BAB III

PAGE III-1LANDASAN TEORI

LANDASAN TEORI

3.1 Diagram Langkah-Langkah (Flow Chart ) Perencanaan

3.2. Konsep Mekanika

Suatu gaya menunjukan aksi dari suatu benda terhadap benda yang lain, gaya ini dapat beraksi melalui suatu kontak langsung atau dari jarak tertentu, seperti pada gaya gravitasi dan gaya magnetik. Gaya ditentukan oleh titik aksi, besar dan arahnya suatu gaya dinyatakan sebagai vektor.

3.2.1. Hukum Jajaran Genjang Untuk Penjumlahan Gaya

Hukum ini menyatakan bahwa dua buah gaya yang beraksi pada suatu partikel dapat diganti dengan sebuah gaya, disebut sebagai resultan yang diperoleh dengan mengambarkan diagonal jajaran genjang dengan sisi kedua gaya tersebut. Gambar.3.1 Penjumlahan vektor dua buah gaya3.2.2 Prinsip Transmibilitas

Prinsip ini menyatakan bahwa kondisi keseimbangan atau gerak suatu benda tegar tidak akan berubah apabila gaya yang beraksi pada suatu titik diganti dengan gaya yang lain yang sama arah dan besarnya, tetapi beraksi pada suatu titik yang berbeda asalkan gaya tersebut terletak pada suatu garis aksi yang sama.Gambar.3.2. Prinsip transmibilitas3.2.3 Kesetimbangan Benda Tegar

Sarat kesetimbangan suatu benda tegar dapat dinyatakan secara analitis dengan menuliskan.

Persamaan tersebut menunjukan bahwa pada saat terjadi kesetimbangan gaya luar yang beraksi pada benda tegar tidak menimbulkan gerak translasi dan tidak menyebabkan rotasi pada titik manapun, aksi setiap gaya luar individualditiadakan oleh aksi gaya lainya dari sistem itu dengan demikian dikatakan bahwa gaya luar seimbang.

3.2.4 Gaya Karena Massa Benda

Sesuai dengan hukum kedua Newton yang menyatakan bila gaya resultan yang beraksi pada suatu partikel tidak sama dengan nol, partikel tersebut akan memperoleh kecepatan sebanding dengan besarnya gaya resultan dan dalam arah yang sama dengan resultan tersebut, hukum ini dapat dinyatakan sebagai berikut.

Dimana F,m dan a adalah berturut turut gaya resultan yang beraksi pada partikel dan percepatan, oleh karena itu suatu benda dengan massa m dan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi akan memiliki gaya yang besar.

Tarikan gravitasi bumi pada sebuah benda disebut sebagai berat benda tersebut. Gaya ini ada pada benda, baik dalam keadaan diam maupun bergerak. Karena tarikan ini adalah sebuah gaya, maka berat sebuah benda dalam satuan SI harus dinyatakan dalam Newton.

W = m . g

Berat W akan dinyatakan dalam Newton (N) apabila m dalam kilogram (kg) dan g dalam meter per second kuadrat (m/s). Harga standar g = 9.81 (m/s).3.2.5 TumpuanDidalam bangunan gedung banyak dijumpai balok-balok. Tempat-tempat dimana balok-balok tadi diletakan diatas tembok atau yang lainnya disebut tumpuan.

Tumpuan terbagi 3 :

1. Tumpuan fix / jepit

Tumpuan fix ini dapat menerima gaya tegak Fy, gaya datar Fx, dan momen

2. Tumpuan berengsel

Tumpuan berengsel mampu menerima sebuah gaya mendatar Fx dan gaya tegak Fy.

3. Tumpuan roll

Bila bidang rollnya mendatar, tumpuan macam ini hanya dapat menerima gaya tegak Fy.

Tumpuan fix Tumpuan engsel Tumpuan roll

Fx Fx

Fy Fy Fy

Gambar. 3.3. Jenis-jenis tumpuan3.2.6 Tegangan (Stress)

Tegangan adalah gaya yang diberikan terhadap suatu benda berbanding dengan luas penampang dari benda tersebut.

Tegangan =

Jenis tegangan terdiri dari :

1. Tegangan Normal (Normal stress)

Arah gaya yang bekerja adalah tegak lurus terhadap irisan/penampang.

Dilambangkan dengan (sigma)

Secara matematis dedifinisikan sebagai :

EMBED Equation.3 Besarnya tegangan normal atau tegangan yang berlaku tegak lurus pada potongan adalah :

Tegangan normal ini didistribusikan dengan merata pada luas penampang A. Pada umumnya F adalah resultan sejumlah gaya pada suatu sisi pada suatu potongan. Persamaan diatas berlaku dengan mengidealisasikan sifat dari bahan yaitu setiap partikel bahan dianggap menyokong gaya sama besar.

Tegangan maksimum merupakan besaran yang paling penting karena cenderung akan menyebabkan kegagalan bahan.

dimana

F = gaya yang bekerja (Kg)

A = luas penampang ( m)

Jenis tegangan normal

1. Tegangan tarik (tensile Stress), adalah tegangan normal yang menghasilkan tarikan (Traction atau Tension).

2. Tegangan tekan (compressive stress), adalah tegangan normal yang mendorong potongan tersebut.

3. Tegangan Geser (SHEARING STRESS)

Arah yang bekerja adalah sejajar dengan bidang irisan.

Dilambangkan dengan (tau)

dimana v adalah komponen gaya yang sejajar dengan potongan.

Tegangan Geser Rata Rata

Adalah dimana gaya gaya yang diantarkan dari sebuah bagian benda kepada benda yang lain adalah dengan menimbulkan tegangan-tegangan dalam bidang sejajar dengan gaya terpakai. Jadi dengan mengangap bahwa tegangan yang bekerja dalam bidang potongan-potongan ini akan didistribusikan secara merata, maka kita akan memperoleh hubungan tegangan sebagai berikut

Dari pernyataan diatas diketahui bahwa tegangan geser berbeda dengan tegangan tarik, tegangan akibat tegangan geser adalah disebabkan oleh gaya yang bekerja sejajar dengan luas penahan gaya, sedangkan tegangan tarik dan tekan disebabkan oleh gaya tegak lurus terhadap luas bidang gaya. Oleh sebab itu tegangan tarik dan tekan disebut Tegangan Normal, sedangkan tegangan geser bisa disebut Tegangan Tangensial .

2. Faktor Keamanan

Didalam suatu perancangan mesin faktor keamanan merupakan bagian yang terpenting dalam memilih bahan untuk dipergunakan dimesin, faktor keamanan mempunyai ketetapan yaitu jika faktor keamanan dibawah angka satu maka perancangan dianggap gagal, jika faktor keamanan mempunyai nilai satu maka perancangan sangat kritis, dan angka yang terbaik untuk faktor keamanan adalah diatas angka 2.

Rumus yang dipergunakan untuk menentukan faktor keamanan adalah :

SF =

3.3. Teori Dasar Hidraulik

3.3.1. Pengertian Hidraulik

Kata hidraulik berasal dari hudor (bahasa Yunani), berarti air. Ini bisa diartikan bahwa suatu penggerak cara hidraulik adalah suatu proses mekanis yang dilakukan dengan cara pemindahan dan pengendalian gaya - gaya atau gerakan - gerakan dengan bantuan zat cair (fluida). Apabila kita berbicara tentang hidraulik maka akan berhubungan dengan suatu zat cair dari macam apa pun (air, minyak, gliserin).

Adapun hidraulika adalah ilmu yang menyangkut berbagai gerak dan keadaan keseimbangan zat cair. Dimana hidraulika merupakan sebuah cabang dari ilmu perihal arus yang meneliti arus zat cair melalui pipa pipa dan pembuluh pembuluh yang tertutup, maupun dalam kanal kanal terbuka dan sungai sungai.

Dari pernyataan diatas maka memberlakukan hidromekanika yaitu ilmu yang mempelajari tentang kondisi keseimbangan zat cair dibawah pengaruh berbagai gaya luar (hidrostatika) dan dibawah hukum hukum arusnya sendiri (hidrodinamika).

3.3.2. Pemindahan Gaya secara Hidraulik

Suatu peralatan ataupun instalasi dimana sebuah gaya tertentu dikenakan suatu pengubahan, dalam arti lain diperbesar. Apabila kita mempunyai bejana seperti yang tertera pada gambar 3.4, maka kita dapat memindahkan gaya (gambar 3.5), karena tekanan bejana meneruskan juga pada bidang torak yang lebih besar sehingga gaya yang ditimbulkan menjadi lebih besar. Perbandingan pemindahan

gaya dari F1 ke F2 :

p1 = p2 = p

Karena tekanan dalam bejana sama besarnya, maka :

.................................... Pers 1Besarnya gaya gaya sebanding dengan luas penampang penampang torak. Apabila luas A2 4 kali A1 (hal ini terjadi pada diameter torak 2 kali lebih besar), maka gayanya menjadi 4 kalinya. Ini adalah prinsip dari dongkrak hidraulik, dengan gaya yang kecil pada torak penekan kita dapat memperoleh

gaya yang besar pada torak kerja yang lebih luas. Secara umum kita dapat memperoleh gaya yang lebih besar yaitu dengan cara memperbesar luas penampang torak kerjanya. F F1

Gambar. 3.4. Sebuah Torak

Gambar 3.5. Dua Buah Torak3.3.3. Pemindahan Tekanan secara Hidraulik

Pada pengalihan tekanan hidraulik yang dipersoalkan adalah suatu peralatan yang mana tekanannya ditingkatkan (gambar 3.6). Bagian yang terpenting pada pengalihan tekanan hidraulik ini adalah sepasang torak diferensial yang terdiri dari torak datar dengan diameter berukuran besar (d1) dan torak yang sangat panjang dan berdiameter kecil (d2). Dalam silinder 1 yang berdiameter besar (d1) dipompa suatu zat cair pada tekanan p1, dengan demikian pada torak ini bekerja gaya :

................................. pers 2Dengan gaya F1 ini, torak kecil yang berdiameter d2 ditekan ke dalam silinder 2, dalam silinder 2 timbul suatu tekanan oleh gaya pada torak d2 : ............................... pers 3

Gambar 3.6. Dongkrak Hidraulik Pemindah Gaya3.3.4. Pompa Hidrolik, Hidromotor Dan Elektromotor

3.3.4.1. Pompa Hidrolik

Pompa hidrolik berfungsi pada sistem hidrolik, pompa berkerja untuk menciptakan aliran fluida (untuk memindahkan volume fluida) dan memberikan gaya yang dibutuhkan. Pada dasarnya terdapat 3 jenis pompa perpindahan positip yang digunakan dalam sistem hidrolik yaitu pompa roda gigi, pompa baling-baling (sirip) dan pompa piston torak.

Gambar 3.7 Simbol Pompa Hidraulik3.3.4.2. Hidromotor Hidromotor berfungsi pada sistem hidrolik, hidromotor berkeja untuk menciptakan energi mekanik, hidromotor dapat dinyatakan sebagai pengguna (pemakai) miyak tekan dan pompa hidraulik sebagai pembangkit miyak tekan, pada prinsipnya hidromotor digunakan untuk mengatur proses gerak dalam sistem-sistem pengendali hidraulik. Kecepatan gerak pada umumdipengaruhi oleh besarnya aliran zat cair. Pada dasarnya terdapat 3 jenis hidromotor, yaitu motor roda gigi, motor baling-baling (sirip), dan motor piston torak

Gambar 3.8 Simbol Hidromotor Yang Dapat Disetel3.3.4.3. Elektromotor

Elektromotor adalah alat untuk menggerakan pompa hidro dengan kecepatan mendekati konstan

Gambar 3.9 Simbol Electromotor

3.3.5. Katup-katup

Sistem pheumatik dan hidraulik membutuhkan katup control untuk mengarahkan dan mengatur aliran fluida dari kompresor atau pompa keberbagai peralatan beban, walaupun terdapat perbedaan paraktis yang singnifikan antara peralatan pheumatik dan hidraulik (yang muncul dari perbedaan dalam pengoperasian tekanan dan jenis seal yang dibutuhkan untuk gas atau cairan), prinsip operasinya dan gambarnya adalah serupa, adapun katup-katup yang digunakan dalam perencanaan sistem hidraulik untuk pengangkat breaker block3.3.5.1. Katup pengontrol arah (directional control valve) 4/2

Katup ini digunakan untuk mengatur arah aliran fluida dengan menutup atau membuka saluran yang daksudkan adalah membolehkan aliran fluida pada satu arah saja,aliran tertutup pada arah berlawanan. Disamping itu mencegah tekanan lebih dari sistem hidraulik ke pompa, pengoperasian alat ini bisa dilakukan dengan manual atau dengan cara otomatis yaitu dengan menggunakan selenoid valve ini semua tergantung dari kebutuhan.

Gambar 3.10 Katup Jalan 4/2

3.3.5.2. Katup Balik

Katup ini digunakan untuk mengalirkan fluida pada satu arah saja, katup ini dapat dipasang pada aliran tekan maupun aliran balik

Gambar 3.11 Katup Balik3.3.5.3. Katup Pembatas Tekanan

Katup ini digunakan untuk mengontrol aliran fluida tekan, yaitu membatasi tekanan kerja pada harga yang dikehendaki dengan cara mengeset tekanan maksimum didalam sistem dan melindungi sistem dari tekanan berlebih.

Gambar 3.12 Katup Pembatas Tekanan3.3.5.4. Katup Balik/Searah Dengan Hambatan Yang Dapat Disetel

Katup ini digunakan untuk membatasi aliran fluida tekan pada satu arah serta menjamin persilangan aliran pads arah diperkirakan konstan dan aliran yang tak terbatas pada arah yang berlawanan

Gambar 3.13 Katup Balik Yang Dapat Disetel3.3.5.5. Katup Buka/Tutup (Open Closed Valve)

Alat ini digunakan untuk membuka atau menutup aliran

Gambar 3.14 Open-Close Valve3.3.6. Aksesoris Hidraulik

3.3.6.1. Reservoir

Sebuah sistem hidraulik adalah sistem tertutup, dimana minyak yang digunakan disimpan dalam sebuah tangki atau reservoir kemana minyak itu kembalikan setelah digunakan. Walaupun mukin merupakan bagian yang paling biasa dari sistem, desain dan perawatan reservoir sangatlah penting untuk operasi yang dapat diandalkan. Tangki juga berfunsi sebagai penukar panas yang memukinkan panas fluida dipindahkan, untuk mencapai pendiginan maksimum maka fluida dipaksa mengikuti dinding- dinding tangki dari jaringan balik ke inlet pengisapan pompa dengan sebuah pelat pelindung turun ke jaringan pusat tangki, pelat ini juga mendorong kontaminan apapun untuk jatuh kedasar tangki sebelum mencapai inlet pompa dan memukinkan udara yang terjebak untuk mehilang kepermukaan.3.3.6.2. Akumulator

Akumulator adalah sebuah bejana yang bertekanan dimana fungsi secara umum ialah menerima volume fluida dengan tekanan dan kembali melepaskanya sesuai kebutuhan dan juga menyimpan tekanan, mengurangi kejutan hidraulik (Hidraulik Schock) dan juga sebagai pelindung (Buffer) pada sistem.3.3.6.3. Filter

Filter hidraulik digunakan untuk memisahkan benda-benda asing dari minyak hidraulik yang melewatinya. Dengan memakai filter secara tepat dan baik maka effisiensi peralatan hidraulik akan naik bersama naiknya umur hidup peralatan maupun turunya biaya perawatan filter diklasifikasikan menjadi 2:1. Tank filter yang dipasang pada sisi isap.

2. Line filter yang digunakan pada saluran bertekanan3.3.6.4. Alat Pengukur Tekanan (Pressure Gauge)

Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan aliran fluida yang timbul dari pemompaan

Gambar 3.15:a. Akumulator, b. Filter, c. Pressure Gage3.3.7. Rumus - rumus Hitungan

3.3.7.1. Ukuran Geometris

Luas piston

Luas batang piston

Luas ring piston = luas piston luasa batang piston

Dimana : d1= diameter bore (piston) (mm)

d2= diameter rod (torak) (mm) Diameter batang piston menggunakan

rumus kolom Euler :

dp=( 64. I/ ) (10).

I: momen inersia penampang batang

I= (PCr . Le2/ E2) (10)

PCr : Beban kritis batang ( maksimum)

= Fm x SF

Le : Panjang batang yang telah dikoreksi

E= 21.103

Setelah didapat diameter batang piston, dari

tabel BS 5785 tahun 1980 (9) dipilih:

Tebal silinder

t = (Di /2) x (s + P)/(s P) (4)

s : tegangan perencanaan (B/SF)

3.3.7.2. kecepatan Langkah

Dimana : v = kecepatan langkah (cm/s)

Qth = debit aliran (cm3/mnt)

A = luas efektif (cm2)

h = langkah (stroke) (cm)

t = waktu (s)3.3.7.3. Waktu Langkah

3.3.7.4. Volume Langkah

,Dimana : V = volume langkah (cm3)

3.3.7.5. Kebutuhan Fluida

Dimana : Q = kebutuhan fluida (cm3/mnt)

Qth = debit aliran (cm3/mnt) efisiensi volumemetric (0,8-0,96) dengan mempertimbangkan Kehilangan akibat kebocoran.........Hidraulika, Thomas Krist Hal 1303.3.7.6. Kebutuhan Pompa

%

Maka : Qbore total = 5 Qbore3.3.7.7. Kerugian Kerugian Rugi tekanan

Dimana :

Bilangan reynolds

Faktor gesekan

Faktor gesekan pada pipa untuk aliran turbulen

Kerugian pada pipa (Hloss selang)

Kerugian pada valve dan sambungan

Dimana : Ploss tot = kerugian tekanan (pressure drop) (bar)

= massa jenis fluida (kg/cm2)

g = gaya gravitasi (9,81 m/s2 = 981 cm/s2) = vikositas kinematik (cSt atau cm2/s)

di = diameter dalam pipa (cm)

Htot = total kerugian (cm)

f = faktor gesekan

Re = bikangan reynolds

k = koefisen kerugian

L = panjang pipa (cm)3.3.7.8. Tekanan Pompa Operasi (Ppompa)

(bar)3.3.7.9. Tekanan Untuk Relief Valve Setting (Pv)

%3.3.7.10. Daya Pompa

...............Hidraulika ,Thomas Krist Hal 112(1)

Gambar mekanisme

Rumus buckling

Persamaanyang mengaturperpindahantransversaluntuk w

dimana Madalahdihilangkan dengan menggunakanteoriBernoulliEuler-balok.Persamaan di atasberisi-Fe/EIistilah non-homogen dansolusi umumnyaadalah,

. Adan Bkoefisientergantung padakondisi batas.UntukkolomhanyadidukungkondisibatasSolusi untukperpindahankolomOleh karena itu,

.

Tegangan normaldalam hasilkolomdari keduaFbebanaksial danmomen lenturMdihasilkandari eeksentrisitasdariaplikasi kekuatan,

di manaA adalah luaspenampang,dan Iadalah momeninersiapenampang.Tegangan maksimumterletak diseratekstrim padasisi cekung(y=c) darititik tengah(x=L/2)kolom,

dimana,

(diperolehdenganmenerapkanhubungantrigonometridasarrumusperpindahanpada bagian sebelumnya).Parametercadalah jarakdari sumbucentroidaluntuk seratekstrim padasisi cekungkolom.Memperluasrumus untuktegangan maksimum,yang kita miliki,Jari-jarirotasirdidefinisikan sebagai . Bekerjardalam hasilpersamaanstresdi atas dalamrumussecanuntuktegangan maksimum,

Rumussecanmenunjukkanbahwa selainFbeban aksialdan lintas-bagiandaerah A,tegangan maksimumjuga tergantungpada rasioeksentrisitasec/r2danrasio kerampinganL/r.1. Rumussecandapat digunakanuntuk menghitungtegangan normaldiijinkanuntuk desaintertentu,

whereallowis the maximum allowable stress (e.g. yield stress).

2.Jikaeksentrisitaseadalah nol,rumussecantidak lagi berlaku.Dalam hal inirumusEulerharus digunakanuntukbalokramping.

Diagram Benda Bebas Untuk Platfrom

DBB Jembatan :

L/2

L

+

Potongan 1-1

V1

M1

x/2

x

+

x = 0

x = L/2

Jadi momen maksimum yang terjadi pada jembatan tersebut adalah Defeksi

Syarat batas X= 0 , Y = 0

0 = 0 0 + 0 + C2 C2 = 0

Syarat batas X= L, Y = 0

Buckling untuk rail liftSTART

Spesifikasi teknis

Constrain

Informasi

Varian pilihan terbaik

Saran

Varian terpilih

Perhitungan daya motor hidrolik

Data Life Gates

Perhitungan part-part yang lain

Perhitungan bearing

Perhitungan material

Perhitungan factor keamanan

Perhitungan gaya gesek

Gambar teknik

STOP

END

F2

R

F1

F

F

M

F 2

P

P

EMBED Microsoft Equation 3.0

EMBED Microsoft Equation 3.0

EMBED Microsoft Equation 3.0

F 2

A 1

A 2

P

Tabung hidrolik

Slinder hidrolik

1

W = P/L (berat/satuan panjang)

1

W

JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

_1255323929.unknown

_1255329450.unknown

_1255330929.unknown

_1255982956.unknown

_1258520341.unknown

_1387675104.unknown

_1255331535.unknown

_1255371238.unknown

_1255332188.unknown

_1255331461.unknown

_1255329694.unknown

_1255330138.unknown

_1255330296.unknown

_1255329541.unknown

_1255328691.unknown

_1255329021.unknown

_1255329094.unknown

_1255328804.unknown

_1255326815.unknown

_1255327537.unknown

_1255325979.unknown

_1255326409.unknown

_1213513745.unknown

_1254684343.unknown

_1254684640.unknown

_1255148185.unknown

_1254684460.unknown

_1213514323.unknown

_1221916498.unknown

_1253212990.unknown

_1213514276.unknown

_1213512923.unknown

_1213513323.unknown

_1213513519.unknown

_1213513119.unknown

_1213014001.unknown

_1213014631.unknown

_82749044.unknown

_1211903763.unknown

_82739396.unknown