BAB I

ELEMEN MESIN I (Pengelasan)

16

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penulisan

Penulisan perencanaan ini merupakan rangkaian dari mata kuliah “Tugas Elemen Mesin I”. Perkembangan industrialisasi saat ini serta persaingan diantara tenaga-tenaga terampil, menyebabkan perlu adanya peningkatan kualitas dari engineering designer.

Demi hal itu, maka tugas semacam ini merupakan wadah yang tepat mengaplikasikan teori-teori dasar tentang perencanaan mesin dan aspek terkait lainnya. Dari cara semacam ini diharapkan mahasiswa mampu untuk menjadi perencana yang handal di masa mendatang.

Tugas yang diberikan yaitu perencanaan tangki yang berisi air berkapasitas 200.000 liter. Selain berdasar pada faktor kekuatan juga berdasar pada faktor ekonomis dari barang tersebut.

1.2 Maksud Perencanan

Maksud dilakukannya perencanaan ini adalah untuk memperoleh hasil yang memuaskan dalam arti kuat serta bernilai ekonomis, pada sebuah tangki yang bermuatan Minyak tanah yang direncanakan.

Diharapkan kekuatan tangki tersebut akan menunjang segi ekonomisnya.

1.3 Tujuan Perencanaan

1.3.1 Tujuan Umum

a. Mengenal jenis-jenis pengelasan dan fungsinya masing-masing.

b. Mengaplikasikan teori yang telah diperoleh pada bangku perkuliahan.

1.3.2 Tujuan Khusus

a. Mampu merencanakan tangki bermuatan air yang bernilai baik.

b. Mengaplikasikan rumus-rumus yang telah diperoleh tentang pengelasan dalam perencanaan tangki bermuatan air.

BAB II

TEORI DASAR

Pengelasan merupakan proses penyambungan dua logam menjadi satu bagian dengan pemanasan dengan ataupun tanpa tekanan. Definisi lainnya adalah sebagai ikatan metalurgi yang timbul oleh gaya tarik antar atom. Sebelum ikatan terbentuk, permukaan yang akan disambung haruslah bebas dari gas atau okida-oksida.

Bila dua permukaan yang rata dan bersih ditekan, maka beberapa kristal akan tertekan dan bersinggungan. Bila tekanan diperbesar, daerah singgungan ini akan bertambah luas. Lapisan oksida yang rapuh akan pecah, lalu logam akan mengalami deformasi plastis. Batas antara dua permukaan dari kristal dapat menjadi satu dan membentuk suatu penyambungan, proses ini disebut pengelasan dingin.

2.1 Jenis-jenis Pengelasan

Berdasarkan cara mengelas, terbagi atas :

a. Pengelasan Cair : - Las sinar elektron

- Las busur

- Las termik

- Las gas bertekanan

b. Pengelasan Tekan : - Las ledakan

- Las tempa

- Las gesek

- Las ultrasonik

- Las indikator

2.2 Definisi Jenis-jenis Pengelasan

A. Pengelasan busur Api atau Pengelasan Tempa

Kedua bagian dipanaskan hingga mencapai temperatur cair dalam api tempa atau dapur dan dilanjutkan dengan pukulan atau press, contohnya mata rantai,untuk menyambung pipa-pipa dan ketel yang tebal platnya lebih dari 100 mm.

Bila arus las ‘tertutup’ dengan membenturkan elektroda di atas benda keras dan menariknya sedikit,terbentuk suatu busur api.Kontak ini memungkinkan suatu aliran arus dalam bentuk elektron yang berlangsung sesudah tegangan awal yang tinggi telah mengatasi tahanan terhadap aliran arus (kadang kala disebut ionisasi celah busur api).Busur api menyebabkan logam induk mencair.

Inti logam elektroda meneruskan energi listrik ke busur api dan dilebur bersama-sama dengan lapisan fluks yang membentuk tetesan lebur antara logam dan fluks. Busur api sekarang terdiri dari daerah gas bertemperatur sangat tinggi (kira-kira 6000ْ c) terutama yang diperoleh dari lapisan fluks. Kekuatan busur api di Bantu untuk gravitasi dan tegangan permukaan,memindahkan tetesan lebur ke dalam genangan las dimana kemudian membuka tutup pelindung fluks yang mengeras,yang sekarang disebut terak.

Fungsi lapisan elektroda dapat diringkas sebagai berikut :

1. Memberikan suatu perisai gas sekeliling busur api dan logam cair sehingga mencegah oksigen dan nitrogen dari udara memasuki logam las.

2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol

3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oleh oksida eleman-elemen tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las mempunyai sifat mekanis yang memuaskan

4. Memberikan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat pendinginan

5. Membantu mengontrol (bersama dengan arus las) ukuran dan frekuensi tetesan logam cair

6. Memungkinkan digunakan posisi yang berbeda

7. Fluks memberikan garam yang menyediakan partikel-partikel ionisasi untuk membantu penyalaan kembali busur api tersebut

B. Pengelasan Gas Cair

Pemanasan dilakukan dengan membakar gas cair, setelah itu kampuh yang kenyal digiling rapat, contohnya pada pabrik baja untuk pipa dengan diameter besar, silinder api ketel.

C. Pengelasan Termit-Tekan

Kalor yang diperlukan diperoleh dari reaksi eksoterm dalam suatu campuran serbuk halus aluminium dengan oksida besi, contohnya rel dan reparasi mesin berat.

D. Pengelasan Otogen Tekan

Luas yang hendak dilas dipanaskan dengan pembakaran oksigen-asetielen, contohnya pengelasan tumpul pada pipa.Pipa nyala las otogen ini dari bahan bakar gas dan oxigen biasanya digunakan untuk menyatukan plat (penyambungan plat) tipis bersama-sama.Untuk plat yang lebih tebal dibuat lereng pada ujung plat yang akan disambung,ini akan menghasilkan sambungan yang baik.

Acetylene (3100°c),ini biasa digunakan untuk segala macam pekerjaan las,misalnya : pengelasan pipa-pipa, tangkitangki, small hardware dan reparasi reparasi.

Hidrogen (2000°c), ini biasanya digunakan untuk pengelasan timah hitam, aluminium dan plat baja.

Coal gas (1800°c), ini biasanya digunakan untuk pengelasan timah dan plat baja yang tebalnya lebih dari 15 cm.

Benzena (2700°c), ini biasanya digunakan untuk pekerjaan bangunan dan pengelasan plat-plat baja yang tebalnya kira-kira lebih dari 15 cm.Nyala Benzena juga digunakan untuk pekerjaan memotong dengan menggunakan nyala oxidising.

Berikut perlengkapan pengelasan oksiasetilen tekanan tinggi :

1. Asetilen yang dilarutkan disimpan di dalam selinder baja yang mengandung zat penyerap (arang) dan pelarut (aseton) untuk gas

2. Persediaan gas oksigen di dalam selinder baja paduan yang diisi tekanan sebesar 172,5 bar.

3. Pengatur tekanan masing-masing gas untuk mengurangi tekanan selinder ke nilai yang sesuai untuk pengeluaran (sekrup pengatur selalu dikendorkan setelah selesai pengelasan).

4. Selang kanvas karet dengan sambungan-sambungan khusus.

5. Pipa hembus dengan perlengkapan nosel (ukuran nosel dapat menunjukkan pemakaian kira-kira gas dalam liter/jam menggunakan nyala api netral)

6. Kacamata las berwarna khusus.

E Pengelasan Tahanan Listrik

Kekuatan arus listrik dari tegangan rendah dihantar oleh dua bagian yang menyambung satu dengan yang lainnya, contohnya penyambungan pelat-pelat besi yang tipis.

Bagian-bagian yang akan disambung dipanaskan pada temperatur las dengan tahanan listrik (sampai 10.000 ampere pada tegangan 10 volt) dengan cara tekan. Ini biasanya digunakan untuk pengelasan rel bagian dari baja rol dan pipa-pipa dengan luas penampang sampai 200 cm2, juga untuk pengelasan baja perkakas dan rantai.

Pengelasan terak listrik adalah suatu proses pengelasan dimana panas las dibangkitkan dalam genangan terak cairan dengan kerugian pada I kuadrat R pada lapisan terak (dimana I adalah arus dan R adalah tahanan) menghasilkan temperatue terak yang tinggi dengan orde 1750 sampai dengan 2000ْ c.Terak berubah menjadi kondusif secara listrik pada 1000ْ c. Tidak terdapat busur api,kawat melebur karena diumpankan ke dalam genangan terak. Peleburan logam induk kemudian terjadi dan logam cair yang dikandung oleh tapal tembaga membeku sebagai pembawa,elektroda dan tapal seluruhnya bergerak secara vertikal ke atas meninggalkan las yang membeku di belakangnya.

Sumber pengelasan ini bisa arus bolak-balik atau searah dengan daerah arus antara 400 sampai dengan 1500 Ampere.Kecepatan tergantung pada ketebalam logam dan berkisar antara satu sampai tiga meter per jam. Akibat sangat besarnya ukuran butir yang terbentuk dalam las selama pendinginan,sering dilakukan suatu perlakuan panas penormalan pada temperatur kira-kira 920ْ c untuk baja guna memulihkan ketangguhan las.

Keuntungan dan aplikasi :

1. Kecepatan penyelesaian sambungan yang tinggi untuk penampang yang tebal

2. Distorsi yang sediki dari perlakuan

3. Logam las yang sama serta kerusakan yang sedikit

4. Persiapan tepi plat yang ekonomis

5. Penampang yang lebih tipis dan lebih panjang pada galangan kapal,digunakan pada tabung-tabung tekanan berdinding tebal dan peralatan penanganan pabrik baja.

F. Pengelasan Temu-Tekan

Saat menghiupkan arus pelat ditekan satu dengan yang lainnya sehingga menyebabkan penebalan setempat, contohnya penyambungan ringan pada logam rendah.

G. Pengelasan Temu Bunga Api

Setelah arus dinyalakan, kedua bagian disinggungkan satu dengan yang lainnya sehingga terbentuk busur listrik atau bunga api.

H. Pengelasan Titik

Dua buah elektroda (paduan tembaga) mengapit bagian benda kerja yang bertumpang tindih dan memberi pada bidang tekan yang kecil itu suatu kerapatan dari arus tinggi setempat, sehingga pada daerah tersebut dalam waktu yang singkat, bagian benda kerja melekat satu dengan yang lainnya.

Pengelasan titik masuk ada pengelasan tahanan.Pengelasan tahanan adalah pengelasan dengan pemanasan listrik yang dikombinasikan dengan tekanan.Pengelasan titik (spot welding) sendiri adalah suatu bentuk pengelasan tahanan diman suatu las dihasilkan pada suatu titik pada benda kerja diantara elektroda-elektroda pembawa arus,las akan mempunyai luas yang kira-kira sama dengan ujung elektroda,atau sekecil ujung elektroda dari ukuran yang berbeda-beda.Gaya yang dikenakan terhadap titik,yang biasanya melalui elektroda,secara kontinue di seluruh proses dimana tidak ada busur api yang dibentuk.

Hal-hal yang penting dierhatikan dalam pengelasan titik ini adalah :

1. Elektroda paduan tembaga mempunyai tahanan terhadap aliran listrik yang lebih kecil dari pada bahan yang akan dilas.

2. Semakin besar tahanan terhadap aliran arus,semakin terkonsentrasi pengaruh panas.

3. urutan pengelasannya adalah sebagai berikut :

· Gaya dikenakan melalui elektroda kemudian arus mengalir selama periode waktu tertentu.

· Gaya elektroda dijaga selam satu periode setelah arus berhenti mengalir,kemudian dilepaskan.

4. Sumber panas diperoleh dari transformator yang menyediakan elektroda las dengan arus yang tinggi,dan voltase yang sangat rendah

I. Pengelasan Press

Dalam hal ini pengelasan titik dibuat serentak.

J. Pengelasan Rol Kampuh Tumpang Tindih

Kedua elektroda dibuat sebagai rol tekan. Dengan berulang kali menghidupkan dan mematikan arus menyebabkan terjadinya suatu pengelasan titik.

K. Pengelasan Rol Kampu Tumpul

Serupa dengan metoda sebelumnya, hanya pelat ditekan tumpul satu dengan yang lainnya.

L. Pengelasan Lebur Otogen

Dalam hal ini kalor diperoleh dengan pembakaran gas asetielen dan oksigen.Pengelasan lebur sendiri adalah suatu metode pengelasan diman las dibuat diantara logam-logam dalam keadaan cair tanpa penggunaan tekanan.

Hal-hal yang penting dalam pengelasan lebur yang menggunakan busur api logam atau oksiasetilen adalah sebagai berikut :

1. Untuk melebur logam induk dan bahan pengisi diperlukan suatu sumber panas yang bertemperatur sangat tinggi.

2. Panas,logam cair harus dilindungi dari udara selama pengelasan.

3. Terdapat perubahan sifat-sifat fisikdari bahan-bahan yang dilas di daerah yang telah dipengaruhi panas untuk menormalkan baja karbon rendah.

4. Akibat masuknya panas yang tinggi,berlangsung ekspansi yang cukup besar,kemudian penyusutan yang bisa mengakibatkan dimensi, tekukan, puntiran, lengkungan dan dalam keadaan peretakan yang berat.

5. Untuk pengelasam oksiasetilen baja karbon rendah selalu digunakan suatu nyala api yang netral.

M. Pengelasan Lebur Termit

Metodanya serupa dengan las termit, henya saja tanpa adanya penekanan benda kerja satu dengan yang lainnya.

N. Pengelasan Busur Listrik

Kalor yang diperlukan diperoleh dengan cara menarik busur yang dipertahankan antara elektroda dan benda kerja.Proses pengelasan ini meruakan suatu metode pengelasan dengan jalan mana suatu busur api listrik dipertahankan diantara suatu elektroda kawat mampu habis yang diumpan terus-menerus.

Temperatur daerah pengelasan dinaikkan sampai temperatur pengelasan dengan busur listrik yaitu antara benda kerja dan elektroda. Bahan tambahnya berasal dari elektroda yang ditinggalkan (ditempel) pada sambungan. Hal ini dapat diterapkan dari bermacam-macam pekerjaan las termasuk pengelasan kwalitet (mutu) tinggi.Sebagai contoh : las busur karbon biasanya digunakan untuk bejana berdinding tipis dan pipa-pipa. Selaput elektroda yang turut terbakar akan mencair dan menghasilkan gas yang melindungi ujung elektroda, kawah las, busur listrik dan daerah las sekitar busur listrik terhadap pengaruh udara luar. Cairan selaput elektroda yang membeku akan menutupi permukaan las yang juga berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh udara luar.

O. Pengelasan Celup

Berlangsung secara otomatis penuh, dimana sebuah penn atau baut yang ditempatkan di dalam alat pegang ditarik dari benda kerja sehingga menimbulkan busur.

P. Pengelasan Benam

Busur yang terjadi antara sebuah elektroda dan benda kerja yang seluruhnya tertutup oleh serbuk las.Pengelasan busur api yang dibenamkan merupakan suatu busur api logam dimana busur api dibenturkan antar suatu elektroda kawat terbuka yang berlapis tembaga dan suatu benda kerja yang bebas karat di bawah lapisan fluks yang berbentuk butiran. Fluks tersebut apabila dalam keadaan dingin merupakan bahan yang secara listrik tidak konduktif akan tetapi dalam keadaan cair sangat konduktif sehingga memungkinkan digunakan arus las yanf sangat tinggi.Keuntungannya kecepatan pengendapan yang tinggi,busur api tidak kelihatan serta asap dan percikan yang sedikit,permukaan las yang terus-menerus halus untuk permukaan las yang panjang.Logam las yang kuat serta sedikit kerusakan.Pola penetrasi yang dalam.Las dengan laluan yang banyak pada penampang yang tebal mempunyai pengaruh mempengaruhi pada struktur.

Q. Pengelasan Busur Gas Lindung

Busur yang terjadi antara elekroda wolfram yang tidak mencair dan benda kerja dalam atmosfir netral.

R. Pengelasan Elektroda Terbungkus

Metoda ini paling sering digunakan. Suatu busur listrik terjadi karena perubahan arus yang terjadi antara elektroda las dengan benda kerja yang hendak dilas.

2.3 Sambungan Las

Agar sambungan las kuat, maka sambungan harus dirancang sesuai cara penggunaannya. Umumnya sambungan las terjadi pada suhu cair dan memerlukan penambahan bahan atau dengan menuang logam cair antara dua keping logam yang disambung tersebut. Permukaan logam yang bersih akan menghasilkan sambungan las yang baik.

Berikut ini beberapa tipe sambungan las :

· Sambungan temu (butt joint)

Butt joint digunakan untuk plat-plat rata dan tiang-tiang.Kemampuan Butt joint untuk beban statis maupun dinamis, lebih tinggi kekuatannya dari pada las fillet.Diagonal atau kemiringan pengelasan jaga dapat menambah kapasitas beban statik. Untuk tebal plat sampai 4 mm, tanpa dibuat miring ujung-ujungnya, untuk tebal 5 mm sampai 15 mm plat perlu dibuat kampuh V (bersudut V,60°) dan untuk tebal plat 10 mm sampai 30 mm plat perlu dibuat kampuh X, untuk ketebalan plat lebih besar lagi ujung-ujung plat dibuat kampuh U atau dabel U yang digunakan.

- Sambungan T (T joint)

T-joint tidak banyak posisinya dengan las fillet,oleh karena itu kapasitas beban lebih rendah dari pada butt joint. Untuk pembebanan dinamis las fillet yang cekung lebih baik dengan las fillet rata.

· Sambungan sudut (corner joint)

Kapasitas beban lebih rendah dari pada T-joint.

· Sambungan tumpang (lap joint)

Sambungan ini adalah tipe sambungan yang paling lemah.

· Vessel Weld

Sambungan flange (yang menahan tekanan 5 atm) dan corner joint 12 atm adalah kurang baik bila butt joint terletak jauh dari sisi (30 atm).

BAB III

PERENCANAAN TANGKI AIR

3.1. Pendahuluan

Tangki yang direncanakan yaitu tangki air yang berkapasitas 200 m3 atau sama dengan 200.000 liter. Tujuan perencanaan ini yaitu menghasilkan sebuah tangki dengan mutu baik dan bernilai ekonomis.

3.1.1. Bahan Plat

Untuk merencanakan tangki perlu untuk memperhatikan bahan plat, disesuaikan dengan :

· Ketentuan besar dan macam bahan

· Kondisi sekitar tangki, misalnya korosi, suhu

· Fungsi kerja ( berat, ringan atau kontinu)

Untuk konstruksi tangki pada umumnya digunakan baja karbon rendah, yaitu kurang dari 0,3 % C, sehingga memudahkan dalam pengelasan.

Dalam hal ini bahan yang dipilih yaitu suatu plat baja St 37 berkadar karbon 0,18 % berukuran 244 * 120 cm. (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

3.1.2. Kampuh Las

Pada perencanaan ini akan digunakan sambungan atau jenis kampuh memanjang yang digunakan sebagai sambungan temu, karena lebih kuat menahan beban statik. Untuk alas dan tutup tangki, sambungan dinding menggunakan kampuh sudut. (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

3.2. Perhitungan Perencanaan

3.2.1. Perhitungan Dimensi Tangki

· Volume tangki direncanakan (V) = 200 m3

· Tinggi tangki direncankan (h) = 5 m

V = A * h .....(1) (Mohd.Taib Sutan Sa’ti, Buku polyteknik)

dimana : A = luas alas tangki ( m2 )

= ¼ (d2

d = diameter dalam tangki (m)

sehingga :

V = A * h

= ¼ ( d2 * h

d2 = 4V / ( h

= 4*200/ 3.14 * 5

d2 = 50,96

d = 7,14 m

Untuk penentuan tebal plat yang dipergunakan, perlu untuk menentukan dahulu tekanan maksimum pada alas atau dasar tangki.

Pmax = ( * g * h .....(2) (Frank M.White, Mekanika Fluida Jilid I)

dimana : ( = massa jenis air.....(3)

= 1 g/cm3 = 1000 kg/m3

g = gaya gravitasi

= 9.81 m/s

h = tinggi tangki

= 5 m

Sehingga :

Pmax = 1000 * 9,81 *

= 49050 N/m2

= 49050.10-5 bar ( 1 bar = 105 N/m2 )

= 0,4905 bar

Untuk penentuan tebal plat yang digunakan (a), yaitu :

.....

1

10

2

*

1

.

0

max

max

mm

P

Vk

S

k

P

d

a

ú

ú

ú

ú

û

ù

ê

ê

ê

ê

ë

é

+

-

=

(4) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

dimana : d = diameter dalam

· = 7,14 m = 7140 mm

k = koefisien kekuatan

= 140 ( St 37 )

S = koefisien keamanan

= 1.5

Vk = koefisien kelelahan kampuh

= 0.8

Sehingga tebal plat adalah :

ú

ú

ú

ú

û

ù

ê

ê

ê

ê

ë

é

+

-

=

1

10

4905

,

0

8

.

0

5

.

1

140

2

4905

,

0

*

7140

1

.

0

a

EMBED Equation.3

= 3,346 mm

= 3,5 mm ( Normalisasi )

Dari data-data yang telah diperoleh tersebut, maka selanjutnya dapat ditentukan :

Diameter luar tangki ( D )

D = d + 2*a

= 7140 + (2 * 3,5)

= 7147 mm

Tinggi luar tangki ( H )

H = h + 2*a

= 5000 +(2 * 3,5)

= 5007 mm

Keliling tangki ( L )

L = ( * D

= 3.14 * 7147

= 22441,58 mm

= 22442 mm ( Normalisasi )

Plat dibagi menjadi 10 bagian, sehingga panjang masing-masing ( X ), yaitu :

X = L / 10

= 22442 / 10

= 2244,2 mm

3.2.2. Perhitungan Kekuatan Las pada Dinding Tangki

Dimensi plat 1-10, 12-20, 22-31, 33-41, 43-52,54-62. 64-73, 75-83, 85-94, 96-104 sama yaitu = 2244,2 x 500 mm

Dimensi plat 11,21,32, 43, 53, 63, 74, 84, 95, 105 sama yaitu = 2244,2 x 250 mm

Dengan demikian maka sesuai hasil analisa, tegangan maksimal akan dialami oleh plat IV yang terletak pada bagian dasar tangki.

Tegangan maksimal tersebut dapat dihitung sebagai berikut :

( = F / A .....(5) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

dimana : F = gaya yang timbul ( N )

A = luas bidang ( m2 )

Perhitungan gaya yng diperoleh dari diferensiasi sebagai berikut :

dF = ( P0 + P ) dA .....(6) (Sularso-Kyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin)

dF = ( P0 + P ) X * dY2

dF = ( ( * g * Y1 + ( * g * Y2 ) X * dY2

dF = ( * g * Y1 * X * dY2 + ( * g * Y2 * dY2

(dF = ( ( * g * Y1 * X * dY2 + ( ( * g * Y2 * X * dY2

(dF = ( * g * Y1 * X (dY2 + ( * g * X ( Y2 dY2

F = ( * g * Y1 * X * Y2 + ½ ( * g * X * Y22

F = ( * g * Y2 * X ( Y1 + ½ Y2 )

Dimana : ( = 1 gr / cm3 = 1000 kg/m3

g = 9.81 m / s2

X = 2,2442 m

Y1 = 0,5 m

Y2 = 0,25 m

Dengan data-data tersebut di atas maka :

F = 1000* 9.81 * 0.25* 2,2442 ( 0,5+ ½ * 0,25 )

F = 3439,9378 N

Perhitungan luas bidang dapat ditentukan :

A = a * l .....(7) (Mohd. Taib Sutan Sa’ti, Buku Polyteknik)

dimana : l = 2 ( X + Y2 )

= 2 ( 2,2442 + 0,25 )

= 4,9884 m

a = 3.5 mm

= 0.0035 m

Sehingga luas bidang :

A = a * l

= 0,0035* 4,9884

= 0,0174594 m2

= 17459,4 mm2

Dengan demikian maka, tegangan dapat ditentukan yaitu :

· = F / A

= 3439,9378/ 17459,4

= 0,197 N / mm2

Sedangkan ( bol ( tegangan dibolehkan ), yaitu :

( bol = V * V2 * (A / Sn .....(8) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

dimana : V = koefisien statik

= 1

V2 = 0.8 – 1 ( dipilih 0.9 )

(A = koefisien kekuatan

= 120

Sn = koefisien keamanan

= 5

Sehingga :

( bol = 1 * 0.9 * 120 / 5

= 21.6 N / mm2

Dari hasil tersebut diperoleh ( < ( bol

Dengan demikian, maka konstruksi tangki pada pengelasan yang mengalami tegangan maksimum, yaitu plat IV berada dalam kondisi aman.

Untuk 5 ( lima ) bagian plat yang lainnya, yaitu :

Untuk plat 11,21,32, 43, 53, 63, 74, 84, 95, 105 tegangannya sama yaitu :

( = F / A …..(9) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

dimana : F = 3439,9378 N

A = a * l …..(10) (Mohd. Taib Sutan sa’ti, Buku Polyteknik)

= a * 2 ( X + Y2 )

= 0.0035 * 2 ( 2,2442+ 0,25 )

= 0,0174594 m2

= 17459,4 mm2

Sehingga tegangannya dapat dihitung, yaitu :

· = 3439,9378/ 17459,4

= 0,197 N / mm2

Karena ( < ( bol sehingga proses pengelasan untuk plat I dan V adalah aman.

Untuk plat 1-10, 12-20, 22-31, 33-41, 43-52,54-62. 64-73, 75-83, 85-94, 96-104 tegangannya sama, yaitu :

( = F / A …..(11) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

dimana : F = 3439,9378 N

A = a * l …..(12) (Mohd. Taib Sutan Sa’ti, Buku Polyteknik)

= a * 2 ( X + Y1 )

= 0.0035 * 2 ( 2,2442 + 0,5 )

= 0,0192094 m2 = 19209,4 mm2

Sehingga tegangannya dapat dihitung, yaitu :

· = 3439,9378 /19209,4

= 0,179 N / mm2

Karena ( < ( bol sehingga proses pengelasan untuk plat II, III, dan VI adalah aman.

3.2.3. Perhitungan Kekuatan Las pada Alas Tangki

Tegangan yang dialami oleh alas tangki jauh lebih besar dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Maka perencanaannya juga harus lebih teliti agar mampu menahan beban yang besar tersebut.

Untuk perhitungan tegangan yang terjadi, yaitu :

· = F / A …..(13) (G. Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

Perhitungan gaya ( F ), yaitu :

dF = P * dA …..(14) (Sularso-Kyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin)

dF = ( * g * h * dA

dF = ( * g * h * D * dh

(dF = ( * g * D * ( h dh

F = ½ ( * g * D * h2

Dimana : g = 9.81 m/s2

( = 1000 kg / m3

D = 7,147 m

h = 1,6 m

Sehingga gaya ( F ) dapat ditentukan, yaitu :

F = ½ ( * g * D * h2

= ½ 800 * 9.81 * 2,182 * ( 1,6 )2

= 21919,15 N

Untuk perhitungan luas bidang, yaitu :

A = a * l …..(15) (Mohd. Taib Sutan Sa’ti, Buku polyteknik)

dimana : a = 1mm

l = D – 2a

= 2182 – 2 ( 1 )

= 2180 mm

Sehingga :

A = a * l

= 1* 2180

= 2180 mm2

Dari data tersebut, maka tegangan dapat ditentukan sebagai berikut :

(= F / A …..(16) (G. Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

= 21919,15 / 2180

= 10,054 N / mm2

Sedangkan ( bol ( tegangan dibolehkan ), yaitu :

( bol = V * V2 * (A / Sn …..(17) (G. Niemann, Elemen Mesin Jilid I)

Dimana : V = koefisien statik

= 1

V2 = 0.8 – 1 ( dipilih 0.9 )

(A = tegangan kekuatan

= 120

Sn = koefisien keamanan

= 5

Sehingga :

( bol = V * V2 * (A / Sn

= 1 * 0.9 * 120 / 5

= 21.6 N / mm2

Karena ( < ( bol yaitu 20.45 N / mm2 < 21.6 N / mm2 , maka dapat disimpulkan bahwa konstruksi alas tangki tersebut berada dalam kondisi aman.

KESIMPULAN

Dari perencanaan tangki yang telah dibahas sebelum ini maka ada beberapa point penting yang dapat dikemukakan, yaitu :

1. Penentuan tinggi tangki yang ideal ( dari nilai-nilai tertentu ) akan menghasilkan sebuah diameter yang berbanding secara khusus dengan tinggi tangki, sementara volume tangki merupakan nilai awal yang disesuikan untuk karakteristik tangki tersebut.

2. Untuk penentuan kekuatan tegangan, dihitung pada plat dasar yang terpisah, yang akan mengalami tekanan paling besar dibandingkan dengan plat lainnya. Bila tegangan pada plat tersebut lebih kecil dibandingkan tegangan yang diizinkan, berarti konstruksi tangki yang direncanakan aman.

3. Perencanaan alas tangki harus seteliti mungkin sebab bagian ini sangat penting dan harus mampu untuk menahan beban akibat berat avtur yang dipengaruhi oleh gravitasi dan ketinggian.

4. Bentuk kampuh las disesuaikan dengan jenis sambungan yang diinginkan.

Berikutnya akan dikemukakan hasil-hasil yang diperoleh dalam perencanaan tangki sebagai kesimpulan, yaitu :

1. Tinggi tangki yang direncanakan yaitu 1,6 m, sedangkan diameter yang diperoleh adalah 2,18 m . Tangki ini berkapasitas 6000 liter.

2. Tekanan maksimum pada dasar tangki diperoleh sebesar 0.125568 bar, sehingga tebal plat yang akan dipergunakan yaitu 1mm.

3. Gaya yang timbul bila tangki penuh berisi avtur adalah 67,382928 N dengan luas bidang 1420 mm2. Sehingga tegangan 0,047 N/mm2. Dibandingkan dengan tegangan yang diizinkan, maka tegangan yang diperoleh labih kecil sehingga konstruksi dinyatakan aman.

4. Untuk konstruksi alas tangki, gaya yang timbul yaitu 21919,15 N dengan luas bidang 2180 mm2. Dengan demikian maka tegangan yang dialami sebesar 10,054 N/mm2. Bila dibandingkan dengan tegangan yang diizinkan, maka tegangan yang diperoleh ini lebih kecil sehingga konstruksi alas tangki dinyatakan aman.

DAFTAR PUSTAKA

1. Ir. Sularso, MSME : Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradya Paramita, Jakarta, 1991.

2. Niemann, Gustav : Elemen Mesin Jilid I. Berlin Heidelberg, New York, 1997.

3. Mohd. Taib Sutan Sa’ti : Buku Polyteknik. PT. Bale, Bandung, 1996.

4. Frank M.White : Mekanika Fluida Jilid I. Erlangga, Jakarta, 1991.

5. Amstead, B.H : Teknologi Mekanik Jilid I. Erlangga, Jakarta, 1992.

_1115750280.unknown

_1144002764.unknown

_1115750027.unknown