BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar...

46
8 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan dengan sifat mesin-mesin, produk, struktur, alat-alat, dan instrumen. Pada umumnya, perencanaan mesin mempergunakan matematika, ilmu bahan, dan ilmu mekanika teknik. Perencanaan teknik mesin, mencangkup semua perencanaan mesin, tetapi dalam pelajaran yang lebih luas, karena termasuk di dalamnya seluruh disiplin teknik mesin, seperti ilmu fluida panas. Di samping ilmu-ilmu dasar yang diperlukan, pelajaran- pelajaran dasar dalam perencanaan teknik mesin adalah perencanaan mesin. Dalam perancangan komponen mesin di sini tidak ada aturan yang baku. Masalah perancangan mungkin bisa diselesaikan dengan banyak cara. Jadi, prosedur umum untuk menyelesaikan masalah perancangan adalah sebagai berikut: 1. Mengenali kebutuhan/tujuan. Pertama adalah membuat pernyataan yang lengkap dari masalah perancangan, menunjukkan kebutuhan/tujuan, maksud/usulan dari mesin yang dirancang. 2. Mekanisme. Pilih mekanisme atau kelompok mekanisme yang mungkin. 3. Analisis gaya. Tentukan gaya aksi pada setiap bagian mesin dan energi yang ditransmisikan pada setiap bagian mesin.

Transcript of BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar...

Page 1: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

8

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Teori Dasar Perancangan

Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang

berkaitan dengan sifat mesin-mesin, produk, struktur, alat-alat, dan

instrumen. Pada umumnya, perencanaan mesin mempergunakan matematika,

ilmu bahan, dan ilmu mekanika teknik. Perencanaan teknik mesin,

mencangkup semua perencanaan mesin, tetapi dalam pelajaran yang lebih

luas, karena termasuk di dalamnya seluruh disiplin teknik mesin, seperti ilmu

fluida panas. Di samping ilmu-ilmu dasar yang diperlukan, pelajaran-

pelajaran dasar dalam perencanaan teknik mesin adalah perencanaan mesin.

Dalam perancangan komponen mesin di sini tidak ada aturan yang baku.

Masalah perancangan mungkin bisa diselesaikan dengan banyak cara. Jadi,

prosedur umum untuk menyelesaikan masalah perancangan adalah sebagai

berikut:

1. Mengenali kebutuhan/tujuan. Pertama adalah membuat pernyataan yang

lengkap dari masalah perancangan, menunjukkan kebutuhan/tujuan,

maksud/usulan dari mesin yang dirancang.

2. Mekanisme. Pilih mekanisme atau kelompok mekanisme yang mungkin.

3. Analisis gaya. Tentukan gaya aksi pada setiap bagian mesin dan energi

yang ditransmisikan pada setiap bagian mesin.

Page 2: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

9

4. Pemilihan material. Pilih material yang paling sesuai untuk setiap bagian

dari mesin.

5. Rancang elemen-elemen (ukuran dan tegangan). Tentukan bentuk dan

ukuran bagian mesin dengan mempertimbangkan gaya aksi pada elemen

mesin dan tegangan yang diijinkan untuk material yang digunakan.

6. Modifikasi. Merubah atau memodifikasi ukuran berdasarkan pengalaman

produksi yang lalu. Pertimbangan ini biasanya untuk menghemat biaya

produksi.

7. Gambar detail. Menggambar secara detail setiap komponen dan perakitan

mesin dengan spesifikasi lengkap untuk proses produksi.

8. Produksi. Komponen bagian mesin seperti tercantum dalam gambar detail

diproduksi di workshop.

Diagram alir untuk prosedur umum perancangan mesin dapat dilihat

pada Gambar 2.1 di bawah ini.

Gambar 2.1 Diagram alir.

Page 3: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

10

Berikut ini yang menjadi teori dasar-dasar perancangan mesin:

2.1.1 Falsafah Perancangan1

Perancang bertanggung jawab dalam memastikan bahwa

sebuah komponen mesin akan aman bila diaplikasikan dalam

kondisi-kondisi yang dapat diperkirakan secara wajar. Kita harus

mengevaluasi dengan cermat untuk aplikasi apa komponen akan

digunakan, lingkungan tempat komponen tersebut akan

dioperasikan, sifat dasar beban yang bekerja, jenis tegangan-

tegangan yang akan diterima komponen, jenis bahan yang akan

digunakan, dan tingkat kepercayaan kita terhadap pengetahuan yang

kita miliki tentang aplikasi. Terdapat beberapa pertimbangan umum,

yaitu:

1. Aplikasi.

Komponen akan diproduksi dalam jumlah besar atau

kecil? Teknik pembuatan apa yang akan digunakan untuk

membuat komponen itu? Apa konsekuensinya bila terjadi

kegagalan, hubungannya dengan bahaya terhadap orang dan

biaya? Bagaimana kerentanan biaya (cost-sensitive) untuk

perancangan tersebut? Pentingkah ukuran fisik yang kecil dan

bobot yang ringan? Komponen atau peralatan lain apa saja yang

akan berhubungan dengan komponen tersebut? Untuk umur

1 Robert L. Mott, Elemen-Elemen Mesin dalam Perancangan Mekanis,(Yogyakarta:andi,2009), Hal. 161-162.

Page 4: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

11

berapa lamakah komponen tersebut akan dirancang? Akankah

komponen tersebut diperiksa dan diservis secara berkala?

Berapa banyak waktu dan biaya agar usaha perancangan dapat

disesuaikan?

2. Lingkungan

Untuk kisaran suhu berapakah komponen itu akan

terpapar? Apakah komponen tersebut akan dipapar pada

tegangan atau arus listrik? Bagaimana potensi korosinya?

Apakah komponen akan dimasukan dalam rumah mesin?

Perlukah pelindung untuk jalan masuk ke komponen tersebut?

Pentingkah tingkat kebisingan yang rendah? Bagaimana dengan

getaran?.

3. Beban

Kenali sifat dasar beban-beban yang bekerja pada

komponen yang akan dirancang dalam detail praktis yang

sebanyak-banyaknya. Perhatikan semua mode operasi, yang

meliputi perjalanan awal, penghentian, pengoperasian normal,

dan beban lebih yang dapat diduga. Beban-beban harus

digolongkan sebagai beban statis, berulang, dan berbalik,

berfluktuasi, kejutan, atau tumbukan. Besar beban yang penting

adalah maksimal, minimal, dan rata-rata. Variasi beban

sepanjang waktu perlu dicatat selengkap mungkin. Akankah

Page 5: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

12

beban rata-rata yang tinggi berlangsung dalam waktu yang

panjang, terutama pada suhu yang tinggi, karena untuk ini

pemuluran harus dipertimbangkan? Informasi ini akan

memengaruhi detail proses perancangan.

4. Jenis Tegangan

Dengan mempertimbangkan sifat-sifat dasar beban dan

cara penumpuan komponen, jenis-jenis tegangan apa saja yang

akan muncul: tegangan tarik lurus, tegangan tekan lurus,

tegangan geser lurus, tegangan lengkung, atau tegangan geser

torsional? Akankah dua atau lebih jenis tegangan akan

bermuncul secara bersamaan? Apakah tegangan terjadi dalam

satu arah (uniaxially), dua arah (biaxially), atau tiga arah

(iriaxially )? Mungkinkah akan terjadi tekukan?

5. Bahan

Pertimbangkan sifat-sifat bahan yang akan bibutuhkan

seperti tegangan luluh, batas kekuatan tarik, kekuatan tekan,

ketahanan lelah, kekakuan, keuletan, ketangguhan, ketahanan

mulur, ketahana korosi, dan lain-lainnya sehubungan dengan

aplikasi, beban, tegangan, dan lingkungan. Akankah komponen

dibuat dari logam selain besi seperti karbon biasa, paduan, baja

tahan karat atau baja struktural, atau besi cor? Atau apakah akan

digunakan logam bukan besi seperti aluminium, kuningan,

Page 6: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

13

perunggu, titanium, magnesium, atau seng? Apakah bahan

tersebut getas (persen pemanjangan <5%) atau ulet (persen

pemanjangan >5%)? Bahan yang ulet sangat disukai untuk

komponen-komponen yang dikenai pembebanan lelah, kejutan,

atau tumbukan. Apakah akan digunakan bahan plastik? Apakah

aplikasi tersebut cocok untuk bahan komposit? Apakah kita

akan mempertimbangkan bahan-bahan non-logam lain seperti

keramik atau kayu? Pentingkah sifat-sifat termal atau listrik

bahan tersebut?

6. Konfidensi

Seberapa andalkah data beban-beban, sifat-sifat bahan,

dan kalkulasi tegangan? Apakah pengendalian untuk proses

pembuatan memadai sehingga akan menjamin bahwa komponen

yang akan dihasilkan akan seperti yang dirancang, menyangkut

keakuratan ukuran, kehalusan permukaan, dan sifat-sifat bahan

terakhir setelah dibuat? Apakah cara penanganan, penggunaan,

dan pemaparan lingkungan dapat menciptakan kerusakan yang

akan memengaruhi keamanan atau umur dari komponen

tersebut?

2.2 Autodesk Inventor

Autodesk Inventor adalah salah satu software keluaran dari produk

Autodesk Corp yang diperuntukkan untuk engineering design and drawing.

Page 7: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

14

Autodesk Inventor merupakan pengembangan dari produk-produk CAD

setelah AutoCAD dan Autodesk Mechanical Desktop. Autodesk Inventor

memiliki beberapa kelebihan yang memudahkan anda dalam design serta

tampilan yang lebih menarik dan riil, karena fasilitas material yang

disediakan2. Autodesk Inventor merupakan salah satu software CAD dan CAE

yang berperan sebagai alat penerjemah ide desain ke dalam bentuk model

maya (virtual model), kemudian dapat menganalisis hasil perhitungan desain

seperti gaya, torsi, tegangan, jenis material, disetiap part atau assembly yang

ingin dicari. Stress analysis dan simulasi pergerakan merupakan nilai

kelebihan dari software ini dibanding dari software lainnya.

Autodesk Inventor merupakan parametric modeler. Ini berarti

bahwa geometri dari modelnya di kontrol oleh parameter-parameter atau

constrain yang diterapkan, berkebalikan dari sistem non-parametric dimana

dimensinya hanya merupakan representasi dari ukuran geometris dari model

namun tidak bisa mengontrol bentuk dan ukuran model tersebut.

Beberapa kelebihan dari Autodesk Inventor tersebut diantaranya:

1. Memiliki kemampuan parametric solid modeling, yaitu kemampuan untuk

melakukan design serta pengeditan dalam bentuk solid model dengan data

yang telah tersimpan dalam data base. Dengan adanya kemampuan

tersebut designer/engineer dapat direvisi atau memodifikasi design yang

ada tanpa harus mendesign ulang sebagian atau secara keseluruhan.

2 Nur Hidayat, Ahmad Shanhaji, Autodesk Inventor Mastering 3D Mechanical design (Bandung,

2011), hal. 1

Page 8: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

15

2. Memiliki kemampuan animation, yaitu kemampuan untuk

menganimasikan suatu file assembly mengenai jalannya suatu alat yang

telah di assembly dan dapat disimpan dalam file AVI.

3. Memiliki kemampuan automatic create technical 2D drawing serta bill of

material dan tampilan shading serta rendering pada layout.

4. Adaptive yaitu kemampuan untuk menganalisis gesekan dari animasi suatu

alat serta dapat menyesuaikan dengan sendirinya.

5. Material atau bahan yang memberikan tampilan suatu part tampak lebih

nyata.

6. Kapasitas file yang lebih kecil3.

Alur kerja perancangan pada inventor meliputi tahap-tahap sebagai

berikut:

1. Part Centric Design Concept. Yaitu part-part dibuat pada lingkungan part

modeling � part-part digabungkan pada assembly file � file presentasi dari

assembly explosion dibuat � 2D drawing file dibuat.

2. Assembly Centric Design Concept. Yaitu part-part dibuat pada lingkungan

assembly file, assembly constrains diberikan pada part-part file tersebut � file

presentasi dari assembly explosion dibuat � 2D drawing file dibuat.

3 Nur Hidayat, Ahmad Shanhaji. Op.,Cit., hal. 2

Page 9: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

16

2.2.1 Pengenalan Proses Pemodelan menggunakan inventor

a. Proses Drawing

Sebelum dilakukan proses pemesinan terhadap material,

produk yang akan dibuat digambar terlebih dahulu dengan

menggunakan bagian part pada autodesk inventor. Setelah dibuat

part-part baik bagian elemen mesin, body, hingga mekanisme

penggerak di assembly lalu dianalisis gerak kinematik penggerak

traveling mesin scissor lift.

Gambar 2.2. Tampilan Autodesk Inventor

Keterangan:

1. Menu aplikasi. Berfungsi untuk membuka part, assembly,

maupun proses drawing yang telah digambar, menyimpan

gambar, membuka lembar kerja baru, dan menutup program.

1 2

3 4

5 6

Page 10: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

17

2. Toolbar akses. Berisi perintah untuk memilih jenis material

yang akan digunakan untuk membuat produk yang telah

digambar.

3. Sketch tab. Berisi sekumpulan tool yang akan digunakan

untuk proses pembuatan gambar 2 dimensi.

4. Model tab. Berisi sekumpulan tool yang berfungsi untuk

merubah gambar 2 dimensi menjadi gambar 3 dimensi.

5. Lembar kerja autodesk inventor. Sebagai tempat proses

pembuatan gambar. Baik gambar 2 dimensi maupun gambar 3

dimensi.

6. Toolbar browser. Berfungsi untuk menampilkan

properties dari gambar yang sedang dibuat. Serta gambar

bisa diedit maupun di delete dari toolbar ini.

b. Teori dasar simulasi

Prinsip simulasi pada autodesk inventor menerapkan ilmu

mekanika bahan. Mekanika bahan merupakan ilmu yang dapat

menggambarkan, dan meramalkan kondisi benda yang diam atau

bergerak karena dipengaruhi gaya yang bekerja padanya.

Mekanika dibagi dalam tiga bagian yaitu mekanika benda tegar,

mekanika benda lentuk, dan mekanika fluida.

Mekanika benda tegar dibagi menjadi statika dan

Page 11: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

18

dinamis, statika menyangkut benda dalam keadaan diam atau

bergerak tanpa percepatan, sedangkan dinamika menyangkut

benda yang bergerak dengan kecepatan bertambah. Rumus dasar

yang digunakan dalam simulasi adalah Hukum Newton 2.

Hukum newton 2 menyatakan bahwa percepatan gaya

yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besarnya gaya

penggerak itu, dan arahnya sama dengan arah gaya tersebut.

F = M x a (2.1)

Keterangan :

F = Gaya yang bekerja pada benda

M = Massa

A = percepatan

Di dalam simulasi dinamika, kita dapat menghitung

percepatan, kecepatan, posisi assembly dari komponen yang

dibuat. Kita dapat membagi komponen kedalam struktur kecil

berbentuk persegi untuk kemudian dicari titik keseimbangan

statik dari setiap elemen di setiap struktur model yang dibuat.

Page 12: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

19

Gambar 2.3 Mencari Titik Keseimbangan

Di Setiap Struktur Model .

2.3 Gambar Teknik

Gambar teknik merupakan sebuah alat untuk menyatakan maksud dari

seorang sarjana teknik. Oleh karena itu gambar juga sering disebut sebagai

“bahasa” atau “ bahasa untuk sarjana teknik”4. Tiga fungsi utama gambar

mesin adalah sebagai berikut:

a. Penyampaian Informasi

Gambar mempunyai tugas menyampaikan maksud dari perancang

dengan tepat kepada pihak lain, misalnya perencanaan proses, pembuatan,

pemeriksaan, dan perakitan produk atau komponen.

b. Pengawetan dan Penyimpanan

Gambar merupakan data teknis yang tepat. Teknologi dari suatu

perusahaan didapatkan dan dikumpulkan pada gambar. Oleh karena itu,

4 G.Takeshi Sato, N.Sugiarto Harianto, Menggambar Mesin Menurut Satandar Iso

(Jakarta,199),Hal.1

Page 13: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

20

gambar bukan saja diawetkan untuk mensuplai bagian-bagian produk

untuk perbaikan, tetapi gambar-gambar digunakan sebagai bahan

informasi untuk perencanaan baru di kemudian hari, untuk itu diperlukan

cara penyimpanan.

c. Penuangan Gagasan dan Pengembangan

Gagasan baru untuk pengembangan pada awalnya masih berupa

konsep abstrak yang terlintas pada pikiran. Konsep abstrak tersebut

kemudian diwujudkan dalam bentuk gambar sketsa, kemudian gambar

sketsa diteliti, dievaluasi secara berulang-ulang sehingga didapatkan

gambar-gambar baru yang sempurna. Dengan demikian gambar tidak

hanya melukiskan gambar, tetapi berfungsi juga sebagai peningkatan daya

berfikir, sekaligus untuk penuangan gagasan-gagasan baru untuk

pengembangan.

2.4 Material bahan

Bahan merupakan semua unsur yang ada disekeliling kita. Semua benda

disekitar kita terbuat dari bahan-bahan berbagai jenis. Artinya hampir setiap

saat kita akan berhubungan dengan bahan. Tempat makan terbuat dari plastik,

pergi ke kampus dengan mobil atau motor juga terbuat dari bahan. Material

bahan terdiri dari logam dan non logam. Yang termasuk bahan logam adalah

emas, besi, perak, platina, dan lain sebagainya. Sedangkan yang termasuk

bahan non logam adalah kayu, kertas, plastik, karet dan sebagainya.

Penentuan bahan yang tepat untuk kegunaan tertentu pada dasarnya

merupakan gabungan dari berbagai sifat, lingkungan dan cara penggunaan

Page 14: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

21

sampai di mana sifat bahan dapat memenuhi persyaratan yang telah

ditentukan. Beberapa sifat bahan yang harus diperhatikan sewaktu pemilihan

bahan:

Tabel 2.1 Sifat teknis bahan yang perlu diperhatikan dalam pemilihan

bahan5

1 Sifat Mekanis

− Modulus elastisitas

− Batas mulur

− Kekuatan tarik

− Sifat fatik

− Keuletan

− Kekuatan impak

− Perbandingan kekuatan/berat

Daya Tahan Terhadap

− Tekuk

− Torsi

− Geser

2 Sifat Yang Diperlukan Selama Proses Pembentukan

− Mampu mesin (machinability)

− Mampu las (weldability)

− Karakteristik pengerjaan dingin

− Karakteristik pengerjaan panas

3 Sifat-Sifat Yang Penting Sehubungan Dengan Pengaruh Lingkungan

− Daya Tahan Korosi:

• Lingkungan biasa

• Dibawah pengaruh unsur –unsur kimia, minyak, gemuk, pelumas,

korosi lubang, dsb.

− Daya Tahan Panas

− Ketahanan aus

− Pelapukan

Pemilihan bahan pada akhirnya ditentukan oleh berbagai hal yang

telah disebutkan tadi termasuk cara-cara pembuatan atau pembentukannya.

5 Amsted, B.H. 1979. Manufacturing Processes. New York: John Wiley and Son

Page 15: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

22

2.5 Mesin Scissor Lift

Scissor Lift atau tangga gunting elektrik adalah alat angkat dengan

mekanisme kerja mesin berbentuk gunting, biasanya digunakan dalam

pekerjaan maintenance/perawatan gedung dan pekerjaan yang memerlukan

jankauan yang tinggi, alat ini memiliki keistimewaan ukuran platform lebih

luas sehingga dapat mengangkat 1-2 orang operator sekaligus. Tinggi

maksimal dari Scissor Lift ini adalah 6 meter dari permukaan tanah,

sedangkan tinggi saat melipat adalah 1.25 meter dari permukaan tanah,

Scissor lift ini mempunyai berat 1500 kg.

Gambar 2.4 Scissor Lift

Sebelumnya Scissor Lift memiliki beberapa specifikasi diantaranya

sebagai berikut:

1. Memiliki kemudi/kendali untuk belok kanan dan kekiri manual

menggunakan tangan.

2. Memiliki 4 roda yang sama dengan ukuran diameter roda 40 cm.

3. Penggerak tangga guntingnya ke atas dan untuk melipatnya

menggunakan sistem hidrolik.

Page 16: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

23

4. Pengerak sirkulasi hidroliknya menggunakan motor dengan daya 2

Horse Power (HP).

5. Panel untuk menyalakan dan menghidupan motor serta mengatur

gerakan Scissor Lift pada ketinggian yang diinginkan.

6. Menggunakan full elektrik sebagai sumber tenaganya.

7. Mempunyai dua penumpu yang berjumlah 4 kaki yang berfungsi

sebagai penyeimbang Scissor Lift ketika beroprasi mengangkat

operator atau membawa beban yang besar.

2.6 Rantai Rol

Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan dimana jarak poros lebih

besar dari pada transmisi roda gigi tetapi lebih pendek dari pada dalam

transmisi sabuk. Rantai mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa

slip, jadi menjamin perbandingan putaran yang tetap.6

Gambar 2.5. Rantai Rol

Keuntungan-keuntungan transmisi rantai:

1. Mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang besar.

6 Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar-Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin (Jakarta,

2008),Hal.190

Page 17: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

24

2. Tidak memerlukan tegangan awal.

3. Keausan kecil pada bantalan.

4. Mudah memasangnya.

Selain memiliki keuntungan transmisi rantai juga memilki beberapa

kekurangan diantaranya, sebagai berikut:

1. Variasi kecepatan yang tidak dapat dihindari karena lintasan busur pada

sproket yang mengait mata rantai .

2. Suara dan getaran karena tumbukan antara rantai dan dasar kaki gigi

sproket.

3. Perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus yang diakibatkan oleh

gesekan dengan sproket.

Pada perancangan sproket dan rantai terdapat berbagai macam standar

yang harus diikuti, berikut adalah tabel-tabel yang harus diperhitungkan

dalam perancangan rantai dan sproket:

Tabel 2.2 Karakteristik rantai rol menurut IS: 2403 – 1991)

Page 18: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

25

Tabel 2.3 Faktor keamanan (n) untuk rantai rol dan rantai gigi.

Tabel 2.4 Kecepatan yang diizinkan sproket kecil atau pinion didalam rpm.

Tabel 2.5 Peringkat daya (dalam kW) dari rantai rol sederhana.

Page 19: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

26

Tabel 2.6 Jumlah gigi pada sproket kecil

Tabel 2.7 kecepatan maksimum untuk rantai didalam rpm

2.7 Roda

Roda berfungsi untuk menopang berat dari scissor lift ini, dan

menyalurkan daya dorong, pengereman, daya stir pada jalan. Disaat yang

sama roda juga menyerap tekanan/kejutan dari permukaan jalan dan

kehalusan atau kualitas permukaan yang ditentukan. Untuk itu roda harus

memiliki sifat kuat, kaku/rigit, dan ringan. Pada mesin scissor lift ini, roda

yang digunakan dengan bahan karet. Karena sifat karet yang elastis dan kesat

terhadap gaya tarik, dan tekan.

2.8 Poros

2.8.1 Macam-Macam Poros.

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari

setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-

Page 20: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

27

sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu

dipegang oleh poros7. Poros untuk meneruskan daya diklasifikasi

menurut pembebanannya sebagai berikut:

a. Poros transmisi yaitu poros yang mendapat beban puntir murni

atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini

melalui kopling, roda gigi, sabuk, dll.

b. Spindel yaitu poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros

utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa

puntiran, disebut spindle.

c. Gandar yaitu poros yang dipasang diantara roda-roda kereta

barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-

kadang tidak boleh berputar, disebut gandar.

Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu

diperhatikan. Diantaranya adalah:

a. Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau

lentur antara puntir dan lentur. Selain itu, poros juga mendapat

beban tarik dan tekan seperti poros baling-baling. Kelelahan

tumbukan juga mempengaruhi konsentrasi tegangan bila

diameter poros diperkecil dari standar yang telah disesuaikan.

b. Kekakuan poros

7 Sularso, Kiyokatsu Suga.,Op.Cit., hal. 1

Page 21: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

28

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang

cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu

besar akan mengakibatkan getaran dan suara yang berdecit.

c. Putaran kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu

harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa

besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini terjadi pada

turbin, motor listrik, dll.

d. Bahan poros

Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran

tinggi dan beban berat pada umumnya dibuat dari baja paduan

dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan.

Walaupun demikian, pemakaian baja paduan khusus tidak

selalu dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tinggi

dan beban berat8.

8 Sularso, Kiyokatsu Suga.,Op.Cit., hal. 2

Page 22: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

29

Tabel 2.8 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang

difinis dingin untuk poros

Standar dan

macam

Lambang Perlakuan

Panas

Kekuatan

Tarik

(Kg/mm2)

Keterangan

Baja Karbon

konstruksi mesin

(JIS G 4501)

S30C

S35C

S40C

S45C

S50C

S55C

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

Penormalan

48

52

55

58

62

66

Batang baja yang

difinis dingin

S35C-D

S45C-D

S55C-D

-

-

-

53

60

72

Ditarik dingin,

digerinda,

dibubut, atau

gabungan antara

hal – hal tersebut

Tabel 2.9 Baja paduan untuk poros

Standar dan macam Lambang Perlakuan Panas Kekuatan Tarik

(Kg/mm2)

Baja khrom nikel

(JIS G 4102)

SNC 2

SNC 3

SNC21

SNC22

-

-

Pengerasan kulit

85

95

80

100

Baja Khrom nikel

molibden (JIS G 4103)

SNCM 1

SNCM 2

SNCM 7

SNCM 8

SNCM22

SNCM23

SNCM25

-

-

-

-

Pengerasan kulit

85

95

100

105

90

100

120

Baja khrom (JIS G

4104)

SCr 3

SCr 4

SCr 5

SCr21

SCr22

-

-

-

Pegerasan kulit

90

95

100

80

85

Baja khrom molibden

(JIS G 4104)

SCM 2

SCM 3

SCM 4

SCM 5

SCM21

SCM22

SCM23

-

-

-

-

Pengerasan kulit

85

95

100

105

85

95

100

Page 23: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

30

rJ

T τ=

4

32xdJ

π=

2324 d

xd

T τπ =

3

16xdxT τπ=

( )[ ]44032 iddxJ −= π

2.8.2 Poros dengan beban puntir

(2.2)

Dimana :

T = Momen puntir pada poros

J = Momen inersia polar

r = Jari-jari poros = d0/2

τ = Torsional shear stres

• Untuk poros solid (solid shaft), dapat dirumuskan:

(2.3)

Sehingga momen puntir pada poros adalah:

(2.4)

(2.5)

• Sedangkan momen inersia polar pada poros berongga

(hollow shaft) digunakan:

(2.6)

Dimana d0 dan di adalah diameter luar dan dalam, sehingga

didapat:

Page 24: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

31

( ) ( )

−=

0

440

16 d

ddT iτπ

( ) ( )430 1

16kdT −= τπ

60

2 NTP

π=

yI

M bσ=

(2.7)

Dengan mensubstitusikan,di/d0 = k, maka didapat:

(2.8)

Daya yang ditransmisikan oleh poros dapat diperoleh dari :

(2.9)

Dimana:

P = Daya (W)

T = Moment puntir (N.m)

N = Kecepatan poros (rpm)

2.8.3 Poros yang hanya terdapat bending momen saja

(2.10)

Dimana :

M = Momen lentur pada poros

I = Momen inersia

σ b= Bending momen

y = Jari-jari poros = d/2

• Untuk poros solid (solid shaft), besarnya momen inersia

dirumuskan:

Page 25: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

32

4

64xdI

π=

3

32xdxM bσπ=

( ) ( )[ ] ( ) ( )440

440 1

6464kdddI i −=−= ππ

( ) ( )430 1

32kdxxM b −= σπ

(2.11)

Setelah disubtitusikan didapatkan persamaan:

(2.12)

• Sedangkan untuk poros berongga (hollow shaft), besarnya

momen inersia dirumuskan:

(2.13)

Sehingga:

(2.14)

2.8.4 Poros dengan kombinasi momen lentur dan momen puntir.

Jika pada poros tersebut terdapat kombinasi antara momen

lentur dan momen puntir maka perancangan poros harus

didasarkan pada kedua momen tersebut. Banyak teori telah

diterapkan untuk menghitung elastic failure dari material ketika

dikenai momen lentur dan momen puntir, misalnya:

• Maximum shear stress theory atau guest’s theory: teori ini

digunakan untuk material yang dapat diregangkan (ductile),

misalnya: baja lunak (mild steel).

Page 26: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

33

( ) ( )22max 4

21 τστ += b

[ ]223

3

3

2

3max

16164

32

2

1TM

dd

T

d

M +=

+

=πππ

τ

3max

22

16xdxTM τπ=+

22 TM +

322

16xdxTMTe τπ=+=

( ) ( )22(max) 4

21

21 τσσσ ++= bbb

• Maximum normal stress theory atau Rankine theory: Teori ini

dugunakan untuk material yang keras dan getas (brittle),

misalnya: besi cor (cast iron).

Terkait dengan Maximum shear stress theory atau guest’s

theory bahwa besarnya maximum shear stress pada poros

dirumuskan:

Dengan mensubtitusikan nilai b dan τ , didapat:

(2.15)

(2.16)

(2.17)

Pernyataan dikenal sebagai equivalent

twisting moment yang di simbolkan dengan Te , sehingga dapat

disimpulkan bahwa:

(2.18)

Selanjutnya, berdasarkan maximum normal stress theory,

didapat:

(2.19)

Page 27: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

34

[ ] 322

3221

xdxTMMMe bσπ=++=

Dengan cara dan proses yang sama seperti sebelumnya, maka

akan didapatkan:

(2.20)

2.9 Bantalan

Tujuan sebuah bantalan adalah untuk menumpu suatu beban, tetapi

tetap memberikan keleluasaan gerak relatif antara dua elemen dalam sebuah

mesin. Istilah bantalan glinding mengacu pada berbagai jenis bantalan yang

menggunakan elemen-elemen glinding berbentuk bola bundar atau beberapa

jenis rol lainnya antara bagian-bagian mesin yang diam dan yang bergerak.

Jenis bantalan yang paling umum digunakan untuk menumpu sebuah poros

yang berputar, menahan beban radial murni atau gabungan beban radial dan

aksial. Beberapa bantalan dirancang hanya untuk menahan beban aksial.

Kebanyakan bantalan digunakan dalam banyak aplikasi yang berkaitan

dengan gerakan berputar, tetapi beberapa lainnya digunakan dalam aplikasi

gerakan lurus.9

Dari segi gerakan bantalan pada poros bantalan dapat dibagi menjadi :

1. Bantalan luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan

karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan

perantara lapisan pelumasan.

2. Bantalan glinding

9 Robert L. Mott, Op.,Cit.,Hal. 560

Page 28: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

35

Pada bantalan glinding terjadi gesekan gelinding antara bagian

yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola

(peluru), rol atau rol jarum atau rol bulat.

Gambar 2.6. Macam-macam bantalan glinding.

Menurut bentuk dan letak bagian poros yang ditumpu bantalan

luncur dapat diklasifikasikan menjadi :

a) Bantalan radial

Arah bantalan yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu

poros

b) Bantalan aksial

Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

3. Bantalan glinding khusus

Page 29: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

36

Bantala ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak

lurus sumbu poros.

Tekanan bantalan adalah bantalan radial luas proyeksi bantalan yang

besarnya sama dengan beban rata-rata yang diterima oleh permukaan

bantalan. Jika dinyatakan dengan P (kg/mm2) beban rata-rata ini adalah :

� = ��� (2.21)

Keterangan :

l = panjang bantalan (mm)

d = diameter poros (mm)

W = beban bantalan (mm)

P = tekanan bantalan (mm)

Jika P diganti dengan Pd maka dapat diperoleh untuk bantalan ujung dan

tengan :

�� = � ��,� (2.22)

Dan untuk bantalan tengah

�� = � ��,� (2.23)

Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur

yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan konduksi putaran

yang sebenarnya disebut beban ekivalen dinamis. Jika sebuah bantalan

Page 30: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

37

membawa beban radial Fr (kg) dan beban aksial Fa (kg), maka beban

ekivalen dinamis P (kg) adalah sebagai berikut :

Untuk bantalan radial :

�� = ���� +��� (2.24)

Sedangkan untuk bantalan aksial :

� = ���� +��� (2.25)

Factor V sama dengan 1 untuk pembebanan pada cincin dalam yang

berputar. Harga 1X dan Y terdapat dalam tabel.

Jika C (kg) menyatakan beban nominal dinamis spesifik dan P (kg)

dan beban ekipalen dinamis.

Maka kecepatan fn adalah :

Untuk beban bola, �� = ���,�� �� ��

(2.26)

Untuk beban rol, �� = ���,�� �� ���

(2.27)

Factor umur adalah :

Untuk kedua bantalan, �� = �� � (2.28)

Keterangan :

�� = factor umum

C = beban nominal dinamis spedifik (kgf)

P = beban ekivalen dinamis (kgf)

Untuk nominal �� adalah :

Bantalan bola, �� = 500��� (2.29)

Bantalan rol, �� = 500���� �� (2.30)

Page 31: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

38

Keandalan umur (100-n)(%), maka :

�� = "�. "$. "�. �� (2.31)

Keterangan :

"� = adalah factor keandalan "�= 1 bila keadaan 90% dipakai seperti

biasanya atau 0,21 bila 99% dipakai.

"$ = adalah factor bahan, "$= 1 untuk bahan baja bantalan yang acairkan

secara terbuka dan kurang lebih = 3 untuk bantalan dengan gas hampa.

"�= adalah factor kerja, "�= 1 untuk kondisi kerja normal dan kurang dari 1.

Dengan demikian pertimbangan dalam perencanaan bantalan yang

akan dipilih, harus mempertimbangkan ketentuan-ketentuan yang sudah

merupakan standar yang biasa dipakai.

2.10 Pasak

Pasak adalah sebuah komponen pemesinan yang ditempatkan

diantara poros dan naf elemen pemindah daya untuk maksud pemindahan

torsi10. Menurut letaknya pada poros, pasak dapat dibedakan menjadi

beberapa macam yaitu pasak pelana, pasak rata, pasak benam dan pasak

singgung. Pada umumnya mempunyai penampang segi empat. Tapi ada

juga pasak berbentuk jarum.

10

Robert L. Mott, Op.,Cit.,Hal. 464

Page 32: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

39

Gambar 2.7. Macam-macam pasak

Pasak benam mempunyai bentuk segi empat dimana terdapat bentuk

prismatic dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan

pencabutan.

Kemiringan pasak tirus umumnya sebesar 1/100 dan pengerjaan harus

hati-hati agar naf tidak menjadi eksentrik. Pada pasak yang rata, sisi

sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi guyah

dan rusak.

Untuk pasak, umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik

lebih dari 60kg/mm2, lebih kuat dari porosnya, jika :

Momen rencana poros : T = (kg/mm)

Diameter poros : ds = (mm)

Gaya tangensial : F = (kg)

� = %('() )

(2.32)

Gaya gesek bekerja pada penampang mendatar b x l oleh gaya F

dengan demikian tegangan geser Tk (kg/mm2) yang ditimbulkan adalah

Page 33: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

40

+, = %-� (2.33)

Dari tegangan geser yang di ijinkan Tka (kg/mm2), panjang pasak

yang diperlukan diperoleh :

+,. = /-.�) (2.34)

Harga +,. adalah harga yang diperbolehkan dengan membagi

kekuatan tarik σB dengan factor keamanan 0�1�20�1$ . Harga

0�1�umumnya diambil 6 dan 0�1$ dipilih antara 1-1,5. Jika beban

dikenakan secara perlahan-lahan, antara 1,5-3 jika dikenakan dengan

tumbukan ringan dan antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dan

tumbukan besar.

Selanjutnya, perhitungan untuk menghindari kerusakan permukaan

samping pasak karena tekanan bidang juga diperlukan. Gaya keliling F (kg)

yang sama seperti tersebut diatas dikenakan pada luas permukaan samping

pasak. Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan t1 dan kedalaman alur

naf dengan t2 abaikan pengurangan luas permukaan oleh pembuatan pasak.

Dalam hal ini tekanan permukaan P (kg/mm2) adalah :

� = /34(56.5.75)) (2.35)

Page 34: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

41

2.11 Statika dan tegangan

2.11.1 Statika

Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang kesetimbangan

benda, termasuk gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda/titik materi

agar benda tersebut dalam keadaan setimbang.

a. Gaya

Gaya adalah sesuatu yang mennyebabkan benda bergerak atau

menjadi diam. Gaya dapat menyebabkan benda diam menjadi bergerak

atau sebaliknya dari bergerak menjadi diam. Gaya dapat digambarkan

sebagai sebuah vektor, yaitu besaran yang mempunyai besar dan arah.

Gaya biasanya disimbolkan dengan huruf F sebagai berikut :

Gambar 2.8. Perpindahan benda dari A ke B akibat gaya

Gaya yang bekerja pada benda antara lain gaya berat (W) yang

selalu berpusat pada titik beratnya. Gaya F dapat menimbulkan masa (m)

dari diam menjadi bergerak hingga memiliki percepatan sebesar a (m/s2).

Atau dapat dituliskan menjadi:

F = m (kg) x a (m/s2) = Kg m/s2 = Newton (N) (2.36)

Page 35: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

42

b. Momen Gaya

Momen gaya F terhadap titik pusat O adalah hasil kali antara

besarnya gaya F dengan jarak garis gaya ke titik pusat O. Besarnya

momen tergantung dari besarnya gaya F dan jarak garis gaya terhadap

titik putarnya (L).

Gambar 2.9. Jarak (L) garis gaya (F) terhadap titik perputaran (O).

M = F x L (2.37)

Dimana:

F = gaya

M = momen gaya

L = Jarak gaya terhadap titik pusat

2.11.2 Tegangan

Hukum newton pertama tentang aksi dan reaksi, menyatakan bila

sebuah balok terletak diatas lantai, balok akan memberikan aksi pada

lantai. Demikian pula sebaliknya lantai akan memberikan reaksi yang

sama sehingga benda dalam keadaan setimbang.

Page 36: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

43

Gambar 2.10. Tegangan yang timbul pada penampang A-A

Beban yang diterima oleh molekul-molekul benda setiap satuan

luas penampang disebut tegangan. Tegangan biasanya dinyatakan

dengan huruf yunani σ (thau).

A

F=σ (2.38)

Dimana:

σ = Tegangan

F = Gaya

A = Luas penampang.

2.12 Transmisi (Penggerak)

Transmisi yaitu salah satu bagian dari sistem pemindah tenaga yang

berfungsi untuk mendapatkan variasi momen dan kecepatan sesuai dengan

kondisi jalan dan kondisi pembebanan yang pada umumnya dengan

menggunakan perbandingan-perbandingan roda gigi.

Bedasarkan sistem operasinya, transmisi dibagi menjadi tiga jenis

yaitu, transmisi manual, transmisi semi otomatis dan tranmisi otomatis.

Page 37: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

44

1. Transmisi Manual

Adalah sistem transmisi yang memerlukan pengemudi sendiri

untuk menekan/menarik seperti pada sepeda motor atau menginjak kopling

seperti pada mobil dan menukar gigi percepatan secara manual.

2. Transmisi Semi Otomatis

Transmisi semi-otomatis merupakan tranmisi yang perpindahan

gigi percepatannya tanpa menginjak/menekan kopling, sistem ini

menggunakan sensor elektronik, prosesor dan aktuator untuk

memindahkan gigi percepatan atas perintah pengemudi.

3. Transmisi Otomatis

Transmisi otomatis adalah transmisi yang melakukan perpindahan

gigi percepatan secara otomatis. Untuk mengubah tingkat kecepatan pada

sistem transmisi otomatis ini digunakan mekanisme gesek dan tekanan

minyak transmisi otomatis. Pada transmisi otomatis roda gigi planetari

berfungsi untuk mengubah tingkat kecepatan dan torsi seperti halnya pada

roda gigi pada transmisi manual.

Transmisi otomatik dikendalikan dengan hanya menggerakkan tuas

percepatan ke posisi tertentu. Posisi tuas transmisi otomatik disusun

mengikut format P-R-N-D-3-2-L, sama ada dari kiri ke kanan ataupun dari

atas ke bawah. Mesin hanya bisa dihidupkan pada posisi P ataupun N saja.

Secara umum transmisi sebagai salah satu komponen sistem pemindah

tenaga (power train) mempunyai fungsi sebagai berikut :

a. Meneruskan tenaga/putaran mesin dari kopling ke poros propeler.

Page 38: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

45

b. Mengatur kecepatan kendaraan sesuai dengan beban dan kondisi jalan.

c. Mengatur Momen kendaraan sesuai dengan beban dan kondisi jalan.

d. Merubah arah putaran roda sehingga kendaraan dapat berjalan maju

dan mundur.

e. Memutuskan dan menghubungkan putaran, sehingga kendaraan dapat

berhenti ketika mesin hidup.

2.13 Motor Listrik

Dalam merancang mesin dengan sumber penggerak motor, atau

sejenisnya, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam memilih motor

penggeraknya. Motor penggerak pun memiliki berbagai macam jenis, seperti

motor pembakaran dalam, dan motor listrik.

Motor pembakaran dalam seperti mesin bensin, dan mesin diesel. Motor

listrik, seperti motor AC dan DC, motor stepper, motor servo, dan lain-lain.

Pemilihan dalam hal ini tergantung kebutuhan mesin dan macam gerakan

yang dibutuhkan. Mesin listrik adalah mesin yang dapat mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik atau sebaliknya. Jika mesin tersebut mengubah

energi listrik menjadi energi mekanik, maka mesin itu disebut motor.

Motor listrik adalah suatu alat yang dalam operasionalnya

mengkonsumsi arus listrik untuk menghasilkan gerak mekanik, dengan kata

Page 39: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

46

lain motor listrik merubah energi listrik menjadi energi mekanik.11 Secara

garis besar motor lisrik dikategorikan atas dua jenis, yaitu :

1. Mesin listrik yang bekerja pada satu arah ( DC )

2. Mesin listrik yang bekerja pada arus bolak balik ( AC )

Pada alat ini kita memakai motor listrik yang bekerja pada arus bolak

balik.

Gambar 2.11. Motor Listrik

2.14 Motor dan Gearbox

1. Motor dan Gearbox

Untuk beberapa merek motor, selalu menawarkan produk gearbox

juga, atau sering disebut geared motor. Sebenarnya secara desain, gearbox

dan motornya dapat dipisahkan sehingga gearbox merek A dapat dipasang

dengan motor merek B, dengan menggunakan universal flange, atau

langsung dapat disambung jika memiliki posisi joining baut yang sama.

Umumnya informasi dalam katalog tentang motor ber-gearbox ini terdiri

11

A.E Fitzgerold, charles kingsley, Jr, Stephen D. Umans, Mesin – Mesin Listrik, (Jakarta :Erlangga,

1992), h.159

Page 40: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

47

dari tipe geared motor, daya motor, rasio gearbox, faktor keamanan, torsi

output, dan kecepatan output gearbox. Jika ingin mengganti motor dengan

daya lebih besar dan gearbox tidak diubah, pastikan flange penghubung

antara gearbox dan motor bersesuaian, dan juga perhitungkan ulang daya

output yang dihasilkan (asumsi daya output dan input sama, dengan

perubahan kecepatan rotasi dan torsi motor) apakah sudah sesuai dengan

desain sebelumnya.

Gambar 2.12. Gear Box

2. Nameplate Motor

Secara umum, informasi pada nameplate motor bisa menjelaskan

spesifikasi motor. Umumnya nameplate terdiri atas tipe motor dan

gearbox, rasio gearbox, dan daya motor. Penggantian motor dengan merek

lain perlu dikonsultasikan lebih lanjut dengan pihak supplier motor,

dengan memperhatikan desain mesin, kecepatan output dan daya yang

dibutuhkan.

3. Menentukan Daya Motor

Page 41: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

48

Daya motor sangat tergantung pada besar dan jenis beban yang

dibawa oleh mesin. Semakin besar beban yang ditanggung mesin, semakin

besar daya motor yang dibutuhkan. Beban yang dimaksud termasuk rugi

gesekan transmisi, dan juga impact saat loading beban. Satuan daya yang

umum digunakan adalah KiloWatt (KW) dan Horse Power (HP).

4. Menentukan Kecepatan Motor

Umumnya tiap motor memiliki kecepatan tertentu sesuai dengan

katalog. Ada motor dengan 2800-an rpm, 1400-an rpm, dan 900-an rpm,

tergantung merek dan jenis motor. Yang terpenting adalah kecepatan

output yang dihasilkan.

Dengan motor dan gearbox yang bersesuaian pada katalog atau

melalui perhitungan, kita dapat memperoleh kecepatan output gearbox.

Sedang kecepatan output tergantung pada kapasitas mesin. Kapasitas di

sini adalah seberapa banyak beban yang dipindahkan dalam satuan waktu.

5. Perhitungan Umum Yang Digunakan

Secara umum perhitungan yang digunakan adalah turunan hukum

kekekalan energi. Daya output sama dengan daya input, dengan asumsi

rugi-rugi transmisi diabaikan.

P1 = P2 (2.39)

Jika P1 adalah daya input dan P2 adalah daya output. Sedang Daya

adalah Usaha dibagi Waktu. Usaha secara umum yang kita kenal adalah

gaya kali jarak perpindahan. Sehingga secara umum persamaan Daya

adalah gaya kali jarak perpindahan dibagi waktu yang dibutuhkan.

Page 42: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

49

P = �. 95 (2.40)

Jika 95 adalah kecepatan, maka persamaan di atas dapat menjadi berikut.

P = F.v (2.41)

Jika pergerakan yang dialami adalah radial alias berputar, maka v

atau kecepatan linear diganti dengan ω atau kecepatan radial, sehingga

persamaan menjadi berikut.

P = F.r.ω (2.42)

Di mana r adalah jari-jari efektif dari sprocket atau pulley

penggerak mesin. Jika gaya dikalikan dengan jari-jari, akan didapati torsi,

sehingga persamaan menjadi berikut.

P = T.ω (2.43)

Dengan mensubstitusikan persamaan awal dengan persamaan di

atas diperoleh persamaan berikut.

T1.ω1 = T2.ω2 (2.44)

Persamaan di atas kurang lebih dapat digunakan untuk perhitungan

motor dengan asumsi tidak ada rugi transmisi. Di mana T1 adalah torsi

input, ω1 adalah kecepatan rotasi input, T2 adalah torsi output, dan ω2 adalah

kecepatan rotasi output.

Untuk beberapa merek motor gearbox, mereka sudah

memperhitungkan dan menjelaskan torsi output dan kecepatan rotasi output.

Jika informasi tersebut sudah ada di katalog, lebih baik mengikuti

perhitungan katalog dan tidak menghitungnya kembali.

Page 43: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

50

2.15 Inverter

Inverter adalah rangkaian elekrtonika daya yang digunakan untuk

mengkonversikan tegangan searah (DC) kesuatu tegangan bolak-balik (AC).

Dalam industri, inverter merupakan alat atau komponen yang cukup banyak

digunakan karena fungsinya untuk mengubah arus listrik DC menjadi AC.

Inverter digunakan untuk mengatur kecepatan motor listrik/servo motor atau

bisa disebut converter drive. Dengan menggunakan inverter, motor listrik

menjadi variable speed. Kecepatannya bisa diubah-ubah atau diatur sesuai

dengan kebutuhan.

Prinsip kerja inverter adalah mengubah input motor (listrik AC)

menjadi DC dan kemudian dijadikan AC lagi dengan frekuensi yang

dikehendaki sehingga motor dapat dikontrol sesuai dengan kecepatan yang

diinginkan.

Merubah kecepatan motor listrik dengan inverter akan membuat:

1. Torsi lebih besar.

2. Presisi kecepatan dan torsi yang tinggi.

3. Kontrol beban menjadi dinamis untuk berbagai aplikasi motor.

4. Dapat dikombinasikan dengan PLC (Programmable Logic Control).

5. Menghemat energi.

6. Menambah kemampuan monitoring.

7. Hubungan manusia dengan mesin (interface) lebih baik.

8. Sebagai pengaman dari motor, mesin (beban) bahkan proses.

Page 44: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

51

Semakin besar daya motor maka makin besar torsi yang dihasilkan dan

makin kuat motor menggerakkan beban, Torsi dapat ditambah dengan

menggunakan gear box (cara mekanis) dan Inverter (cara elektronik).

1. Dinamika gerakan rendah (tidak memungkinkan gerakan beban yg

kompleks).

2. Motor sering overload (motor rusak atau thermal overload relay trip).

3. Hentakan mekanis (Mesin/beban rusak, perlu perawatan intensif).

4. Lonjakan arus (Motor rusak atau Breaker Trip).

5. Presisi dalam proses hilang.

6. Proteksi tidak terjamin.

2.16 Fungsi Sistem Kemudi

Fungsi sistem kemudi adalah untuk mengatur arah kendaraan

dengan cara membelokkan roda-roda depan. Bila roda kemudi diputar,

steering column akan meneruskan tenaga putarnya ke steering gear. Steering

gear memperbesar tenaga putar ini sehingga dihasilkan momen yang lebih

besar untuk menggerakkan roda depan melalui steering linkage.

Pada dasarnya sistem kemudi dibedakan menjadi dua yaitu :

A. SISTEM KEMUDI SECARA MANUAL

Sistem kemudi secara manual jarang dipakai terutama pada mobil-

mobil modern. Pada sistem ini dibutuhkan adanya tenaga yang besar untuk

mengemudikannya. Akibatnya pengemudi akan cepat lelah apabila

mengendarai mobil terutama pada jarak jauh.

Page 45: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

52

Tipe sistem kemudi secara manual yang banyak digunakan adalah :

1. Recirculating ball

Cara kerjanya :

Pada waktu pengemudi memutar roda kemudi, poros utama yang

dihubungkan dengan roda kemudi langsung membelok. Di ujung poros

utama kerja dari gigi cacing dan mur pada bak roda gigi kemudi menambah

tenaga dan memindahkan gerak putar dari roda kemudi ke gerakan mundur

maju lengan pitman ( pitman arm ). Lengan-lengan penghubung (linkage),

batang penghubung ( relay rod ), tie rod, lengan idler ( idler arm ) dan

lengan nakel arm dihubungkan dengan ujung pitman arm. Mereka

memindahkan gaya putar dari kemudi ke roda-roda depan dengan memutar

ball joint pada lengan bawah ( lower arm ) dan bantalan atas untuk peredam

kejut. Jenis ini biasanya digunakan pada mobil penumpang atau komersial.

Keuntungan :

• Komponen gigi kemudi relative besar, bisa digunakan untuk

mobil ukuran sedang, mobil besar dan kendaraan komersial.

• Keausan relative kecil dan pemutaran roda kemudi relative

ringan.

Kerugian :

• Konstruksi rumit karena hubungan antara gigi sector dan gigi

pinion tidak langsung.

• Biaya perbaikan lebih mahal

Page 46: BAB II LANDASAN TEORIrepository.unj.ac.id/2508/8/11.Bab II.pdf · LANDASAN TEORI 2.1 Teori Dasar Perancangan Perencanaan mesin berarti perencanaan dari sistem dan segala yang berkaitan

53

2. Jenis rack and pinion

Cara kerja :

Pada waktu roda kemudi diputar, pinion pun ikut berputar.

Gerakan ini akan menggerakkan rack dari samping ke samping dan

dilanjutkan melalui tie rod ke lengan nakel pada roda-roda depan sehingga

satu roda depan didorong, sedangkan satu roda tertarik, hal ini

menyebabkan roda-roda berputar pada arah yang sama.Kemudi jenis rack

and pinion jauh lebih efisien bagi pengemudi untuk mengendalikan roda-

roda depan. Pinion yang dihubungkan dengan poros utama kemudi melalui

poros intermediate, berkaitan denngan rack.

Keuntungan :

• Konstruksi ringan dan sederhana.

• Persinggungan antara gigi pinion dan rack secara langsung.

• Pemindahan momen relatif lebih baik, sehingga lebih ringan.

Kerugian :

• Bentuk roda gigi kecil, hanya cocok digunakan pada mobil

penumpang ukuran kecil atau sedang.

• Lebih cepat aus.

• Bentuk gigi rack lurus, dapat menyebabkan cepatnya keausan.