PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN KOMPONEN PNEUMATIC

4.1.            Hasil Pengujian Tekanan Sampah

Kalimat pengantar

Data tabung - diameter = 10.5 cm

                                - tinggi     =  20.5 cm

            Massa sampah             = 570 gr           = 0,57 Kg

            Volume Awal              = 1774 cm

v  Percobaan mengunakan gaya tekan (F) = 100 kg

Dengan gaya 100 kg mengalami penurunan sebesar 9,5 cm

%   penurunan

% penurunan=  (20.5 / 9.5) x 100%

% penurunan = 46%

 Jadi setelah di press mengalami penurunan sebesar 46%

4.2.            Menentukan Luas Tabung Pres

Untuk menentukan sebeapa besar luasan tabung pres, dengan cara mengasumsikan diameter pengujian kedalam rancangan dengan cara:

            1) diameter tabung = 30 cm.   Maka:

                                 A₃₀/A_10.5 = (π/4(30))² / (π/4(10.5))²                                      A₃₀       = 8,16 (A_10,5)

                                                 = 7065/86.5

Dengan Luas penampang tersebut, maka gaya dapat dihitung sebagai berikut

                                    F          = 100 x 8,16 = 816 kg

            2) diameter = 50 cm.   maka:

                                   A₃₀/A_10.5 = (π/4(50))² / (π/4(10.5))² 

                                                                   = 1962.5/86.5

                                    A₅₀         = 22,69 (A_10,5)

                                    F             = 100 x 22,69  = 2269 Kg

            3) diameter = 80 cm.   Maka:

                                    A₃₀/A_10.5 = (π/4(80))² / (π/4(10.5))² 

                                    A₈₀       = 58 (A_10,5)

                                    F          = 100 x 58       = 5800 kg

            4) diameter = 100 cm. Maka:

                                    A₃₀/A_10.5 = (π/4(100))² / (π/4(10.5))² 

                                    A₈₀       = 90,75 (A_10,5)

                                    F          = 100 x 90,75  = 9075 Kg

Dengan melihat hasil percobaan diatas, maka yang diamil dalam perancangan mesin pengepres sampah ini dengan diameter tabung = 100 cm dengan gaya pres sebesar (F) = 9075 kg

4.3.            Perencanaan Silinder Pneumatik

Untuk menghitung berapa besar diameter silinder pneumatik yang digunakan, dengan cara:

d²      =( F+R) / (p  x 7.86 )....................... (FESTO : 5)

Dimana:

 F      = Gaya  = 9075 Kg    ~  88935 N

R       = Gesekan  ~  + 5% . F

= 5% . 88935 N

= 4446,75 N

p       = Tekanan kerja, untuk penaumetik rata-rata

menggunakan tekana kerja 6 bar   600000 N/m²

Sehingga,

d²      =( 88935+4446.75) /  (600000 x 7.86)

= 0,0198 m²

d       =  √ 0.0198

= 0,140 m  140 mm

Dari hasil perhitungan diameter piston didapat 140 mm, dengan diameter batang piston 60 mm

4.4.            Menghitung Daya Kompresor

1)      Debit kompresor

Debit kompresor adalah jumlah udara yang harus dialirkan kedalam silinder pneumatik, dapat dihitung dengan cara:

Q_s =  (π/4) (ds))²  ( v )                              (Hartono,1998)

Dimana:

            Q_s = Debit kompresr (l/min)

             d_s = diameter silinder = 140 mm

             v = kecapatan piston direncanakan 500 m/menit = 8,3 mm/dtk

Sehingga:

Q_s = (π/4 (140))²  (8,3)

      = 127703,8 mm³/dtk

      = 7,67 l/menit

2)      Daya Kompresor

Daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan rumus:

      N_s =  (Q_s) (ῃ _tot)

Dimana:

N_s = Daya kompresor (l/min)

      Q_s  = Debit kompresor (l/dtk)

ῃ _tot = Effisiensi total = 0,8

Sehingga:

      N_s =  7,67 x 0,8

      N_s = 6,1 kW

4.5.            Perhitungan Kapasitas

Untuk mengetahui kapasitas dari mesin ini, terlebih dahulu harus tau volume tabung dan waktu untuk 1x pengepresan, dengan cara:

1)      waktu langkah pres

1.1)            waktu langkah turun

t₁ = (A x s) / ( Qu x 1000)

dimana:

            A = luasan silinder pneumatik = 153,86 cm²

            h  = panjang langkah = 84 cm

            Q_u= debit udara = 7,67 l/min

Maka:

            t1= (153.86 x 84 ) / (7.67 x 1000)

               = 12924.24 / 7670

               = 1,68 menit

               = 100,8 detik

1.2)            Waktu langkah balik

t₂ = (A x s) / (Qk x 1000)

               = ((153.86-28.26) x 84) / (7.67 x 1000)

               = 10550.4 / 7670

            t₂ = 1,37 menit

            t₂ = 82,2 detik

1.3)            Waktu untuk 1x  pengepresan

t = t₁ + t₂

        = 100,8 + 82,2

        = 183 detik   3,05 menit

2)      Kapasitas pengepresan

Q_p =  (V / t )

                  Dimana:

                        V = (π/4 ) x D² x T

                        Dimana T direncanakan = 100 cm

                          V = ( π/4 ) x 100² x 100

                          V = 785000 cm³

            Maka:

                        Q_p = 785000 / 183

                             = 4289,6 cm³/detik

4.6.            Menentukan Motor Penggerak

Besarnya daya motor penggerak yang digunakan untuk menggerakkan kompresor adalah menyesuaikan kebutuhan daya kompresor tersebut sebesar 6,1 kW, maka daya penggerak dari kompresor:

N_m =  Nk / ῃ                                                                 (Krist T,1981)

      =  6.1 / 0.95

      =  6,42 kW

4.7.            Menentukan Tebal Tabung Pres

Untuk menentukan seberapa tebal plat yang digunakan untuk membuat tabung pres, harus mengetahui tekanan yang diterima oleh tabung pres tersebut, dengan cara:

1)                  Perhitungan Tekanan Kerja

Untuk menghitung berapa besar tekanan kerja yang diterima tabung pres dengan cara sebagai berikut:

P =   F/A                                                 (Zainun, A., 1999)

Dimana,                    F       = Gaya = 9075 kg

A       = Luas penampang = 7850 cm²

Sehingga,    P       = 9075 / 7850

              = 1,15 kg/cm²

2)                  Tebal Bahan

t_b   >()   ()σ(__)                           (Djokosetyardjo, 2005)

Dimana,

 σ(__)     = Tegangan bahan  yang digunakan, direncanakan

menggunakan bahan FCD 50 dengan tegangan tekan yang diijinkan adalah 50 kg/cm^{2 ...................................................................} (Sularso, 2004)

Sehingga,

t_b >  ( 100 x 1.51) / (2x20x(1+100/100)) 

t_b > 0,575 cm  =  5,7 mm

Dari hasil perhitungan ketebalan bahan yang digunakan maka untuk mengantisipasi terjadinya kerusakkan karena tekanan maka digunkan bahan dengan ketebalan 6 mm.

4.8.            Perhitungan Pneumatik

Bagian-bagian dari pneumatik yang perlu dihitung sebagai berikut:

1)      gaya efektif piston

gaya efektif mempunyai dua arah dan bisa dihitung dengan cara:

1.1)            Gaya efektif pistos saat maju

gaya efektif piston saat maju dapat dihitung denga rumus:

F_a = A x P                                           (Didactis F, Pneumatics, TP 101)

Dimana:

                        A = luas permukaan silinder pneumatik

                        A    = 0,015386 m²

                        P = Tekanan Kerja untuk pneumatik rata-rata 600000 N/m²

Maka:

                        F_a = 0,015386 x 600000

                        F_a = 9231 N

1.2)            Gaya efektif piston saat mundur

F_b= A x P

                        Dimana:

                                    A = (π /4)  x ( d_s² - d_p² )

                                    A = 0,016 m²

                        Maka:

                                    F_b = 0,016 x 600000

                                    F_b = 9600 N

2)      Konsumsi Udara Tiap Langkah Piston

Konsumsi udara tiap langkah piston mempunyai dua arah, dan dapat dihitung sebagai berikut:

2.1)            Konsumsi udara saat piston maju

Konsumsi udara kompresi pada waktu silinder bergerak maju dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

V₁     = p x( π /4)x d² x h          ( Festo Didactis, Pneumatics)

= 6,8 x 0,785 x 0,14² x 0,84

= 0,088 m³

2.2)            Konsumsi Udara Saat Piston Mundur

Konsumsi udara kompresi pada waktu silinder bergerak mundur dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

V₂     = p x(π /4) x(d²-d₁ ²) x h     ( Festo Didactis, Pneumatics)

= 6,8 x 0,785 x (0,14² – 0,06²) x 0,84

= 0,072 m³

2.3)            Konsumsi Udara Total

Silinder kerja ganda dengan diameter (d) 140 mm, panjang langkah (h) 840 mm, tiap menit membutuhkan udara sebesar :

Q      = V₁ + V₂

= 0,088 + 0,072

= 0,16 m³

3)      Konsumsi Udara Yang Diperlukan Tiap Menit

1)      Perbandingan kompresi

Perbandingan kompresi dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Perbandingan kompresi = (1.031 + p ) / 1.031 (Teks Book FESTO : 184)

Perbandingan kompresi =  (1.031+6)  / 1.031    = 6,8

2)      langkah maju

Konsumsi udara yang diperlukan tiap menit untuk langkah maju dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Q₁     =   (π /4) x d² x h x n x perbandingan kompresi   

= 0,785 x 0,14² x 0.84  x 0,33 x 6,8

= 0,0167 m³/menit

3)      langkah mundur

Konsumsi udara yang diperlukan tiap menit untuk langkah mundur dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Q₂     = (π /4) x (d1² -d2²)  x h x n x perbandingan kompresi   

= 0,785 x (0,14² – 0,06²) x 0,84  x 0,33 x 6,8

= 0.014 m³/menit

                                                                   = 7850/86.5

                                                                   = 5024/86.5

sumber 
1.  http://imammulyono002.blogspot.com/2013/06/perencanaan-pneumatic.html