DAFTAR ISI I.1. Pendahuluan I.2. Jenis-jenis tali sabuk I.3. Jenis-jenis bahan tali sabuk I.4. Berat jenis tali sabuk I.5. Gaya tegang tali sabuk I.6. Kecepatan tali sabuk I.7. Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol I.8. Tali sabuk sambungan I.9. Jenis-jenis gerakan pada tali sabuk datar I.10. Rasio kecepatan gerakan tali sabuk I.11. Selip (gelinciran) tali sabuk I.12. Panjang penggerak tali sabuk terbuka I.13. Panjang penggerak tali sabuk silang I.14. Daya transmisi tali sabuk I.15. Gerakan lamban pada tali sabuk I.16. Rasio Tegangan pada tali sabuk datar I.17. Tegangan sentrifugal I.18. Kondisi untuk transmisi daya maksimum I.19. Tegangan awal tali sabuk Katrol kayu I.20. Gerakan tali sabuk –V I.21. Standar panjang tali sabuk-V I.22. Keuntungan dan kerugian gerakan tali sabuk-V dibanding gerakan tali sabuk datar I.23. Rasio tegangan gerakan pada tali sabuk-V I.24. Gerakan picak V I.25. Tali sabuk penggerak I.26. Katrol
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
DAFTAR ISI
I.1. Pendahuluan
I.2. Jenis-jenis tali sabuk
I.3. Jenis-jenis bahan tali sabuk
I.4. Berat jenis tali sabuk
I.5. Gaya tegang tali sabuk
I.6. Kecepatan tali sabuk
I.7. Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol
I.8. Tali sabuk sambungan
I.9. Jenis-jenis gerakan pada tali sabuk datar
I.10. Rasio kecepatan gerakan tali sabuk
I.11. Selip (gelinciran) tali sabuk
I.12. Panjang penggerak tali sabuk terbuka
I.13. Panjang penggerak tali sabuk silang
I.14. Daya transmisi tali sabuk
I.15. Gerakan lamban pada tali sabuk
I.16. Rasio Tegangan pada tali sabuk datar
I.17. Tegangan sentrifugal
I.18. Kondisi untuk transmisi daya maksimum
I.19. Tegangan awal tali sabuk Katrol kayu
I.20. Gerakan tali sabuk –V
I.21. Standar panjang tali sabuk-V
I.22. Keuntungan dan kerugian gerakan tali sabuk-V dibanding gerakan tali sabuk
datar
I.23. Rasio tegangan gerakan pada tali sabuk-V
I.24. Gerakan picak V
I.25. Tali sabuk penggerak
I.26. Katrol
I.27. Katrol besi cetakan
I.28. Katrol baja
I.29. Katrol kayu
I.30. Katrol kertas
I.31. Rancangan katrol besi cetakan
I.32. Katrol tetap dan lepas
TALI SABUK, TALI KEREKAN, DAN KATROL
17.1. Pendahuluan
Tali sabuk atau kerekan digunakan untuk transmisi daya dari satu poros ke
poros lain dalam katrol yang berotasi dengan kecepatan yang sama atau berbeda.
Jumlah daya transmisi tergantung pada faktor berikut ini
1. Kecepatan tali sabuk
2. Tegangan bawah tali sabuk pada katrol
3. Kontak busur lingkaran antara tali sabuk dengan katrol kecil
4. Kondisi dibawah dimana tali sabuk digunakan
Yang perlu diperhatikan:
a) Letak poros sebaiknya tepat untuk menjamin tegangan yang sama pada
penampang tali sabuk yang bersilangan
b) Letak katrol sebaiknya tidak berdekatan satu sama lainnya dengan tujuan agar
kontak busur lingakaran pada katrol kecil kemungkinan besar terjadi
c) Letak katrol sebaiknya tidak berjauhan yang dapat menyebabkan berat tali sabuk
terlalu besar pada poros demikian pula dapat meningkatkan muatan gesek pada
bantalan
d) Tali sabuk panjang memelihara ayunan dari satu sisi ke sisi lain yang
menyebabkan tali sabuk bergerak ke luar menjauhi katrol
e) Bagian tali sabuk yang kuat sebaiknya diletakkan di bagian bawah sehingga
lengkungan ke bawah akan meningkatkan kontak busur lingkaran pada katrol
f) Agar memperoleh hasil yang baik dengan tali sabuk datar, jarak maksimum
antara poros sebaiknya tidak melebihi 10 meter dan minimum sebaiknya tidak
kurang dari 3,5 kali dari diameter katrol
17.2. Jenis-jenis tali sabuk
(a) Tali sabuk datar/rata (b) Tali sabuk V (c)Tali sabuk melingkar
(Gambar 17.1)
Ada bermacam-macam jenis tali sabuk yang digunakan pada saat ini, berikut
ini yang penting dari hal di atas:
i. Tali sabuk datar/rata
Tali sabuk datar adalah yang paling banyak digunakan dalam industri dan
bengkel, dimana sejumlah daya yang sedang di transmisikan dari satu katrol ke
katrol lain ketika kedua katrol tersebut tidak akan berada lebih dari 10 meter.
ii. Tali sabuk-V
Tali sabuk-V adalah yang paling banyak digunakan industri dan bengkel,
dimana sejumlah daya yang besar di transmisikan dari satu poros ke poros
lainnya, ketika kedua katrol saling berdekatan satu sama lainnya.
iii. Tali sabuk melingkar
Tali sabuk melingkar banyak digunakan dalam industri dan bengkel, dimana
daya yang besar di transmisikan dari satu katrol ke katrol lain ketika kedua
katrol berjauhan kurang lebih 5 meter.
Jika daya yang paling besar ditransmisikan, maka tali sabuk tunggal akan
tidak mencukupi. Pada umunya, katrol yang lebar (untuk tali sabuk - V atau tali sabuk
lingkaran) dengan beberapa lekuk digunakan. Kemudian tali sabuk yang ada di setiap
lekukannya di siapkan untuk mentrasmisikan sejumlah daya yang dibutuhkan dari satu
katrol ke katrol lainnya.
17.3. Jenis-jenis bahan tali sabuk
Bahan yang dipergunakan untuk tali sabuk dan kerekan harus kuat,lentur
dan tahan lama. Bahan tersebut harus memiliki koofisien gesek yang besar.
Berdasarkan jenis bahan yang dipergunakannya, tali sabuk diklasifikasikannya sebagai
berikut:
1. Tali sabuk kulit
Bahan utama untuk tali sabuk datar adalah kulit. Tali sabuk kulit yang paling
bagus adalah dibuat dari pita dol dengan panjang 1,2 meter sampai dengan 1,5 meter
dari kulit yang berkualitas bagus. Bagian licin dari kulit adalah yang lebih lunak dan
lebih kuat dibandingkan dengan bagian sambungannya, tetapi lebih kuat. Serat-serat
dari sisi licinnya adalah tegak lurus ke permukaannya sementara sisi sambungannya
menekan tenunan dan paralel ke permukaannya. Oleh karena itu alasan tali sabuk pada
sisi licinnya sebaiknya di kontak dengan permukaan katrol seperti terlihat pada gambar
17.2.
Di sini diberikan sebuah hubungan kontak antara tali sabuk dengan katrol
dan tempata terbaik untuk tegangan tarik penampang tali sabuk pada sisi luar dimana
tegangan maksimumnya adalah pada saat tali sabuk melewati katrol.
(Gambar 17.2)
Kulit dapat berupa kulit kayu oak cokelat atau kulit bahan mineral seperti
khrom. Untuk meningkatkan tebal tali sabuk, garis-garisnya disambungkan bersama-
sama. Tali sabuk dispesifikasikan berdasarkan jumlah lapisan yaitu tunggal, ganda, atau
triple dan berdasarkan kulit yang digunakan yaitu ringan, sedang dan berat. Tali sabuk
kulit harus dibersihkan secara periodik dan dibuat atau diolah dengan susunan atau
kandungan kulit sapi muda atau minyak bumi yang sesuai, sehingga tali sabuk akan
menjadi lunak dan fleksible.
2. Tali sabuk Katun atau kain
Tali sabuk kain paling banyak dibuat dengan kanfas dan katun yang terdiri
dari tiga atau lebih lapisan (tergantung dari ketebalan yang dikehendaki) dan terjahit
bersama-sama. Tali sabuk ini juga ditenun dengan lebar dan ketebalan yang diinginkan.
Tali sabuk-tali sabuk tersebut dirawat dengan beberapa penyokong seperti minyak biji
rami supaya sabuk menjadi tahan air dan mencegah kerusakan pada kain. Tali sabuk
katun lebih murah harganya dan sesuai dalam iklim yang panas, udara yang lembab dan
posisi yang terbuka. Tali sabuk katun menjadi perhatian, maka tali sabuk jenis ini
banyak dipergunakan dalam mesin pertanian, tali sabuk konveyor, dan lain-lain.
3. Tali sabuk karet
Tali sabuk karet ini terbuat dari lapisan bahan peresap dengan komposisi
karet dan memiliki lapisan karet yang tipis pada permukaanya. Tali sabuk ini sangat
lentur tapi mudah rusak jika terjadi kontak dengan sinar matahari, minyak atau pelumas.
Salah satu keutamaan dari tali sabuk jenis ini adalah tidak cepat tipis. Tali sabuk ini
sesuai untuk penggergajian, pabrik kertas dalam hal pembuatan bubur kertasnya.
4. Tali sabuk balata
Tali sabuk ini sama dengan tali sabuk karet kalau tidak karet balata
digunakan di golongan karet. Tali sabuk ini anti asam dan anti air serta tidak bereaksi
dengan minyak hewani atau alkali. Tali sabuk balata sebaiknya tidak diletakkan dalam
temperatur diatas 400 C, karena pada temperatur tersebut balata mulai lunak dan
lengket, kekuatan tali sabuk balata 25% lebih besar dari tali sabuk karet.
17.4. Berat jenis tali sabuk
Berat jenis bahan tali sabuk di sajikan di dalam tabel berikut ini:
Tabel 17.1
Bahan tali sabuk Berat jenis ( kg/cm2 )
Kulit 1,00
Kanfas 1,22
Karet 1,14
Balata 1,11
Tali sabuk tenun tunggal 1,17
Tali sabuk tenun ganda 1,25
17.5. Gaya tegang tali sabuk
Daya tegang tali sabuk kulit berkisar 210 kg/cm3 dan faktor pengamannya
dapat berkisar 8 hingga 10. Daya tahan tali sabuk lebih utama dibandingkan kekuatan
sesungguhnya. Ini terbukti dari pengalaman bahwa kondisi tegangan rata-rata berkisar
28 kg/cm3 atau kurang dari itu yang akan memberikan masa hidup tali sabuk yang
layak. Tegangan yang diperkenankan yaitu 17,5 kg/cm3 mungkin akan diperkenankan
untuk memberikan masa hidupnya sekitar 15 tahun.
17.6. Kecepatan tali sabuk
Sebagai bahan pertimbangan akan diperlihatkan bahwa ketika kecepatan tali
sabuk meningkat gaya sentrifugal juga meningkat yang membuat tali sabuk bergerak
meninggalkan katrol. Ini akan menghasilkan penurunan daya transmisi tali sabuk.
Kecepatan tali sabuk 20 m/s sampai 22,5 m/s dapat dipergunakan untuk transmisi daya
yang efisien.
17.7. Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol
Koofisien gesek antara tali sabuk dan katrol tergantung pada faktor-faktor di
bawah ini:
1) Bahan tali sabuk
2) Bahan katrol
3) Selip tali sabuk
4) Kecepatan tali sabuk
Menurut C.G Barth, koofisien gesek untuk tali sabuk kulit kayu oak cokelat
pada katrol besi dengan nilai selip (glinciran) diberikan pada persamaan berikut ini:
dimana = kecepatan tali sabuk ( m/s )
Berikut ini ditunjukkan tabel koofisien gesek untuk beragam bahan tali sabuk
Tabel 17.2
Bahan tali sabuk Bahan Katrol
Besi cetakan, baja Kayu Kertas
padat
Permukaan
kulit
Permukaan
karetKering Basah Berminyak
Kulit kayu oak cokelat0,25 0,2 0,15 0,3 0,33 0,38 0,40
Kulit khrom cokelat 0,35 0,32 0,22 0,4 0,45 0,48 0,50
Tenunan katun 0,22 0,15 0,12 0,25 0,28 0,27 0,30
Karet 0,30 0,18 - 0,32 0,35 0,40 0,42
Balata 0,32 0,20 - 0,35 0,38 0,48 0,42
17.8. Tali sabuk sambungan
Ketika katahanan tali sabuk tidak lagi sesuai maka tali sabuk akan dipotong
dari rol besar dan terakhir digabungkan bersama-sama dengan penjepit.
Beberapa jenis sambungan:
1. Sambungan semen
2. Sambungan tali sabuk
3. Sambungan engsel
Contoh sambungan semen dapat dilihat pada gambar 17.3 (a) yang merupakan buatan
pabrik dengan bentuk tali sabuk tahan lama, sambungan ini lebih baik dari pada
sambungan lainnya. Sambungan tali sabuk dibentuk dengan lubang yang berseberangan
dengan tali sabuk, menjauhi garis antara tepi dan lubang. Lilitan kulit mentah
digunakan untuk 2 bagian terakhir yang membentuk sambungan. Jenis sambungan ini
dikenal sebagai sambungan rajutan lurus lilitan kulit mentah, dapat dilihat pada gambar
17.3 (b).
(Gambar 17.3)
Sambungan ikatan logam diperlihatkan pada gambar 17.3 (c), dibuat seperti
sambungan kawat. Titik bergeraknya melalui bagian sisi sambungan tali sabuk dan di
kukuhkan pada bagian dalamnya. Terkadang engsel logam mungkintertutup pada akhir
tali sabuk dan disambungkan dengan baja atau pin benang seperti terlihat pada gambar
17.3 (d).
Berikut ini tabel yang memperlihatkan tingkat efisiensi dari sambungan:
Tabel 17.3
Jenis logam Efisiensi (kapasitas) %
Sambungan di ujung-ujungnya 90 – 100
Sambungan yang melewati ujungnya 80 – 90
Ikatan kawat logam dengan mesin 75 – 85
Ikatan kawat logam dengan tangan 70 – 80
Lilitan kulit mentah 60 – 70
Kaitan tali sabuk logam 35 – 40
17.9. Jenis-jenis gerakan pada tali sabuk datar
Daya dari katrol ke katrol lain ditransmisikan dengan beberapa gaya
penggerak tali sabuk berikut ini:
Gerakan tali sabuk terbuka
Gerakan tali sabuk terbuka seperti terlihat pada gambar 17.4 yang digunakan
dengan susunan poros paralel dan arah rotasi yang sama ketika jarak pusat antara dua
poros luas, maka sisi tali sabuk yang kuat sebaiknya diletakkan lebih rendah salah
satunya.
(Gambar 17.4)
Gerakan tali sabuk terpilin atau bersilangan
Gerakan tali sabuk terpilin atau bersilangan seperti terlihat pada gambar
17.5. Ini digunakan dengan susunan poros paralel dan rotasi yang berlawanan arah.
Sebagai bahan pertimbangan akan diperlihatkan besarnya nilai dimana tali sabuk yang
bersilang saling menggosok berlawanan serta akan retak dan aus secara berlebihan.
Untuk mencegah hal ini, poros sebaiknya diletakkan dengan jarak maksimum 20b
diman b adalah lebar dan kecepatan tali sabuk sebaiknya tidak lebih dari 15 m/s.
(Gambar 17.5)
Gerakan tali sabuk seperempat putaran
Gerakan tali sabuk seperempat putaran seperti terlihat pada gambar 17.6 (a),
digunakan dengan susunan poros berada pda sudut kadan dan berotasi dengan arah
tertentu. Untuk mencegah tali sabuk ketika katrol, lebar katrol sebaiknya lebih besar
atau sama sampai 1,4 b, dimana b adalah lebar tali sabuk. Walaupun katrol tidak dapat
tersusun seperti pada gambar 17.6 (a) atau ketika menghendaki bergerak berbalik, maka
gerakan tali sabuk seperempat putaran dengan antar katrol seperti terlihat pada gambar
17.6 (b) mungkin dapat digunakan.
(Gambar 17.6)
Gerakan tali sabuk dengan katrol bebas
(Gambar 17.7)
Gerakan tali sabuk dengan katrol bebas seperti terlihat pada gambar 17.7,
digunakan dengan susunan poros paralel dan ketika gerakan tali sabuk terbuka tidak
dapat digunakan karena kontak sudut yang kecil pada katrol yang lebih kecil. Jenis
gerakan ini diperlukan untuk menambah besarnya rasio kecepatan dan ketikan susunan
tegangan tali sabuk tidak dapat ditambah dengan lainnya.
Ketika gerakan ini dikehendaki untuk memindahkan gerakan dari satu poros
ke beberapa poros, semuanya disusun paralel, gerakan tali sabuk dengan banyak katrol
seperti terlihat pada gambar 17.8 mungkin dapat dipakai.
(Gambar 17.8)
Gerakan tali sabuk gabungan
Gerakan tali sabuk gabungan seperti terlihat jpada gambar 17.9 dapat digunakan
ketika daya di transmisikan dari satu poros ke poros lain melalui beberapa katrol.
(Gambar17.9)
Gerakan katrol kerucut atau bertingkat
Gerakan katrol kerucut atau bertingkat seperti terlihat pada gambar 17.10,
digunakan untuk pertukaran kecepatan poros penggerak sementara poros utama atau
penggerak berjalan dengan kecepatan yang tetap. Hal ini dapat disempurnakan dengan
stelan tali sabuk dari satu bagian ke bagian lain.
(Gambar 17.10)
Gerakan katrol tetap dan lepas
Gerakan katrol tetap dan lepas seperti terlihat pada gambar 17.11 digunakan
ketika gaya penggerak poros mesin dijalankan atau diberhentikan sewaktu-waktu
dikehendaki tanpa gangguan dengan poros penggerak. Sebuah katrol dipasang pada
poros mesin disebut katrol tetap dan bergerak pada kecepatan yang sama seperti pada
poros mesin. Katrol lepas bergerak lebih bebas pada poros mesin dan tidak mampu
mentransmisikan banyak daya. Ketika poros penggerak disusun untuk berhenti, tali
sabuk didorong ke katrol bebas, artinya batang antaran memeliki tali sabuk bercabang.
(Gambar 17.11)
17.10. Rasio kecepatan gerakan tali sabuk
Ini merupakan rasio antara kecepatan penggerak dan pengikutnya atau yang
digerakkannya. Ini dapat dinyatakan secara matematika, seperti dibahas berikut ini:
d1 = diameter penggerak
d2 = diameter pengikut
N1 = kecepatan penggerak dalam r.p.m
N2 = kecepatan pengikut dalam r.p.m
Panjang tali sabuk yang melewati penggerak dalam 1 menit = π d1 N1
Sejak panjang tali sabuk yang melewati penggerak dalam 1 menit sama dengan panjang
tali sabuk yang melewati pengikutnya dalam 1 menit
π d1 N1 = π d1 N1
atau
atau rasio kecepatan
Ketika ketebalan tali sabuk dipertimbangkan, maka rasio kecepatannya
Rasio kecepatan
dimana t = ketebalan tali sabuk
Catatan:
Dalam hal ini gerakan tali sabuk gabungan seperti terlihat pada gambar 17.9 maka rasio
kecepatannya
atau kecepatan gerakan akhir = total diameter penggerak
kecepatan penggerak pertama total diameter yang dikemudikan
17.11. Selip (gelinciran) tali sabuk
Di pembahasan sebelumnya, kita telah membahas gerakan tali sabuk dan
gagang poros yang menerima gesekan antara tali sabuk dengan poros. Tapi terkadang
gesekan menjadi tidak mencukupi. Ini mungkin disebabkan beberapa gerakan
penggerak tanpa beban ditali sabuk. Ini juga disebabkan beberapa gerakan tali sabuk
tanpa beban katrol penggerak.Ini dinamakan selip tali sabuk yang dinyatakan dalam
persentasi.
Hasil selip (gelinciran) tali sabuk untuk mengurangi rasio kecepatan sistem.
Selip sabuk merupakan fenomena yang biasa, demikian tali sabuk sebaliknya tidak
pernah digunakan dimana kepastianrasio kecepatan merupakan sesuatu yang penting
(dalam waktu, menit, dan detik)
s1 % = selip antara penggerak dengan tali sabuk
s2 % = selip antara tali sabuk dan pengikutnya
v = kecepatan tali sabuk yang melewati penggerak tiap menit.
Maka :
Gantikan nilai dari persamaan (i)
Jika ketebalan tali sabuk dipertimbangkan, maka:
Dimana t adalah tebal tali sabuk
Contoh 17.1
Sebuah mensin digerakan 250 rpm, menggerakkan poros yang disambungkan dengan
tali sabuk. Diameter pada mesin katrol dan katrol yang ada pada poros masing-masing
17cm dan 45 cm. Katrol yang berdiameter 90 cm pada poros menggerakan katrol yang
berdiameter 15 cm yang dipasang dinamo poros. Carilah kecepatan dinamo poros,
ketika:
1. tanpa selip
2. ada selip 2% setiap gerakan
atau
(dimana s = s1 + s2 i.e., total persentasi selip)
Persamaan
Penyelesaian
Diketahui:
Kecepatan mesin poros (penggerak 1): N1 = 150 rpm
Diameter mesin katrol (penggerak1): d1 = 75 cm
Diameter katrol pada poros (pengikut2): d2 = 45 cm
Diameter katrol yang lain pada poros (penggerak 3): d2 = 90 cm
Diameter katrol pada dinamo poros (pengikut 4): d4 = 15 cm
N4 = kecepatan dinamo poros
(Gambar 17.12)
(i) Ketika tidak ada selip
Pergunakan persamaan
(dengan notasi biasa)
Atau
(ii) Ketika ada selip 2% disetiap gerakan
Pergunakan persamaan
17.12. Panjang penggerak tali sabuk terbuka
Dalam hal ini, rotasi kedua katrol adalah sama arahnya seperti terlihat pada
gambar 17.13.
Masukkan
Q1 dab Q2 = pusat kedua katrol
r1 dan r2 = jari-jari katrol besar dan kecil
x = jari-jari antar Q1 dan Q2
L= total panjang tali sabuk
Tali sabuk meninggalkan katrol besar pada E dan G dan katrol kecil pada F
dan H seperti terlihat pada gambar 17.13.
Melalui Q2, gambar O2M paralel ke FE Dari gambar geometri tersebut, kita