BAB III ANALISA DAN PERHITUNGAN

Transkripsi

1 BAB III ANALISA DAN PERHITUNGAN 3.1 Diagram Alir Umum Sebelum memulai suatu analisa harus dibuat sebuah diagram alir kerja yang bertujuan untuk membuat suatu proses analisa agar dapat terarah dengan baik. Berikut adalah diagram alir kerja dari penulis untuk menyelesaikan analisa ini: START 3.2. Pengumpulan Data 3.3. Perancangan Rangkaian Pneumatik 3.4. Perhitungan Dalam Menentukan Penumatik Yang Sesuai Dengan Kebutuhan Miniatur Furniture Multifungsi 3.5. Pengujian 3.6. Hasil Rekapitulasi Perhitungan Yes No FINISH Gambar 3.1. Diagram Alir Umum ` UNIVERSITAS MERCU BUANA 30

2 3.2 Pengumpulan Data Dari menganalisa dan merancang miniature furnitre multifungsi dengan menggunakan penggerak pneumatik maka harus dilakukan sebuah pengumpulan data sebagai berikut: 1. Bobot maksimal yang akan di aplikasikan kepada pneumatik sebesar 15 kg yang diperoleh dari bobot miniature furniture bagian atas. 2. Jenis pneumatik yang akan digunakan adalah pneumatik dengan silinder kerja ganda karena dapat mengatur kecepatan kerja saat maju dan mundur dengan panjang langkah 150 mm. 3. Daya kompresor yang dimiliki adalah 0.25 PK dengan pengaturan tekanan yang akan digunakan pada sistem pneumatik yang umumnya adalah 6 bar (6x10 5 N/m 2 ) 4. Sistem pengaturan katup udara yang digunakan adalah sistem pengaturan katup udara manual dari kompresor karena keterbatasan dana dan waktu. Namun sistem pengaturan katup udara menggunakan manual dari kompresor hampir tidak memiliki perbedaan antara katup udara manual pneumatik pada umumnya. UNIVERSITAS MERCU BUANA 31

3 3.3 Perancangan Rangkaian Pneumatik Sistem kerja: Posisi awal semua hubungan dibuat tidak ada tekanan dan tombol tidak ditekan oleh operator. pada posisi tidak diaktifkan, udara bertekanan diberikan pada sisi batang piston silinder, sedangkan udara pada sisi piston silinder dibuang melalui saluran buang katup. Pada diagram rangkaian (gambar 3.1 b) menunjukan katup aktif pada posisi kerja. pada posisi ini suplai udara bertekanan dialirkan ke sisi piston silinder dan udara pada sisi batang piston dibuang keluar melewati katup 4/2 dan katup pengatur tekanan kerja, jika tombol tekan dilepas, pegas pengembali katup akan kembali ke posisi semula, sehingga suplai udara dialirkan ke sisi batang piston dan udara pada sisi piston dibuang keluar melalui katup sehingga batang piston silinder kerja ganda masuk kembali. Gambar 3.2 : Sistem kerja pnuematik silinder kerja ganda pada miniature furniture multifungsi. UNIVERSITAS MERCU BUANA 32

4 Dalam mekanisme penggerak pneumatik ini, penulis menggunakan sistem pengendalian Langsung Silinder Sederhana. dikarenakan kami tidak menggunakan sistem kontrol katup elektrik (menggunakan sensor), melainkan hanya menggunakan sistem kontrol katup manual. a). b). Gambar 3.3 Perinsip kerja langsung silinder kerja ganda a) posisi awal (tidak aktif), b) posisi bekerja UNIVERSITAS MERCU BUANA 33

5 3.4 Perhitungan Dalam Menentukan Pneumatik Yang Sesuai Dengan Kebutuhan Miniatur Furniture Multifungsi Mulai Massa, m = 15 kg Tekanan, p = 6 bar = Pa panjang langkah, l = 150 mm 1. Menghitung beban yg hrs diangkat, F = m.g 2. Menghitung luas silinder kerja ganda yg dibutuhkan, (F + R) = D p, dan menghitung gaya gesek, R = ± 5% F 3. Menghitung gaya efekif piston saat maju, F = A p 4. Menghitung gaya efektif piston saat mundur, F = A p 5. Menghitung konsumsi udara saat piston maju, V = p D h 6. Menghitung konsumsi udara saat piston mundur, V = p (D d ) h 7. Menghitung debit kompresor, Q = (d ) v 8. Menghitung daya kompresor, N = (Q )(η ) Finish Gambar 3.4. Diagram Alir Perhitungan UNIVERSITAS MERCU BUANA 34

6 Perhitungan : Gaya tekan F = m. g = 15 kg 9.81 m = N dengan melihat hasil percobaan, maka diambil dalam perancangan mesin dengan daya dorong sebesar (F) = 147,15 N Perencaana silinder pneumatik Untuk menghitung berapa besar diameter silinder pneumatik yang diperlukan dengan cara : (F + R) = A p atau (F + R) = π 4 D p keterangan, A = Luas silinder (m 2 ) p = Tekanan (N/m 2 ) F+R = Gaya tekan dan gesek yang terjadi D = Diameter piston (m) dimana, maka, R (gesekan) = F = 147,15 N 5%. F = 5% x 147,15 N = 7,357 N p = Tekanan kerja untuk pneumatik pada umumnya rata-rata 6 bar = (N m ) UNIVERSITAS MERCU BUANA 35

7 (F + R) = π 4 D p ( ) = D = (0.785 D ) D = D = D = D = D = m D = D = 1.8 cm 2 cm ( ukuran umum yang tersedia dipasaran) Perhitungan gaya pada pneumatik Bagian-bagian dari pneumatik yang dihitung; a. gaya efektif piston gaya efektif piston saat maju gaya ini dapat di hitung dengan rumus; dimana, F = A p A = luas permukaan silinder pneumatik A maka, =. (0.02 ) A = m p = tekanan kerja untuk pneumatik rata-rata 6 bar = N/m 2 UNIVERSITAS MERCU BUANA 36

8 F = m N m F = 188,4 N b. gaya efektif piston saat mundur dimana, F = A p A = π 4 (D d ) ( d = adalah ukuran standar diameter batang piston dari perusahaan.) maka, A =. ( ) A = m Fb = m 2 x N/m 2 Fb = N Konsumsi udara tiap langkah piston konsumsi udara tiap langkah piston mempunyai dua (2) arah, dan dapat dihitung sebagai berikut: a. konsumsi udara saat piston maju konsumsi udara saat piston bergerak maju dapat dihitung meggunakan rumus; maka, V = V = V = m V = liter UNIVERSITAS MERCU BUANA 37

9 b. konsumsi udara saat piston mundur konsumsi udara saat piston bergerak mundur dapat dihitung menggunakan rumus; V = p (D d ) h maka, V = ( ) 0.15 V = V = m V = liter Perhitungan Daya Kompresor a). Debit kompresor debit kompresor adalah jumlah udara yang harus dialirkan kedalam silinder pneumatik dan dapat di hitung dengan cara: Q = (D) v dimana, Q = debit kompresor (l/menit) D = diameter silinder 2 cm 20 mm v = kecepatan piston direncanakan 600 mm/menit = 10 mm/dtk sehingga, Q = π 4 (D) v Q = (20) 10 mm/dtk Q = 10 4 Q = Q = 3140 mm /dtk Q = l/menit UNIVERSITAS MERCU BUANA 38

10 b) Daya kompresor daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan rumus: N = (Q )( ) dimana, N = daya kompresor (PK) Q = debit kompresor (l/menit) η = efisiensi total 0,8 maka, N = (Q )(η ) N = N = kw N = 150 W 746 W N = 0.21 PK 3.5 Pengujian Sistem Pneumatik Pada Miniatur Furniture Multifungsi Dilakukan pengujian sebagai berikut : Pengujian Mampu Angkat Pembebanan yang yang diaplikasikan kepada miniatur furniture multifungsi adalah sebagai berikut : Beban komponen berupa 2 buah kursi dan meja sebesar 15 kg ~ 150 N. Beban benda diatas meja berupa teko sebesar 3 kg ~ 30 N. Setelah 3 kali pengujian, terbukti dimensi silinder kerja ganda mampu melayani beban kerja sesuai desain yang diinginkan dan mampu mengangkat beban lainnya berupa benda diatas meja tersebut. UNIVERSITAS MERCU BUANA 39

11 Keterangan: - Sistem pneumatik yang diaplikasikan adalah untuk mengangkat meja beserta kursi yang berada didalam meja (dibawah) dan cukup ditarik keluar secara manual bila ingin digunakan serta dapat dimasukan kembali apabila sedang tidak digunakan. Sehingga, pneumatik tidak memberikan gaya angkat apa pun terhadap kursi ketika telah dikeluarkan dan di gunakan oleh manusia (untuk produk asli) - Penulis hanya merancang miniatur bukan produk asli, sehingga tidak mungkin untuk melakukan pengujian dengan bobot manusia diatas meja. sehingga pengujian dilakukan dengan memperhitungkan beban miniatur furniture multifungsi (meja beserta kursi didalamnya) dan teko air Pengujian Panjang Langkah Aktual Terhadap Miniatur Furniture Multifungsi Desain pneumatik harus mampu mengangkat/mengeluarkan miniatur furniture multifungsi setinggi 200 mm. Setelah dilakukan 3 kali pengujian maka perhitungan panjang langkah yang diperlukan tidak sesuai dengan ketinggian yang diperlukan yaitu panjang langkah yang dihasilkan hanya 150 mm. Kesalah terjadi dalam perancangan konstruksi rangka serta pemilihan panjang langkah pneumatik yang kurang akurat. Keterangan: UNIVERSITAS MERCU BUANA 40

12 - Prinsip panjang langkah yang diperlukan adalah pneumatik akan bergerak dari posisi awal hingga posisi akhir sehingga meja dan kursi dapat terangkat penuh dan kursi dapat ditarik keluar. - Namun, pada pembuatan produk miniatur ini terjadi ketidak akuratan perhitungan sehingga ketinggian angkat meja dan kursi tidak maksimal. 3.6 Hasil Rekapitulasi Perhitungan Sistem Pneumatik Tabel Hasil Rekapitulasi No. Perhitungan Hasil 1. Gaya Tekan N 2. Perencanaan Diameter Dalam Silinder cm 3. Panjang Langkah Aktual 150 mm 4. Perhitungan Gaya Piston Saat Maju N 5. Perhitungan Gaya Piston Saat Mundur N 6. Konsumsi Udara Piston Saat Maju liter 7. Konsumsi Udara Piston Saat Mundur liter 8. Debit Kompresor l/menit 9. Daya Kompresor 0.21 PK UNIVERSITAS MERCU BUANA 41