BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR

semua selesai maka mendapatkan hasil prototipe dan laporan. 3.2 Bagian-Bagian Mesin Perontok Padi Mesin ini mempunyai bagian utama sebagai berikut : K...

0 downloads 20 Views 427KB Size
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1

Diagram Alir Proses Perancangan Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar

dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan diperlukan suatu diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan. Proses perancangan rangka mesin perontok padi terlihat pada diagram sebagai berikut : Mulai

Studi Literatur Gambar Sketsa Perhitungan Pembelian Komponen Dan Peralatan Proses Pembuatan

Analisa Dan Perbaikan

Perakitan Gagal Uji Kinerja Berhasil Kesimpulan Selesai Gambar 3.1 Diagram alir proses perencanaan dan gambar

13

14

Memulai mengerjakan proyek akhir dengan melakukan studi literatur tentang perontok padi, setelah melakukan studi literature ini kemudian melakukan perencanaan mekanikal, dengan demikian dapat dilakukan sketsa prototipe dan pemilihan material bahan dan komponennya. Setelah melakukan sketsa kemudian menggambar global secara 3D, jika disetujui maka kemudian menggambar detail bagian-bagian prototipe secara 2D untuk dipakai pada proses produksi. Setelah desain disetujui dan komponen terkumpul maka sudah dapat melakukan proses pembuatan, setelah rangka selesai dibuat maka komponen pendukung lainnya dapat dipasangkan. Setelah semua terpasang maka dapat dilakukan uji prototipe, jika sudah sesuai yang diinginkan maka memulai mengerjakan laporan, jika masih terjadi error maka harus menganalisa ulang pada perancangan mekanikal. Setelah semua selesai maka mendapatkan hasil prototipe dan laporan.

3.2

Bagian-Bagian Mesin Perontok Padi Mesin ini mempunyai bagian utama sebagai berikut :

Keterangan = 1. Penyangga mesin perontok padi.

5. Tutup Silinder Perontok.

2. Motor bensin.

6. Silinder Perontok.

3. V-Belt.

7. Roda.

4. Pulley transmisi.

Gambar 3.2 Desain rancangan 3D mesin perontok padi

15

3.3

Prinsip Kerja Mesin Perontok Padi Prinsip keja mesin perontok padi adalah dengan memukul bagian tangkai

padi (jerami) sehingga bulir-bulir padi akan terlepas/rontok. Setelah itu padi/gabah tersebut akan masuk kedalam tempat yang telah disiapkan. Cara kerja mesin perontok padi ini adalah menggunakan tenaga dari motor bensin. Daya dari motor bensin ini kemudian ditransmisikan dengan pulley dan sabuk menuju pulley bagian atas, pada pulley atas memakai perbandingan diameter pulley untuk mengatur kecepatan putaran yang dihasilkan. Putaran dari pulley akan diteruskan dengan poros yang akan memutarkan silinder dan gigi perontok.

3.4

Perencanaan Konstruksi Dalam pembuatan mesin perontok padi, rangka merupakan bagian yang

penting untuk menopang semua komponen. Oleh karena itu, rangka harus didesain sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil konstruksi yang kuat dan aman.

Gambar 3.3 Konstruksi rangka mesin perontok padi 3.4.1 Perencanaan rangka bagian atas Perhitungan perencanaan rangka bagian atas adalah sebagai berikut: Data-data yang diketahui antara lain: - Massa 1 buah poros silinder perontok

= 11 kg

- Massa 1 buah pulley

= 0,5 kg

- Massa 2 buah bearing

= 0,5 kg

- Massa 1 buah chasing

= 8 kg

16

Massa total

= 11 kg + 0,5 kg + 0,5 kg + 8 kg = 20 kg . 9,8 m/s2 = 196 N

Konstruksi rangka bagian atas ditunjukkan pada gambar 3.4. A

550 mm

B Gambar 3.4 Konstruksi rangka bagian atas. 1. Analisa pada batang A-B Gaya yang bekerja pada batang dapat dilihat pada Gambar 3.5. 0,36 N/mm x RAx A

B

x 550 mm

RAy

RBy Gambar 3.5 Gaya yang bekerja pada batang A-B.

a. Kesetimbangan gaya luar.  ∑Fx = 0  RAx = 0  ∑Fy = 0  RAy + RBy = 0,36 N/mm . 550 mm = RAy + RBy = 198 N  ∑MA = 0  0,36 N/mm . 550 mm . 550 mm/2 – RBy . 550 mm = 0 RBy = 99 N RAy = 198 N - RBy = 198 N – 99 N = 99 N

17

b. Persamaan kesetimbangan gaya dalam potongan x-x. 0,36 N/mm

Mx

B

Nx x

Vx RBy = 99 N Gambar 3.6 Reaksi gaya dalam potongan x-x. Potongan kanan (BA) Nx

=0

Vx

= 99 N + 0,36 N/mm . x

Mx = 99 N . x 0,36 N/mm . x . (x/2) c.

Nilai gaya dalam. Tabel 3.1 Kesetimbangan gaya dalam titik B  A rangka bagian atas.

Potongan

Posisi

Titik

Gaya Dalam Gaya Normal Gaya Geser

Moment Lentur

x-x

x=0

B

NB = 0

VB= 99 N

MB = 0

(BA)

x = 275

A

NA = 0

VA= 99 N

MA = 13612,5 N.mm

d. Diagram gaya dalam. Diagram NFD, SFD dan BMD seperti terlihat pada Gambar 3.7. NFD A

B

SFD 99 N

99 N +

+

13612,5 N.mm BMD

Gambar 3.7 NFD, SFD dan BMD

+

18

2. Tegangan pada rangka. Rangka yang dipakai pada mesin poles poros engkol ini adalah besi hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm, dapat dilihat pada gambar 3.8. b b’

l’

l Gambar 3.8 Penampang besi hollow a. Momen inersia ( I ) I= t I= 3 I= 3 I= 3 I= 3 x 34314,56 I= 102943,7 mm4 b. Jarak titik berat ( y ) Y=

=

=

= 7,22 mm

c. Momen maksimum ( Mmax ) = 13612,5 N.mm d. Faktor keamanan (Sf) = 3 e. Tegangan yield pada st37 (σy) = 240 N/mm2 (karena Sf = 3) Maka Tegangan tarik ijin (σijin) = f. Tegangan tarik rangka (σ)=

= 80 N/mm2

19

= = 0,95 N/mm2 Data hasil karena σijin > σ maka pemilihan rangka dengan bahan besi hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm aman untuk menahan beban.

3.4.2 Perencanaan rangka bagian bawah (dudukan motor) Perhitungan gaya yang bekerja pada rangka bagian bawah (dudukan motor) adalah sebagai berikut: Data-data yang diketahui yaitu: -

Massa 1 buah motor bensin

= 15 kg

-

Massa 1 buah pulley

= 0,3 kg

Massa total

= 15 kg + 0,3 kg = 15,3 kg = 15,3 kg . 9,8 m/s2 = 153 N/mm

Rangka bagian bawah dapat dilihat pada Gambar 3.9. 550 mm A

B

Gambar 3.9 Rangka bagian bawah mesin perontok padi

1. Analisa pada batang A-B Gaya yang bekerja pada batang dapat dilihat pada Gambar 3.10.

20

153 N

y

x

A RAx

B v C

y

x

275 mm

275 mm

RAy RBx Gambar 3.10 Gaya yang bekerja pada batang A-B a. Kesetimbangan gaya luar.  ∑Fx = 0  RAx = 0  ∑Fy = 0  RAy + RBy = 153 N  ∑MA = 0  -RBy . 550 + 153 . 275 RBy = 76,5 N RAy = 76,5 N b. Kesetimbangan gaya dalam potongan x-x. Mx B

Nx x Vx

RBy = 76,5 N Gambar 3.11 Reaksi gaya dalam potongan x-x

Potongan kanan (BC) Nx

=0

Vx

= -76,5

Mx

= 76,5 . x

c. Kesetimbangan gaya dalam potongan y-y. Mx

153 N

275 mm B

Nx x

Vx RBy = 76,5 N Gambar 3.12 Reaksi gaya dalam potongan y-y

21

Potongan kanan (CA) Nx

=0

Vx

= -76,5 + 153 = 76,5

Mx

= 76,5 . x + (-153) . (x-275) =0

d. Nilai gaya dalam. Tabel 3.2 Kesetimbangan gaya dalam pada potongan keseluruhan. Potongan

Jarak

Titik

Gaya Normal

Gaya Geser

Momen Lentur

x-x (BC)

X=0

B

NB = 0

VB = -76,5 N

MB = 0 Nmm

X = 275

C

NC = 0

VC = -76,5 N

X = 275

C

NC = 0

VC = 76,5 N

X = 550

A

NA = 0

VA = 76,5 N

MC = -21037,5 Nmm MC = 21037,5 Nmm MA = 0 Nmm

y-y (CA)

e. Diagram gaya dalam. Diagram NFD, SFD dan BMD seperti terlihat pada Gambar 3.13. A B C NFD

SFD 76,5 N

+ = = -76,5 N = = = = = BMD 21037,5 Nmm = = = = = = = = = = Gambar 3.13 NFD, SFD dan BMD = = = 2. Tegangan pada rangka. = = = Rangka yang dipakai pada mesin poles poros = engkol ini adalah besi = hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm, = dapat dilihat pada gambar = 3.14. = = = = = = = = = = = = = =

22

b b’

l’

l Gambar 3.14 Penampang besi hollow e. Momen inersia ( I ) I= t

I= 3 I= 3 I= 3 I= 3 x 34314,56 I= 102943,7 f. Jarak titik berat ( y ) Y=

=

=

= 7,22 mm

g. Momen maksimum ( Mmax ) = 21037,5 N.mm h. Faktor keamanan (Sf) = 3 i. Tegangan yield pada st37 (σy) = 240 N/mm2 (karena Sf = 3) Maka Tegangan tarik ijin (σijin) =

j. Tegangan tarik rangka (σ)=

= 80 N/mm2

23

= = 1,47 N/mm2 Data hasil karena σijin > σ maka pemilihan rangka dengan bahan besi hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm aman untuk menahan beban.

3.5

Perencanaan Pengelasan Perhitungan berdasarkan tipe pengelasan seperti pada Gambar 3.15 di

bawah ini.

Gambar 3.15 Bentuk pengelasan Dari data hasil perhitungan diatas diambil beban terberat untuk dilakukan perhitungan yaitu :

-

Data : b = 34 mm

e = 550 mm

l = 40 mm

P = 196 N

safety factor = 4 =

-

= 92,5 N/mm2

Throat area (A) A = t( 2 l + b) = 0,707s (2×40+34) = 80,6 s

-

Gaya geser langsung =

=

t = 0,707 s

24

N/mm2

= -

Menghitung momen bending (M) M = P×e = 196×550 = 107800 N.mm

-

Section modulus (Z) Z = = = 0,707 s (1360+385,3) = 1233,92 s mm3

-

Bending stress

=

M= -

=

N/mm2

Resultan dari gaya geser maksimum = 92,5 = 92,5 = 92,5 = 92,5 = t =

= 0,47 mm Jadi tebal pengelasannya sebesar 0,50 mm.