Publikasi Online Mahsiswa Teknik MesinUniversitas 17 Agustus 1945 SurabayaVolume 1 No. 1 (2018)

DESAIN PERENCANAAN ULANG ALAT PRES KARET SEAL 4 TUMPUANDENGAN SISTIM HIDROLIK

Setyo NugrohoProgram Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya

Jalan Semolowaru No. 45 Surabaya 60118, Tel. 031-5931800, Indonesiaemail: tiok.ndroid@gmail.com

ABSTRAKRE-DESIGN TOOL DESIGN OF RUBBER SEALS FOUR POLES PRESS WITH

HYDRAULIC SYSTEM

Research on the planning design tool Pressed rubber seal 4 pedestal with hydraulic systems. 4 pole ismade with carbon steel with a type ST 37 and each pedestal to receive the load or force of 353,701.18N. ST 37 types of steel material having a tensile strength of 360-370 N / mm2, the pressure (preasure)received in each pedestal is 134.87 N / mm2 and a broad pedestal 302 500 mm2, it can be dimpulkanthat 134.87 N / mm2 <360 N / mm2

Keywords: hydraulic, style, steel ST 37, a pressing machine

PENDAHULUANDalam dunia industri modern, banyak dijumpai mesin manufaktur dengan berbagaijenis dan fungsi yang berbeda. Mesinmanufaktur adalah sebuah alat yangberfungsi mempermudah dalam pembuatankomponen dari suatu benda, seperti halnyamesin pengecoran logam, mesin pengukirmaterial, dan adapun mesin yang mengubahdimensi dari suatu material. Mesin – mesintersebut sangat cepat berevolusi di erapembangunan infrastruktur di tahun ini, dariyang manual menjadi robotic bahkan adayang sudah bersifat otomatis sehinggamanusia hanya mengeluarkan sedikit tenagadan pekerjaan terasa lebih ringan. Daribanyaknya alat yang dikembangkan olehmanusia, munculah berbagai system untukmemudahkan pengoprasian alat – alattersebut. Hidrolik dan Pneumatik adalahsalah satu system yang banyak di aplikasikanterhadap mesin manufaktur di tahun ini.

Hidrolik merupakan suatu bentukperubahan atau pemindahan daya denganmenggunakan media penghantar berupafluida cair untuk memperoleh daya yanglebih besar dari daya awal yang dikeluarkan.Banyak keuntungan dalam pengaplikasianhidrolik terhadap mesin manufakturdiantaranya tenaga yang di hasilkan atau dikeluarkan lebih besar di bandingkan tenagaawal untuk pengoprasian system hidrolik.Sudah sering kita jumpai mesin yangbertenagakan system hidrolik, diantaranyatruck sampah, escavator, dan mesinpengepres ( karet, pemotong kertas, plat baja,dan sebagainya).

Dalam penelitian ini, saya akanmenerapkan sistim hidrolik terhadap alatpencetak karet seal, dimana banyak produsenkaret sealyang memproduksi denganmenggunakan cara dongkrak manual.Dengan pengaplikasian sistim hidrolikterhadap alat pencetak karet seal, akan

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

2

mempermudah pekerjaan dan memerlukansedikit tenaga dalam pengoprasiannya

Pengertian Gambar Teknik.

Gambr dalam bidang teknikmerupakan hal terpenting dalampenggnaannya. Dalam hal ini gambar yang dimaksud adalah semacam bahasa yangberisikan simbol- simbol dalam teknik.Adapun ukuran – ukuran yang di sepakatidalam gambar tersebut.

1. Ukuran kertas gambar

ukuran kertas gambar atau mediagambar sangat banyak macamnya, mulai dariyang terbesar A0, A1, A2, A3, dst

2. Pensil Gambar

Pensil gambar merupakan alat untukmenggoreskan warna ke dalam mediagambar, adapun ukuran ketebalan ataukontras untuk pensil gambar, mulai dari yangpaling tebal yaitu 7B, 6B, 5B, sampai 4Huntuk yang paling tipis..

3. Mal

Alat bantu untuk membuat gambar,misal garis lengkung dan ukuran font atauhuruf yang pada dasarnya sudah di sepakatidalam gambar teknik

7. Busur DerajatBusur merupakan alat gambar untuk

membatu menentukan atau mengukur sudutdalam menggambar sudut.

Fungsi Gambar TeknikFungsi gambar teknik sebagai sumber

informasi dan komunikasi, dapatdiilustrasikan seperti gambar 1.2

Jenis-jenis Gambar

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

3

a. Sistem gambar satu-satu, adalah jenisgambar dimana suatu bendadigambar pada satu lembar kertasgambar. Sistem ini cukup sederhanauntuk merencanakan proses kerja,cara produksi, pembukuan dansebagainya.

b. Sistem gambar kelompok, adalahjenis gambar dimana beberapa bendadigambar pada satu lembar kertasgambar. Sistem ini banyak digunakankarena mudah untuk menunjukkembali hubungan- hubungan antaragambar yang satu dengan yang lain.

c. Gambar berlembar banyak, adalahjenis gambar dimana sebuah bendadigambar pada beberapa lembarkertas gambar. Jenis ini digunakanjika benda yang digambar cukuprumit dan tidak mungkin digambardalam satu lembar kertas. Jenisgambar ini banyak digunakan dibidang teknik elektro, terutama untukmenggambarkan rangkaian kontrol diindustri-industri besar.

Pengertian ProyeksiProyeksi adalah bagian penting

dalam proses mengsketsa gambar, entah itusecara manual digambar dengan tanganataupun digambar dengan suatu softwaregambar teknik mesin (misal: AutoCAD,Autodesk Inventor, Solid Works, dll). Kitagak mungkin gambar setiap pandangansedangkan gambar pandangan tersebut sudahterwakilkan oleh padangan yang sudahdigambar. Bakal ribet jadinya. Nah, disinilahkita mesti tau proyeksi, karena dapatngebantu dalam proses pengsketsaan gambar.Sebenarnya apa sih gambar proyeksi itu?Gambar proyeksi adalah gambar bayanganatau konstruksi suatu benda tentangkejelasan suatu objek secara matematis. Bisajuga gambar proyeksi merupakan gambardari suatu benda nyata atau khayalan yangdilukiskan menurut garis-garis pandanganpengamat pada suatu bidang datar (bidanggambar). Setelah itu kita akan mengenaljenis-jenis proyeksi dan membahasnya satu

persatu. Proyeksi itu ada tiga, yaitu proyeksipiktorial, dan proyeksi ortogonal.

Jenis-jenis proyeksi :

1. Proyeksi Piktorial adalah suatu caramenampilkan gambar secara tiga dimensidalam dalam suatu bidang gambar (duadimensi). Proyeksi piktorial dapat dilakukandalam beberapa macam cara proyeksi sesuaidengan aturan menggambar. Beberapa caramacam proyeksi piktorial anatara lain :1. Proyeksi Piktorial Isometris2. Proyeksi Piktorial Dimetri3. Proyeksi Piktorial Miring4. Gambar Perspektif

2. Proyeksi Ortogonal berbeda denganproyeksi piktorial. Bila proyeksi piktorialmenampilkan benda secara tiga dimensidalam satu bidang (satu sudut pandang),maka proyeksi ortogonal menampilkansecara dua dimensi dari beberapa sudutpandang. Proyeksi ini dibagi menjadai dua,yaitu proyeksi kuadran I atau proyeksi eropadan proyeksi kuadran III atau proyeksiamerika.1. Ok kita mulai dengan proyeksi amerika.

Proyeksi amerika adalah proyeksi yangdisebut juga sudut ketiga atau proyeksikuadran III, perbedaan istilah initergantung dari masing-masingpengarang yang menajdi referensi.Menurut saya proyeksi amerikamerupakan proyeksi yang mudahdibayangkan kalau mau digambarkan,masuk akal lah kalau dibayangkan sertamudah difahami karena tata letaknyasama dengan pandangan kita. Untuklebih jelasnya, coba perhatikan gambardi bawah ini.

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

4

2. Dan yang selanjutnya adalah proyeksieropa. Proyeksi eropa disebut jugaproyeksi sudut utama atau proyeksikuadra I. Proyeksi eropa merupakaproyeksi yang letaknya terbalik denganarah pandangannya. Untuk lebihjelasnya, perhatikan gambar di bawahini.

Pada gambar di atas tata letak proyeksiterbalik dengan arah pandangan kita. Kalaumenurut saya ini cukup membingungkankalau dibayangkan.

HidrolikPengertian Hidrolik

Kata hidrolik berasal dari bahasaInggris hydraulic yang berarti cairan atauminyak. Prinsip dari peralatan hidrolikmemanfaatkan konsep tekanan, yaitu tekananyang diberikan pada salah satu silinder akanditeruskan ke silinder yang lain., sesuaidengan hukum Pascal.

Peralatan hidrolik untuk memperbaikibodi kendaraan memiliki ukuran yang sangatbervariasi, dari peralatan yang hanyamemiliki kekuatan sekitar 1 ton, sampaidengan 50 ton.Jenis yang digunakandisesuaikan dengan kerusakan yangterjadi.Jenisnya juga beragam dan beberapaalat dapat saling dikombinasikan.

Untuk mendapatkan hasil yangmaksimal, maka perlu diperhaikan prosedurperbaikan dengan alat hidrolik. Dalampenggunaan berbagai peralatan hidrolik,biasanya kita sering menggunakan olisebagai perantara untuk menyalurkantekanan. Jadi, perbaikan bodi kendaraanmemanfaatkan oli untuk membantupekerjaan kita.Konsep dari hidrolik banyakdigunakan pada pemakaian sistem remkendaraan, dongkrak kendaraan, alatpengangkat mobil ketika dicuci, juga padaberbagai alat berat seperti back hoe,excavator dan lain sebagainya.

Dalam perbaikan bodi kendaraan,baik kerusakan ringan maupun kerusakanberat, sering diperlukan peralatan hidrolikuntuk memperbaiki kerusakantersebut.Peralatan hidrolik yang seringdigunakan adalah alat pengangkat mobil (carlift), dongkrak lantai, ram atau dongkraktenaga serta alat-alat penarik dan penekan.

Prinsip KerjaPrinsip kerja yang digunakan adalah

Hukum Pascal, yaitu : benda cair yang ada diruang tertutup apabila diberi tekanan, makatekanan tersebut akan dilanjutnya ke segalaarah dengan sama besar.

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

5

Sistem hidrolik adalah teknologiyang memenfaatkan zat cair, biasanya oli,untuk melakukan suatu gerakan segaris atauputaran. Sistem ini bekerja berdasarkanprinsip jika suatu zat cair dikenakan tekanan,maka tekanan itu akan merambat kesegalaarah dengan tidak bertambah atau berkurangkekuatannya. Prinsip dalam rangkaianhidrolik adalah menggunakan fluida kerjaberupa zat cair yang dipindahkan denganpompa hidrolik untuk menjalankan suatusistem tertentu.

Dalam sistem hidrolik fluida cairberfungsi sebagai penerus gaya. Minyakmineral adalah jenis fluida cair yang umumdipakai.Pada prinsipnya mekanika fluidadibagi menjadi 2 bagian yaitu.1. Hidrostatik

Yaitu mekanika fluida dalam keadaandiam disebut juga teori persamaan kondisidalam fluida diam. Energi yang dipindahkandari satu bagian ke bagian lain dalam bentukenergi tekanan.Contohnya adalah pesawattenaga hidrolik.2. Hidrodinamik

Yaitu mekanika fluida yang bergerak,disebut juga teori aliran fluida yangmengalir.Dalam hal ini kecepatan aliranfluida cair yang berperan memindahkanenergi.Contohnya Energi pembangkit listriktenaga turbin air pada jaringan tenaga hidroelektrik.Jadi perbedaan yang menonjol darikedua sistem diatas adalah keadaan fluida itusendiri.

Prinsip dasar dari hidrolik adalahsifat fluida cair yang sangat sederhana dansifat zat cair tidak mempunyai bentuk tetap,tetapi selalu menyesuaikan bentuk yangditempatinya. Karena sifat cairan yang selalumenyesuaikan bentuk yang ditempatinya,sehingga akan mengalir ke berbagai arah dandapat melewati dalam berbagai ukuran danbentuk, sehingga fluida cair tersebut dapatmentranferkan tenaga dan gaya. Dengan katalain sistem hidrolik adalah sistempemindahan dan pengontrolan gaya dangerakan dengan fluida cair dalam hal ini oli.Fluida yang digunakan dalam sistem hidrolikadalah oli.

Syarat-syarat cairan hidrolik yangdigunakan harus memiliki kekentalan(viskositas) yang cukup, memiliki indekviskositas yang baik, tahan api, tidak berbusa,tahan dingin, tahan korosi dan tahan aus,minimla konpressibility.

Manfaat /kelebihan sistem hidrolikBertahun-tahun lalu manusia telah

menemukan kekuatan dari perpindahan air,meskipun mereka tidak mengetahui haltersebut merupakan prinsip hidrolik.Sejakpertama digunakan prinsip ini, mereka terusmenerus mengaplikasikan prinsip ini untukbanyak hal untuk kemajuan dan kemudahanumat manusia.

Hidrolik adalah ilmu pergerakanfluida, tidak terbatas hanya pada fluidaair.Jarang dalam keseharian kita tidakmenggunakan prinsip hidrolik, tiap kali kitaminum air, tiap kali kita menginjak rem kitamengaplikasikan prinsip hidrolik.

Keuntungan Sistem HidrolikSistem hidrolik banyak memiliki

keuntungan.Sebagai sumber kekuatan untukbanyak variasi pengoperasian. Keuntungansistem hidrolik antara lain:a. Ringanb. Mudah dalam pemasanganc. Sedikit perawatand. Sistem hidrolik hampir 100 % efisien,

bukan berarti mengabaikan terjadinyagesekan fluida.

e. Tenaga yang dihasilkan sistem hidrolikbesar sehingga banyak diaplikasikanpada alat berat seperti crane, kerekhidrolik dll.

f. Oli juga bersifat sebagai pelumassehingga tingkat kebocoran lebihjarang dibandingkan dengan sistempneumatik.

g. Tidak berisik.

Keuntungan MekanikDapat kita lihat ilustrasi dari

keuntungan mekanik, ketika gaya 50 lbsdihasilkan oleh piston dengan luaspermukaan 2 in2, tekanan fluida dapat

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

6

menjadi 25 psi . dengan tekanan 25 psipada luas permukaan 10 in2 dapatdihasilkan gaya sebesar 250 lbs.

Komponen beserta Fungsi & SimbolSistem hidrolik ini didukung oleh 3

unit komponen utama, yaitu:1. Unit Tenaga, berfungsi sebagai sumbertenaga dengan liquid/ minyak hidrolikPada sistem ini, unit tenaga terdiri atas: Penggerak mula yang berupa motor

listrik atau motor bakar Pompa hidrolik, putaran dari poros

penggerak mula memutar pompahidrolik sehingga pompa hidrolikbekerja

Tangki hidrolik, berfungsi sebagaiwadah atau penampang cairan hidrolik

Kelengkapan (accessories),seperti : pressure gauge, gelas penduga,relief valve

2. Unit Penggerak (Actuator), berfungsiuntuk mengubah tenaga fluida menjaditenaga mekanikHidrolik actuator dapat dibedakanmenjadi dua macam yakni: Penggerak lurus (linier Actuator) :

silinder hidrolik Penggerak putar : motor hidrolik, rotary

actuator3. Unit Pengatur, berfungsi sebagaipengatur gerak sistem hidrolik.

Unit ini biasanya diwujudkan dalambentuk katup atau valve yang macam-macamnya akan dibahas berikut ini.3.1 Katup Pengarah (Directional ControlValve = DCV )

Katup (Valve) adalah suatu alat yangmenerima perintah dari luar untuk melepas,menghentikan atau mengarahkan fluida yangmelalui katup tersebut.Contoh jenis katup pengarah : Katup 4/3Penggerak lever, Katup pengarah denganpiring putar, katup dengan pegas bias.

3.2 Macam-macam Katup Pengarah Khusus1) Check Valve adalah katup satu arah,

berfungsi sebagai pengarah aliran danjuga sebagaipressurecontrol (pengontrol tekanan)

2) Pilot Operated Check Valve, Katupini dirancang untuk aliran cairanhidrolik yang dapat mengalir bebaspada satu arah dan menutup padaarah lawannya, kecuali ada tekanancairan yang dapat membukanya.

3) Katup Pengatur Tekanan, Tekanancairan hidrolik diatur untuk berbagaitujuan misalnya untuk membatasitekanan operasional dalam sistemhidrolik, untuk mengatur tekananagar penggerak hidrolik dapat bekerjasecara berurutan, untuk mengurangitekanan yang mengalir dalam salurantertentu menjadi kecil.

Macam-macam Katup pengatur tekananadalah:

a. Relief Valve, digunakan untukmengatur tekanan yang bekerja padasistem dan juga mencegah terjadinyabeban lebih atau tekanan yangmelebihi kemampuan rangkaianhidrolik.

b. Sequence Valve, berfungsi untukmengatur tekanan untuk mengurutkanpekerjaan yaitu menggerakkansilinder hidrolik yang satu kemudianbaru yang lain.

c. Pressure reducing valve, berfungsiuntuk menurunkan tekanan fluidayang mengalir pada saluran kerjakarena penggerak yang akanmenerimanya didesain dengantekanan yang lebih rendah.

d. Flow Control Valve, katup inidigunakan untuk mengatur volumealiran yang berarti mengaturkecepatan gerak actuator (piston).

Fungsi katup ini adalah sebagai berikut:· untuk membatasi kecepatanmaksimum gerakan piston atau motorhidrolik· Untuk membatasi daya yang bekerjapada sistem· Untuk menyeimbangkan aliran yangmengalir pada cabang-cabang rangkaian.Macam-macam dari Flow Control Valve :· Fixed flow control yaitu: apabilapengaturan aliran tidak dapat berubah-ubahyaitu melalui fixed orifice.

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

7

· Variable flow control yaitu apabilapengaturan aliran dapat berubah-ubah sesuaidengan keperluan· Flow control yang dilengkapidengan check valve· Flow control yang dilengkapidengan relief valve guna menyeimbangkantekanan

2.3 GayaPengertian Gaya

Sebuah konstruksi dibuat denganukuran-ukuran fisik tertentu haruslah mampumenahan gaya-gaya yang bekerjadan konstruksi tersebut harus kokohsehingga tidak hancur dan rusak. Konstruksidikatakan kokoh apabila konstruksi tersebutdalam keadaan stabil , kestabilan tersebutakan terjadi bila gaya-gaya yang bekerjapada konstruksi dalam arah vertical danhorizontal saling menghilangkan atau samadengan nol, demikian dengan momen-momen yg bekerja pada konstruksi tersebutpada setiap titik kumpul salingmenghilangkan ata sama dengan nol.

Dalam analisa struktur terdapat metodepenyelesaian dengan statis tertentu danmetode statis tak tentu. Pada metode statistertentu berlaku prinsip berlaku prinsip gaya-gaya dalam arah vertical dan horizontal dankeseimbangan momen pada tumpuan dandapat dinyatakan sebagai berikut :

∑Fx = 0 ∑Fy =0 ∑M = 0

Fx = Gaya Vertikal

Fy = Gaya Horizontal

M = Momen

Gaya didefinisikan sebagai penyebabterjadinya perubahan keadaan benda, yaitudari keadaan diam ke keadaan bergerak ataudari keadaan bergerak ke keadaan diam.Gaya disimbolkan dengan huruf F.

Gaya berkaitan erat dengan HukumNewton, berikut ini sedikit penjelasantentang hukum newton:

Issac Newton dalam karya terbesarnya‘Principia’ mengemukakan tiga buah hukumdasar bagi persoalan gerak yang dikenaldengan 3 hukum Newton

Hukum Newton I : Setiap bendaakan tetap berada dalamkeadaannya yang diam ataubergerak lurus beraturan, kecualibila dipaksa oleh gaya-gaya yangresultannya tidak nol yangbekerja padanya. Hukum inidikenal pula sebagai hukuminersial (hukum kelembaman)

Hukum Newton II: Kecepatandan arah perubahan momentumsuatu benda terhadap waktuadalah sebanding dan searahdengan gaya yang dikenakan padabenda tersebut

F = m . AF = gaya resultan (N atau

kg.m/s2)m= massa (kg)a= percepatan (m/s2)

Hukum Newton III: Setiap gayaaksi pada suatu benda ke bendalain akan menimbulkan gayareaksi yang besarnya sama danarahnya berlawanan dengan gayaaksi tersebut

Faksi = - Freaksi

Macam – macam gayaGaya dapat dijumpai dalam

kehidupan sehari – hari. Misalnya ketika kitamelihat seekor kuda yang sedang menarikdelman, atau adik kecil yang sedangmendorong mobil mainannya. Menarik danmendorong itulah yang disebut sebagai salahsatu dari macam gaya.

Pada dasarnya, gaya dibagi menjadidua jenis yaitu :

- Gaya dorong, yaitu gaya yangdihasilkan dari dorogan suatu benda.

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

8

Gaya dorong ini terjadi dari belakangarah benda bergerak.

- Gaya tarik, yaitu gaya yang berasaldari tarikan suatu benda. Gaya tarikterjadi dari depan arah gerakan benda.

Gaya dorong dan gaya tarik ini adabermacam – macam, yaitu sebagaiberikut :

- Gaya gesekan, yaitu gaya yangmenahan suatu benda, sehingga tidakbergerak ketika di tarik atau didorong. Gaya ini terjadi karenapergesekan antara dua permukaandan menuju ke semua arah. Contoh :ketika kita mengerem sepeda, yangterjadi adalah berkurangnyakecepatan sepeda.

- Gaya berat, yaitu gaya yangdihasilkan dari berat suatu benda.Gaya ini terjadi dari dari atas kebawah yang dipengaruhi olehgravitasi bumi. Karena adanya gayagravitasi, maka semua benda akanjatuh ke bumi.

- Gaya gravitasi, yaitu gaya yangberasal dari gaya gaya tarik bumi .gaya ini memiliki arah dari atas kebawah. Gaya gravitasi ini dimilikioleh bumi, bulan, matahari, danbenda – benda lain yang ada di langit.

- Berat adalah massa yang dipengaruhioleh percepatan gravitasi. Satuangaya adalah Newton (N). Nama ini diamabil dai nama belakang si penemugaya gravitasi yaitu isaac Newton.Selain satuan newton, satuan gayalain yang bisa digunakan adalahkilogram gaya (kgf), dyne, dan gramgaya (gf).

1 kgf = 1000 gf1 kgf = 9.8 newton1 newton = 100000 dyne

- Massa benda adalah kualitas darisuatu benda. Massa ini tidakdipengaruhi oleh gaya gravitasi,sehingga massa suatu benda di mana

pun letaknya adalah sama. Satuanmassa adalah gram atau kilogram.

Sifat – sifat gayaSifat – sifat gaya sebagai berikut.- Gaya dapat mengubah bentuk

suatu benda.- Gaya dapat mengubah arah gerah

suatu benda.- Gaya dapat menggerakkan atau

memindahkan benda.

Gaya total atau resultan gayaGaya total atau resultan gaya adalah

jumlah semua gaya yang bekerja padasebuah benda. Gaya merupakan besaranvektor karenanya gaya total dihitungberdasarkan aturan penjumlahan vektor.

Resultan gaya merupakan besaranvektor. Arahnya adalah arah dari sebuahgaya yang nilainya lebih besar dari gayayang lainnya. Secara matematis, resultangaya ditulis :R=F1 + F2 + F3+... + FnKeterangan :R = resultan gayaF = Gaya yang dijumlahkanN = banyaknya gaya

Gaya yang bekerja dengan arah yangsama akan saling menguatkan. Sedangkan,gaya yang bekerja dengan arah berlawananakan saling melemahkan. Untukmempermudah perhitungan, berikan tandapositif untuk gaya yang mengarah ke kanandan ke atas, serta tanda negatif untuk gayayang mengarah ke kiri dan ke bawah.Momen Gaya

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

9

Pengertian Momen Gaya (torsi)-Dalam gerak rotasi, penyebab berputarnyabenda merupakan momen gaya atau torsi.Momen gaya atau torsi sama dengan gayapada gerak tranlasi. Momen gaya (torsi)adalah sebuah besaran yang menyatakanbesarnya gaya yang bekerja pada sebuahbenda sehingga mengakibatkan bendatersebut berotasi. Besarnya momen gaya(torsi) tergantung pada gaya yangdikeluarkan serta jarak antara sumbu putarandan letak gaya. Contoh penggaris yang diberitekanan dari atas dan di tarik dengan posisipenggaris di jepit ke meja.

Saat Anda memberikan gaya F yang arahnyategak lurus terhadap penggaris, penggaris itucenderung untuk bergerak memutar. Namun,saat Anda memberikan gaya F yang arahnyasejajar dengan panjang penggaris, penggaristidak bergerak. Hal yang sama berlaku saatAnda membuka pintu. Gaya yang Andaberikan pada pegangan pintu, tegak lurusterhadap daun pintu sehingga pintu dapatbergerak membuka dengan cara berputarpada engselnya. Gaya yang menyebabkanbenda dapat berputar menurut sumbuputarnya inilah yang dinamakan momengaya.Torsi adalah hasil perkalian silangantara vektor posisi r dengan gaya F, dapatdituliskan

Gambar 6.8 Sebuah batang dikenai gayasebesar yang tegak lurus terhadap batangdan berjarak sejauh r terhadap titik tumpu O.Batang tersebut memiliki momen gaya τ= r × F

Definisi momen gaya secara matematisdituliskan sebagai berikut.

τ = r × F

dengan:

r = lengan gaya = jarak sumbu rotasi ke titiktangkap gaya (m),

F = gaya yang bekerja pada benda (N), dan

τ = momen gaya (Nm).

Besarnya momen gaya atau torsi tergantungpada besar gaya dan lengan gaya. Sedangkanarah momen gaya menuruti aturan putarantangan kanan, seperti yang ditunjukkan padaGambar berikut:

Jika arah putaran berlawanan dengan arahjarum jam maka arah momen gaya atau torsike atas, dan arah bila arah putaran searahdengan arah putaran jarum jam maka arahmomen gaya ke bawah. Perhatikan Gambar6.9. Pada gambar tersebut tampak dua oranganak sedang bermain jungkat-jungkit danberada dalam keadaan setimbang, walaupunberat kedua anak tidak sama. Mengapademikian? Hal ini berhubungan denganlengan gaya yang digunakan. Anak yanglebih ringan berjarak 3 m dari titik tumpu(r1= 3 m), sedangkan anak yang lebih beratmemiliki lengan gaya yang lebih pendek,yaitu r2 = 1,5 m. Momen gaya yangdihasilkan oleh masing-masing anak adalah

τ1 = r1 × F1= (3 m)(250 N)

= 750 Nm

τ2 = r2 × F2

= (1,5 m)(500 N)

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

10

= 750 Nm

Gambar 6.9 Jungkat-jungkit setimbangkarena momen gaya pada kedua lengannyasama besar.

Dapat disimpulkan bahwa kedudukansetimbang kedua anak adalah akibat momengaya pada kedua lengan sama besar.

Gambar 6.10 Momen gaya yangditimbulkan oleh gaya yang membentuksudut θ terhadap benda (lengan gaya = r).

Perhatikan Gambar 6.10 Apabilagaya F yang bekerja pada benda membentuksudut tertentu dengan lengan gayanya(r), Persamaan (6–18) akan berubahmenjadi

τ = rFsinθ…………… (6–19)

Dari Persamaan (6–19) tersebut, Andadapat menyimpulkan bahwa gaya yangmenyebabkan timbulnya momen gaya padabenda harus membentuk sudut θ terhadaplengan gayanya. Momen gaya terbesardiperoleh saat θ =90° (sinθ = 1), yaitu saatgaya dan lengan gaya saling tegak lurus.Anda juga dapat menyatakan bahwa jikagaya searah dengan arah lengan gaya, tidakada momen gaya yang ditimbulkan (bendatidak akan berotasi). Perhatikanlah Gambar6.11a dan 6.11b.

Gambar 6.11 Semakin panjang lengan gaya,momen gaya yang dihasilkan oleh gaya akansemakin besar.

Arah gaya terhadap lengan gaya menentukanbesarnya momen gaya yang ditimbulkan.Momen gaya yang dihasilkan oleh gayasebesar F pada Gambar 6.11b lebih besardaripada momen gaya yang dihasilkan olehbesar gaya F yang sama pada Gambar 6.11a.Hal tersebut disebabkan sudut antara arahgaya terhadap lengan gayanya. Momen gayayang dihasilkan juga akan semakin besar jikalengan gaya semakin panjang, seperti terlihatpada Gambar6.11c. Dengan demikian, dapatdisimpulkan bahwa besar gaya Fyang samaakan menghasilkan momen gaya yang lebihbesar jika lengan gaya semakin besar. Prinsipini dimanfaatkan oleh tukang pipa untukmembuka sambungan antarpipa. Sebagaibesaran vektor, momen gaya τ memilikibesar dan arah. Perjanjian tanda untuk arahmomen gaya adalah sebagai berikut.

a. Momen gaya,τ , diberi tanda positif jikacenderung memutar benda searah putaranjarum jam, atau arahnya mendekati pembaca.

b. Momen gaya,τ , diberi tanda negatif jikacenderung memutar benda berlawanan arahputaran jarum jam, atau arahnya menjauhipembaca.

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

11

Gambar 6.12 (a) Gaya yang menghasilkanmomen gaya positif (mendekati pembaca)ditandai dengan titik. (b) Gaya yangmenghasilkan momen gaya negatif(menjauhi pembaca) ditandai dengan tandasilang.

Perjanjian tanda untuk arah momengaya ini dapat dijelaskan dengan aturantangan kanan, seperti yang ditunjukkanpadaGambar 6.12. Arah jarijari merupakanarah lengan gaya, dan putaran jarimerupakan arah gaya (searah putaran jarumjam atau berlawanan arah). Arah yangditunjukkan oleh ibu jari Anda merupakanarah momen gaya (mendekati atau menjauhipembaca). Perhatikan Gambar 6.13. Jikapada benda bekerja beberapa gaya, momengaya total benda tersebut adalah sebagaiberikut. Besar τ yang ditimbulkanoleh F1 dan F2 terhadap titik O adalah τ1 danτ2. τ1 bernilai negatif karena arah rotasi yangditimbulkannya berlawanan arah putaranjarum jam. Sedangkan, τ2 bernilai positifkarena arah rotasi yang ditimbulkannyasearah putaran jarum jam. Resultan momengaya benda itu terhadap titik O dinyatakansebagai jumlah vektor dari setiap momengaya. Secara matematis dituliskan

τtotal = Σ (r × F) atau τtotal = τ1 + τ2

PROSEDUR EKSPERIMEN

Gambar 4. Diagram Alir Prosedur Penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisa gaya reaksi (FR) molding atasaterhadap atap rangka mesin pres

a. Gambar Diagaram BendaBebas (DBB)

b. Pembahasan DiagramBenda Bebas (DBB)

Berdasarkangambar teknik dan free bodydiagram diatas, maka dengarasrumus kesetimbangan akanmendapatkan hasil sebagaiberikut :

Jika FR= 14934,05 N

AB

= 550 mm

Maka untuk penghitungan gayaakan di dasari oleh syarat

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

12

kesetimbangan, syaratkesetimbangan gaya pada suatubenda adalah :∑Fx = 0

∑Fy = 0

∑MA =0

Gaya terhadap sumbu y (∑Fy)

∑Fx = 0

∑Fy = 0

FA – FAy = 0

14934,05 N - (Fay + Fcy) = 0

14934,05 N = (Fay + Fcy) .... (1)

Gaya terhadap momen A (∑MA)

∑MA = 0

FR. A – (FAy. A + FCy. A)

= 0

14934,05 N. 275 – (FAy . 0

+ FCy . 550)= 0

4106863,75 - FCy 550

= 0

4106863,75

= FCy 550

4106863,75550

= FCy

7467,025 N

= FCy . . . . . . . .

(2)

Gaya terhadap momen A (∑MA)

∑MA = 0

FR. A – (FAy. A + FCy. A)

= 0

14934,05 N. 275 – (FAy . 0

+ FCy . 550)= 0

4106863,75 - FCy 550

= 0

4106863,75

= FCy 550

4106863,75550

= FCy

7467,025 N

= FCy . . . . . . . .

(3)

Maka, hasil yang di dapat dari

penyelesaian persamaan kesetimbangan

adalah : FAy =7467,025 N dan FCy =

7467,025 N

Analisa deformasi yang terjadi padabatang baja.

Setelah mendapatkannilai P (Tekanan) yang terjadipada setiap batang tiang rangkamesin pres karet seal, makaanalisa selanjutnya deformasiyang terjadi pada tiang rangka

Publikasi Online Mahasiswa Teknik Mesin UNTAG Surabaya – Vol. 1 No. 1 (2018)

13

mesin. Berikut pengolahan datauntuk mencari deformasi :Berdasarkan data gaya yang terjadi danperencanaan pengukuran, dapat ditulisyaitu :

Ptekan = 7467,025 N� = 776,36 mmØ = 59,6 mmE = 210 Gpa = 210 x 103

N/mm2

A = 14� 22

7� 559,62 =

2452,98mm2

� = �= 0,30

E : Modulus Elastisitas

Tegangan yang diketahui : σ =7467,025 N0,0025�2 = 2986810 �9�2

Maka regangan yang terjadi : Ɛ = σE= PAE

=7467,025 N

2452,98 mm2 x 210 x 103 N mm2 = 0,000015

Perubahan panjang :δl = ε.l = σ.l

E= Pl

AE=

7467,025 N x 776,36 mm2452,98 mm2 x 210 x 103 N mm2 =

0,001 mmRegangan lateral : μ x ε = 0,30 x0,000015 = 45 x 10-7Jadi perubahan diameter :δ∅ = ∅ x tegangan lateral =59,6 x 45 � 10−7 = 0,00027 mm

Dari hasil perhitungan diatas dan pengaruh gayayang trjadi pada proses pengepresan karet sealsebesar 14934,05 N dengan masing – masingpilar pada rangka rangka mesin menerima gayasebesar 7467,025 N atau apabila di kofersikan kepascal maka 353701,18 N

2452,98mm2 = 14,42 N mm2 . Makaberdasarkan material yang saya gunakan adalahbaja ST 37 dimana material mampu menopangbeban hingga 360 – 370 N

mm2 dapat disimpulkan bahawa ukuran yang direncanakanaman untuk di gunakan. Dalam hasil analisa gayayang terjadi dapat dikatakan “Ya” sehingga dapatdilanjutkan dalam proses pembuatan prototype.

KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan

Dari hasil analisa data yang didapat daripengamatan perancangan gambar danperhitungan maka di dapat kesimpulan sebagaiberikut :Gaya yang di terima di setiap tumpuan padamesin pres karet seal tenaga hidrolik adalah353701,18 N.Dengan jenis matrial baja ST 37 yangmempunyai kekuatan tarik sebesar 360 – 370N/mm2, tekanan (preasure) yang diterima disetiap tumpuan adalah 134,87 N mm2 , dan luasalas tumpuan 302500 mm2, maka dapatdisimpulkan bahwa 134,87 N mm2< 360 N/mm2.

SaranSebaiknya bengkel atau CV di bidang

manufaktur yang melakukan proses pengepresankaret seal dengan menggunakan cara manual,agar menggunakan mesin pres karet seal danmenggunakan hasil analisa data kami sehinggadapat meningkatkan kapasitas dan kualitas yangbaik dengan putaran 4 (empat) tumpuan danberdiameter 57,80 mm.

REFERENSI[1] Akhmad Zainun 2006, Elemen Mesin I,

Surabaya : PT. Refika Aditama[2] Acmad Muhib Zainuri, 2008. Mesin

Pemindah Bahan. Yogyakarta : CV.Andi Offset.

[3] Juhana, Ir. Ohan – Suratman, M, S.pd, ,2000. Menggambar Teknik MesinDengan Standart ISO

[4] Satria, Dian Putra Satria 2014,Perancangan Elemen Mesin – AnalisaUmur Bearing (3213A) Pompa FeedCrude (Tag. No. 946-P1A) di PTPertamina RU II Sei. Pakning. TeknikMesin Fakultas Teknik Universitas Riau

[5] Sulardohadi. 1984. Gambar ProyeksiMetode dan Macamnya. Jakarta: Wijaya.