horisontal.

Gambar 1.3 Mesin frais vertikal Sumber : Alat-alat Perkakas, C. van Terheiden-Harun, jilid 2, 1981

Satu-satunya perbedaan antara mesin frais vertikal dan mesin frais

horisontal ialah, bahwa yang pertama mempunyai poros utama vertikal yang dapat

disetel secara aksial. ⊗ Alat-alat Perkakas, C. van Terheijden-Harun, jilid 1, tahun 1981.


Bila poros utama vertikal itu dapat diserongkan, maka dimungkinkan

untuk memfrais alu berbentuk sekerup seperti pada mesin frais universal.

1.1.4. Mesin frais datar⊗

Mesin frais datar ( gambar 1.4 ) cocok sekali untuk produksi massa yang

pemfraisannya hanya menurut arah memanjang.

Gambar 1.4 Mesin frais datar Sumber : Alat-alat Perkakas, C. van Terheiden-Harun, jilid 2, 1981

Meja sudut dengan segala keberatannya, tidak terdapat di sini. Meja

Fraisnya terletak di atas hantaran yang tetap dari rangkanya.

Untuk penyetelan fraisnya, poros utama yang horisontal beserta

penggerakannya dapat disetel keseluruhannya menurut arah vertikal.

1.1.5. Mesin frais portal ⊗)

Untuk pemfraisan benda-benda kerja yang panjang dan berat, digunakan

mesin frais portal ( gambar 1.5 ).

⊗ Alat-alat Perkakas, C. van Terheijden-Harun, jilid 1, tahun 1981. ⊗ Alat-alat Perkakas, C. van Terheijden-Harun, jilid 1, tahun 1981.


Gambar 1.6 Mesin frais portal Sumber : Alat-alat Perkakas, C. van Terheiden-Harun, jilid 2, 1981

1.1.6. Pemasangan frais ⊗

Frais-frais selubung, piringan sudut dan profil yang berlubang, dipasang pada

poros utama mesin frais dengan bantuan poros frais.

Pada mesin-mesin frais lama poros utamanya mempunyai lubang tirus

menurut Morse. Ke dalam lubang ini poros frais itu ditarik kencang dengan

bantuan batang penarik ( gambar 1.7 )

Gambar 1.7 Sumber : Alat-alat Perkakas, C. van Terheiden-Harun, jilid 2, 1981

Poros frais itu dikeluarkan dari poros utama dengan pemutaran kembali batang

penariknya sedemikian jauh, sehingga dada dari batang penarik itu menyentuh

⊗


mur penutup. Jadi batang penarik itu berfungsi sebagai batang penekan dan

menekan poros frais keluar dari poros utama.

Frais kepala dipasang pada poros utama dengan batuan poros frais yang

pendek yang disebut duri penusuk ( gambar 1.8 ). Frais-frais kepala dapat

dilaksanakan dengan alur pasak yang memanjang atau melintang. Karena itu

maka terdapat dua jenis duri penusuk.


Frais –frais kepala pisau dipasang pada kerucut luar ( 3 : 10 ) dari poros

utama dan ditarik dengan bantuan batang penarik dan sebuah pembawa lepas (

gambar 1.9 ).


Frais –frais jari dan alur pasak dengan tangkai tirus dapat langsung dipasang ke

dalam lubang tirus dari poros utama dan ditarik dengan batang penarik. Untuk

frais-frais kecil digunakan tabung-tabung pengurang ( gambar 1.10 ).


Gambar 1.10 Gambar 1.11 Sumber : Alat-alat Perkakas, C. van Terheiden-Harun, jilid 2, 1981

Frais-frais kecil dengan tangkai silindris dipasang di dalam kepala pengencang

dengan tang pengencang yang dapat ditukar ( gambar 1.11 ). Mesin-mesin lama

dengan konus Morse pada poros utamanya mempunyai satu keberatan.

Konus-konus Morse menjepit sendiri. Hal ini berarti bahwa sebuah

perkakas yang dilengkapi dengan konus Morse, akan terjepit tetap, meskipun

hanya dipukul dengan gaya kecil ke dalam konus Morse bagian dalam.

Bila mesin frais sudah berputar beberapa jam, poros utamanya sedikit

memuai karena panas gesekan. Jadi bila sebuah poros frais yang dingin dipasang

di dalam poros utama yang panas, dapat terjadi, bahwa poros itu sedemikian

kukuh letaknya karena pengerutan poros utamanya, sehingga ia tidak dapat lagi

dikeluarkan tanpa mengalami kerusakan.

Mesin-mesin frais baru mempunyai poros utama dengan konus Amerika

(3,5: 12). Gambar 1.12a , di mana poros-poros frais dalam dalam segala keadaan

dapat dikeluarkan dengan mudah.



Poros-poros frais yang dilengkapi dengan kerucut yang sesuai, mendapat

jaminan terhadap pemutaran dengan dua buah pasak melintang ( gambar 1.13b ).

Frais-frais kepala pisau besar disekerup dengan empat buah baut pada

bidang depan yang rata dan dipusatkan oleh bagian luar poros utama yang

silindris.

1.1.7. Pengencangan benda-benda kerja⊗

Benda-benda kerja harus dikencangkan secara kukuh pada waktu

pemfraisan. Sebab bila benda kerja itu terlepas, akibatnya keretakan frais.

Pada jumlah-jumlah yang kecil, benda-benda kerjanya dikencangkan satu

demi satu pada jepitan mesin ( gambar 1.13 ). Maka harus perhatikan, supaya

bagian-bagian yang kecil tidak dapat melengkung.

⊗ Alat-alat Perkakas, C. van Terheijden-Harun, jilid 1, tahun 1981.



Benda-benda kerja yang lebih besar dapat dipasang dengan pelat-pelat

pengencang dan baut-baut pengencang di atas meja frais. Cara pengencangan ini

dapat juga lebih ekonomis untuk produk-produk kecil dalam jumlah yang agak

banyak ( gambar 1.14 ).

Pada waktu pengencangan dan pengaturan letaknya benda-benda kerja,

mesin fraisnya tidak produktif. Maka untuk pemfraisan benda-benda kerja dalam

jumlah banyak, diusahakan merancang lengkapan-lengkapan pengencang

sehingga produk-produknya dapat dikencangkan dengan cepat dan tanpa

pengaturan letaknya. Bila lengkapan pengencang itu dibuat berganda ( gambar

1.15 ), pada waktu pemfraisan benda kerja a, benda kerja b, yang telah dikerjakan

dapat diganti dengan benda kerja yang belum dikerjakan. Maka waktu yang

dibutuhkan untuk pengencangan menjadi berkurang, dengan demikian waktu yang

tersedia menjadi lebih efektif.




Produk-produk yang sebagian harus difrais melingkar, dikencangkan di atas

sebuah meja-putar ( gambar 1.17 ).



Pada meja putar itu kadang-kadang ditempatkan sebuah cakar tiga yang memusat

sendiri. Maka meja putar itu dapat juga digunakan untuk pembuatan pembagian-

pembagian, misalnya bujur sangkar, segi enam, dan seterusnya.

Yang lebih cocok untuk pembuatan pembagian adalah pengencangan pada

sebuah alat pembagi ( gambar 1.18 ). Benda kerja a di kencangkan di antara

kepala lepas b dan alat pembagi c. Pelat pembagi d dipasang tetap pada

poros pembagi f.


Setelah gerendel e ditekan ke bawah, poros pembagi dapat diputar meliputi

sudut yang dikehendaki. Pembawa g berfungsi supaya benda kerja ikut berputar

dengan poros pembagi dan pelat pembagi. Setelah semuanya selesai pelat

pembaginya digerendel lagi.

Pelat pembagi itu mempunyai 24 lubang penghematan, sehingga

memungkinkan 2, 3, 4, 6, 8, 12 dan 24 pembagian.

Kadang-kadang pelat pembagi itu dapat ditukar, sehingga banyaknya

pembagian masih dapat diperluas.

Metoda ini disebut pembagian langsung.


1.6. Pembatasan Masalah

Pada perancangan mesin frais jari ini penulis membatasi masalah yang

dibahas yaitu :

1. Dari soal dibatasi perancangan transmisi mesin frais jari.

2. Pemindahan kecepatan pada kotak transmisi dilakukan dengan manual,

pemindahan transmisi ini dilakukan setelah mesin mati ( mesin dalam

keadaan tidak beroperasi.

3. Konstruksi untuk handle pemindah kecepatan tidak dijelaskan secara

rinci dan tidak dilakukan perhitungan.

4. Naik turunnya pahat dilakukan dengan manual.

1.7. Prosedur Perancangan

Dalam perancangan mesin frais jari ini langkah-langkah sistimatis sebelum

dilakukan perhitungan lebih lanjut mengenai dimensi-dimensinya harus dilakukan

lebih dahulu agar mudah dan mempercepat proses perancangannya. Adapun

langkah-langkah sistimatis perancangan adalah sebagai berikut :

1. Langkah awal dalam perancangan mesin frais jari ini adalah

menentukan karakteristik benda kerja yang akan dikerjakan dengan

mesin ini yaitu Baja.

2. Menentukan putaran poros spindle pada mesin frais jari, dengan

jangkauan kecepatan yang diperlukan untuk pekerjaan pemfraisan

bahan baja.

3. Menentukan besar daya motor.


4. Memperhitungkan putaran poros input dari putaran motor penggerak.

5. Menentukan variasi kecepatan yang diperlukan pada poros spindle.

6. Memperhitungkan dimensi pada pulley transmisi.

7. Menentukan poros transmisi roda gigi.

8. Dengan menganalisa beban yang harus didukung karena adanya kotak

antar pulley dengan transmisi sabuk dan kontak antar roda gigi,

defleksi serta putaran kritis poros yang disyaratkan dapat dicari

diameter poros dan bahan poros serta bagian yang diikatnya dan

batasan-batasan yang ada.

9. Menentukan ukuran-ukuran pasak yang dibutuhkan untuk meneruskan

daya dengan pertimbangan dari diameter poros.

10. Pemilihan bantalan-bantalan dengan pertimbangan gaya-gaya yang

didukunganya.

11. Menentukan pelumasan yang cocok untuk keperluan pelumasan yang

dibutuhkan oleh rangkaian roda gigi yang ada.

12. Setelah ukuran dan ruang yang diperlukan untuk semua elemen mesin

tersebut diperoleh, maka ukuran badan mesin dapat diperkirakan.


BAB II

MESIN FRAIS JARI

2.1 Mesin Frais Jari

Mesin frais jari dalam perancangan ini adalah mesin frais yang dapat

berdiri sendiri, dalam arti mesin ini tidak terletak maupun diletakkan di atas

sebuah meja maupun landasan tertentu melainkan mempunyai landasan tersendiri

yang menyatu dengan mesin itu sendiri.

Mengefrais adalah pekerjaan penyayatan benda kerja dengan

menggunakan pisau frais. Adapun jenis pekerjaan yang dapat dilayani dengan

mesin frais ini bermacam-macam, diantaranya : meratakan permukaan,

penggigian, membuat alur-alur, membuat alur pasak, proses drilling, boring

reaming, dan masih banyak lagi jenis pengerjaan yang lainnya dan tinggal

menggati alat irisnya. Dalam penulisan buku ini yang akan dibahas lebih lanjut

adalah jenis pekerjaan membuat alur pasak pada poros dengan lebar 5 – 15 mm.

Untuk keperluan jenis pekerjaan ini paling cocok adalah dengan menggunakan

mesin frais jari vertikal. Alur pasak adalah tempat pasak terbenam di dalam poros

supaya dapat meneruskan daya dan putaran poros ke bagian yang lain, misalnya

roda gigi, puli, kopling, dan lain-lain. Pada perancangan ini tipe yang digunakan

adalah Mesin Frais tipe Knee, dengan 6 tingkat kecepatan yang dapat diubah-ubah

pada saat mesin berhenti. Spindle pahat mesin ini juga bisa berputar searah jarum

jam dan berlawanan jarum jam.


2.2 Komponen-komponen Perkakas

2.2.1 Motor Penggerak

Motor penggerak digunakan sebagai penggerak mula dan sumber tenaga kemudian ditransmisikan untuk menggerakkan spindle yang berguna untuk memutar pahat.

2.2.2 Transmisi Sabuk

Disamping untuk digunakan untuk meneruskan putaran juga digunakan

sebagai pengaman bila terjadi beban lebih akan terjadi slip sehingga tidak

merusak motor listrik.

2.2.3 Kotak Transmisi

Kotak transmisi digunakan sebagai tempat susunan roda gigi maupun puli

dan sabuk. Di dalam kotak inilah putaran direduksi sesuai putaran yang

diinginkan, sehingga akan didapatkan beberapa tingkat kecepatan.

2.2.4 Pisau Frais

Untuk membuat alur pasak digunakan pisau frais jari. Pisau ini

mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya dapat digunakan untuk mengebor

dan memotong samping. Ada 2macam pisau frais jari untuk alur pasak, yaitu ♣ :

1. Pisau jari untuk alur dengan dua bibir.

Gambar 2.1 Pisau jari dua bibir

2. Pisau jari untuk alur dengan tiga bibir.

♣ Teknik Bengkel, mesin frais, halaman 138.


Gambar 2.2 Pisau jari tiga bibir

Pada saat terjadi penyayatan akan dihasilkan tatal, tatal-tatal yang

dihasilkan antara lain ♦ :

1. Sheared Chip

Tatal berupa elemen yang mempunyai bentuk teratur dan terikat lemah

satu dengan yang lain, hal ini terjadi pada logam yang keras dan liat.

2. Continous Chip

Tatal berupa elemen-elemen yang bersatu, jenis tatal ini terjadi pada

logam yang lunak dan liat.

3. Discontinous Chip

Tatal yang dihasilkan berupa elemen-elemen yang terpecah,

mempunyai bentuk yang tidak teratur, jenis tatal ini terjadi pada

logam-logam yang keras dan getas.

Umur alat iris merupakan waktu yang digunakan alat iris dari saat setelah

pengasahan sampai tumpul. Umur alat iris ini dapat ditentukan dari beberapa

parameter, yaitu :

1. Bahan alat iris dan bahan benda kerja.

2. Bentuk ujung alat iris.

3. Chip Cros Section.

♦ Samsudin, Teknologi Mekanik, halaman 33.


4. Kecepatan potong.

5. Cara pendinginan.

Tabel 2.1 menyajikan harga umur alat iris :

TABEL 2.1 Harga economic tool life≠

Machine Tool Setting

Economical tool life ( min )

Engine lathe of plane Ordinary 40

Drill press Accuracy 120

Hand screw machine Ordinary 30

Automatic screw machine Ordinary 400

Automatic milling machine simple cutter Ordinary 600

Milling machine ordinary cutter 250

Milling machine 2000

2.2.5 Collet / sarung pengurung

Pisau frais jari pembuat alur pasak dengan tangkai konus dipegang dengan

sarung pengurung, lubang konus atau langsung pada spindle nosenya.

Macam-macam sarung pengurung :

1. Sarung pengurung Morse konus.

Untuk memasang pisau frais dengan tangkai morse konus pada mesin yang

mempunyai spindle morse konus, maka sarung pengurung morse konus yang

digunakan. Pisau frais dipegang oleh baut penyambung pada sarung

pengurung. Sarung pengurung dipegang oleh draw bar pada spindle nosenya.

Draw bar tersebut dibautkan pada ujung yang lain dari penyambung.

≠ George, B Bieter, Mechanical Metalurgi, page 94


Gambar 2.3 Sarung pengurung morse konus.

2. Sarung pengurung dikuatkan plat penguat.

Pada beberapa mesin frais sarung pengurung dipegang dimuka dari spindle

nose oleh plat penguat yang mudah diganti. Dalam hal ini pisau frais dipegang

pada sarung pengurung dengan baut pengencang.

Gambar 2.4 Sarung pengurung dikuatkan dengan plat penguat.

3. Sarung pengurung dikuatkan dengan baut penyambung.

Jika pisau frais dipegang oleh penyambung harus ada jarak minimum 2 mm

antara sarung pengurung dan baut penyambung, diukur sejajar dengan sumbu

pisau frais.


Gambar.2.5 Sarung pengurung dikuatkan dengan baut penyambung.

2.3 Diagram Kinematik Kecepatan

Pada perancangan ini bahan yang akan dikerjakan adalah baja yang

diambil adalah alloy steel, dengan kecepatan sayat 50 fpm (berdasarkan anjuran

alat iris HSS), dengan pisau jari berdiameter 5 – 15 mm, sehingga didapat putaran

:

n = D

v×

×π

1000 .........................................................( 2.1)

dimana : v = kecepatan potong ( m/menit ), 50 fpm = 15,24 m/menit.

D = diameter pisau frais ( mm )

n = putaran pisau ( rpm )

Tabel 2.2 Cutting speed yang diijinkan ( HSS )7

Bahan Cutting Speed ( FPM )

Baja paduan 50

Baja karbon 60

7 Van Terheijden-Harun, 1994, Mesin Perkakas 3


Baja karbon menengah 80

Besi cor 100

Brass, Copper 150

Alumunium 300

maka :

n = 15100024,15

××

π = 324 rpm.

Mesin frais jari pembuat alur pasak ini dirancang dengan 6 tingkat kecepatan

dengan ϕ = 1,41.

maka untuk putaran selanjutnya :

Tabel 2.3 Harga ϕ untuk Mesin Perkakas8

Mesin Perkakas ϕ

Mesin untuk kerja berat dan otomatis 1,12 Ukuran luas sampai sedang mesin

perkakas umum dan otomatis 1,26

Ukuran sedang mesin perkakas umum 1,41 Ukuran sedang sampai kecil untuk

mesin perkakas umum 1,58

n1 = 324 rpm

n2 = 324 × φ = 324 × 1,41 = 347 rpm

n3 = 324 × φ2 = 324 × 1,412 = 404 rpm

8 Machine tools design, regulation of speed and rates, hal. 61


n4 = 324 × φ3 = 324 × 1,413 = 485 rpm

n5 = 324 × φ4 = 324 × 1,414 = 606 rpm

n6 = 324 × φ5 = 324 × 1,415 = 809 rpm

Gambar 2.6 Diagram Kinematik Kecepatan

2.4 Perhitungan Daya Motor dan Putaran Motor

Daya yang dibutuhkan mesin frais jari untuk membuat alur pasak dengan

lebar 5 – 15 mm ( 0,20 – 0,59 ) inchi dan tebal 3 – 9 mm ( 0,12 – 0,35 ) inchi

yaitu daya untuk pengeboran dan daya untuk pemakanan memanjang. Rencana

bahan yang akan dikerjakan dengan mesin frais jari ini adalah baja yang

mempunyai kekerasan 429 BHN. Kecepatan potong 50 fpm (untuk alat iris HSS).

Pisau frais yang dipakai menggunakan pisau frais jari untuk alur dengan jumlah

gigi potong 3 bibir dan dengan diameter pisau 5 – 15 mm. Selanjutnya mencari

konsumsi daya spesifik untuk bahan baja dengan kekerasan 429 BHN adalah

sebesar :

809

606

485

404

347

324

809

1,12

10,8

1,5

0.8


Hpc = ( )pw ×

××

DV

π12

× ( )z × ( )ff × ( )w × ( )d .....( 2.2 )

Sebagai pendukung rumus di atas halaman berikut disajikan tabel harga HPc/CIM

untuk berbagai macam material.

Tabel 2.4 Harga HPc/CIM untuk berbagai macam material<10

Material Cut Tool Shape Brinell

hardness no Hp2 / cu in. per

min 126 0,59 – 0,66 Plain carbon steel 179 0,70 – 0,79

262 0,85 – 0,98 118 0,36 – 0,39 Free cutting steel 179 0,44 – 0,48 229 0,50 – 0,54 8,14,6,6,6,0,1/16 131 0,46 – 0,57 Alloy steel 179 0,55 – 0,68 269 0,67 – 0,83 429 1,10 – 1,90 140 0,22 – 0,32 Cast Iron 179 0,45 – 0,68 256 0,85 – 1,30 33 0,18 – 0,27 Leaded Brass 76 0,22 – 0,31 131 0,25 – 0,35 Unleaded brass 50,9 0,54 Pure Copper 8,14,6,6,6,15,0 40,4 0,88 33 0,084 – 0,10 Magnesium Alloys 49 0,094 – 0,11 68 0,10 – 0,12 55 0,28 159 0,26 Allumunium Alloys 8,14,6,6,15,0 32 0,12 20,40,10,10,10,15,0 94 0,15 115 0,17 – 0,21 153 0,20 Monel Metal 8,14,6,6,6,15,3/64 147 0,58 – 0,17 160 1,35


Kecepatan pemakanan dapat dihitung dengan rumus<11 :

fm = 1512100024,15

×× = 84,6 mm/min

fm = ft × z × n<12

maka :

ft = nz

fm

× =

rpmmm3243

min/6,84×

= 0,09 mm/gigi = 0,003 in/gigi

dimana : Hpc = daya alat potong ( Hp )

v = kecepatan potong ( rpm )

D = diameter pahat ( inchi )

z = jumlah gigi alat potong

f = kecepatan feeding per gigi ( in per tooth )

d = dalamnya pemotongan ( inchi )

w = lebar pemakanan ( inchi )

maka daya yang dibutuhkan :

Hpc = ( )90,1 ×

6,0

5012xx

π × ( )3 × ( )003,0 × ( )6,0 × ( )47,0

= 1,3 hp.

Daya motor yang dibutuhkan<13 :

Hpg =

f

c

f

p

EH

+ Hpt

dimana : Hpg = daya motor ( hp )

<11 Gerling, All abaut Machine Tools, page 131 <12 Ibid, page 131 <13 Ibid page 62


Hpt = daya tambahan yang dibutuhkan untuk menjalankan mesin pada

saat mesin berbeban = 0,5 hp

Eff = effisiensi mesin diambil 0,8

maka :

Hpg =

8,03,1 + 0,5 = 2,4 hp Hpg = 1,8 kW

Pada saat pengeboran torsi yang dihasilkan<14 :

M = 25200 × f0,8 × d1,8 (lbs. in.)........................................( 2.3 )

Tenaga potong yang diperlukan<15 :

hp = 63025MN .........................................................................( 2.4 )

Gaya potong dapat dihitung<16 :

F = v

hp33000 ......................................................................( 2.5 )

dimana : M = torsi ( lbs inchi )

f = kecepatan feeding ( feet per revolution ) = 0,34 mm/put = 0,001

feet/put.

d = diameter pisau frais ( inchi ), 15mm = 0,59 inchi.

n = putaran ( 324 rpm ).

hp = horse power

v = cutting speed dalam fpm = 50 fpm ( HSS )

maka torsi yang dihasilkan : M = 25200 × 0,0010,8 × 0,781,8 = 64,2 lbs. in.

Tenaga potong yang dihasilkan :

<14 Ibid, page 63 <15 Ibid, page 64 <16


hp = 63025

3242,64 × = 0,33 hp = 0,186 kW

Gaya potong :

F = 50

25,033000× = 165 lbs = 75 kg

Jadi motor listrik yang digunakan adalah motor listrik dengan daya 2,2 kW dan

dengan putaran 1500 rpm.

2.5 Mekanisme Mesin Frais Jari

Gambar 2.7 Mesin Frais Jari pembuat alur pasak

2.6 Cara kerja

1. Putaran 324 rpm


Pulley seporos dengan motor listrik oleh karenanya apabila motor listrik

berputar maka pulley akan ikut berputar, putaran pulley kemudian

diteruskan roda gigi 1 yang seporos. Roda gigi 1 ini memutar roda gigi 3,

roda gigi 3 dan roda gigi 5 seporos dan roda gigi 5 memutar roda gigi 6.

Roda gigi 6 seporos roda gigi 7, roda gigi 7 memutar roda gigi 10 dan roda

gigi 10 memutar pasangan roda gigi kerucut, kemudian dari pasangan roda

gigi kerucut ini putaran diubah menjadi putaran vertical poros spindle.

Gambar 2.8 Susunan roda gigi untuk putaran 324 rpm

2. Putaran 346 rpm

Motor listrik berputar maka pulley ikut berputar. Putaran pulley ini

diteruskan untuk memutar roda gigi 1 yang seporos dengan pulley. Roda

gigi 1 memutar roda gigi 3. Roda gigi 3 seporos dengan roda gigi 5, roda

gigi 5 meutar roda gigi 6. Roda gigi 6 seporos dengan roda gigi 9, roda

gigi 9 memutar roda gigi 12. Roda gigi 12 memutar pasangan roda gigi

kerucut, kemudian dari pasangan roda gigi kerucut ini putaran diubah

menjadi putaran vertical poros spindle.


Gambar 2.9 Susunan roda gigi untuk putaran 346 rpm.

3. Putaran 404 rpm

Motor listrik berputar maka pulley ikut berputar. Putaran pulley ini

diteruskan roda gigi 1 yang seporos dengan pulley. Roda gigi 1 memutar

roda gigi 3. Roda gigi 3 seporos dengan roda gigi 5, roda gigi 5 memutar

roda gigi 6. Roda gigi 6 seporos dengan roda gigi 8, kemudian roda gigi 8

meneruskan putaran dengan memutar roda gigi 11. Roda gigi 11 memutar

pasangan roda gigi kerucut, kemudian dari pasangan roda gigi kerucut ini

putaran diubah menjadi putaran vertical poros spindle.


4. Putaran 485 rpm

Motor listrik berputar maka pulley ikut berputar. Pulley seporos dengan

roda gigi 2. Roda gigi 2 meneruskan putaran dengan memutar roda gigi 4.


Roda gigi 4 seporos dengan roda gigi 5, roda gigi 5 memutar roda gigi 6.

Roda gigi 6 seporos dengan roda gigi 7, roda gigi 7 meneruskan putaran

dengan memutar roda gigi 10. Roda gigi 10 memutar pasangan roda gigi




5. Putaran 606 rpm


roda gigi 2, roda gigi 2 meneruskan putaran dengan memutar roda gigi 4.

Roda gigi 4 seporos dengan roda gigi 5. Roda gigi 5 memutar roda gigi 6.

Roda gigi 6 seporos dengan roda gigi 9. Roda gigi 9 meneruskan putaran

dengan memutar roda gigi 12. Roda gigi 12 memutar pasangan roda gigi





6. Putaran 809 rpm


roda gigi 2. Roda gigi 2 meneruskan putaran dengan memutar roda gigi 4.

Roda gigi 4 seporos dengan roda gigi 5. Roda gigi 5 memutar roda gigi 6.

Roda gigi 6 seporos dengan roda gigi 8. Kemudian roda gigi 8 meneruskan

putaran dengan memutar roda gigi 11. Roda gigi 11 memutar pasangan

roda gigi kerucut, kemudian dari pasangan roda gigi kerucut ini putaran

diubah menjadi putaran vertical poros spindle.



BAB III

PERANCANGAN V-BELT DAN RODA GIGI

3.1 Tinjauan

Pada perancangan transmisi mesin frais jari untuk pembuatan alur pasak

ini terdiri dari reduksi tingkat pertama dari motor listrik ke poros pertama melalui

transmisi V-belt, dengan perbandingan reduksi i = 2,49. Untuk kebutuhan

pembuatan alur pasak dengan lebar 5 – 15 mm dibutuhkan 6 tingkat kecepatan,

hal ini disesuaikan dengan julah pisau frais yang akan digunakan, yaitu pisau frais

dengan nomor 5, 8, 10, 12, 14, dan 15 dengan ukuran millimeter. Dengan

demikian setiap pisau frais dalam penggunaannya mempunyai kecepatan sendiri-

sendiri. Kemudian untuk memperoleh 6 tingkat percepatan spindle, putaran dari

pulley direduksi oleh 6 pasang roda gigi lurus.

Pemilihan V-belt sebagai reduksi tingkat I karena mudah penangannya

dan harganya relatif murah. V-belt terbuat dari karet dengan inti tenunan teteron

dan mempunyai penampang trapesium, hal ini dimaksudkan agar memperoleh

tarikan yang besar. Alasan dari penggunaan V-belt adalah apabila pada waktu

mesin bekerja terjadi beban lebih yang disebabkan oleh gaya pemakanan oleh

pahat akan diharapakan terjadi slip antara pulley dengan V-belt, dengan demikian

tidak memyebabkan kerusakan pisau.


Pemilihan penggunaan roda gigi lurus untuk mereduksi putaran karena

roda gigi lurus sederhana, pembuatannya mudah, harganya relatif murah, dapat

digunakan untuk mereduksi putaran sampai dengan i = 7, sedangkan gaya-gaya

yang harus didukung oleh bantalan hanya dua macam yaitu gaya tangensial dan

gaya radial. Dengan demikian tidak perlu meggunakan bantalan khusus yang

mahal harganya. Akan tetapi penggunaan roda gigi lurus mempunyai kelamahan

yaitu sedikit agak berisik. Untuk mengubah putaran horisontal menjadi vertikal

digunakan pasangan roda gigi kerucut standar. Pasangan roda gigi ini mempunyai

sudut poros kedua kerucut 90o. Pengaturan pemakanan menggunakan pasangan

roda gigi cacing dan pasangan pinyon dan rack, yang digerakkan secara manual.

3.2 Perancangan V-Belt

Transmisi dengan sabuk bekerja berdasarkan suatu geseran antara pulley

dengan belt penggerak, gaya melingkar dapat dipindahkan dari pulley penggerak

ke pulley yang digerakkan. Perpindahan gaya ini tergantung dari tekanan belt

penggerak ke permukaan pulley, karena bila ketegangannya kurang maka belt slip

dan ketegangannya kurang sehingga tidak dapat meneruskan gaya secara

sempurna. Keuntungan transmisi belt ini adalah; dapat terjadi slip pada beban

lebih sehingga tidak menyebabkan kerusakan pada elemen mesin yang lain, dapat

meredam kejutan dan goncangan, dapat digunakan untuk memutar poros yang

digerakkan dalam dua arah tanpa mengubah kedudukan motor penggerak, poros

dapat berkedudukan sembarang terhadap poros penggerak. Syarat yang harus

dipenuhi oleh belt adalah kekuatan dan kelembutan terhadap pelengkungan yang


berulang kali sekeliling pulley, koefisien gesek antara belt dan pulley, massa tiap

satuan panjang dan ketahanan terhadap pengaruh dari luar, seperti uap lembab,

panas, debu, minyak dan sebagainya. Keuntungan yang lain adalah jarak poros

bisa diperpanjang, tidak bising, tanpa pelumasan, murah dibanding roda gigi,

konstruksi yang sederhana. V-belt dijual dengan tanpa sambungan. Jadi belt ini

tidak dapat disambung. Kalaupun terpaksa, penyambungannya akan sulit.

Gesekan antara V-belt dan pulley akan lebih besar dibanding belt rata. Aus pada

sisi samping. Dibanding roda gigi, transmisi ini dapat bekerja lebih tenang dan

dapat meredam getaran. V-belt tidak boleh terkena minyak, tidak boleh terkena

temperatur tinggi lebih dari 60 derajat celcius. Jika dipakai dua V-belt atau lebih

maka saat penggantiannya sebaiknya semua walaupun tidak semua yang rusak

karena jika tidak, bisa jadi semua sabuk tidak sama dalam memindahkan gayanya.

V-belt harus suai dengan cermat dalam alur pulley, sehingga sisi luar sabuk

menjadi rata dengan sisi luar pulley.

Pada perancangan V-belt ini data-data yang digunakan dalam perhitungan adalah

sebagai berikut :

Motor listrik dengan daya 2,125 KW pada Putaran input (nin) = 1500 rpm.

Perbandingan transmisi i1 = 2,78 putaran output (n1) = 537.71 rpm. Jarak sumbu

poros (C) =600 mm.

Faktor koreksi daya rata-rata fc = 1,2 ( tabel ), hal ini dikarenakan daya motor

sudah diberi harga yang lebih besar untuk faktor amannya

Daya rencana (Pd) = fc × P ……………………………………….(3.1)

= 2,215 ×1,2


= 2,55 KW

Momen rancangan T1 dan T2 adalah :

T1 = ( 9,74 x 105 × ( Pd/ n1 ))1/3…… …………………………(3.2)

T1 = ( 9,74 x 105 × ( 2.55 / 1400))1/3

= 1655,8 kg.mm

T2 = ( 9,74 × 105 × ( Pd/ n2 ))

= ( 9,74 × 105 × (2,55 / 537,71 ))

= 46719,03 kg.mm

Penampang V-belt : Tipe A ( tabel 5.4)

dmin = 71 mm

Diameter lingkaran jarak bagi pulley dp dan Dp

dp = 71mm

dp = dp × i1…………………………………………………...3.3)

= 95 × 2,78

= 197,38 mm

Untuk nilai K = 4.5 ( tabel 5.2 )

Diameter luar pulley dk dan Dk

dk = ( dp + (2 x K )……………….….……………………...(3.4)

= 80 mm

dk = 143 + 2 x 4,5……….…………………………………..(3.5)

= 206.38 mm


Kecepatan linear V-belt adalah :

V = 100060

ndp 1

×××π …………………………………….....………(3.6)

= 5,576 m/detik

v < 30 m/detik ( baik/aman )

maka :

C > ( Dk + dk ) / 2…………………………………………….(3.7)

365,81 > 600

300 > 129 mm ( baik/aman )

Pemilihan V-belt dipakai tipe standar

Kapasitas daya transmisi dari satu sabuk ( lihat tabel 5.5)

Po ( )1.31 (1.431.31+= x

−−

×−++

−−

1400160014001500)15.018.0(15.0

1400160014001500

= 1,535 kW

Panjang keliling sabuk adalah :

L = 2 x C + 2)(41)(

2dpDp

cDpdp −++

π ………………………(3.8)

= 1434,11 mm

Nomor nominal sabuk dilihat pada tabel panjang V-belt standar ( tabel 8 ) yaitu

Nomor 57 dengan panjang sabuk yang ada dalam perdagangan adalah 1448 mm.

b = 2 × L– π × (Dp + dp)……………………………………..(3.9)

= 2498,97 mm


Maka jarak sumbu poros sebenarnya adalah :

C = 8

)(8 22 dpDpbb −×−+………………………………….(3.10)

= 624,68 mm

Sudut kontak pulley kecil θ adalah :

θ = 1800−C

dpDp )(57 − ………………………………………..(3.11)

= 168,446 Kθ = 0.97 ( tabel 5.7 )

Jumlah sabuk adalah :

N = )KPo(

Pd

θ×……………………………………………….(3.12)

N = 1,79 2 buah sabuk

Daerah penyetelan jarak sumbu poros ( tabel 5.8 )

∆Ci = 20 mm

∆Ct = 40 mm

Jadi hasil perhitungan sabuk dan puli adalah sebagai berikut :

Penampang V-belt standar tipe A no 57

Jumlah sabuk (N) = 2 buah

Dp = 197,38 mm , dp = 71 mm

Dk = 206,38 mm , dk = 80 mm


3.3 Perancangan Roda Gigi Lurus

3.3.1 Nama-nama Bagian Roda Gigi

Nama-nama bagian roda gigi ditunjukan dalam Gambar 3.5. Ukuran utama

roda gigi dinyatakan dengan lingkaran jarak bagian, yaitu lingkaran khayak yang

menggelinding tanpa slip. Ukuran gigi dinyatakan dengan jarak bagi lingkar, yaitu

jarak sepanjang lingkar jarak bagian antara profil gigi ke profil yang lain yang

berdekatan.

Gambar 3.5. Nama-nama bagian roda gigi

3.3.2. Perhitungan Roda Gigi 1 dan 2

Data – data awal yang ada adalah ;

Daya yang akan ditransmisikan P = 2,125 KW

Jarak sumbu poros direncanakan a =150 mm

Perbandingan putaran direncanakan i = 1,525

Sudut tekanan pahat α =20 derajat

Putaran poros penggerak n1 = 537,710 rpm

Dari data-data diatas kemudian mulai dicari daya rencana (Pd)

Pd = P × fc ( KW )....……………..……………………………(3.13)


Dengan fc = faktor koreksi = 1,2 agar menghasilkan daya maksimal

Sehingga diperoleh daya rencana Pd = 2,55 KW

Kemudian mencari diameter sementara lingkaran jarak bagi gigi

d1’ = (ia

+×

12 ) (mm)………………………….……………………(3.14)

= 118,81 mm

d2’ = (i

ia+××

12 ) (mm)………….…………………………………(3.15)

= 181,188 mm

Pemilihan modul (m) dapat dicari dengan menggunakan diagram pemilihan

modul


Tabel 3.2 Pemilihan modul


Direncanakan m = 3

Jumlah roda gigi dan hasil perbandingan roda gigi

Gigi 1 :

Z1 = md '1 (buah)….………..……………………………………(3.16)

= 40 buah

Gigi 2 :

Z2 = md '2 (buah).……………..………………….………………(3.17)

= 61 buah

Diameter lingkaran jarak bagi

do1 = Z1 × m (mm)……………………………………………..(3.18)

= 119,048 mm

do2 = Z2 × m (mm)……………………………………………..(3.19)

= 180,952 mm

Jarak sumbu poros a

a = 21 × (do1 + do2) (mm)….……………..…………………(3.20)

= 150 mm

Kelonggaran puncak (ck)

ck = 0,25 × m (mm)………..……………….………………..(3.21)

= 0,750 mm

Kelonggaran sisi (co)

co = 0


Diameter lingkaran kepala (dk)

dk1 = (Z1 + 2) × m (mm)………………………………………(3.22)

= 126 mm

dk2 = (Z2 + 2) × m (mm)………………………………………(3.23)

= 189 mm

Diameter lingkaran kaki (df1)

df1 = (Z1 - 2) × m (mm)…………..……………………………(3.24)

= 112,5 mm

df2 = (Z2 - 2) × m (mm)………………….……………………..(3.25)

= 175 mm

Kedalaman pemotongan (H)

H = 2 × m + ck (mm)………………..………………………...(3.26)

= 6,75 mm

Tabel 3.3 Bentuk gigi

Faktor bentuk (Y)

Z1 = 40 buah Y1 = 0,391

Z2 = 61 buah Y2 = 0,422


Kecepatan putaran (v)

v = 100060

14,3 11

××× nd (m /dt)…………………….…….…………...(3.27)

= 3,377 m/dt

Gaya tangensial (Ft)

Ft = (v

Pd×102 ) (kg)……………………………………………(3.28)

= 80.287 kg

Roda gigi cukup teliti maka dengan v = 0.5 – 10 m/det, faktor fv dapat dilihat

dalam Tabel 3.4

Faktor dinamis pada kecepatan rendah :

fv =v+3

3 = 0,47

Bahan roda gigi

Bahan roda gigi pinyon = S45C

Kekuatan tarik bahan ( σB1) = 58 (kg / mm 2 )

Kekerasan permukaan (HB1) = 190

Bahan roda gigi besar = SC49

Kekuatan tarik bahan (σ B2) = 49 (kg / mm 2 )

Kekerasan permukaan (HB2) = 190

Beban lentur yang izin per-satuan lebar gigi

F’b1 = σB1 × m × Y1 × fv (kg / mm)………………………………(3.29)

= 16,54 (kg / mm)


F’b2 = σB2 × m × Y2 × fv (kg / mm)……………………………….(3.30)

= 11,9 (kg / mm)

Beban permukaan yang diizinkan per-satuan lebar gigi

F’H = fv × KH × do1 × (21

22ZZ

Z+× ) (kg / mm)……………………(3.31)

= 3,6 kg / mm

Faktor tegangan kontak KH dapat dilihat pada tabel 3.4 dari tabel tersebut didapat

KH = 0,035

Harga minimum Fmin = 3,6 kg / mm

Lebar sisi roda gigi

b = minFFt (mm)…………..……………………………………(3.32)

= 22,214 mm

Pengecekan perbandingan lebar roda gigi dengan modul bahan

(10 < mb > 6)

mb = 9

Didapat b/m = 7.4 berarti terletak antara 6 – 10

Setelah melakukan uraian diatas didapat :

do1 = 119,048 mm do2 = 180,952 mm

dk1 = 126 mm dk2 = 189 mm

df1 = 112.5 mm df2 = 175 mm

b = 20 mm m = 3,00

Hasil perhitungan roda gigi yang lain ada pada tabel di bawah ini :


Tabel 3.4 Hasil perhitungan roda gigi

Keterangan Roda gigi

I

Roda

gigi II

Roda

gigi III

Roda

gigi IV

Daya rencana (P) KW 1,125

Factor koreksi (fc) 1,2

Jarak sumbu poros (ao) mm 150 150

Modul pahat (m) mm 3

Sudut tekan pahat (αo) (o) 20

Perbandingan putaran (i) 1,5 0.8

Putaran poros (n) rpm 537,710 358,470 537,710 672,137

Diameter jarak bagi (d1) mm 119,048 180,952 134,525 165,746

Jumlah gigi 40 61 55 45

Perbandingan putaran (i) 1,525 0,818

Kelonggaran puncak (Ck) mm 0,750 0,750

Diameter kepala (dk) mm

Diameter lingkar kaki (df) mm

126

112,5

189

175

171

127,5

141

157,5

Kedalaman pemotongan

(H) mm

4.5 4.5

Kecepatan keliling (v) m/det 3,377 4,643

Gaya tangensial (Ft) kg/mm 80,287 56,018

Bahan gigi S45c Sc49 S45c Sc49

Tegangan lentur ijin

(αA) kg/mm2

Kekuatan tarik bahan kg/mm2

30

58

20

49

30

58

20

49

Kekerasan permukaan (HB) 190 190 190 190

Faktor bentuk gigi (Y) 0,391 0,422 0,399 0,415

bersambung......

Beban lentur ijin (Fb) kg/mm 16,54 11,9 14,6412 9,384

Beban permukaan (Fh) kg/mm 3,6


Lebar roda gigi (b) mm 22,214 18,133

.b/m 7,4 6,044


V

Roda

gigi VI

Roda

gigi VII

Roda

gigi VIII





Perbandingan putaran (i) 1 1,12

Putaran poros (n) rpm 358,470 358,470 320,063

Diameter jarak bagi (d1) mm 150 136,364 163,636

Jumlah gigi 50 45 55

Perbandingan putaran (i) 1 1,222

Kelonggaran puncak (Ck) mm 0,750 0,750



156

142

156

142

141

127,5

171

157,5

Kedalaman pemotongan

(H) mm

4,5 4,5


Gaya tangensial (Ft) kg/mm 92,431 102,701



(αA) kg/mm2


30

58

20

49

30

58

20

49


bersambung.....

Faktor bentuk gigi (Y) 0,408 0,408 0,401 0,411

Beban lentur ijin (Fb) kg/mm 18,95 12,63 19,56 11,146

Beban permukaan (Fh) kg/mm 4,102 4,268


Lebar roda gigi (b) mm 22,532 24,065

.b/m 7,51 8,022


IX

Roda

gigi X

Roda

gigi XI

Roda

gigi XII




Modul pahat (m) 3


Perbandingan putaran (i) 0,88 1

Putaran poros (n) rpm 358,470 407,325 358,470

Diameter jarak bagi (d1) mm 166,667 133,333 150

Jumlah gigi 56 45 50

Perbandingan putaran (i) 0,804 1

Kelonggaran puncak(Ck) mm 0,750 0,750



174

160

141

127,5

156

142

156

142

Kedalaman pemotongan (H)

mm 6,5 6,5


Gaya tangensial (Ft) kg 82,528 92,431


bersambung.......


(αA) kg/mm2


30

58

20

49

30

58

20

49



Faktor bentuk gigi (Y) 0,398 0,415 0,408

Beban lentur ijin (Fb) kg/mm 16.478 11.454 18.910 12.607

Beban permukaan (Fh) kg/mm 3.869 4.102

Lebar roda gigi (b) mm 21.329 22.532

.b/m 7.11 7.511

3.4 Perancangan Roda Gigi Kerucut

Untuk meneruskan putaran input dari poros horisontal menjadi out put

vertikal digunakan pasangan roda gigi kerucut. Pasangan roda gigi ini sumbu

porosnya saling berpotongan 900.

Data – data yang ada adalah dalam perancangan mesin frais jari ini adalah

sebagai berikut :

Daya rencana Pd = 2.125KW

Putaran input n1 = 970 rpm

Sudut poros Σ (o) = 90 o

Sisi kerucut R (mm) = 130 mm

Perbandingan putaran (i) (direncanakan) =1

Modul m = 5.08

Putaran output n2 = 970 rpm

Besar sudut kerucut jarak bagi (δ) 1.

1 Ibid hal.269


δ1 = tan –1 (i1 ) (o)...........................…………………………..(4.33)

= 45 o

δ2 = (90 - δ1)………………………...........................………..(4.34)

= 45 o

Diameter lingkaran jarak bagi luar (d) 2

d1 = 2 × R × Sin δ1 (mm)……..............................………….…(4.35)

= 183.85 mm

d2 = 2 × R × Sin δ2 (mm)……..............................………….…(4.36)

= 183.85 mm

Jumlah gigi roda gigi dan hasil perbandingan roda gigi 3

Gigi 1;

Z1 = md1 (buah)…………..…………...........……………...(4.37)

= 36 buah

Jumlah gigi 2;

Z2 = md2 (buah)…………..………..........…………………(4.38)

= 36 buah

Perbandingan roda gigi

1

2

ZZ = 1

Diambil Z1 =36 buah, Z2 = 36 buah.

. 2 Ibid hal.268 3 Ibid hal.269


Kecepatan keliling (v) 4

v = 100060

14,3 11

××× nd (m /dt)…………………….…........….…(4.39)

= 0,0983 m/dt

Gaya tangensial (Ft)5

Ft = v

Pd×102 (kg)………………….…......………………....(4.40)

= 83.65 kg

Gaya aksial yang tejadi (Fx) 6

Fx = Ft × tan α × sin δ1 (kg)…………….............……….....(4.41)

= 27.179 kg

Gaya radial yang tejadi (Fr)7

Fr = Ft × tan α (kg)……….............…………………….....(4.42)

= 27.179 kgf

Kelonggaran puncak ( Ck) :

Ck = 0.955 × m (mm) 8.

= 0,752 mm

Kelonggaran sisi ( co ) = 0

Faktor perubahan kepala 9

4 Ibid hal.269 5 6 Ibid hal.238 7 8 Ibid hal.269 . 9 Ibid hal.269


x1 = 0,46 [1 – (2Z1Z ) 2 ]……………………..…….....................(4.43)

= 0

x2 = - x1 = - 0

Tinggi kepala (hk)10

hk1 = (1 + × 1) × m (mm)…………..……………................(4.44)

= 5.08 mm

hk2 = (1 - × 1) × m (mm)…………………………................(4.45)

= 2.08 mm

Tinggi kaki (Hf) 11

hf1 = (1 - × 1) × m + Ck (mm)…………..…….......…..........(4.46)

= 6.039 mm

hf2 = (1 + × 1) × m + Ck (mm)………….......…..…….........(4.47)

= 6.039 mm

Kedalaman gigi penuh (H) 12

H = 2 × m + Ck (mm)…………..……..... ………….............(4.48)

= 11.115 mm

Sudut kepala ( θk) 13

θk1 = tan –1 (R

1hk )(o)….....………..…………....…….............(4.49)

= 2.244 o

10 11 12 13 Ibid hal.270


θk2 = tan –1 (R

2hk )(o)………..….……….........………........(4.50)

= 2.244 o

Sudut kaki (θf) 14

θf1 = tan –1 (R

1hf )(o)….........……..……….…………...........(4.51)

= 2.66o

θf2 = .tan –1 (R

2hf )(o)……………..…........…………...........(4.52)

= 2.66 o

Sudut kerucut kepala ( δk) 15

δk1 = δ1 + θk1 (o)…….........…..…………………….….......(4.53)

= 47.244o

δk2 = δ2 + θk2 (o)…………..….........………………...…......(4.54)

= 47.244 0

Sudut kerucut kaki (δf) 16

δf1 = δ1 - θf1 (o)…….…………..……..................……........(4.55)

= 42.34 0

δf2 = δ2 - θf2 (o)…............….…………….….………….......(4.56)

= 42.34 0

Diameter lingkaran kepala (dk) 17

14 15 16 17 Ibid hal.270


dk1 = d1 + 2 × hk1 × Cos δ1 (mm)…………..............…..(4.57)

= 191.034 mm

dk2 = d2 + 2 × hk2 × Cos δ2 (mm)…………...................(4.58)

= 191.034 mm

Jarak dari puncak ke puncak gigi luar (X) 18

X1 = (22d ) – hk1 × Sin δ1 (mm)………………..................(4.59)

= 88.33 mm

X2 = (21d ) – hk2 × Sin δ2 (mm)……………..…..................(4.60)

= 88.33 mm

Tebal lingkar gigi 19

S1 = ( 0,5 ×3 ,14 + 2 × X1 × tan α) × m (mm)…….......(4.61)

= 7,89 mm

S2 = 7,89 mm

Bahan roda gigi 20

A. Roda gigi Pinyon = SNC21

Tegangan lentur yang di ijinkan σa1 = 29 (kg/mm 2 )

Tegangan kontak ijin σb2 = 39(kg/mm 2 )

Perlakuan panas = celup dingin dan ditemper

18 19 20 Ibid hal.240


HRC1 = 35 HB1=580

B. Roda gigi besar = S45C

Tegangan lentur yang diijinkan σa2 = 20 (kg/mm 2 )

Tegangan kontak ijin σb2 = 20(kg/mm 2 )

Perlakuan panas = celup dingin dan ditemper

HRC2 = 30 HB2= 330

Faktor dinamis ( fv ) :

fν = 33+ v

21 = 0.49

Faktor beban lebih ko = 1.5

Faktor pembagian beban km = 1.1

Faktor geometri J1= 0.240 J2 = 0.240

Tabel 3.5 Faktor dinamis roda gigi kerucut

* Sumber, Sularso, halaman 271

21 Ibid hal.271


Tabel 3.6 Faktor beban lebih Ko, Co

• Sumber, Sularso, halaman 271

Gambar 3.7 Roda gigi kerucut lurus dengan sudut tekan 200 dan sudut poros 900


Beban lentur yang diijinkan persatuan lebar penampang rata-rata 22.

Faktor ukuran = 0.670

F’b1 = σa1

××××

kmkskokvJm 1 (kg/mm)………….............……...(4.62)

= 12.26 kg/mm

22 Ibid hal.270 .


F’b2 = σa2

××××

kmkskokvJm 1 (kg/mm)……...............…….…….(4.63)

= 7.8kg/mm

Harga terkecil di antara tegangan kontak :

σc = 102 (kg/mm 2 )

Koefisien elastis ( Cp 2 )

Cp2 =5506 (kg/mm 2 )

Faktor dinamis Cν = v+3

3 23 = 0,49

Faktor beban lebih Co = 1.5

Faktor distribusi beban Cm = 1.1

Faktor geometri I = 0.070

Faktor kondisi permukaan Cf =1.0

Tabel 3.14 Koefisien elastis Cp


Beban permukaan yang diijinkan persatuan lebar pada penampang rata-rata 24

23 Ibid hal.240


F’H = σc 2

fmop

v

CCCCICdl×××

××2 (kg/mm)……………..(4.64)

= 11.58 (kg/mm)

Beban terkecil adalah Fmin (kg/mm)

= 2.28 kg/mm

Lebar gigi ( b ) :

b = minFFt mm

= 11.58 mm

Dicek harga (mb < 10) = 2.28

Perancangan Roda Gigi Cacing

Sebagai penerus daya yang terakhir digunakan roda gigi cacing. Kelebihan

dari pasangan roda gigi cacing ini adalah kerjanya yang halus dan hampir tidak

menimbulkan suara ( berisik ), serta memungkinkan perbandingan transmisi yang

besar. Perbandingan reduksi dapat dibuat sampai dengan 1 : 100. Pada

perancangan ini data-data yang diketahui adalah sebagai berikut :

Massa poros yang digerakkan :

M = 4π × 3,52 × 44,1 ×

100086,7 = 8,3 kg.

Massa bushing, bantalan dan baut = 5 kg, kecepatan gerak 5 mm/s.

Daya yang dibutuhkan :

P = ( 8,3 + 5 ) kg × 9,8 m/s2 × 0,005 m/s = 0,6 W. 24 Ibid hal.272


Daya untuk proses pengeboran = 186 W.

Daya yang dibutuhkan untuk mengangkat dan menurunkan poros spindle pahat

dengan memutar tuas pengatur pemakanan adalah sebesar :

0,65 W + 186 W = 186,65 W = 0,186 kW.

Daya rencana :

Pd = P × Fc

= 0,18665 × 1 = 0,18665 kW

Putaran input n1 = 15 rpm

Putaran output n2 = 1 rpm

Sudut kisar γ = 80

Perancangan roda gigi cacing <43 :

ms ≈ 28,615

7,12100.228,67,122

2 +−

≈+−

Za = 8,8

ms = γcos

nm <44

mn = ms . cosγ = 8,8 × cos 80 = 8,7

Diameter masing-masing lingkaran jarak bagi :

d1 = γsin

1 nmZ = 08sin7,81× = 62,5 mm

d2 = ms . Z2 = 8,8 × 15 = 132 mm

Jarak sumbu poros :

a = 2

21 dd + = 2

1325,62 + = 97,25 mm

<43 Ibid, halaman 277 <44 Ibid, halaman 277


Jarak bagi antar keduanya adalah :

Ta = γ

πcos

nm = 08cos7,8×π = 27,6 mm

Tinggi kepala gigi cacing ( hf ) :

Hf = 1,157 × mn = 1,157 × 8,7 = 10 mm

Kelonggaran puncak ( c ) :

c = 0,157 × mn = 0,157 × 8,7 = 1,36 mm

Tinggi gigi ( H ) :

H = 2,157 × mn = 2,157 × 8,7 = 18,76 mm

Diameter luar roda gigi cacing ( dk1 ) :

dk1 = d1 + 2 . hk = 62,5 + 2 × 8,7 = 79,9 mm.

Diameter inti roda gigi cacing ( df1 ) :

df1 = d1 - 2 . hf = 62,5 - 2 × 10 = 42,5 mm.

Sedangkan untuk roda cacing ( dt dan df ) :

dt1 = d1 - 2 . hk = 132 - 2 × 8,7 = 149,4 mm.

df1 = d1 - 2 . hf = 132 - 2 × 10 = 112 mm.

Lebar gigi cacing dengan sudut lengkungan roda gigi cacing adalah ( Ø ) :

Ø = 900

didapat :

b = 2,38 ×

γ

πcos

nm + 6,35

= 2,38 ×

×

08cos7,8xπ + 6,35 = 72 mm.


Lebar sisi gigi efekif ( be ) :

be = dk1 sin

2θ .........................................................................(4.64)

= 79,9 sin

290 = 56,5 mm.

Jari-jari lengkungan puncak gigi roda gigi cacing ( r1 ) :

R1 = 2

1d - hk ...........................................................................(4.65)

= 2

90 - 8,7 = 22,55 mm.

Diameter luar roda cacing ( dk2 ) :

dk2 = dt + 2

− khd

21 ( )( )2/cos1 θ− ..................................(4.66)

dk2 = 149,4 + 2

− 7,9

25,62 ( )( )2/90cos1− = 162,6

Bahan roda gigi cacing dipilih perunggu untuk roda gigi cacing pada pembebanan

satu arah dengan tegangan lentur ijin adalah σba = 17 kg/mm , sedangkan untuk

cacing digunakan S 45 C.

Tabel 3.13 Tegangan lentur ijin σba


Faktor bentuk roda gigi cacing ( Y ), pada sudut tekan normal = 200 , adalah

0,125.


Tabel 3.16 Faktor bentuk gigi cacing ( Y )


Beban lentur yang diijinkan Fab ( kg ), adalah :

Fab = σba . be . mn . Y = 17 × 56,2 × 8,7 × 0,125 = 1038,9 kg.

Beban permukaan yang diijinkan pada perancangan ini Fac ( kg ) :

Fac = kc . d2 . b2 . kγ ...........................................................(4.67)

dimana :

kc = faktor ketahan terhadap keausan = 0,056 kg/mm2

kγ = faktor sudut kisar = 1

maka :

Fac = 0,056 × 162,6 × 56,2 × 1 = 511,73 kg.

Harga terkecil antara Fab dan Fac adalah Fmin.

Beban tangensial roda gigi Ft ( kg ), adalah :

Ft = 102

vpd ........................................................................(4.68)

dimana :

P = daya yang diperlukan dalam kW.

v = kecepatan keliling cacing


v = 60000

nd ××π = 60000

16,162 ××π = 0,09 m/s.

jadi :

Ft = 102

09,0

1866,0 = 211,5 kg.

Pengecekan : Harga Fmin > Ft , ( sudah baik ).

Dari hasil perhitungan di atas didapatkan hasil sebagai berikut :

df1 = 62,5 mm dt = 62,5 mm

d2 = 132 mm dk1 = 79,9 mm

mn = 8,7 mm dk2 = 162,6 mm

ms = 8,8 mm b = 72 mm

dc = 56,5 mm

Perancangan Pinion dan Rack Pasangan roda gigi pinion dan rack digunakan untuk menggerakkan

pemegang pisau frais, yaitu dengan gerakan naik maupun gerakan menurun.

Gerakan naik turun ini untuk pengaturan pemakanan. Pinion digerakkan oleh roda

cacing dan roda cacing diputar oleh poros ulir yang diputar dengan spindle.

Dalam perancangan ini data-data yang ditetapkan adalah Z1 = 20 dengan modul

3. Panjang Rack = 180 mm. Dengan data ini maka dapat dicari :

Diameter lingkaran jarak bagi ( d1 ) :

d1 = Z1 × m = 20 × 3 = 60 mm.

Z2 = π×m

L = 14,33

180×

= 21

Kelonggaran puncak ( ck ) :


ck = 0,25 × m = 0,25 × 3 = 0,75 mm.

Kelonggaran sisi ( co ) : ≈ 0

Tinggi gigi ( H ) :

H = 2 . m + ck = 2 × 3 + 0,75 = 6,75 mm

Diameter kepala ( dk1 ) :

dk1 = ( Z1 + 2 ) × m = ( 20 + 2 ) × 3 = 66 mm.

Diameter kaki ( df1 ) :

df1 = ( Z1 + 2 ) × m - ( 2 × ck ) = ( 20 + 2 ) × 3 ( 2 × 0,75 )

= 52,5 mm.

Faktor bentuk gigi diambil dari tabel 3.7

Faktor bentuk gigi Y1 = 0,320, Y2 = 0,327

Kecepatan keliling pinion ( v ) :

v = 60000

1 nd ××π = 60000

540××π = 0,01 m/s.

Gaya tangensial yang terjadi ( Ft ) :

Ft = 102 v

Pd = 102 01,0

18866,0 = 211,5 kg.

Bahan pinion S 45 C dengan kekuatan tarik ( σb ) :

σb = 58 kg/mm2

BHN = 29

σa = 30 kg/mm2

Bahan Rack SC 49 dengan kekuatan tarik ( σb ) :

σb = 49 kg/mm2

BHN = 190


σa = 30 kg/mm2

Faktor dinamis untuk kecepatan rendah, diambil dari tabel 3.7

Fy = v+3

3 = 01,03

3+

= 0,99

Beban lentur yang diijinkan per satuan lebar ( F’b1 dan F’b2 )

F’b1 = σa . m .Yfy = 30 × 3 × 0,320 × 0,99 = 19 kg/mm.

F’b2 = σa . m .Yfy = 20 × 3 × 0,320 × 0,99 = 14 kg/mm.

Beban permukaan yang diijinkan per satuan lebar ( F’h ) :

F’h = kh . d01 . 21

22ZZ

Z+

= 0,130 . 60 . 2120

212+× = 8 kg/mm.

Lebar gigi ( b ) :

b = minF

Ft = 8

5,211 = 26 mm ≈ 26

Pengecekan : syarat b/m = 26/3 = 8,6 aman ( 6 – 10 ).

Dari hasil perhitungan di atas didapatkan hasil :

m = 3 dk1 = 66 mm

L = 180 mm d01 = 60 mm

b = 26 mm df1 = 52,5 mm


BAB IV PERANCANGAN POROS

4.1 Tinjauan

Poros adalah suatu bagian yang sangat penting dalam suatu elemen mesin,

adapun fungsinya adalah sebagai penerus daya ke elemen mesin yang lain,

misalnya roda gigi, sabuk, rantai dan lain-lain. Selain sebagai penerus daya, poros

juga untuk mendukung suatu momen putar dan mendapat tegangan puntir dan

tekuk.

Poros bisa menerima beban puntir murni atau lentur dan puntir. Beban

yang tergabung dalam poros bisa dijadikan acuan perancangan.

Poros untuk meneruskan daya dalam perancangannya harus memperhatikan hal-

hal sebagai berikut :

a. Kekuatan poros, poros yang direncanakan harus kuat menahan beban-beban

seperti beban lentur dan beban puntir.

b. Bahan poros, pemilihan bahan poros berdasarkan standar poros yang telah

diuji.

c. Korosi, bahan-bahan yang digunakan harus tahan korosi terhadap fluida yang

korosif.

d. Putaran kritis, untuk poros dengan kekuatan yang cukup tinggi, perlu

diperhatikan putaran kritisnya agar mesin dapat bekerja lebih optimal.


e. Kekakuan poros, kekakuan poros sangat diperlukan terutama untuk mengatasi

lenturan dan defleksi puntiran yang besar.

4.2 Macam-macam poros

Poros untuk meneruskan daya diklarifikasikan menurut pembebanannya

sebagai berikut :

1. Poros transmisi ( shaf )

Poros ini mengalami beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya yang

ditransmisikan ke poros ini melalui kopling, roda gigi, pulley, sabuk, rantai dan

lain-lain.

2. Spindle Spindle adalah poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin

perkakas dengan beban utamanya berupa puntiran. Syarat spindle adalah

deformasinya kecil serta bentuk dan ukurannya harus teliti.

3. Gandar Gandar adalah hanya untuk menopang bagian mesin yang diam, berayun atau

berputar tetapi tidak menderita momen putar dan dengan demikian tegangan

utamanya adalah tekukan ( bending ) : poros ini dapat ikut berputar atau hanya

diam, misalnya poros yang menopang diantara kereta barang. Gandar pendek

juga disebut baut.

4.3 Perancangan Poros

Perhitungan poros I Diketahui :

Daya : 2.125 (kW)


Putaran : 537.71 (rpm)

Factor koreksi : 1.2

Maka Pd = 1.2 x 2.125

= 2.55 (kW)

momen rencana (T)

T = 9.74 x 105 x n

Pd …………………………………………..(4.31)

= 4814.662 (kg mm)

Keadaan beban adalah sebagai berikut : Pembebanan akibat gaya tangensial adalah sebagai berikut : 80.287 kg 56.018 kg 46.646 240 mm 20 mm 40 mm 60 mm

∑ MA = 0

RVA = 300

)360646.46()260018.56()240278.80( ×+×+×

= 168.734 (kg)

360

240

20 4060

RG1

RG3

pulley

Rva Rvb


RVB = 300

)60646.46()40018.56()60278.80( ×+×+×

= 14.197 (kg)

Diagram momen lengkungnya adalah : Pembebanan akibat gaya radial adalah sebagai berikut : 29.222 kg 20.39 kg 31.46 kg 240 mm 20 mm 40 mm 60 mm RA RB

∑ MB = 0

RA = 300

)36046.31()26034.20()240222.29( ×+×+×

= 78.8 (kg)

∑ MA = 0

3407.20 kgmm

2286.46 (kg mm)

2798.76 (kg mm


RB = 300

)6046.31()4034.20()60222.29( ×+×+×

= 2.272 (kg)

Diagram momen lengkungya adalah :

Perhitungan poros II Diketahui :

Daya : 2.125 (kW)



Maka Pd = 1.2 x 2.125

= 2.55 (kW)

momen rencana (T)

T = 9.74 x 105 x n

Pd

= 6928.613 (kg mm)

544.8 (kg mm)

6.28 (kg mm)

1887.6 (kg mm)


Keadaan beban adalah sebagai berikut

Pembebanan akibat gaya tangensial adalah sebagai berikut : 80.287 kg 56.018 kg 92.431 kg

150 mm 50 mm 60 mm 40 mm

RHD RHC

∑ MC = 0

RVD= 300

)40431.92()100018.56()150278.80( ×+×+×

= 71.140 (kg)

RVC = 300

)260431.92()200018.56()150278.80( ×+×+×

= 157.557 (kg)

Diagram momen lengkungya adalah : 10671.045

10338.8

6303.828

300

150

50 60

40

RG2

RG5

RG4

D C


Pembebanan akibat gaya radial adalah sebagai berikut :

RVD RVC

∑ MC = 0

RVD= 300

)150222.29()10039.20()4064.33( ×+×+×

= 25.892 (kg)

RVC = 300

)26064.33()20039.20()15022.29( ×+×+×

= 57.358 (kg)

Diagram momen lengkungya adalah : 3883.8

3137.4

2294.32

Perhitungan poros III Diketahui :

Daya : 2.125 (kW)



150 mm 50mmm

60mmm 40mmm

29 .222 kg 20.39 kg 33.64 kg kg

300 mm


Maka Pd = 1.2 x 2.125

= 2.55 (kW)

momen rencana (T)

T = 9.74 x 105 x n

Pd

= 6928.613 (kg mm)

Keadaan beban adalah sebagai berikut :

Pembebanan akibat gaya tangensial adalah sebagai berikut :

∑ ME = 0

RTBc= 400

)30085.29()275715.34()250972.36()150715.34( ×+×+×+×

400

100

25 100 150

RG3RG3

RG3

RG3 25

100 mm 25 mm 25 mm 100 mm 150 mm

400 mm

33.64 kg 29.85 kg 36.972 kg 33.64 kg

RVF RVE


= 81.475 (kg)

∑ MF = 0

RTB = 400

)300715.34()275972.36()25085.29()150715.34( ×+×+×+×

= 52.627 (kg)


Pembebanan akibat gaya radial adalah sebagai berikut : 84.928 kg 96.431kg 96.431kg 102.701kg

100 mm 25 mm 25 mm 100 mm 150 mm

400 mm

RHF RHE

∑ ME = 0

RHF = 400

)300431.92()275928.82()250701.102()150950431( ×+×+×+×

= 235.186 (kg)

9793

7895.05 9343.37

8147.5


RHE = 96.431 + 102.701 + 82.928 + 96.431 - 2350186

= 135.305 (kg)


Perhitungan Poros IV Diketahui :

Daya : 2.125 (kW)



Maka Pd = 1.2 x 2.125

= 2.55 (kW)

momen rencana (T)

T = 9.74 x 105 x n

Pd

= 6928.613 (kg mm)

2858.15

27087.4

23518.6

20295.7


Keadaan beban adalah sebagai berikut :

Pembebanan akibat gaya tangensial adalah sebagai berikut :

29.85 kg 34.715 kg 36.972 kg 34.715 kg

68 mm 94 mm 55 mm 55 mm 100 mm

RVh RVg

∑ M = 0

RVG = 304

)68446.30()204380.37()149037.30()94642.33( ×−×+×+×

= 44.05 (kg)

RVH= (30.037 + 30.446 + 33.642 + 37.38) – 43.4

= 87.455 (kg)


372

68

5555

100

RK1

RG7 RG10

RG894

304 mmH G

4670.5533349.618 4340

2072.328


Pembebanan akibat gaya radal adalah sebagai berikut : 83.65 kg 82.528 kg 92.431 kg 102.701 kg

68 mm 94 mm 55 mm 55 mm 100 mm

372 mm

RHH RHG

∑ MH= 0

RHG = 304

)6865.83()204701.102()149431.92()94528.82( ×−×+×+×

= 119.23 (kg)

∑ MH= 0

RHC = 82.528 + 92.431 + 102.701 + 83.65 – 121.03

= 240.28 (kg)

Diagram momen lengkungya adalah

Perhitungan Poros V

Pada perencanaan poros 5 ini daya yang ditransmisikan 2,125 kW,

putaran poros 323 rpm, faktor koreksi diambil ( fc ) = 1,2, karena untuk

H G

12536.165

11925.079204.22

5688.2


menghasilkan daya maksimal sehingga jika ada beban lebih diharapkan tidak akan

merusak poros.

Daya rencana ( Pd ) :

Pd = p × fc

Pd = 2,125 × 1,2 = 2,55 kW

Dengan : P = daya yang ditransmisikan

Fc = faktor koreksi

Momen rencana ( T ) :

T = 9,74 × 105

2nPd

T = 9,74 × 105

34264,2 = 10581,7 kgmm

Gambar kedaan beban pada poros 5 :

161

207 180 180 30

46

PAHAT


Gambar pembebanan poros 4 akibat gaya tangensial ditunjukan pada gambar di

bawah ini :

Perhitungan momen dengan metode dua persamaan tiga momen :

Pada tumpuan 1 ; M1 = 0

Pada tumpuan 4 ; M4 = ( - 449 × 30 ) = - 13470 kgmm.

M2 dan M4 = belum diketahui, oleh karenanya dapat dihitung dengan persamaan

sebagai berikut <45 :

M1 × L1 + 2M2 ( L1 + L2 ) + M3 . L2 = – 1

116L

aA – 2

226L

aA ......(4.32)

M2 × L2 + 2M3 ( L2 + L3 ) + M4 . L3 = – 2

116L

aA – 3

226L

aA ......(4.33)

Dengan :

M1 = momen di tumpuan satu

<45 Thmoshenko, Young, D,H, Elements of Strength of material, page 241

1

-3003.036

2 3 4

13470

2992.8

2588.6

161

207 180 180 30

46 PAHAT

83.65 449


M2 = momen di tupuan dua

M3 = momen di tumpuan tiga

M4 = momen di tumpuan empat

L1 = panjang batang satu

L1 = panjang batang dua

L1 = panjang batang tiga

= 2

116L

aA = ( )22 46207207

4665.83−

× = 757181.2 kgmm

= 2

116L

aA = ( )22 161207207

4665.83−

× = 1101354.5 kgmm

maka :

0 + 2 M2 × ( 207 + 180 ) + M3 × 180 = -757181.2 – 1515432.2

M2 × 180 + 2M3 ( 180 + 180 ) + (– 13470 × 180 ) = –1101354.5

dengan cara substitusi didapat :

M2 = – 3003.036kgmm, M3 = 2588.6 kgmm.

Reaksi di tiap titik dapat dihitung dengan rumus <46 :

Rn = 1

11'

+

+− ++

−++

n

nn

n

nnnnn L

MML

MMRR .................................(4.34)

Dengan :

Rn = reaksi tumpuan di n

R’n = reaksi tumpuan di n karena beban P

R”n = reaksi ditumpuan n+1 karena beban P

<46 Ibid, page 242


Mn-1 = momen di titik n-1

Mn = momen di titik n

Mn+1 = momen di titik n+1

maka :

R1 = 50.56 kg ( )

R2 = 64.15 kg ( )

R3 = 120.27 kg ( )

R4 = 538.21 kg ( )

Gambar pembebanan poros 5 karena gaya radial ditunjukan pada gambar di bawah ini :

Diagram momen lentur :

1

-3003.036

2 3 4

13470

2992

2588.6

161

207 180 180 30

46 PAHAT

30.45 75


Perhitungan momen dengan metode dua persamaan tiga momen :

Pada tumpuan 1 ; M1 = 0

Pada tumpuan 4 ; M4 = ( - 75 × 30 ) = - 2250 kgmm.

M2 dan M4 = belum diketahui, oleh karenanya dapat dihitung dengan persamaan

sebagai berikut <45 :

= 2

116L

aA = ( )22 46207207

4665.83−

× =275626.6 kgmm

= 2

116L

aA = ( )22 161207207

16145.83−

× = 307365.45 kgmm

maka :

0 + 2 M2 × ( 207 + 180 ) + M3 × 180 = -275626.6 – 307365.45

M2 × 180 + 2M3 ( 180 + 180 ) + (– 13470 × 180 ) = – 307365.45 - 0

dengan cara substitusi didapat :

M2 = -833.185 kgmm, M3 = 343.9 kgmm.

Reaksi di tiap titik dapat dihitung :

Rn = 1

11'

+

+− ++

−++

n

nn

n

nnnnn L

MML

MMRR

R1 = 19.65 kg ( ↑ )

R2 = -17.325 kg ( ↑ )

R3 = -20.95 kg ( ↓ )

R4 = 89.41 kg ( ↑ )

M1 = 0

M2 = -833.185 kgmm

<45 Thmoshenko, Young, D,H, Elements of Strength of material, page 241


M3 = -343.9 kgmm

M4 = -2250 kgmm

Perhitungan poros 6

Pada perencanaan poros 6 ini daya yang ditransmisikan 2,2 kW, putaran

poros 243 rpm, faktor koreksi diambil ( fc ) = 1,2, karena untuk menghasilkan

daya maksimal sehingga jika ada beban lebih diharapkan tidak akan merusak

poros.

Daya rencana ( Pd ) :

Pd = p × fc

Pd = 2,2 × 1,2 = 2,64 kW

Dengan : P = daya yang ditransmisikan

Fc = faktor koreksi


T = 9,74 × 105

2nPd

T = 9,74 × 105

34264,2 = 10581,7 kgmm


211,5

217,5 JI

H1

162 55

H1



bawah ini :

∑ MJ = 0

HI = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.

∑ MI = 0

HJ = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.

Diagram momen lentur poros :

Diagram momen lentur poros akibat gaya tangensial ditunjukan pada gambar di

bawah ini

8679

I J

217 J I

RTi RTj

162 5581,2

211.5

217 JI

Hi Hj

162 55


∑ MJ = 0

RTi = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.

∑ MI = 0

RTj = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.


Diagram momen lentur poros akibat gaya radial ditunjukan pada gambar di bawah

ini :

∑ MJ = 0

Vi = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.

3337,2

I J

217 J I

Vi Vj

162 5581,2


∑ MI = 0

Vj = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.


Perhitungan Poros 7

Pada perencanaan poros 7 ini daya yang ditransmisikan 0,166 kW, putaran poros

1 rpm.


T = 9,74 × 105

2nPd

T = 9,74 × 105

34264,2 = 10581,7 kgmm


3157,38

I J

K 219 L

Hi Hj

91 68


Gambar pembebanan poros pada bidang ditunjukan pada gambar di bawah ini :

∑ ML = 0

HK = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.

∑ MK = 0

HL = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.



bawah ini :

K 219 L

HK HL

91 68

211,5 76,9

1539,6

K L

7240,7

219

RTK RTL

91 68

211,5 76,9


∑ ML = 0

RTK = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.

∑ MK = 0

RTL = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.


Gambar pembebanan poros 7 akibat gaya radial ditunjukan pada gambar di bawah

ini :

∑ ML = 0

VK = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.

∑ MK = 0

1539,6

K L

7240,7

219

VK VL

91 68

211,5 76,9


VL = 300

36095,4926063,7724085,48 ×+××× = 166,29 kg.


Maka :

M10 = 222 )2736()2,139()2,243( ++ = 3662,7 kgmm

M11 = 222 )1926()205()8,1656( +−+ = 2548,8 kgmm

Diagram momen resultan :

4.4. PERHITUNGAN DIAMETER POROS Sebelum menghitung diameter poros ditentukan dulu bahan yang akan

digunakan untuk poros dalam pemilihan bahan poros perlu diperhatikan

kekuatan,kelenturan dari bahan yang digunakan. Poros untuk mesin umum

biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik, baja karbon untuk kontruksi mesin

(S-C).

Persamaan yang digunakan dalam perhitungan diameter poros adalah :

1539,6 7240,7

3662.7

2548.8


( ) ( )3

122 ..

.1.5

+

= TKtMKm

ads

τ ………………………………(3.49)1

Dengan :

Ds = Diameter poros (mm)

Km = Faktor pembebanan lentur (2)2

Kt = Faktor momen puntir (1.5)3

M = Momen lengkung maksimum (kg.mm)

T = Momen puntir poros (kg.mm)

npd51074.9 ×= …………………………………………..(3.50)

τ a = Tegangan lentur yang diijinkan (kg/mm2 )

21 sfsfBa×

=σ (dengan sf1adalah Faktor keamanan untuk bahan S-C =

6 dan untuk sf2 = 3

4.5. PERHITUNGAN DEFLEKSI TERHADAP PUNTIRAN Perhitungan defleksi puntiran (θ°)

Akibat momen puntir yang terjadi pada poros mengakibatkan tejadinya

deformasi. Besarnya deformasi yang disebabkan oleh poros harus dibatasi dalam

kondisi kerja normal, nesarnya defleksi puntiran dibatasi sampai dengan 0.25°

atau 0.3°. Untuk poros yang panjang yang mendapat beban kejut atau berulang,

harga tersebut harus dikurangi menjadi setengah dari harga diatas.

Persamaan yang digunakan dalam mencari defleksi akibat puntiran adalah : 1 ibid hal 18 2 ibid hal 18 3 ibid hal 18


sGd

TL584=θ ………………………………………………………..(3.51)4

dengan :

ds = Diameter poros (mm)

T = Momen puntir (Kg. mm)

G = Modulus geser (dalam hal baja : 8.3 x 10 3 Kg.mm)

L = Panjang poros (mm)

1. Defleksi puntiran untuk poros I Dari poros I diketahui data data sebagai berikut :

Diameter poros (ds) = 30 (mm)

Momen puntir (T) = 1646.197 (Kg mm)

Panjang poros (L) = 360 (mm)

Modulus geser (Kg / mm2) = 8.3 x 103 (Kg / mm2)

Maka defleksi yang terjada adalah :

θ = 43 18103875411971646584

....

×

×

= 0.147 °

0.147 ° < 0.25 ° , baik

jada poros ini telah aman tehadap depleksi puntiran yang terjadi.

Dengan menggunakan perhitungan yang sama Defleksi akibat puntiran

dapat dilihat dala tabel A.15 (Diameter poros dan Defleksi puntiran)

4 ibid hal 18


4.6. PERHITUNGAN DEPFLEKSI MAKSIMUM

Kekakuan poros harus dihitung untuk mengetahui besarnya kekakuan

poros maka perlu dihitung lenturan poros akibat beban yang di tumpu. Lenturan

yag terjadi dibatasi sampai 0.3 – 0.35 (mm) atau kurang untuk setiap 1 meter dari

jarak bantalan. Perhitungan didasarkan pada jumlah reaksi pada bantalan yang

terbesar.

Bantalan yang dipakai pada poros dianggap tipis.

Titik pusat gaya = lAB +

×

+BC

TOT

HMAKMAK lH

RH 2/)( ……………..(4.61)

= 197 mm

Maka jarak bantalan ke titik pembebanan

l1 = 197 mm

l2 = lAD- l1 mm

= 107 mm

Perhitungan defleksi makimum dapat diperoleh dengan menggunakan

persamaan dibawah ini :

Perhitungan defleksi (dari persamaan 1.22)

y =LdsllF...1023.3 4

22

214−× …………………………………………(4.62)

= 0.11 mm

Defleksi untuk panjang poros 372 mm ( 1 m )

y/l = 0.11/ 1 = 0.11 (mm/m)

0.11 < ( 0.3 – 0.35 ) ⇒ baik


dengan menggunakan persamaan yang sama perhitungan defleksi maksimum

dapat dilihat dalam tabel diameter poros

4.7. PERHITUNGAN PUTARAN KRITIS POROS

Untuk putaran poros yang tinggi besarnya putaran kritis sangat

diperlukan. Putran kritis poros dipengaruhi oleh beban yang diakibatkn oleh

berat roda gigi, sedangkan gaya gaya yang lain diabaikan karena tidak ada

hubunganya dengan putaran kritis.

Persaman yang digunakan dalam perhitungan putaran kritis adalah :

Berat benda yang berputar

Berat gigi : Ws = bajas bd γπ××× 2

4 …………………………………(4.71)

= 2.179 kg

dengan persamaan yang sama diproleh

Wb = 2.179 kg

Wp = 3.26 kg

Berat poros : Ws = bajas ld γπ××× 2

4 ………………………………..(4.72)

= 2.8 kg

Setengah dari berat poros dianggap bekerja di tengah poros sebagai beban

terpusat.

Kecepatan kritis masing – masing benda yang berputar adalah

NC = ( )Wl

llds

××

×21

252700 …………………………………..(4.73)


NC = kecepatan kritis poros

ds = diameter poros

l1 = jarak benda putar ke bantalan 1

l2 = jarak benda putar ke bantalan 2

l = jarak antara kedua bantalan

W = berat benda putar

NC1 = ( )26.9

36036060

30527002

××

×

= 13432.69 rpm

NC2 = ( )179.2

36026040

30527002

××

×

= 58169.54 rpm

NC1 = ( )26.3

36060240

30527002

××

×

=34612.50 rpm

NCp = ( )4

360180180

30527002

××

×

=13887.67 rpm

Kecepatan kritis keseluruhan adalah :

23

22

21

21111

CCCCo NNNN++=

20CN = 84368766.34

0CN = 9185.24 rpm


⇒ ( )7.06.0: −Co

inNn

( )7.06.0:24.918571.537

−

0.058 << ( 0.6 – 0.7 ) ⇒ baik

Untuk perhitungan poros-poros yang lain hasilnya dapat dilihat dalam tabel

berikut :

Tabel Hasil Perhitungan Poros Keterangan

Poros I Poros II Poros III Poros IV

Momen maksimum(M)

29512.8 18342.98

Momen puntir(T)

4814.662 6928.614 6928.614 8468.306

Bahan poros S 55 CD

Kekuatan tarik (σb)

72

Panjang poros (L)

360 360 400 372

Modulus geser (G)

8.3 x 103

bersambung….

Diameter poros (ds)

30 40 40 35

Defeksi puntiran (θ)

0.09 0.018 0.076 0.147

Defleksi maksimum(y)

0.0061 0.15 0.18 0.11

Putaran kritis poros (Nco)

8915.24 23414.368 12049 12644


Keterangan Poros V Poros VI

Poros VII

Momen maksimum(M)

13786.78 8691.4 20241.7

Momen puntir(T)

2560.5 12116.5 18174.8

Bahan poros SNC 22 SNC 22 S55CD

Kekuatan tarik (σb)

100 100 72

Panjang poros (L)

597 217 219

Modulus geser (G) 8.3 x 103

Diameter poros (ds)

Do= 38

d1 =19

50 40

Defeksi puntiran (θ)

0.014 0.03 0.04

Defleksi maksimum(y)

0.0000035 0.04 0.002

Putaran kritis poros (Nco)

86066.29 - -


BAB V

PERANCANGAN PASAK

5.1. Tinjauan

Pasak adalah suatu pen yang digunakan untuk membuat kedudukan dari

bagian-bagian mesin seperti roda gigi, puli, kopling dan lain-lain pada poros

menjadi tetap ( tidak berubah kedudukannya ). Deng107an adanya pasak maka

bagian-bagian mesin tersebut tidak akan mengalami pergeseran kearah aksial

maupun kearah melingkar sekeliling poros sehingga penerusan daya dan momen

dari motor dapat berlangsung secara baik.

5.2. Macam-macam pasak

Menurut letaknya pada poros, pasak dapat dibedakan menjadi beberapa

macam antara lain pasak pelana, pasak rata, pasak benam, pasak singgung, pasak

tembereng dan pasak jarum. Pasak pada umumnya berpenampang segi empat

dengan arah memanjang yang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus yang

kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutannya.

Gambar 5.1. Macam-macam pasak.

5.3. Perencanaan pasak.

Dalam perecanaan pasak ini dipilih jenis pasak benam, karena pasak jenis

ini dapat meneruskan momen yang besar, mudah dalam pengerjaannya,


pemasangan mudah begitu juga dengan pelepasannya dan biaya pembuatan lebih

murah bila dibandingkan jenis pasak yang lain. Dalam perencanaan transmisi

gears box ini jumlah pasak yang diperlukan berjumlah lima buah pasak yang

terdiri dari satu buah pasak dipasang pada bagian kopling dan empat buah lainnya

dipasang pada roda gigi.

5.3.1. Perencanaan pasak 1

Daya yang ditransmisikan oleh motor listrik sebesar 2.125 kW.

Dari perhitungan 3.3 untuk perencanaan poros didapat besarnya momen puntir

yaitu :

T = 4814.662 kg.mm.

Diameter poros input, ds = 30 mm.

Gaya tangensial permukaan poros F ( kg ) :

F = ds

T×2

F = 30

662.48142× = 320.97 kg.

Dengan demikian penampang pasak beserta dimensinya dapat dicari pada tabel

5.1 :


Tabel 5.1 Ukuran pasak

Ukuran pasak berdasarkan tabel diatas adalah ;

Penampang pasak b × h = 10 × 8

Kedalaman alur pasak pada poros t1 = 5,0 mm

Kedalaman alur pasak pada poros t2 = 3.3 mm

Bahan pasak adalah S 30 C dengan perlakuan panas dan dilanjutkan penormalan.

Kekuatan tarik bahan poros yang diijinkan, σ B = 48 kg/mm2

Dengan memperhitungkan kerusakan permukaan samping pasak karena

tekanan bidang maka diberikan faktor keamanan dengan kemungkinan terjadinya

tumbukan ringan sehingga diberikan faktor keamanan satu, Sfk 1 = 6 dan

faktor kemanan dua, Sfk 2 = 3 .

Besarnya tegangan geser pasak yang diijinkan didapat dengan persamaan dibawah

ini :


σ ka = 21 kk

B

SfSf ×σ ……………………………………..(5.31)5

σ ka = 26

48×

= 4 kg/mm2

Panjang pasak akibat tegangan geser yang diijinkan :

≥Ft

b x k aσ ……………………………………….(5.32)6

2/.5.10.977.320

mmkgxmmkg

≥

≥ 8 mm.

Panjang pasak akibat dari tekanan permukaan pasak yang diijinkan :

l 2 ≥ Fpa x t atau t( )1 2

…………………………(5.33)7

l 2 mmxmmkg

kg.3,3/.8

977.3202≥

mm16.12≥

Sehingga panjang pasak diambil yang terbesar yaitu L = 12.16 mm.

Dari tabel 21 (lampiran) panjang pasak dipilih Lk = 25 mm.

Untuk menjamin keamanan maka perlu dilakukan perbandingan antara lebar

pasak dengan diameter poros yang hasilnya dibatasi 0,25 - 0,35 dan panjang

pasak dengan diameter poros hasilnya dibatasi antara 0,75 - 1,5.

5 Ibid hal 8 6 Ibid hal 25 7 Ibid hal 27


bds

maka= = ≤ ≤1030

0 3333 0 25 0 3333 0 35, , , ,

5,183.075,083.03025

≤≤== makadsLk

Dari hasil perhitungan diatas untuk perencanaan pasak 1 sudah sesuai

dengan standart dari pasak dan aman untuk digunakan.

Untuk perhitungan perencanaan pasak yang lainnya caranya sama seperti

pada perhitungan pasak 1 yang hasilnya dapat dilihat pada tabel 5.2 (Hasil

perhitungan pasak). Untuk roda gigi pinion apakah masih bisa digunakan pasak

atau tidak dapat diketahui dengan menggunakan syarat bahwa masih bisa

menggunakan pasak bila tebal dinding antara lubang dengan kaki gigi tidak boleh

lebih kecil dari 2,5 . mn (ekstrim 1,8 .mn)∗) .

Maka :

- Untuk pinion ke 1 (roda gigi ke I).

( )

nmxdsdf

5,22

11 ≥−

( )59 0490 352

2 5 4,

, .−

≥mm

x mm

12,0205 .mm ≥ 10 mm

- Untuk pinion ke 2 (roda gigi ke III).

♦). G. Niemann. H. Winter, Elemen Mesin, Jilid II, Erlangga, Jakarta, tahun 1990, halaman 316.


( )

nmxmmdsdf

5,22

23≥

−

( ) mmx .45,22

552965,75≥

−

10,1483 .mm ≥ 10.mm

Tabel 5.2. Hasil perencanaan pasak.

No Besaran

& satuan

Pasak

Poros I

Pasak

Poros I1

Pasak

Poros III

Pasak

Poros IV

Pasak

Poros V

1 Bahan

poros

Baja khro

SCr 22

Baja

khrom

SCr 22

Baja

khrom

SCr 22

Baja khrom

SCr 22

Baja

khrom

SCr 22

2 σBP

.kg/mm 2 85 85 85 85 85

3 T p

.kg.mm 4814.662 6928.614 6928.614 8468.306 8468.06

4 ds (mm) 30 40 40 35 40

5 Ft (kg) 320.9775 346.4307 346.4307 483.9032 3420,9427

6 (b x h)

mm 10 x 8 12 x 8 12 x 8 10 x 8 16 x 10

7 t1 (mm) 5,0 5,0 5,0 5,0 6,0

8 t2 (mm) 3,3 3,3 3,3 3,3 4,3

9 Bhn

pasak S 30 C S 30 C S 30 C S 30 C SCr 3

10 σBpk .kg/

m 48 48 48 48 90


11 pa .

kg/mm 8 8 8 8 8

12 Sf 1 6 6 6 6 6

13 Sf 2 2 2 2 2 3

14 σ K a

.kg/m 4 4 4 4 5

15 l 1 (mm) 8 7.22 7.22 12.097 30,4796

16 l 2 (mm) 12.16 13.12 13.12 18.329 50,6260

17 Lk (mm) 25 32 32 30 56

bersambung……

18 b/ds (ijin) 0,25 –

035 0,25 - 035

0,25 -

0,35 0,25 - 0,35 0,25 - 0,35

19 b/ds

pasak 0,3333 0.3 0,3 0,286 0,2909

20 Lk/ds

.ijin 0,75 – 1,5 0,75 - 1,5 0,75 - 1,5 0,75 – 1,5 0,75 - 1,5

21 Lk/ds

(psk 0.83 0.8 0.8 0.857 1,0182

Keterangan tabel :

σ Bps = Kekuatan tarik bahan poros yang diijinkan ( kg/mm2).

T = momen puntir poros (kg/mm).

ds = diameter poros (mm).

Ft = Gaya tangensial permukaan poros ( kg).

b x h = Ukuran nominal pasak (mm).


t 1 = Kedalaman alur pasak pada poros (mm).

t 2 = Kedalaman alur pasak pada naf (mm).

σBpk = Kekuatan tarik bahan pasak yang diijinkan (kg/mm).

pa = Tekanan permukaan pasak yang diijinkan(kg/mm).

Sf 1 2, = Faktor keamanan 1 dan 2.

σk a = Tegangan geser pasak (kg/mm).

l 1 = Panjang pasak akibat tegangan geser yang diijinkan (mm).

l 2 = Panjang pasak akibat dari tekanan permukaan pasak yang

diijinkan (mm).

5.3.2. Perencanaan Spline I

Poros I menggunakan spline.

Momen rencana :

T = 4814,662 kgmm

Dimensi spline rencana :

b × D × ds = 8 × 46 × 42

Panjang spline yang dibutuhkan dapat dihitung dengan rumus di bawah ini :

T = 0,7 × M10 × L…………………………………..………(5.34)

dengan : M10 = 169 kgmm ( diambil dari Tabel 5.3 )

maka :

L = 1697,0662.4814

× = 40.69 mm

Adalah panjang spilne minimal.


Dengan pertimbangan untuk poros penghantar maka diambil harga panjang spline

L = 70 mm.

5.3.3. Perencanaan Spline II

Poros I I I menggunakan spline.

Momen rencana :

T = 6928.614 kgmm

Dimensi spline rencana :

b × D × ds = 8 × 62 × 56

Panjang spline yang dibutuhkan dapat dihitung dengan rumus di bawah ini :

T = 0,7 × M10 × L

dengan : M10 = 169 kgmm ( diambil dari tTabel 5.3)

maka :

L = 1697,0614.6928

× = 27.960 mm

Adalah panjang spilne minimal.

Dengan pertimbangan untuk poros penghantar maka diambil harga panjang spline

L = 70 mm.


Tabel 5.3 Ukuran Spline


BAB VI

PERANCANGAN BANTALAN

6.1. Tinjauan♦) .

Bantalan adalah bagian mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putarannya dapat berlangsung secara halus dan aman. Bila suatu poros berputar

tidak ditumpu dengan menggunakan bantalan maka putaran poros akan menjadi

lebih berat sehingga tumpuan yang menopang poros dan sisi poros yang ditumpu

akan mengalami aus lebih cepat daripada bagian sisi poros yang tidak ditumpu,

dengan demikian prestasi seluruh mesin akan menurun atau tidak dapat bekerja

maksimal. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta elemen

mesin lainnya bekerja dengan baik.

6.2. Klasifikasi Bantalan♦).

Bantalan diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros.

a. Bantalan luncur, yaitu bantalan ini terjadi gesekan luncur

antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh

permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas. Jenis

bantalan luncur sendiri ada tiga yaitu :

- Bantalan radial.

- Bantalan aksial.


- Bantalan khusus.

b. Bantalan gelinding, bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara

bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui elemen

gelinding, seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat.

2. Atas dasar arah beban terhadap poros .

a. Bantalan radial, arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus

sumbu poros.

b. Bantalan aksial, arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

c. Bantalan gelinding khusus, bantalan ini dapat menumpu beban yang

arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Bantalan luncur mampu menumpu poros dengan putaran tinggi dan dengan beban

besar. Bantalan ini konstruksinya sederhana dan dapat dibuat serta dipasang

dengan mudah. Bantalan luncur memerlukan awalan yang besar. Sistem

pelumasan bantalan kurang sederhana, panas yang ditimbulkan terutama untuk

beban berat cukup besar, dengan demikian memerlukan pendinginan yang khusus.

Bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak

bersuara. Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding

sehingga harganya relatif lebih murah.

Bantalan gelinding lebih cocok untuk beban-beban yang kecil daripada

bantalan luncur. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugak yang

yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Karena konstruksinya rumit dan

ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan ini hanya dibuat oleh pabrik-pabrik

tertentu dan berdasarkan pesanan tertentu saja. Kelebihan dari bantalan ini adalah


gesekannya yang cukup rendah. Pelumasannyapun cukup sederhana yaitu cukup

dengan menggunakan gemuk, bahkan untuk bantalan yang dilengkapi dengan seal

( sil ) sudah tidak memerlukan lagi pelumasan. Karena adanya gesekan antara

elemen gelinding dan sangkar, terutama untuk putaran yang tinggi, bantalan ini

akan menimbulkan suara yang agak berisik.

6.3. Pemilihan Bantalan.

Dalam perencanaan ini dipilih bantalan gelinding dengan elemen

berbentuk rol kerucut beralur dalam yang akan menerima beban tangensial, radial

dan sebagian beban aksial. Tata nama dari bantalan rol kerucut terlihat pada

gambar 6.1∀) yang menunjukkan keempat komponen utama dari bantalan yaitu

cincin luar, cincin dalam, elemen rol kerucut, dan pemisah.

Gambar 6.1. Tata nama bantalan peluru.

Dipilihnya bantalan gelinding karena menyesuaikan dengan perencanaan yaitu

transmisi gears box yang harus menghemat tempat secara aksial. Keuntungan dan

kelemahan dari bantalan gelinding adalah sebagai berikut :

♦) . Josep E Shigley & Larry D Mitchell, Perencanaan Teknik Mesin, Edisi keempat, Jilid II, Erlangga.


1. Keuntungan bantalan gelinding :

a. Gesekan yang ditimbulkan oleh bantalan gelinding sangat rendah.

b. Putaran input sama dengan putaran motor listrik.

c. Pelumasan sangat sederhanan & hampir bebas pemeliharaan dengan jumlah

bahan pelumas yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan bantalan luncur,

cukup digunakan pelumas gemuk.

d. Gesekan kerja yang kecil sehingga penimbulan panas kecil maka dapat

mengurangi terjadinya aus.

e. Kemampuan dukung yang besar setiap lebar bantalan.

f. Normalisasi dari pengukuran luar, ketelitian (presisi), pembebanan yang

diijinkan dan perhitungan umur kerja, berhubungan dengan pembuatan

yang bermutu tinggi dalam pabrik khusus dan dari sini memberikan

keuntungan untuk penggunaan dan penyediaan suku cadang.

g. Bantalan gelinding memiliki momen awal yang kecil hampir sama dengan

momen kerjanya untuk memulai putiran, sehingga untuk awalan putaran

tidak membutuhkan momen yang besar.

2. Kelemahan bantalan gelinding.

a. Sangat peka terhadap beban kejut terutama pada posisi diam atau pada

putaran lambat.

b. Peka terhadap debu / kotoran sehingga membutuhkan perapatan / seal.

c. Umur pakai yang tinggi dan tingginya angka putaran yang terbatas.

d. Harga bantalan gelinding mahal dibandingkan dengan bantalan luncur.

1. Perhitungan Bantalan I dan II


Beban resultan adalah :

Fr = 22 )RH()RV( + ……………………………………(6.31)

Fr = 186.196 )78.8() 168.7( 22 =+ kg

Beban aksial Fa = 0

Diameter poros adalah ds2 = 30 mm

Diameter tempat kedudukan bantalan dirancang 25 mm

Nomor bantalan (tabel 18 ) = 6305

d = 25 mm

D = 62 mm

B = 17 mm

r = 2 mm

C = 1610 Kg

Beban dinamis adalah :

P = ( X.Fr ) + ( Y.Fa )

………………………………………………(6.32)

Dengan :

P = beban dinamis

X = faktor radial = 1

Y = faktor aksial = 0


Fa = 0

Maka :

P = (1 x 186.19 ) = 186.19 kg

Faktor kecepatan adalah :

Fn = )1n33.3( …………………………………………………..(6.34)

= ( 31

)71.,5373.33 = 0.39

Faktor umur bantalan adalah :

Fh = Fn x PC …………………………………………………..(6.35)

= 0.39 x =186.191610 2.9

Umur bantalan adalah :

Lh = 500 x ( Fh )3……………………………………………...(6.36)

= 500 x (2.9)3

= 11903.120 jam

Faktor keandalan adalah 90 %, maka :

a1 = 1

a2 = 1


a3 = 1

sehingga :

Ln = a1 × a2 × a3 ×

Lh……………………………………..(6.37)

= 1 × 1 × 1 × 11903.120

= 11903.120 jam

= 11903.120 jam > 5000 jam

hasil perhitungan untuk bantalan yang lain dapat didilhat pada tabel di bawah ini :

Tabel 6.1 Hasil Perhitungan Bantalan

Ket. POROS

I POROS II

POROS

III

POROS

IV

POROS

V

POROS

VI

POROS

VII

Fr 168.754 157.59 228.084 240.28 512.85 157.8 244.562

T 4619.03 6928.613 6928.613 8468.306 2560.5 12116.5 18174.8

Fn 0.39 0.45 0.45 0.484 0.484 0.6055 1.5

C 3200 3200 3200 4200 7000 4150 3200

Fh 7.4 9.137 6.313 8.463 6.6089 15.92 19.53

Lh 202232.77 381438.38 125826.76 303129.07 144329.67 2019046.2

73

3729900.4

5

Nomor 6308 6307 6307 30306 30307 6309 6307

d 40 35 35 30 35 45 35

D 90 80 80 72 80 100 80


B 23 20 20 19 31 25 20


BAB VII

PELUMASAN

7.1. Tinjauan∗) .

Pelumasan adalah zat yang berwujud cair ( oil ) dan juga berwujud pasta

( fet, grease ). Adapun pelumasan itu sendiri terdapat pada setiap bidang yang

bergesekkan dan sesuai dengan tugasnya pelumas memepunyai tiga fungsi utama

yaitu :

1. Mengurangi gesekan.

Prestasi kerja mesin dipengaruhi juga oleh adanya gesekan antara dua buah

bidang. Oleh karenanya semakin kecil gesekan yang terjadi semakin besar

nilai efisiensi mesin. Untuk mengurangi gesekkan inilah kemudian dipakai

pelumas yaitu untuk mmelapisi bidang-bidang yang saling bergesekkan agar

lebih licin kerja mesin menjadi lebih ringan.

2. Membuang panas akibat gesekan.

Dua buah bidang yang saling bergesekkan akan menimbulkan panas,

karenanya perlu dilapisi dengan pelumas agar dua bidang tersebut tidak

langsung bergesekkan bidang satu dengan yang lainnya.

3. Merapatkan dua permukaan yang bergesekan .

Akibat terjadinya gesekan akan menyebabkan keausan, keausan ini

menimbulkan kotoran yang berwujud serbuk beram. Bila beram ini berada

♦). G . Niemann . H . Winter, Elemen Mesin, Jilid I, Erlangga, Jakarta, tahun 1990, halaman 302. ⊕ ) . B . Sudiyo, Ing . HTL, Roda Gigi, Jilid II, Cetakan pertama, ATMI, Surakarta, th 1991, halaman 58 s/d 61 .


diantara dua buah bidang maka akan mengurangi kerapatan. Oleh karenanya

diperlukan pelumas yang mampu membawa / membersihkan kotoran tersebut.

Dengan berkurangnya gesekan maka keausan dikurangi. Disamping itu

pelumas mencegah terjadiya karat, melindungi permukaan bahan, dan juga untuk

menghindari penegangan lebih.

7.2. Pelumasan Roda Gigi.

Pelumasan pada transmisi mesin frais jari ini dirancang menggunakan

pompa oli yang diteruskan oleh pipa-pipa ke bagian–bagian yang memerlukan

pelumasan. Alasan penggunaan pompa oli untuk sistem transmisi ini adalah

karena tidak menggunakan gear box dan alasan kepraktisan pelumasan. Pipa-pipa

ini ditempatkan pada roda-roda gigi yang berputar dan pada bantalan.

Menurut DIN 51509 (pemilihan bahan pelumas untuk roda gigi) untuk

kecepatan keliling sampai ≈ 4 m/dt menggunakan pelumasan celup vaselin

dengan vaselin roda gigi yang encer yaitu satu roda gigi dicelup, sedang untuk

kecepatan keliling ≈ 1 m/dt pelumasan cukup dengan mengoleskan atau

menyemprotkan pelumas melekat. Pelumasan melekat yang dioleskan ini adalah

pasta yang mengandung pelumas (misal MoS2). Viskositas pelumas yang

diperlukan tergantung pada besarnya pembebanan dan kecepatan luncur sehingga

juga tergantung pada kecepatan kelilingnya.


7.3. Pelumasan Bantalan.

Permukaan yang bersinggungan pada bantalan yang menggelinding

mempunyai suatu gerakan relatif yaitu menggelinding dan meluncur. Tujuan dari

pelumasan bantalan anti gesek dapat disimpulkan sebagai berikut⊕) :

1. Untuk menyediakan suatu lapisan pelumasan diantara permukaan yang

saling meluncur dan menggelinding.

2. Untuk membantu mendistribusikan dan mengeluarkan panas.

3. Untuk mencegah korosi dari permukaan bantalan.

4. Untuk menjaga-bagian bantalan dari masuknya benda-benda luar.

Baik oli maupun gemuk bisa dipakai sebagai pelumas, aturannya sebagai berikut

dalam memutuskan pilihan⊕) :

Tabel 7.1 Pemakaian Pelumas

Pemakaian Gemuk bila : Pemakaian Oli bila :

1. Suhu tidak lebih dari 200 0 F ( 93,3 oC) 1. Suhu tinggi.

2. Kecepatan rendah. 2. Kecepatan tinggi.

3. Perlindungan yang khusus diperlukan

atas masuknya benda-benda luar.

3. Segel penahan oli siap tersedia untuk

dipakai.

4. Diinginkan penutup bantalan yang

sederhana.

4. Jenis bantalan tidak cocok untuk pelu-

masan gemuk.

5. Diinginkan operasi untuk waktu yang

lama tanpa perhatian.

5. Bantalan dilumasi dari suatu pusat

penyalur yang juga dipakai untuk bagi

an mesin lainnya.

⊕) . Joseph E. Shigley & Larry D. Mitchell, Perencanaan Teknik Mesin, Edisi keempat Jilid 2, Erlangga, Jakarta, th 1996, halaman 67. ⊕) . Joseph E. Shigley & Larry D. Mitchell, Perencanaan Teknik Mesin, Edisi keempat, Jilid 2, Erlangga, Jakarta, th 1996, halaman 68. *) . G . Niemann. H. Winter, Elemen Mesin, Jilid II, Erlangga, Jakarta, th 1990, halaman 236.


Dari tabel diatas sebagai acuan dalam pemilihan pelumas untuk bantalan dipilih

oli sebagai bahan pelumasnya, jika digunakan gemuk maka dipakai konsisten

yang cocok untuk temperatur 20 - 50 0 C tetapi jika temperatur bantalan akibat

gesekan antara 30 - 100 0 C digunakan gemuk litium, kedua gemuk ini tidak larut

dalam air sehingga dapat mempertahankan efek pelumasannya.

7.4. Pelumasan Pinion dan Rack

Untuk pelumasan pinion dan rack cukup menggunakan vaselin karena

pasangan roda gigi ini bekerja pada putaran yang lambat. Pasangan ini berkerja

yaitu untuk menaikan dan menurunkan pahat sewaktu pemakanan.


BAB VIII

PERANCANGAN BAUT DAN

TUAS PEMINDAH KECEPATAN

8.1 Perancangan baut

Pada perencanaan baut ini, baut yang dirancang adalah baut pemegang

motor listrik dan baut pada mekanisme pemegang / penguat pahat

8.1.1 Perhitungan baut pemegang motor

Direncanakan pemegang motor listrik menggunakan 4 buah baut dengan

pembebanan yang dapat dilihat pada gambar berikut :

Beban yang diterima tiap-tiap baut, baut 1 = baut 2 = 57,385 kg, sedang baut 3 =

baut 4 = 7,485.

Bahan baut dipilih St 50 dengan tegangan tarik ijin bahan sebesar 4,0 kg/mm2

8.1.2 Perhitungan baut pada mekanisme pahat

d3 d1

d2 d4

250 mm

200 mm

99.8 kg


Baut penahan bantalan pada poros pemegang pahat menerima beban tarik

dan beban puntiran. Dengan demikian dapat diketahui :

Diameter baut yang harus merima beban tarik adalah sebesar :

d = t

pσπ ×

×4 ……………………………………………….(8.11)

dengan : p = beban yang diterima baut 9 kg )

σr = tegangan tarik bahan kg/cm2

d = diameter baut ( mm )

Diameter baut yang harus menerima beban puntir adalah sebesar :

d = t

pσπ ×

×4 ………………………………………………...(8.12)

dengan : p = beban yang diterima baut 9 kg )

σw = tegangan tarik bahan kg/cm2

d = diameter baut ( mm )

H = tinggi kepala baut ( 1,5 d )

Pada perancang baut untuk menahan bantalan, jumlah baut yang direncanakan

adalah sebanyak 4 buah. Dengan diagram pembebanan adalah sebagai berikut :

Besarnya beban tarik yang harus diterima oleh tiap-tiap baut adalah sebesar :

P=449 kg

P= 75 kg


4p =

475 = 18,75 kg

Bahan baut dipilih St 50 dengan tegangan tarik ijin bahan sebesar 400 kg/cm2

Maka besarnya diameter baut yang diperlukan oleh tiap-tiap baut adalah :

d = 400

75,184××π

= 2,4 mm = baut M4

Besarnya beban puntir yang harus diterima oleh tiap-tiap baut adalah sebesar :

4p =

4449 = 112,25 kg

Maka besarnya diameter baut yang diperlukan oleh tiap-tiap baut adalah :

d = 5,13,33

25,112×

= 6,1 mm = baut M 8

Dengan demikian baut yang digunakan dipilih dari gaya yang paling besar yang

harus diterima oleh baut. Jadi baut yang digunakan dipilih baut yang menahan

beban puntir yaitu baut M 8.

8.2 Tuas pemindah kecepatan

Tuas pemindah kecepatan yang direncanakan adalah model tuas jepit. Dengan

tuas ini roda gigi dijepit dan digeser sesuai dengan kecepatan yang diinginkan.

Roda gigi dapat digeser kedudukannya karena roda gigi didukung oleh poros

spline. Untuk mencegah supaya pada waktu mesin frais jari ini dioperasikan tidak

bergeser kedudukannya, maka tuas dirancang secara kuat dan dudukan tuas


disatukan dengan cassing mesin. Sedangkan untuk tuasnya sendiri ditempatkan

pada alur-alur yang juga berada pada casing mesin.


DAFTAR PUSTAKA

Joseph E. Shigley, Prof. Ir & Larry D. Mitchell, Prof. Ir, Perencanaan Teknik

Mesin, Edisi Keempat, diterjemahkan oleh Gandhi Harahap, Ir, M.Eng,

Penerbit, Erlangga Jakarta, 1996.

Niemann, G. Winter, H, Elemen Mesin, Jilid I, diterjemahkan oleh Anton

Budiman, Ir. Dipl. Ing, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994.

Niemann, G. Winter, H, Elemen Mesin, Jilid II, diterjemahkan oleh Anton

Budiman, Ir. Dipl. Ing, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994.

Sudibyo,B, Ing. HTL, Roda Gigi, Jilid II, Cetakan Pertama, Akadeni Teknik

Mesin Industri, Surakarta, Oktober 1991.

Sularso, Ir, MSME Kiyokatsu Suga. Prof, Dasar Perencanaan dan Pemilihan

Elemen Mesin, Cetakan ketujuh, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1991.

SKF, General Catalogue, No 3200 E, Sweden, 1981.


LAMPIRAN


GAMBAR HASIL PERANCANGAN






Documents

Tugas Akhir MESIN FRAIS JARI 1repository.usd.ac.id/33981/2/955214081_Full[1].pdf · 2019. 4. 8. · Tugas Akhir “ MESIN FRAIS JARI “ 6 7. Bapak dan ibu Dibjoharsono selaku orang