MATERI KULIAH

ELEMEN MESIN I

Disusun oleh :SUPRIYONO

Disusun Oleh:

Achmad Risa Harfit, ST.

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIJURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS GUNADARMAFEBRUARI

2009

BAB IBEBAN DAN TEGANGAN

PENDAHULUAN

Elemen mesin (onderdil) dibagi menjadi 3 :1.Komponen2.Unit 3.Rakitan

KOMPONEN :Bagian terkecil dari suatu komponen mesin yang merupakan satu kesatuan.Contoh : Torak, blok silinder, katup, pasak, poros, dsb.

UNIT : Kumpulan dari beberapa komponen mesin yang tersusun sehingga menjadi suatu bagian mesin. Contoh : Kopling, presneling, rem, dsb.

RAKITAN (Assembling) : Kumpulan dari beberapa komponen dan unit mesin sehingga terbentuk suatu alat pakai/mesin.Contoh : Mesin mobil, sepeda motor, mesin perkakas

Elemen mesin menurut fungsinya :1.GENERAL PURPOSE : Penggunaan secara umum

Seperti : Pegas, mur-baut, pasak, poros, dsb.2.SPECIAL PURPOSE : Penggunaan secara khusus

Seperti : Sayap pesawat terbang, baling2 kapal, dsb.

Contoh fungsi elemen mesin :1. FUNGSI MENYAMBUNG : Mengantarkan dan meneruskan gaya yang tidak

disertai gerakan.Contoh : Samb. Keling, samb. Las, dsb.

2. FUNGSI MERANGKAI : Mengantarkan atau memindahkan gaya disertai gerakan.Contoh : Kopling-poros, roda gigi, sabuk, rantai, dsb.

3. FUNGSI MENDUKUNG : Meneruskan gaya tanpa disertai gerakan. Contoh : Kerangka, pondasi, dsb.

4. FUNGSI MENUNTUN : Meneruskan gaya disertai gerakan .Contoh : Bantalan luncur/gelinding, dsb.

5. FUNGSI MELUMAS : Bahan pelumas padat, cair dan gas.6. FUNGSI MELINDUNGI : Lapisan cat, lapisan tahan aus .

Fungsi elemen hampir selalu bersifat mekanik, sering ditambah sifat termal, kimia, elektrik, dsb.

2

1.1 BEBAN NOMINAL DAN BEBAN KERJA

BEBAN NOMINAL : Yaitu gaya atau kopel yang diperoleh lewat kalkulasi dari data rencana yang diberikan. Selanjutnya beban nominal dikali faktor tambahan berdasar pengalaman untuk menentukan BEBAN KERJA .

Faktor tambahan tersebut :1. KETIDAK TELITIAN BEBAN

Yaitu jika tidak ada pola beban & perubahan periodik (selama periode kerja) a1 = 1,2 – 1,4

2. BEKERJANYA MESINTergantung pada jenis serta cara kerja mesin . (a2), ada dalam tabel berikut :

Tabel 1 : Faktor KerjaJenis Mesin Efek

TumbukFaktor Kerja

(a2)Mesin putar (turbin, kompresor sentrifugal, motor listrik, mesin gerinda)

Ringan 1,0 – 1,1

Mesin torak (uap, motor bakar, pompa, kompresor) msn.ketam, instalasi keran pelabuhan, msn.celah

Sedang 1,2 – 1,5

Mesin pres (tempa, tempa cetak, ulir skrup) msn.pres eksentris, msn.bengkok, gunting profil, msn.pons, keran tangkap, dsb.

Berat 1,6 – 2,0

Mesin gilas, pemecah batu dan pemecah bijih tambang

Sangat berat

2 - 3

3. RESIKO PATAHFaktor keandalan mesin A3 = 1,2 – 1,5

Ketiga faktor tsb. FAKTOR TAMBAHAN KERJA (a) = a1.a2.a3

Untuk menentukan elemen mesin, maka digunakan hubungan dari ilmu keelastikan, sbb :

• U/ TARIKAN ATAU TEKANAN :Tegangan normal nominal F= Gaya geser (kg)

AF

=σ A= Luas penampang (mm2)

• U/ LENTURAN :

3

Tegangan lentur nominal Mb= Momen lentur (kg.mm)

WbMbb =σ Wb= Tahanan lentur (mm3)

Harga tahanan lentur :

1.Penampang siku2 Dimana : Tinggi (h)2.

61 hbWb = Lebar (b)

2. Lingkaran 33 .1,032

DDWb ≈= π Dimana : D = garis tengah

3. CincinD

dDD

dDWb4444

.1,032

−≈−= π … D = diameter luar

d = diameter dalam

• U/ PUNTIRAN :Tegangan puntiran normal

WwMww =σ Mw = Momen puntir (kg.mm)

Ww = Tahanan puntir (mm3)

Harga tahanan puntir :

1. Lingkaran 33 .2,016

DDWb ≈= π

2. Cincin D

dDD

dDWb4444

.2,016

−≈−= π

1.3 GARIS LENGKUNG DAN GAYA TARIK

Jika sebuah specimen baja dibebani gaya tarik, maka terjadilah perpanjangan dan hasilnya dapat dilihat dalam diagram tegangan-regangan, sbb :

4

Keterangan :O-A= Batas proporsionalσL= Tegangan luluh/lumerσE= Tegangan elastisσP= Tegangan proporsionalC= Yield pointσu= Tegangan ultimate (maks)OB’= Regangan elastis (0,2 %)

Dari daerah (O-A) regangan sebanding dengan tegangan, disebut daerah proporsional dan berlaku HUKUM HOOKE :

1. Eσε = Dimana: ε = Perpanjangan spesifik …….

LoL∆=ε

= Regangan

σ = Tegangan …….FP=σ

2. ELo

FPl =∆ Dimana: ∆L =Pertambahan panjang (cm)

P = Beban (kg)F = Luas penampang bahan (cm2)Lo= Panjang batang mula2 (cm)

CATATAN :• Untuk bahan pada umumnya diberi batas regangan (Re) yang tetap sebesar 0,2%.• Untuk pemilihan bahan dengan tujuan tertentu, maka harus tahu nilai batas regang, kekuatan tarik & regangan (keuletan bahan).

1.4 PERUBAHAN TEGANGAN

Ketika membebani elemen mesin, tegangan bahan mempunyai nilai yang berubah2 secara konstan atau periodik, yang dapat dibedakan menjadi 4 keadaan tegangan tipikal :

1. TEGANGAN KONSTANKEADAAN TEGANGAN I : Tegangan setelah diadakan beban bertambah besar dari 0 - σMaks, setelah itu konstan.

2. TEGANGAN LOMPATKEADAAN TEGANGAN II: Tegangan setelah diadakan beban berosilasi antara 0 - σMaks . σRata2 = 1/2 σMaks = σa

3. TEGANGAN TUKAR MURNI

5

KEADAAN TEGANGAN III : Tegangan setelah diadakan beban berosilasi sekeliling nilai nol antara σMaks dan σMin .σRata2 = 0 . σa = Maks = σMin

4. TEGANGAN OSILASIKEADAAN TEGANGAN IV : Tegangan setelah diadakan beban berosilasi antara nilai σMaks dan σMin.

22 MinMaksRata σσσ +=

CATATAN :Pada elemen mesin yang dibebani secara periodik, dapat terjadi patah (pada tegangan yang jauh lebih rendah dari batas regangan), yang diiringi oleh pembentukan retak gejala ini disebut KELELAHAN.

1.5 DIAGRAM WOHLER

Kekuatan lelah baja diperoleh dengan menerapkan perubahan tegangan sinus pada batang, dengan diameter (6,5 – 15 mm) dan dipoles sampai patah.Ternyata u/ material baja, potong. Mendatar wohler terjadi pada 107 siklus tegangan atau σMaks (kekuatan lelah).Selain pengujian lengkung (σb) juga dilakukan pengujian kelelahan tarik (σt) dan puntir (σw) .

1.6 DIAGRAM LELAH SMITH

KETERANGAN :• Garis batas atas : merupakan jalannya tegangan maks.σMaks = σRata2 + σA (sebagai fungsi teg. Rata2)• Garis batas bawah : yaitu jalannya tegangan minimum. Diperoleh dengan dengan mengukur nilai turunan amplitudo (σA) vertical ke bawah pada garis σRata2.• Jalannya σRata2 dengan skala yang sama, yaitu sebuah garis di bawah 45° dengan sumbu-X σRata2.• Ordinat ttk. Potong garis σRata2 dengan garis σMaks , menggambarkan kekuatan tarik (Rm) u/ batang baja yang diuji.• Sebelah atas dibatasi oleh grs. Untuk kekuatan regang (Re), sehingga dihindari perubahan bentuk plastik .• Garis I : Keadaan tegangan konstan (Teg. I)Garis II : Keadaan tegangan lompat (Teg. II)Garis II : Keadaan tegangan tukar murni (Teg. III)Garis III…II : Daerah kekuatan tukarGaris II…..I : Daerah kekuatan osilasiGaris IV : Keadaan tegangan umum U/ teg. Osilasi

Dimana kekuatan osilasi =σMaks= σRata2 + σADan σMin = σRata2 - σA

6

BAB IISAMBUNGAN PAKU KELING

2.1TIPE SAMBUNGAN

• Sambungan paku keling dibagi menjadi 2 tipe :1. Sambungan tumpang (lap joint)2. Sambungan temu : - Keling tunggal

- Keling ganda• Sambungan tekanan : Tipe samb.keling dimana biasanya terdiri dari beberapa baris kelingan dengan samb.temu, dimana plat utama luar lebih kecil dari plat tutup dalam.• Penampang pemisah : Panjang pola pemisah pada suatu jenis sambungan paku keling = jarak panjang untuk menetapkan kekuatan paku keling.• Effisiensi samb.keling menunjukkan kesempurnaan rancangan sambungan

padatplatkekuasambungankekuakelingsambEffisiensi

..tan.tan.. =

7

2.2 KEKUATAN SAMBUNGAN TUMPANG SEDERHANASambungan keling dianggap sebagai contoh tegangan merata, dimana persamaan umumnya …P = A . σ

Tipe kerusakan sambungan keling :1.Beban rusak dalam geser (Gambar 12-3)

τπσ .4

. 2dAsPs == ……..

dimana : d= Diameter lubang & paku keling .

2.Beban rusak dalam tarik (Gambar 12-4)

ttdptAtPt σσ .)(. −==

8

Dimana : p = Lebar plat atau panjang penampang pemisahT = tebal

(p-d) = lebat netto plat

3.Kerusakan dukung (Gambar 12-5)

• Dimana terjadi pergerakan relatif antara plat utama, yaitu dari perubahan bentuk tetap atau pembesaran lubang paku keling yang disebabkan oleh kelebihan tekanan dukung (paku keling bisa rusak).• Pada prakteknya kerusakan dukung (σb) dianggap merata di sepanjang luas persegi lubang paku keling.• Kerusakan beban dukung : bdtbAbPb σσ ).(. ==

4. * Koyakan sisi belakang plat lubang paku keling (Gambar 12-6a).

* Kerusakan plat geser belakang lubang (Gbr. 12-6b), atau gabungan keduanya .

2.3 SAMBUNGAN PAKU KELING BEBAN EKSENTRIS

BEBAN EKSENTRIS : Beban pada sambungan paku keling melalui ttk.berat kelompok paku keling, dimana distribusi beban tdk. merata disemua beban (gbr.12-13a).

9

• Agar stabil dipasang 2 paku keling dengan arah berlawanan yaitu gaya kolinier (P1 & P2), sehingga beban eksentris (Po) diganti beban terpusat (P) dan kopel torsi (T = P.e), (Gambar 12-13b) .

• Efek beban terpusat (P) ditahan oleh beban langsung (nPPd = ), (Gbr 12-

14a).

• Kopel torsi (T) ditahan oleh beban torsi (Pt) (Gbr.12-14b) yang bekerja tegak lurus jari2 pusat kelompok paku (P).

• Resultante beban setiap paku= jumlah vector beban langsung dan torsi paku keling (Gambar 12-14c).

10

• Rumus torsi :

Dimana :

JTρτ = τ = Tegangan geser rata2 tiap paku

ρ = Jarak radial dari pusat ke ttk.berat kelompok pakuT = Kopel torsi

2ρAJ ∑=

Karena (A) = sama untuk semua paku,Dan (ρ) bisa dinyatakan dalam 2 sumbu, [ ]222 YX +=ρ(Gambar 12-14b)

Sehingga : )( 22 YXAJ ∑+∑=

Dan rumus torsi menjadi : ( )22 YXAT

∑+∑= ρτ

Beban torsi : 22 YXTPt

∑+∑= ρ

…….dimana: Pt = A. τ

Resultante beban paku keling diperoleh dari jumlah vector (Pd) dan (Pt) (Gambar 12-14c)

ρα YPtPtPtx == sin. dan

ρα XPtPtPty == cos.

Dengan mensubstitusikan harga (Pt) ke rumus (Ptx) didapatkan :

yYX

TPtx .22 ∑+∑= dan x

YXTPty .22 ∑+∑

=

Resultante beban paku keling :

( ) ( )22Pr PtyPdyPtxPdx +++=

11

BAB IIIBEJANA TEKAN

3 .1 TEKANAN PADA VESSEL BERDINDING TIPIS

• Bentuk paling umum dari vessel dengan sambungan dikeling atau dilas adalah silinder, seperti :pada ketel, tangki kompresor udara, tangki air bola (U/ vessel preasure).• U/ fluida gas : maka tekanan diseluruh vessel konstanU/ fluida cair : Tekanan terkecil pada puncak dan naik secara kasar 0,5 psi-per kaki ke dalam cairan.• Bila tekanan disebabkan oleh air (spt.pada tangki air terbuka), tekanan pada tiap titik = berat kolom air pada setiap titik tegak sampai tinggi permukaan air bebas. (jarak tegak ini disebut “tinggi tekan” atau “h”)

Misal : Berat air 62,5 pcf, maka tekanan (p) pada tiap ttk.menjadi = 62,5. h (psf)atau 62,5 h/144 = 0,434. h (psi) .Jika tinggi tekanan air (h) = 10 ft akan menimbulkan tekanan = 0,434 (10) = 4,34 (psi)

• Agar sambungan pada vessel ini dirancang dengan baik, maka dalam arah longitudinal (keliling), maka gaya yang ditahan per-sat. panjang kampuh harus diketahui dulu.• Jika tebal dinding tdk.melampaui 10% diameter vessel, maka dianggap dinding tipis (u/ silinder & bola). Dan pada vessel spt. ini intensitas tegangan permukaan luar dan dalam mendekati konstan.• Tegangan kampuh longitudinal silinder dinding tipis, mengalami tekanan dalam fluida (gambar 3-19a), hukum mekanika fluida menyebutkan :

“Tekanan fluida pada setiap ttk. sama ke semua arah, dan arahnya selalu tegak lurus permukaan tahanan” .

• Uap & air mengalami tekanan (gbr.3-19b) : Tekanan uap melawan permukaan silinder ½ bagian atas ketel dan juga terhadap tinggi permukaan air ½ bag. Bawah (tegak lurus permukaan tahanan).• Tegangan pada dinding dari kulit tangki (gbr.3-19c) : Vessel dipotong pada garis air & ½ bagian bawah sebagai benda bebas, maka tekanan (P) total ke bawah harus diimbangi oleh kedua gaya (T).

12

• Tegangan pada irisan longitudinal dari silinder (gbr.3-20): Intensitas tekanan (p) adalah konstant disepanjang luas dl, maka P = p.d.L dan T = St.t.L . Sehingga pdl = 2 St.t.L

• Tegangan tarik satuan pada dinding tdpSt.2.=

Dimana : p = Tekanan dalam (psi, Mpa)D = Diameter dalam silinder (inchi, mm)T = Ketebalan bahan dinding (inchi, mm)St = Tekanan dalam dinding (Psi, Mpa)

Tegangan pada kampuh longitudinal adalah tegangan keliling (karena arah tegangan mengelilingi diameter vessel), demikian juga sebaliknya.

• Pada rancangan kampuh vessel yang dikeling atau dilas maka : * Gaya tiap penampang longitudinal L= St.t.L

* Gaya per-in panjang tStLLtStTl ... ==

dimana : tdPSt.2.=

* Sehingga gaya per-in kampuh longitudinal 2.dPTl =

* Ketebalan min dinding silinder yg dibutuhkan StdPt.2.=

• Effisiensi kampuh yang dilas bisa mencapai 100% dan yang dikeling (65 – 85%). Maka plat yang lebih tebal harus digunakan pada silinder yang dikeling.

13

• Tegangan pada kampuh keliling silinder atau bola, menunjukkan bahwa gaya (Te) per-in linier dari kampuh keliling hanya ½ dari kampuh longitudinal (gambar 3-21).

• Anggap silinder diisi dengan cairan, dengan tekanan (p) per-in, maka :

* Luas potong penampang silinder 2

4dπ=

* Gaya total terhadap ujung 2

4. dP π= (yaitu gaya tahanan total yang diberikan

bahan dinding silinder sekitar kampuh keliling).

* Jika Te= Gaya tahanan per-in linier keliling (π.d), maka gaya tahanan total = Te.π.d

dan Te.π.d 2

4. dP π=

* Jadi gaya per-in kampuh keliling 4.dPTe =

* Tegangan pada kampuh keliling tdP

tTeSt

.4.==

Tabel 3-2: Tegangan batas dan tegangan izin, kode ketel ASME disarankan untuk ketel dan tangki

Jenis tegangan

Simbol Kekuatan batas,Psi (Mpa)

Faktor Keamanan

Tegangan Izin,Psi (Mpa)

14

Tarik St 55.000 (380) 5 11.000 (76)

Geser Ss 44.000 (300) 5 8.800 (60)

Dukung Se 95.000 (650) 5 19.000 (130)

BAB IVSAMBUNGAN LAS

PENGELASAN : adalah metode mengikat logam dengan leburan, dengan panas dari busur listrik atau semburan oxiacetyline logam pada sambungan dilebur dan difuses dengan logam tambahan dari batang las.

Untuk melindungi lasan dari kelebihan oksidasi, dipakai batang las yang dilapis (guna menghilangkan gas mulia yang menyelubungi busur arus), disebut “proses busur perisai” (shielded arc process).

4.1 METODE PENGELASANMetode pengelasan dibagi menjadi 2 :1. PENGELASAN TEKAN : Bagian yang hendak disambung ditekan satu sama lain

dalam keadaan panas tanpa dicairkan dan tanpa bahan tambahan.

2. PENGELASAN CAIR : Ruangan antara bagian yang disambung (kampuh) diisi sedemikian rupa dengan bahan cair, sehingga tepi bagian yang berbatasan mencair (Dimana kalor yang diperlukan dibangkitkan dengan jalan kimia dan jalan listrik).

METODE LAS TEKAN :1.PENGELASAN API (pengelasan tempa) : Kedua bagian dipanaskan sampai

temperatur cair, lalu disambung dengan pukulan atau dipres.Contoh : mata rantai .

2.PENGELASAN GAS AIR : Pengelasan dilakukan dengan membakar gas air, lalu kampuh digiling rapat.Contoh : pabrik baja (u/ pipa dengan diameter besar, silinder api ketel) .

3.PENGELASAN TERMIT TEKAN : Kalor dari reaksi eksoterm dalam campuran halus serbuk aluminium dengan oksida besi. Temperatur sekitar 2800°C sehingga saling melumer dan bagian yang disambung ditekan dengan gaya besar.Contoh : Rel, reparasi bag. Mesin berat.

4.PENGELASAN OTOGEN TEKAN : Luasan dipanaskan dengan oksigen asetelin sampai cair. Lalu saling ditekan (temperatur api ≈ 3000 °C)Contoh : Pengelasan tumpul pipa.

15

5.PENGELASAN TAHANAN LISTRIK : Dengan arus tinggi & voltase rendah dihantarkan lewat 2 bagian yang disambung sampai cair, karena tekanan maka terjadi sambungan, dibedakan menjadi sbb :5.1 PENGEL.TEMU TEKAN (butt welding) : Selama menghidupkan arus

saling ditekan, menyebabkan penebalan setempat.Contoh : besi-beton, rantai jangkar.

5.2 PENGEL.TEMU BUNGA API : Kedua bagian disinggungkan berulang kali, sehingga diperoleh busur dan setelah cair keduanya ditekan dg keras.Contoh : rantai, poros engkol .

5.3 PENGELASAN TITIK : Dua elektroda mengapit benda kerja yg bertumpang tindih, sehingga kerapatan arus tinggi setempat, sampai benda kerja saling melekat. Cocok untuk baja, paduan non ferrous (tebal plat = 0,5 – 5 mm).Contoh : pada karoseri, mebel baja, perkawatan.

5.4 PENGEL. PRESS (proyeksi) : Sejumlah pengelasan titik dibentuk serentak, salah satu plat ada tonjolan untuk ditekan dengan elektroda datar sampai menyambung.

5.5 PENGEL.ROL KAMPUH TUMPANG TINDIH : Kedua elektroda dibuat rol tekan berkali2 arus dihidup matikan sampai terjadi seri pengelasan titik.Contoh : pembuatan (mobil, ember, kaleng susu, radiator) .

5.6 PENGEL.ROL KAMPUH TUMPUL : Kedua elektroda dibuat rol tekan berkali2 dihidup matikan dan plat ditekan tumpul oleh rol vertical.

METODE LAS CAIR :1. PENGEL.LEBUR OTOGEN : Kalor dari gas (kebanyakan asetelin) dengan

oksigen, bahan isi berbentuk batang las. Penerapan yang penting ; memotong plat, profil & pipa dengan otogen.Contoh : plat baja tipis & pipa kecil, paduan non ferrous, las reparasi besi cor.

2. PENGEL.LEBUR TERMIT : Kalor dari reaksi eksoterm dalam campuran halus serbuk aluminium dengan oksida besi. Temperatur sekitar 2800°C sehingga saling melumer, tapi tanpa penekanan benda kerja. Termit sangat banyak sehingga terjadi penangas lebur besar.Contoh : Penampang besar (rol giling, dll).

3. PENGEL.BUSUR LISTRIK : Kalor dari busur yang dipertahankan antara elektroda, dibedakan menjadi :

3.1PENGEL.CELUP : Pena/baut ditarik jauh dari benda kerja sehingga terjadi busur sampai cair, lalu pena tadi dicelup dengan cepat ke bawah.3.2PENGEL.BENAM (union melt) : Busur tertutup oleh serbuk las (flux) sehingga penangas lebur tertutup dari udara luar.Contoh : bangunan kapal, pembuatan jembatan dan kapal.3.3PENGEL.BUSUR GAS LINDUNG : Busur dari elektroda wolfram yang tidak mencair & benda kerja dalam atmosfer gas netral.Contoh : plat baja tipis, baja tahan karat

16

* Nama kumpulannya pengel.TIG (Tungsten arc Inert Gas) = gas lamban busur tungsten.

* MIG (Metal Inert Gas) = pengelasan gas lamban logam. Gas netral (argon/helium) diganti asamcarbon (Co2) atau campuran O2 asam karbon argon.

* MAG (Metal Active Gas) = pengelasan aktif logam.

4. PENGEL.DENGAN ELEKTRODA BUNGKUS : Logam yang cair harus dilindungi dari O2 dan nitrogen, yaitu dengan membungkus elektroda.

17

4.2 MAMPU LAS

Tipe utama las : 1. Las temu (Gambar 12-16)2. Las sudut

Kekuatan las temu= Teg. izin x panjang las x tebal plat

Kekuatan las sudut sisi/melintang = Ditetapkan dengan tahanan geser leher las dengan mengabaikan arah beban terpasang.

• Pada las sudut 45° (gambar 12-17)Luas geser leher …. A = Lt sin 45° = L (0,707 t) mm2

18

Dimana : L= Panjang las (mm)T= Lebar leher (mm)

Contoh :Elekroda E-70 untuk mengelas baja A36.Te gangan geser ijin (σ)= 145 MpaHitung : Kekuatan las sudut 45° ?

Penyelesaian : P = σ .A = (145x106)(0,707 t.L x10-6) = 103 t L

• Biasanya kekuatan las sudut dinyatakan dalam terminologi gaya izin (q) per (mm) panjang las :

•

tLPq .103== ….

Dimana : Q = Kekuatan las (N/mm), p = Beban (N), L = Panjang las (mm)• Berdasarkan rekomendasi AISC (American Institut of Steel Construction), ukuran

las sudut maks. :T ≥ 6 (mm) : ukuran las sudut maks. = t-2 (mm)T < 6 (mm) : ukuran las sudut maks. ≤ t (mm)

• Faktor2 yg penting dalam mengukur kemampuan las :1. Sifat fisik & kimia bahan, termasuk prasejarah (cara pengolahan, metode

pemberian bentuk perlakuan panas).2. Tebal, bentuk & konstruksi yg akan dibuat.3. Metode las, sifat & susunan elektroda, urutan pengelasan, perlakuan

panas (sebelum, selama & sesudah pengelasan), temperatur sekitar, keahlian juru las .

4. Sifat beban (statis, dinamis, tumbukan), dan keadaan pekerjaan selanjutnya (temperatur, pengaruh korosif).

CATATAN :1. Sedapat mungkin yg dilas adalah baja bukan paduan, dengan kadar carbon

(0,15 – 0,17% C) termasuk baja konstruksi biasa Fe 360 (profil, pipa, batang, plat).

2. Semakin tinggi kadar C (0,2 – 025% C) akan timbul gejala pengerasan setelah pengelasan.

4.3SAMBUNGAN LAS DENGAN BEBAN EKSENTRIS

Bila resultante gaya P tidak melalui titik berat (las tidak dibebani merata per-mm panjangnya) mengakibatkan terjadinya variasi deformasi elastis dalam las.

PROSESNYA :

19

• Kita tambah sepasang gaya kolinier (P) besarnya sama, arahnya berlawanan pada ttk berat C (garis putus2 gambar 12-21a).• Beban eksentris (P) diubah menjadi beban terpusat P (gbr.12-21b) dan kopel torsi T= P.e (gbr.12-21c).

Gambar 12-21: Analisa sambungan las dibebani eksentris. Bagian (a) adalah jumlah vector bagian (b) dan (c)

Dalam gambar 12-21b : beban terpusat P ditahan gaya langsung (qd) per-mm las, terbagi merata sepanjang las.

LPqd

∑= ∑L = Panjang total las

Dalam gambar 12-21c : kopel torsi ditahan oleh variable gaya torsi (qt) per-mm las. Dengan memisalkan kerja las elastis tetapi plat kaku dan memuntir terhadap pusat C, maka intensitas gaya torsi dengan menggunakan rumus torsi (dg.menukar harga J) bisa didapatkan.

• Untuk panjang las (L), harga ttk.berat (J) = Penjumlahan momen inersia empat persegi panjang terhadap sumbu melalui pusatnya sepanjang & arah tegak lurus panjangnya. ( 0 – 1/12 L3).

• 2.dLJJ += Dimana : J= Momen inersiaJ= Titik berat

20

ρ

Y

C Xx y

~

L

• )(121.

121 22323 yxLLLLJ ++=+= ρ

• Sehingga modifikasi J dari rumus torsi menjadi :

• )121( 222 yxLLJ ++∑=

• Rumus torsi untuk menghasilkan gaya torsi (qt), yang tegak lurus lokasi radial (ρ) adalah :

)121(

.222 yxLL

Tqt ++∑

= ρ

• qt diuraikan menjadi qtx dan qty :

)121(

.222 yxLL

yTqtx ++∑

=)

121(

.222 yxLL

xTqty ++∑

=

• Intensitas maksimum gaya las terjadi pada titik qdx maks. (qdy dan qty maks.).

Sehingga secara vector : 22 )()( qtyqdyqtxqdxq +++=BAB V

SAMBUNGAN MUR BAUT

Fungsi mur baut (skrup) adalah :

1. PENGUATAN : U/ samb. Yang dapat dipisahkan.2. PENEGANG : U/ proses penegang.3. PENUTUP : U/ menutup lobang.4. DUDUKAN : U/ dudukan atau menyetel kembali goyahan atau keausan.5. SEKRUP PENGUKUR : U/ jarak dekat (micrometer).6. PEMINDAH GAYA : U/ membuat gaya memanjang yang besar dari yang kecil (press

ulir, tanggem).7. SEKRUP PENGGERAK : U/ berputar menjadi memanjang (tanggem, ulir pengarah)

atau sebaliknya (ulir pengebor).8. SEKRUP DIFFERENSIAL : U/ menimbulkan lintasan yang kecil dalam putaran yang

besar.

KEKURANGAN :

• Effisiensi dan umur pemakaian rendah• Keausan dari sisi ulir• Kelonggaran ulir dan kerusakan sentries ulir• Efek momen dalam terhadap fungsi

21

22

23

PROSES PEMBUATAN :• Dalam pembuatan alur ulir dengan pengepresan atau pengerolan, yang tidak dipotong (tdk.ada penyerpihan bahan) dari alur ulir dan pencetakan kepala sekrup.• Proses snei dan tap, dengan pemutaran atau penggilingan dengan profil gigi penggerus secara manual atau dengan bantuan alat pemutar.

5.1 SEKRUP, MUR DAN PERLENGKAPANNYA• SEKRUP BIASA : Dalam konstruksi mesin sekrup dengan kepala segi enam

dan murnya, paling banyak digunakan dan punya penerapan penting.Macamnya : - Sekrup tembus (baut skrup)

- Sekrup kepala (tanpa mur)- Stud (tanpa kepala dan mur)

• SEKRUP KHUSUS : - Untuk plat baja tipis & plastik sering pakai sekrup plat. - Dengan kepala mur & sekrup silindris.- U/ pengerjaan penguncian digunakan sisi yang diratakan atau dilobang radial, alur memanjang / lekukan bergigi.

• MUR KHUSUS : Mur tarik u/ meningkatkan kekuatan dinamis sambungan, contoh :- Mur plat jepit (dengan efek pengaman)- Mur kapsul (u/ sekrup elastis)- Mur spindle, dsb.

24

• PENGAMANAN : Pengamanan yang paling sederhana terhadap pemutaran kendor sendiri dari sekrup adalah pemanfaatan gesekan dalam ulir dan di bawah dudukan kepala, contoh :- U/ menghindari pemutaran kendor sekrup : bentuk bilah, plat pengaman sirip, ulir yg dibor melintang.- U/ mengurangi penegangan : dari cincin pegas, plat gerigi .- Mur yang mengamankan sendiri : mur kontra.- Resin cair (loktite) sering digunakan u/ pengaman skrup.

Gambar 10/2: Pengaman skrup, Pengaman yang didapat dari bentuk : a) Mur mahkota dg bilah melintang; b) Plat pengaman; c) Kawat pengaman; Pengamanan yg didapat dari gaya: d) Cincin pegas; e)Plat pegas; f)Plat gerigi; g) Dududkan kerucut; h)Mur yg mengamankan sendiri; i) Mur mahkota; j) Mur pengamanan; k) Cincin pengaman plastik

• MACAM SAMBUNGAN SEKRUP :- Samb. Flens - Sekrup batang pemutar- Baut penahan (connecting rod)- Sekrup stud - Penguatan selubung penutup- sekrup differensial - Dengan beban melintangNB : Pada sekrup penguatan, penegang yang benar adalah sampai 70% dari batas elastisitas.

5.2 SAMBUNGAN BAUT DALAM TARIKAN

• Untuk menahan beban tarik & beban geser dari luar atau gabungan keduanya, maka yang baik digunakan sambungan baut dengan cincin penahan yg diperkeras.• Jika beban terbesar jenis geseran, maka disarankan menggunakan kelingan (sebab kelingan mengisi penuh lobang).• Pengaruh beban-awal pada sambungan baut :1. U/ menempatkan anggota komponen yg dibautkan dalam tekanan.2. Agat tahanan lebih baik terhadap beban titik luar.

25

3. U/ menciptakan gaya gesekan antara bagian2 untuk menahan beban geser (gambar 8-7).

• Konstanta pegas (spring constant) atau konstanta kekakuan (stiffnes constant) adalah :

Gaya yang bekerja Lendutan yang dihasilkan

• Lendutan batang yg menerima beban tarik atau tekan sederhana adalah :

EALF..=δ Dimana : δ = Lendutan

F = GayaA = LuasE = Modulus Elastisitas

• Konstanta Kekakuan :LEAFk .==

δ

• Bila beban luar (P) diberikan pada baut yang telah menerima beban awal, maka ada perubahan deformasi baut dan anggota2 yang disambungkan.

Penambahan deformasi baut :kbPbb =∆ δ

Dimana : P = Beban luar totalFi = Beban awalPb = Bagian P yg diterima bautPm = Bagian P yg diterima anggota2 yg disambungFb = Resultante gaya bautFm = Resultante gaya anggota

• Penurunan deformasi dari anggota2nya

(akibat beban luar) : kmPmm =∆ δ

26

• Dengan asumsi anggota2 tidak terpisah, penambahan deformasi baut sama dengan pengurangan deformasinya:

kmPm

kbPb =

• Dan P = Pb+Pm maka : kmPkbPb .=

• Maka Resultante beban pada baut :

FikmkbPkbFiPbFb +

+=+= .

• Dan Resultante beban pada anggota2 yg disambungkan :

FikmkbPkmFm −

+= .

• CATATAN : Bila gaya luar cukup besar untuk menghilangkan gaya tekan awal ini sama sekali, maka anggota2 tersebut akan terpisah & seluruh beban akan diterima baut.

Gambar 8.8 Perilaku Gaya-Lendutan

- Garis km = kekakuan anggota- setiap beban (seperti beban awal, Fi) akan menyebabkan deformasi tekan, δm pada anggota.- Gaya yg sama menyebabkan deformasi tarik, δb pada baut.- Bila beban luar diberikan, maka δm akan berkurang ∆δm, dan δb bertambah sejumlah ∆δb = ∆δm . Jadi beban pada baut naik dan beban pada anggota akan turun.

27

CONTOH SOAL :

Suatu sambungan mur-baut (lihat gbr. 8-7)Ambil km= 8 kbBeban awal (Fi) = 1000 lbBeban luar (P) = 1100 lbBerapakah Resultante gaya tarik dalam baut (Fb) dan gaya tekan anggotanya (Fm)?

• Resultante beban tarik baut (Fb) :

10008)1100(. +

+=+

+=

kbkbkbFi

kmkbPkbFb

lb112210002,12210009

1100 =+=+=

• Resultante beban tekan anggotanya (Fm) :

10008)1100(8. −

+=−

+=

kbkbkbFi

kmkbPkmFm

lb22100098800 −=−=

28

BAB VISAMBUNGAN SUSUT TEKAN

• Bila 2 bagian berbentuk silinder disambung secara pengerutan atau penekanan, maka tekanan kontak akan terjadi antara kedua bagian tersebut.• Tekanan kontak (p) yg timbul pada radius (b) menyebabkan tegangan radial (σr = -p) pada masing2 permukaan kontak tersebut.• Tegangan tangensial pada permukaan sebelah luar dari silinder dalam (σit)…….

22

22

ababpit

−+−=σ

• Tegangan tengensial pada permukaan sebelah dalam dari silinder luar (σot)

………. 22

22

bcbcpot

−+=σ

• Untuk mendapatkan samb.kerut, diameter silinder dalam dibuat lebih besar dari diameter silinder luar. Perbedaan ukuran dimeter tersebut = RINTANGAN .Sehingga kedua silinder tersebut akan mengalami deformasi.• Perpanjangan tangensial dari silinder luar pada radius sebelah dalam

mulamulaKelilingkelilingPerubahanot

−=∈

..)(

bo

bbobot δ

ππδπ =−+=∈

.2.2).(2

Dimana :δo = Penambahan radius dari lubang silinder luarδI = Pengurangan radius dari silinder dalam

Sehingga (δo = b εot) dan Eoor

Eootot σµσ .−=∈

• Jadi penambahan radius lubang silinder luar :

+

−+= µδ 22

22

bcbc

Eobpo

• Pengurangan radius silinder dari silinder dalam (δI) :

−

−+−= µδ 22

22

abab

Eibpi

• Maka deformasi total (δ) :

−

−++

+

−+=−= µµδδδ 22

22

22

22

abab

Eibp

bcbc

Eobpio

• Sehingga jika kedua silinder tersebut dari bahan yang sama maka (Eo = E1 =E)

−

−−=)(2))((

222

2222

acbabbc

bEp δ

29

BAB VIIPOROS

7.1 MACAM-MACAM POROSMenurut fungsinya dibedakan menjadi 2 :1. POROS (shaft) : - Untuk mendukung beban

- Untuk meneruskan dayaContoh : Straight shaft, crank shaft, flexible shaft

2. GANDAR (axle) : Untuk mendukung beban sajaContoh : - Gandar berputar (revolving axle )

- Gandar tetap (fixed axle)

Menurut pembebanannya dibedakan menjadi 3 :1. POROS TRANSMISI : Poros macam ini mendapat beban puntir murni dan

lentur. Daya ditransmisikan biasanya melalui (kopling, roda gigi, puli sabuk, sproket rantai, dll).

2. SPINDEL : Poros transmisi yg relatif pendek seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utama berupa puntiran. Syarat utama : - Deformasinya kecil

- Bentuk & ukurannya teliti3. GANDAR :Poros yg mana tidak mendapat beban puntiran, bahkan kadang2

tidak boleh berputar. Jadi hanya menerima beban lentur (kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula untuk beban puntir).Contoh : Poros yg dipasang pada kereta, dll.

Menurut bentuknya :- Poros lurus umum- Poros engkol- Poros luwes (u/ transmisi daya)

7.2 HAL PENTING DALAM PERENCANAAN POROS1. Kekuatan poros : (faktor-faktornya)

• Poros mengalami beban puntir, lentur atau gabungan dari keduanya (seperti : poros transmisi).• Mendapat beban tarik atau tekan (seperti : poros baling-baling kapal, turbin)• Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan (bila poros diperkecil atau mempunyai alur pasak).

2. Kekakuan poros :Akibat lenturan dan defleksi puntir yg terlalu besar, maka akan mengurangi ketelitian mesin perkakas, atau getaran & suara (pada turbin & kotak roda gigi).

3. Putaran kritis :Bila putaran mesin dinaikkan pada harga tertentu, maka dapat terjadi getaran yg luar biasa. Misalnya: pada turbin, motor bakar, motor listrik, dll.

4. Korosi :• Untuk poros propeller dan pompa, bila terjadi kontak dengan fluida maka bahan harus dipilih yg tahan korosi

30

• Juga untuk poros yg terancam kavitasi & poros mesin yg berhenti lama.5. Bahan poros :

• Poros untuk mesin umum biasanya dari baja batang yg ditarik dingin dan difinis.• U/ konstruksi mesin adalah baja karbon (bahan S-C) yaitu dari ingot yg dikill (= baja yg dioksidasikan dengan ferro silikon dan dicor).,(Tabel 1.1). Tetapi bahan ini kelurusannya agak kurang tetap & mengalami deformasi (karena adanya tegangan yg kurang seimbang dan adanya tegangan sisa diterasnya.• U/ poros yg meneruskan putaran tinggi & beban berat, umumnya dari baja paduan dengan pengerasan kulit yg tahan aus.Seperti : baja krom nikel, baja krom nikel molibden, baja krom, baja krom molibden. (Tabel 1.2)• U/ poros yg bentuknya sulit, seperti poros engkol (biasanya dari besi cor nodul).• Gandar untuk kereta rel dari baja karbon (Tabel 1.3)Baja dapat diklasifikasikan : (Tabel 1.4)1. Baja liat (U/ poros)2. Baja agak keras (U/ poros)3. Baja lunak (umumnya agak kurang homogen ditengah)4. Baja keras (umumnya berupa baja yg dikil).

7.3 POROS DENGAN BEBAN PUNTIRJika poros yg akan direncanakan hanya mendapat beban torsi, maka diameter poros biasanya dapat lebih kecil dari yg diperkirakan, seperti : poros motor dg. sebuah kopling.Tetapi jika diperkirakan terjadi beban lenturan (tarikan atau tekanan), misalnya : sabuk, rantai, roda gigi yg dipasang pada poros motor. Sehingga pembebanan tambahan tersebut perlu perhitungan (dalam faktor tambahan yg diambil).

Tata cara perencanaan :1. DAYA RENCANA (Pd) :

Pd = fc. P (kW) Dimana : fc= factor koreksi (tabel 1.6)

CATATAN :• Jika P adalah daya rata2 maka harus dibagi dengan eff. Mekanis (η) dari sistem transmisi untuk mendapatkan daya penggerak mula.• Konversi satuan :1 PS = 0,735 KW 1 KW = 1 KJ/dt

= 0,986 HP 1 HP = 746 W= 75 Kg.m/dt

2. MOMEN PUNTIR (Momen rencana), T :

120)60/1.2)(1000/( nTPd π=

31

Sehingga: 1

1074,9 5

nPdxT = (Kg.mm)

Dimana : n1= Putaran poros (Rpm)

3. TEGANGAN GESER (τ) :

33

.1,5)16/.( ds

TdsT ==

πτ (Kg/mm2)

Dimana :ds= diameter poros (mm)

4. TEGANGAN GESER YANG DIIJINKAN (τ) :

)/()21(

2mmKgxSfSfba στ =

Dimana : σb= Kekuatan tarik (Kg/mm2)Sf1 = faktor keamanan bahan dari tegangan yg lain = 5,6 (U/ bahan SF) = 6,0 (U/ bahan S-C)Sf2 = Angka keamanan dari alur pasak & bertangga,

kekasaran permukaan. = 1,3 – 3,0

5. DIAMETER POROS (ds) :3/1

..1,5

= TcbKt

ads

τ…… Kt= Faktor koreksi dari momen puntir

= 1,0 (U/ beban secara halus)= 1,0-1,5 (U/ sedikit kejutan/tumbukan)= 1,5-3,0 (U/ kejutan/tumbukan besar)

cb = Faktor kemungkinan adanya pemakaian beban lentur dimasa mendatang. = 1,2 – 2,3 = 1,0 (Jika tidak terjadi beban lentur)

32

BAB VIIIPASAK

• PASAK : adalah suatu elemen mesin yg dipakai untuk menetapkan bagain2 mesin (seperti : roda gigi, sproket, puli, kopling, dll) pada poros.

• Fungsi yg serupa dg pasak adalah dilakukan oleh :1. Seplain : dimana gigi pada seplain biasanya besar atau sedang .2. Gerigi (serration) : gigi kecil2 dengan jarak bagi yg kecil juga .Keduanya dapat digeser secara aksial saat meneruskan daya.

• Menurut letaknya pada poros, pasak dibedakan :1. Pasak pelana 4. Pasak singgung2. Pasak rata 5. Pasak tembereng3. Pasak benam 6. Pasak jarumUmumnya berpenampang segi empat, dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatic atau tirus.

CATATAN :• Paling banyak dipakai adalah pasak benam, karena dapat meneruskan momen yg besar.• Untuk momen dg tumbukan dapat dipakai pasak singgung

33

8.1 PERENCANAAN PASAKHal2 yg penting dalam perencanaan pasak :1. Pasak benam kadang2 diberi kepala, dengan maksud untuk memudahkan

pencabutan.2. Kemiringsn pasak tirus umumnya 1/100 dan dalam pengerjaan dijaga agar naf

tidak eksentrik.3. Pada pasak rata sisi samping harus pas dengan alurnya.4. Bahan pasak umumnya dipilih dengan kekuatan tarik (σb) > 60 kg/mm2 (lebih

kuat dari porosnya).(Lihat standar pasak dalam Tabel 1.8)

• GAYA TANGENSIAL PADA POROS (F) :

)()2/(

KgdsTF = Dimana : T= Momen rencana poros (kg.mm)

ds= Diameter pors (mm)

• TEGANGAN GESER YG DITIMBULKAN (τk) :

)/(.

2mmkglb

Fk =τ Dimana : b= Lebar pasak (mm)

l= Panjang pasak (mm)F= Gaya (kg)

• TEGANGAN GESER YG DIIJINKAN (τka) :

1.lbFka ≥τ atau

21xSfkSfkbk στ =

34

Dimana : l1= Panjang pasak yg diperlukanσb= Kekuatan tarikSfk1= Umumnya 6Sfk2= 1 – 1,5 (Beban secara perlahan)

1,5 – 3 (Beban tumbukan ringan)2 – 5 (Beban tiba-tiba & tumbukan berat)

• TEKANAN PERMUKAAN (p) :

)/()2..1(

2mmkgtatautL

Fp =

Dan harga tekanan permukaan yg diijinkan (pa) :

)2..1( tatautLFpa ≥

Dimana : t1= Kedalaman alur pasak pada poros (mm)t2= Kedalaman alur pasak pada naf (mm)pa= 8 (Poros diameter kecil) = 10 (Poros diameter besar) = Dan untuk poros putaran tinggi,

harga pa = ½ dari harga tersebut.

CATATAN :• Lebar pasak sebaiknya = 25 – 35% dari diameter poros• Panjang pasak = (0,75 – 1,5)ds.

35

BAB IX PEGAS

9.1 MACAM-MACAM PEGASMenurut coraknya pegas dapat dibedakan :1. Pegas tekan atau kompresi2. Pegas tarik3. Pegas puntir

Secara umum menurut jenis beban yg diterima, pegas dapat digolongkan, sbb :a. Pegas tekan f. Pegas piring : - Paralelb. Pegas tarik - Seric. Pegas puntir g. Pegas cincind. Pegas volut h. Pegas batang ulire. Pegas daun i. Pegas spiral/pegas jam

Fungsi pegas :1. Pelunak tumbukan atau kejutan (exp. Pegas kendaraan)2. Penyimpan energi (exp. Pegas pada jam)3. Pengukur (exp. Pada timbangan)4. Penegang atau penjepit5. Pembagi rata tekanan

36

9.2 BAHAN PEGASMenurut pemakainnya pegasa dapat dibuat dari bebarapa jenis bahan (Tabel 7.11). Pegas dari baja dengan penampang lingkaran adalah yg paling banyak dipakai.

Untuk pemakai umum :• Pegas dengan diameter s/d 9,2 mm= dibuat dari kawat tarik keras yg dibentuk dingin (kawat yg ditemper minyak).• Untuk diameter > 9,2 mm= dibuat dari batang rol yg dibentuk panas.

Pada pegas dari kawat tarik keras, setelah dibentuk pegas maka tidak dilakukan perlakuan panas.

KETERANGAN :• Diantara kawat tarik keras yg paling bermutu adalah kawat untuk musik/piano (SWP).• Kawat baja keras (SW) dipakai u/ tegangan rendah atau beban statis (dg

mutu lebih rendah dari SWP).• Pegas dari baja yg paling umum dipakai adalah pegas yg dibentuk panas, yaitu baja pegas (SUP).• Baja tahan karat (SUS) dipakai untuk keadaan lingkungan yg korosif.• Inconel dipakai untuk keadaan temperatur yg tinggi dan korosif.• Perunggu pospor (PBW) bahan yg anti magnet dan mempunyai daya konduksi listrik yg baik.• Kawat yg ditemper dalam minyak diberikan perlakuan panas saat proses pembuatan, untuk memperoleh sifat fisik yg ditentukan.

9.3 PERENCANAAN PEGAS ULIRTatacara perencanaan pegas diberikan dalam (diagram 30), pertimbangan lainnya yg perlu diketahui (berhubungan dengan pemakaian adalah):1.Besar lendutan yg diijinkan2.Besar energi yg akan diserap3.Apakah kekerasan pegas akan dibuat tetap atau bertambah (dengan

membesarnya beban).4.Besar ruangan yg dapat disediakan.5.Corak beban : berat, sedang atau ringan serta dengan kejutan atau tidak.6.Lingkungan kerja : korosif, temperatur tinggi, dsb.

• Hubungan antara lendutan dengan beban :W1 = k . δ Dimana : W1 = Beban (kg)

δ = Lendutan (mm)k = Konstanta pegas (kg/mm)

* Kekakuan pegas ditentukan oleh besarnya tegangangeser (τ) atau tegangan lentur.

* Sedangkan kekakuannya ditentukan oleh moduluselastisitas, E(kg/mm2) atau modulus geser, G(kg/mm2).

37

• Besarnya momen puntir (T) :

).(12

mmkgWDT =

Dimana : D = Diameter lilitan rata-rata (mm), yg diukur dalam sumbu kawat.

• Besarnya tegangan geser (τ) :

)/( 2mmkZpT=τ Dimana : Zp = Momen tahanan puntir

3.16

dπ=

d = Diameter kawat (mm)

Sehingga: 3.1..8

dWD

πτ =

• Tegangan maks. pada permukaan dalam lilitan pegas ulir

)/(.1..8. 2

3 mmkgdWDK

πτ = ………… 2

18.dW

dDK

π=

Sehingga : DKdW..8..13τπ=

Dimana: K= Faktor tegangan dari Wahl, yg merupakan fungsi indeks pegas c=D/d

cccK 615,04414 +

−−= ----- * Bisa dicari dari grafik 7.26

* Pada pegas ulir harga (D/d) = 4- 10

CATATAN :* Dalam pegas kompresi, dimana: H= panjang lilitan

D= diameter rata-rata]Untuk pemakaian umum harga (H/D)≤ 4.

* Pegas ulir tekan ujung ulir harus rata dan tegak lurus sumbu ulir (u/ tempat dudukan).

* Harga tegangan maks. yg diijinkan pada pegas ulir tekan diberikan pada (gambar 7.27), untuk beban statis. Dalam perencanaan besarnya tegangan diambil : = 80% dari harga dalam (u/ kerja sedang)

= 65% dari harga dalam (u/ kerja berat). Hal ini untuk menghindari kelelahan bahan karena beban ulang.

• Keadaan pembebanan atau keadaaan kerja pada pegas := 1000 siklus….U/ kerja ringan (beban dikenakan pelan2)= 10.000 – 100.000….U/ kerja rata2 (seperti kerja berat

38

dengan umur pendek).Contoh: kopling, rem

≥ 1.000.000 siklus….U/ kerja berat (beban denganlendutan besar jangka panjang & berfariasi).Contoh : Pegas katup motor bakar

• Tegangan rencana yg diambil :Tegangan mulur geser:

Dibagi 1,5 …(u/ kerja ringan).Dibagi 1,9= (1,5/0,8)… (u/ kerja rata2).Dibagi 2,3= (1,5/0,65)...(u/ kerja berat).

• Tegangan yg diijinkan pada pegas tarik 20% lebih rendah dari pegas tekan (sebab pegas ulir tarik dipandang kurang aman dibanding pegas ulir tekan).

• N= n+(1,5 s/d 2)Dimana: N= Jumlah seluruh lilitan

n= jumlah lilitan aktif = 3 atau lebih

• Lendutan (δ):……. )(.1...8

4

3

mmGdWDn=δ

Dimana: W1= Beban (kg)D = Diameter lilitan rata-rata (mm)d = diameter kawat (mm)G = Modulus geser (kg/mm2)

• Konstanta pegas (k):……. 3

4

..8.DndGk =

•k

WooHsHf ==− δ

Dimana: Hf= Panjang pegas (mm)Hs= Panjang terpasang (mm)Wo= Beban awal terpasang (kg)δo= Lendutan awal terpasang (mm)

•kWlohHlHf =+=−= δδ δ.kWoWl +=

kWoWlHlHlHs )( −+=+= δ

Dimana: h = Lendutan efektif (mm) = Lendutan pada pembukaan katupWl = Beban pada lendutan maks. (kg)Hl = Tinggi pegas pada lendutan maks. (mm)

39

• Jika pegas dimampatkan hingga mampat, maka Panjang padat pegas (Hc):

dnHcataudnHc )3,2(............)5,1( +=+= (mm)

Dimana: jumlah lilitan mati pada ujungnya= 1 atau 1,5 lilitan

• Jika jumlah lilitan mati=1, maka kelonggaran kawat :

* Pada awal terpasang: )5,1()(

+−=

nHcHsCs

• Pada lendutan maks. : )5,1()(

+−=

nHcHlCl

Untuk pegas katup bias diambil : Cs = 1,0 – 2,0 (mm)Cl = 0,2 – 0,6 (mm)

CATATAN :1. Pada pegas yg cukup ramping, maka agar tidak terjadi tekukan :

* Untuk panjang bebas ≤ 6D,… maka lendutan (δ) ≤ 40% panjang bebas* Untuk panjang bebas = 8D,… maka (δ)≤ 20% panjang bebas

2. Pegas yg cenderung mengalami tekukan, seharusnya diberi batang atau pipa penjaga (perlu diperhatikan keausan dan perubahan konstanta pegas).

3. Pada temperatur pegas yg tinggi maka modulus gesernya (G) akan berkurang, demikian juga sebaliknya.

4. Suhu < 46 °C di bawah nol (pada baja timbul kegetasan), maka harus dihindari beban tumbukan (kecuali bahan pegas dari logam bukan besi).

5. Temperetur kerja maks. : Untuk Pegas baja = 150°C (asumsi tegangan yg diijinkan 80% pada temperatur ruangan).Untuk Pegas inconel = 370°CUntuk Pegas perunggu pospor = 75°CUntuk Pegas baja tahan karat = 260°C

9.4 PEGAS DAUNPegas batang tekuk satu sisi dengan penampang segi empat mengecil :

• Gaya kemampuan: )(6.. 2

NLhbF σ=

• Pemindahan pegas: )(...4.13

3

mhbELFqf =

40

Dimana: σ= Tegangan pegas (N/mm2)b= Lebar pangkal pegas (mm)h= Tebal pangkal pegas (mm)L= Panjang pegas (mm)E= Modulus elastisitas bahan pegas ≈ 2,1x105 (N/mm2)

• Kemiringan: 3

2

...6.2tanhbELFq=α

• Kerja pegas: 2fFW =

• Nilai guna pegas: )/1)(/1(1

94

hhobboqA

++=η

41

BAB XKOPLING

• Klasifikasi kopling: 1. Kopling tetap: suatu elemen mesin yg berfungsi untuk penerus putaran dan

daya dari poros penggerak ke poros yg digerakkan tanpa slip, dimana kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau sedikit berbeda sumbunya dan selalu dalm keadaan terhubung.

2. Kopling tidak tetap : elemen mesin dimana proses penghubungan poros dengan putaran yg sama serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam atau berputar.

• Macam-macam kopling tidak tetap :1. Kopling kaku: - Kopling bus

- Kopling flens kaku- Kopling flens tempa

2. Kopling luwes : - Kopling flens luwes - Kopling gigi- Kopling karet ban - Kopling rantai- Kopling karet bintang

3. Kopling universal: - Kopling universal hook- Kopling universal kecepatan tetap

• KETERANGAN :- Kopling kaku: Tidak mengijinkan ketidaklurusan kedua poros- Kopling luwes (flexible): Mengijinkan sedikit ketidaklurusan sumbu poros.- Kopling universal: Bila kedua poros akan membentuk sudut yg cukup besar.

• Macam-macam kopling tidak tetap:1. Kopling cakar: meneruskan momen dengan kontak positif (tidak dengan

perantara gesekan) hingga tidak dapat slip.

2. Kopling plat: meneruskan momen dengan perantara gesekan berupa plat sehingga beban berlebih bias dihindari.

3. Kopling kerucut: menggunakan bidang gesek yg berbentuk kerucut.

4. Kopling friwil: hanya dapat meneruskan momen dalam satu arah putaran.

42

43

10.1 KOPLING KAKUKopling kaku digunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbu yg segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik.

• Jika bahan ditentukan, misalnya dari baja liat maka kadar C= (0,2-0,3)%, jika diambil 0,2% C maka harga kekuatan tarik (σb) = (0,2x100)+20 (kg/mm2)• Bagian yg perlu diperiksa adalah baut, biasanya dalam perhitungan dianggap hanya 50% dari keseluruhan baut (n) yg menerima beban secara merata.• Momen pada baut (T) :

).(2....

42 mkgBnebdbT τπ=

Dimana: db= Diameter baut (mm)Ne= Jumlah baut efektif yg. Menanggung bebanB = Jarak baut atas & bawah (mm), (tabel 2.1)

• Tegangan geser baut (τb):

)/(...

.2 22 mmkg

BnedbTb

πτ =

[τb ≤ τba] ….. Dimana: τba= Tegangan geser baut yg diijinkan

)/( 2mmkgSfbbτ=

• Jika ada tumbukan, maka :

SfbKbbba.

στ = Dimana: Kb= 1,5 - 3

• Momen pada flens (T) :

).(2.... mmkgCFFCT τπ= ….Dimana: C dan F (lihat tabel 2.1)

• Tegangan geser flens (τF):

FCTF..

22π

τ = dan [τF ≤ τFa]

• Tegangan geser yg diijinkan u/ flens (τFa):

SfbKFbFa.

στ = ……. KF = Faktor koreksi dari tumbukan

= 2 - 3

CATATAN:

44

Ada juga flens yg ditempa menjadi satu dengan poros pada ujung poros, disebut poros flens tempa. Keuntungannya diameter flens bias kecil sehingga tidak perlu naf.

DAFTAR ISI

BAB I BEBAN DAN TEGANGAN …………………………………………. 11.1 PENDAHULUAN ………………………….……………………. 11.2 BEBAN NOMINAL DAN BEBAN KERJA ………………...…. 21.3 GARIS LENGKUNG DAN GAYA TARIK …………………… 31.4 PERUBAHAN TEGANGAN …………………………………… 41.5 DIAGRAM WOHLER …………………………………………… 51.6 DIAGRAM LELAH SMITH ……………………………..………. 5

BAB II SAMBUNGAN PAKU KELING………………………..……………. 62.1 TIPE SAMBUNGAN …………………………………………… 62.2 KEKUATAN SAMBUNGAN TUMPANG SEDERHANA ….... 72.3 SAMBUNGAN PAKU KELING BEBAN EKSENTRIS……..… 8

BAB III BEJANA TEKAN3.1 TEKANAN PADA VESSEL BERDINDING TIPIS ………..... 11

BAB IV SAMBUNGAN LAS ………………………………………………….. 144.1 METODE PENGELASAN …..………………………………….. 144.2 MAMPU LAS ……………………………………………………. 174.3 SAMBUNGAN LAS DENGAN BEBAN EKSENTRIS ………... 18

BAB V SAMBUNGAN MUR BAUT ………………………………………... 205.1 SEKRUP, MUR DAN PERLENGKAPANNYA ……………… 225.2 SAMBUNGAN BAUT DALAM TARIKAN ……………………. 23

BAB VI SAMBUNGAN SUSUT TEKAN ……………………………………. 27

BAB VII POROS ………………………………………………………………. 287.1 MACAM – MACAM POROS …………………………………… 287.2 HAL PENTING DALAM PERENCANAAN POROS …………… 287.3 POROS DENGAN BEBAN PUNTIR …………………………… 29

BAB VIII PASAK …………………………………...……………………………. 318.1 PERENCANAAN PASAK ………………………………………. 32

BAB IX PEGAS ………………………………………………………………… 349.1 MACAM – MACAM PEGAS …………………………………... 349.2 BAHAN PEGAS …………………………………………………... 359.3 PERENCANAAN PEGAS ULIR ……………………………….... 359.4 PEGAS DAUN …………………………………………………… 38

BAB X KOPLING …………………………………………………………….. 4010.1 KOPLING KAKU …………………………..…………………… 42

45

46