TUGAS ELEMEN MESIN CHAPTER 18 FLYWHEEL

Transkripsi

1 TUGAS ELEMEN MESIN CHAPTER 8 FLYWHEEL Disusun oleh : Kelompok Sanny Octavianoes ( ) Jayaanti Marce ( ) Citra rahayu (04 3 4) Lydia ( ) FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA BANDUNG 008

2 Tuas Elemen Mesin CHAPTER 8 FLYWHEEL 8. Pendahuluan diunakan di mesin sebaai penyimpan cadanan eneri pada waktu eneri yan disupply adalah lebih dari yan dibutuhkan dan melepaskannya pada suatu waktu apabila eneri yan dibutuhkan lebih dari yan disupply. Di mesin yan operasinya bersifat intermitten (seperti mesin punch, mesin shear, mesin pemaku, mesin penhancur dan lain-lain), flywheel menyimpan eneri dari sumber power yan besar selama siklus operasi dan melepaskannya dalam periode yan sinkat. Denan demikian, seluruh eneri dari sumber power ke mesin disuplai denan praktis pada kecepatan konstan selama operasi. Pada kasus mesin uap, internal combustion enine, compressor dan pompa, eneri dihasilkan selama satu kali erakan dan sementara itu mesin bekerja dalam suatu siklus untuk menhasilkan eneri selama satu erakan itu terjadi. 8. Koefisien Percepatan (Coefficient of fluctuation of speed) Selisih antara kecepatan maksimum dan minimum selama suatu operasi disebut maksimum percepatan. Perbandinan dari maksimum percepatan terhadap rata-rata kecepatan disebut koefisien dari percepatan. Dimana : N Kecepatan maksimum dalam suatu siklus (rpm) N Kecepatan maksimum dalam suatu siklus (rpm) N + N N Rata-rata kecepatan dalam rpm Rumus Koefisien Percepatan : * N N ( N N ) C s N N + N Koefisien Percepatan adalah faktor yan membatasi dalam merancan flywheel. Nilainya bervariasi terantun pada jenis mesin dimana flywheel

3 Tuas Elemen Mesin diunakan. Tabel berikut ini menunjukkan nilai yan diijinkan untuk koefisien kecepatan pada beberapa mesin. No Type of Machine or Class of Service Coefficient of Fluctuation of speed (Cs) Crushin Machines 0, Electrical machines Electrical machines (direct drive) 0,00 4 Enines with belt transmission 0,03 5 Gear wheel transmission 0,0 6 Hammerin machines 0, 7 Pumpin machines 0,03 to 0,05 8 Machine tools 0,03 9 Paper makin, textile and weavin machines 0,05 0 Punchin, shearin and power presses 0,0 to 0,5 Spinnin machinery 0,0 to 0,00 Rollin mills and minin machines 0,05 Koefisien Percepatan jua dihasilkan dari : ω ω ( ω ω ) C s dalam kecepatan anular ω ω + ω C s v v v ( v v ) v + v dalam kecepatan linear v dimana : ω r Hubunan timbal balik dari koefisien percepatan disebut koefisien mutlak (coefficeient of steadiness) dan disimbolkan denan m. Rumus : m C s N N N

4 Tuas Elemen Mesin Koefisien Eneri (Fluctuation of Enery) Perubahan eneri dapat ditentukan denan diaram moment putar untuk satu kali siklus operasi. Dibawah ini adalah diaram momen putar untuk sebuah silinder denan dua kali putaran pada mesin uap. Titik vertikal mewakili besar momen putar dan titik horizontal mewakili sudut enkol. Apabila momen putar sebesar 0 maka sudut enkol yan dihasilkan adalah 0. Penambahan nilai sampai maksimum terjadi ketika sudut 90 o dan kembali 0 ketika sudutnya Dibaah ini adalah diaram momen putar pada sebuah internal combustion enine denan 4 erakan :

5 Tuas Elemen Mesin 4 Berikut ini adalah diaram momen putar pada beberapa mesin uap : 8.4 Maksimum Perubahan Eneri (Maximum Fluctuation of Enery) Diaram putaran momen untuk sebuah mesin multi silinder ditunjukkan oleh kurva berelomban seperti di bawah ini. Garis horizontal AG menunjukkan nilai rata-rata torsi. Berdasarkan ambar tersebut, eneri flywheel di A E, dimana ; Eneri B E + a Eneri C E + a a

6 Tuas Elemen Mesin 5 Eneri D E + a a + a 3 Eneri E E + a a + a 3 a 4 Eneri F E + a a + a 3 a 4 + a 5 Eneri G E + a a + a 3 a 4 + a 5 a 6 Eneri A Eneri Maksimum flywheel E + a Eneri Minimum flywheel E + a a + a 3 a 4 Perubahan eneri maksimum : E Eneri Maks Eneri Min (E + a ) (E + a a + a 3 a 4 ) a - a 3 + a Koefisien Perubahan Eneri (Coefficient of Fluctuation of Enery) Dapat ditentukan denan perbandinan dari perubahan eneri maksimum terhadap kerja yan dihasilkan per siklus. Koefisien perubahan eneri didenotasikan oleh C e, denan rumus : C e Perubahan eneri maks Kerja per siklus Kerja yan dihasilkan per siklus, salah satunya dapat ditentukan denan cara T x θ, dimana T adalah rata-rata torsi dan θ adalah sudut putar dalam radian pada satu putaran. Kerja per siklus P 4,500 N dimana : P Sumber Daya (Horsepower) N Kecepatan dalam rpm

7 Tuas Elemen Mesin 6 Berikut ini akan ditunjukkan nilai dari koefisien perubahan eneri untuk mesin uap dan internal combustion enine. No Type of Enine Coefficient of Fluctuation of enery (Ce) Sinle cylinder, double actin steam enine 0, Cross-compound steam enine 0,096 Sinle cylinder, Sinle actin, four 3 stroke as enine,93 Four cylinder, Sinle actin, four 4 stroke as enine 0,066 Six cylinder, Sinle actin, four stroke 5 as enine 0, Eneri yan tersimpan pada (Enery Stored in a flywheel) Sebelumnya telah dibahas bahwa ketika flywheel menyerap eneri maka kecepatannya meninkat dan ketika melepaskannya maka kecepatannya berkuran. Total eneri flywheel adalah kemampuan flywheel untuk melepaskan sejumlah eneri sisa. Total eneri kinetik dapat dihasilkan denan : E W I v ω, dimana ; I Momen inersia W berat flywheel k jari-jari pada putaran flywheel ω kecepatan sudut flywheel Perubahan kecepatan flywheel dari ω ke ω, maka perubahan eneri maksimum yaitu ; E Eneri Kinetik Max Eneri Kinetik Min ω ω I - I x I (ω ω ) I ( ω + ω )( ω ω )

8 Tuas Elemen Mesin 7 I. ω ω ) ( ω ω ω I ω ( ) ω I ω. C s W k ω Cs Apabila jari-jari putaran k sama denan radius dari roda, maka k R, sehina : W E k ω Cs W v Cs E x C s Diaram ini diambar denan skala cm 7000 k-cm, dan cm 45 o. Kecepatan mesin sebesar 900 rpm dan fluktuasi kecepatan tidak lebih dari % dari kecepatan rata-rata. Untuk menemukan perpotonan dari pelek flywheel adalah 65 cm dari ratarata diameter. Kepadatan material dari flywheel yan diambil adalah 7. m/ cm 3. Pelek memiliki 4 lenan denan lebar kali dari tebalnya. Efek dari lenan dan lain-lain dapat diabaikan. Solusi : Diberikan. Skala dari momen puntir cm 7000 k-cm skala sudut putar cm 45 o π π 45 x rad 80 4 cm 3 dari diaram momen puntir 7000 x 4 π 5500 k-cm

9 Tuas Elemen Mesin 8 Gambar 8.5 Rata-rata kecepatan mesin, N 900 rpm ω πn π rad / sec Fluktuasi kecepatan ω ω %ω Koefisien fluktuasi dari kecepatan Cs ω ω % 0.0 ω Rata-rata diameter flywheel D 65 cm Radius rata-rata, R 3.5 cm Kepadatan material dari flywheel, ρ 7. m / cm k / cm Daya di A E, dapat dilihat pada ambar 8.5 Daya di B E 0.35 Daya di C E E Daya di D E E Daya di E E E Daya di F E E Daya di G E E

10 Tuas Elemen Mesin 9 Daya di H E E 0.5 Daya di K E E +.6 Daya di L E E Kita menetahui fluktuasi maksimum dari daya, E Daya Max Daya Min ( E + 4.5) ( E 0.35) 4.5 cm k cm W berat dari pelek roda daya Menunakan hubunan E W W W W R ω C s k 9 Contoh yan mewakili dari pelek flywheel t ketebalan dari pelek b lebar dari pelek t area yan mewakili pelek A b t t t t Kita menetahui berat dari pelek W volume tebal A πr 9 t t 43.8 t π cm b cm 0.0 Contoh 8. Diaram momen puntir untuk mesin minyak diambar denan denan skala : Momen puntir, mm 5 N-m ; sudut putar, mm o. p

11 Tuas Elemen Mesin 0 Diaram momen puntir diulan sendiri setiap setenan putaran mesin dan area atas bawah berada di tenah aris momen puntir, order yan diberikan 95, 685, 40, 340, 960, 70 mm. Tentukan massanya jika diameter flywheel 300 mm, koefisien fluktuasi kecepatan adalah 0.3% dan mesin bekerja pada kecepatan 800 rpm. Tentukan ukuran pelek jika lebar pelek adalah kali dari tebalnya. Kepadatan material sebesar 750 k/m 3. Solusi : Diberikan. Skala momen puntir, mm 5 N-m skala sudut putar, mm o π rad 80 Gambar 8. mm 3 dari diaram momen puntir π π 5 J Diameter pelek flywheel, D 300 mm Radius dari pelek flywheel R 50 mm 0.5 m Koefisien fluktuasi dari kecepatan

12 Tuas Elemen Mesin C s 0.3 % Kecepatan mesin, N 800 rpm πn π 800 ω 88.5 rad Kepadatan dari material pelek, ρ 750 k / m Total daya di A E, dapat dilihat pada ambar 8.6 Daya di B E + 95 Daya di C E E 3.75 Daya di D E E Daya di E E E 690 Daya di F E E + 70 Daya di G E E Kita menetahui fluktuasi maksimum dari daya, 3 E Daya Max Daya Min ( E + 95) ( E 690) π J 36 Massa dari flywheel m massa dari flywheel Menunakan hubunan E W Yan mewakili pelek 86 m m R ω C m k t ketebalan pelek b lebar pelek t perpotonan area pelek s 88.5 / sec 985 mm 0.003

13 Tuas Elemen Mesin A b x t t x t t Kita menetahui berat dari flywheel, W m A πr ρ t t m t 0.6 m 6 mm π b 6 3 mm Contoh 8.3 Mesin uap satu silinder denan tenaa anda membanun 00 HP dan kecepatan rata-rata 80 rpm. Koefisien fluktuasi dari tenaa adalah 0 dan koefisien kecepatan rata-rata adalah ± % dari hub dan jari-jari 5% dari momen inersia dari roda, cari berat dari flywheel dan perpotonan area pelek. Asumsi kepadatan material dari flywheel adalah 7. m/cm 3. Solusi : Diberikan. HP dibanun oleh mesin P 00 h.p. Rata-rata kecepatan, N 80 r.p.m. kecepatan sudut, πn π 80 8π ω rad Koefisien fluktuasi dari tenaa, C s 0. Fluktuasi kecepatan, ±% dari kecepatan rata-rata Total fluktuasi kecepatan, / sec N N 4% dari kecepatan rata-rata 0.04 N dan koefisien fluktuasi dari kecepatan, N N C s 0.04 N Diameter rata-rata dari flywheel,

14 Tuas Elemen Mesin 3 D m Radius rata-rata dari flywheel, R m 00 cm Kepadatan material dari flywheel, ρ m / cm k / cm Kita menetahui daya kerja dari flywheel per putaran, fluktuasi Max dari tenaa C s ker ja / putaran Fluktuasi maksimum dari tenaa, E Cs ker ja / putaran k m Berat pelek W berat pelek Sejak momen inersia meninkat 5% memberikan hub dan jari-jari, untuk itu fluktuasi maksimum dari tenaa dari pelek flywheel meninkat 95%. ( ) k m E rim Menunakan hubunan ( E) rim W R ω C W s 8π W k 0.86 Perpotonan area pelek A perpotonan area pelek Kita menetahui berat dari pelek flywheel, W

15 Tuas Elemen Mesin 4 W volume kepada tan A πr ρ W A πrρ cm π Teanan pada pelek flywheel yan di tampilkan pada ambar 8.7, terdiri dari pelek yan memiliki baian utama pada berat komponen pada flywheel, hub merupakan pusat pada batan dan jumlah lenan untuk mendukun pelek. Gambar 8.7 Beberapa tipe teanan yan diberikan pelek flywheel.. teanan rean dari daya sentrifual. teanan tekan yan disebabakan teanan dari lenan pelek 3. teanan ayun didapatkan melalui proses pendininan dari penecoran. Tinkat teanan sanat tini tetapi ini bukan metode yan mudah. Teanan ini diunakan memalui uji faktor keamanan. Kita mendiskusikan tentan jenis teanan sebaai berikut :. Teanan rean denan aya sentrifual Teanan rean dari pelek menhasilkan aya sentrifual

16 Tuas Elemen Mesin 5 b lebar dari pelek dalam cm t tebal dari pelek dalam cm A perpotonan area pelek dalam cm R rata rata radius flywheel dalam cm ρ kepada tan material dari ω kecepa tan sudut dari flywheel dalam rad / sec ν velositas linier dari pelek dalam cm / sec f t teanan rean dalam k / cm pelek dalam k / cm menambarkan elemen kecil dari pelek dapat dilihat pada ambar Volume dari elemen kecil A R θ Gambar 8.8 Berat dari elemen kecil tersebut, dw kepadatan volume ρar θ dan aya sentrifual pada elemen, df dw ρar θ ω R ρar ω θ Komponen vertikal dari df ρar ω θ df sinθ sinθ Total aya vertikal dari diameter pelek XY

17 Tuas Elemen Mesin 6 π ρar ω sinθ dθ ρar ω 0 ρar ω π [ cosθ ]...() Gaya vertikal adalah aya pada P, seperti P f A.() dari () dan () ρar ω ft A t ρ ω R 0 ρ v...(3). Teanan tekan yan disebabkan pereanan lenan Teanan tekan dari pelek dari lenan diasumsikan sama. Panjan D R l π π n n n jumlah lenan Gambar 8.9 Gaya sentrifual pada lenan b t p w ω R k / cm Kita menetahui maksimum teanan tekan M wl btρω R πr n

18 Tuas Elemen Mesin 7 dan modulus Z bt 6 teanan stress, M f b Z btρω R π R 6 * n bt π ρ ω R n t Sekaran total tekanan pada rim yaitu : f f t + f b π ρ ω R n t ω v R Apabila lenan pada flywheel tidak merenan sama sekali dan ditempatkan sanat dekat satu sama lainnya, aya sentrual tidak akan menubah tekanan pada rim. Denan kata lain, ft bernilai nol. Pada sisi lain, apabila lenan merean pada perluasan yan diizinkan pada rim karena adanya sentrifual. Maka tidak akan ada pada lenan, f b bernilai nol Hal ini telah dibuktikan oleh G. Lanza menyatakan bahwa lenan pada flywheel merean sebanyak ¾ nilai dari perluasan pada umunya. Berikut adalah total tekanan pada rim 3 3 f f + fb f v π ρv R ρv 0 5 π R n t n t Contoh 8-4 Mesin multi silinder bekerja pada beban yan tetap pada kecepatan 600.r.p.m. Pada ambar diaram usaha putar, pada skala cm5o km dan cm 30 0, area diatas dan dibawah rata-rata lintasan torsi dalam sq cm sepert dibawah ini: , + -68, , - 6

19 Tuas Elemen Mesin 8 Kecepatan yan disimpan yan berkisar antara ± % dari nilai ratarata pada mesin. Hitun momen inertia pada flywheel. Tentukan dimensi yan cocok untuk flywheel cast iron denan rim denan luas dua kali ketebalan jari-jari. Kepadatan cast iron yaitu 7-5 m/cm dan teanan tekanan yan bekerja adalah 60 k/sq cm. Asumsikan bahwa rim menambahkan 9 % pada penaruh flywheel. (A.M.I.E., Summer 975) Solusi : Kecepatan mesin, N 600 r.p.m Kecepatan sudut, π N 600 π 6 84 rad / sec Skala pada momen putar, cm 50 k k Skala pada sudut putar, π π cm rad 80 6 cm pada momen putar diaram 50 π 30 9k k m 6 Fluktuasi kecepatan ± % pada rata-rata kecepatan total fluktuasi kecepatan, N - N % rata-rata kecepatan N dan koefisien dari fluktuasi kecepatan N N C s N Kepadatan cast iron, ρ 7-5 m/ cm k/cm 3 Daya rentan tekanan yan bekerja. f t 60 k/cm 3

20 Tuas Elemen Mesin 9 Gambar 8-0 Momen putar Vs diaram sudut putar seperti dapat dilihat pada ambar 8.0 Total eneri pada A E Eneri pada B E Eneri pada C E E 0- Eneri pada D E E Eneri pada E E E 0-35 s (minimum enery) Eneri pada F E E (maksimum enery) Eneri pada G E E Eneri pada A Kita menetahui bahwa maksimum fluktuasi eneri. E Max enery- Min enery (E + -6) - (E ) -97 cm ,790 k-m Momen inerisa pada flywheel dimana I momen inersia pada flywheel E I ω denan notasi biasanya C

21 Tuas Elemen Mesin 0 I E ω C k-cm-detik Jawab Dimensi pada rim flywheel Yan pertama marilah kita menentukan kecepatan kelilin dan diameter rata-rata flywheel. Dimana Vkecepatan kelilin flywheel D rata-rata diameter flywheel Denan menunakan hubunan f ρ v 3 denan notasi biasanya v f t ρ ,850 cm/det 8-50 m/det πdn Kita menetahui bahwa v 60 π D D 90 7 cm π 600 Sekaran cari berat dari rim flywheel. Selama rim emnambah 9% dari penaruh flywheel, oleh sebab itu eneri rim flywheel akan menjadi 0-9 waktu total eneri pada flywheel. Kita menetahui bahwa E E C E E 5, C s E 64,47,50 k - cm rim 0 9 E ,47,50 59,3, 70k cm Dimana W berat rim flywheel

22 Tuas Elemen Mesin Kita menetahui bahwa W E v rim E w rim 59,3, v (,850) 43-3 k Dimana t Ketebalan rim flywheel b luas rim flywheel t (diketahui) Kita menetahui bahwa W Volum kepadatan (b t πd ) ρ t 3 ( t t πd ) ρ π dρt 3 W πdρ π t atau 6 cm Jawab dan b t * 6 cm Jawab * Berat rim flywheel bias dicari denan menunakan hubunan berikut. Selama rim menambahkan 9 % pada penaruh flywheel. Maka unakan I 9 I. rim 0 flywheel W R 0 9 I flywheel W W 43 3 k 90 7 ( E) rim 0 9( E) flywheel

23 Tuas Elemen Mesin W v C s s 0 9 ( E) flywheel W (,850) , , W 43 3 k 0 0 (,850) Contoh 8-5 Diaram 8- menunjukkan fluktuasi pada momen putar yan efektif sampai pada rata-rata momen putar pada mesin resiprok. Daerah di diatas dan dibawah rata-rata lintasan momen putar denan urutan 5-3,3-3,3-8,4-7,-8,3-6,3-5 dan-8 sq-cm. Diaram telah diambarkan seperti skalan di bawah ini, Momen putar, cm,000 k-m Sudut putar cm 60 0 Untuk mesin, desain flywheel yan cocok. Rata-rata r.p.m yaitu 50 dan total fluktuasi kecepatan tidak boleh melebihi 3-5 % dari rata-rata Gambar 8- Tentukan daerah session silan yan cocok pada rim flywheel, 5 asumsikan total eneri pada flywheel adalah rim. Kecepatan kelilin flywheel 4 sampai pada 5 meter/ detik Hitun tekanan sentrifual yan dihasilkan oleh rim flywheel.

24 Tuas Elemen Mesin 3 Solusi : Skala momen putar cm,000 k-m Skala sudut putar π cm 60 0 rad 3 (A.M.I.E., Summer 975) cm pada diaram momen putar π,000,047 3 k m 3 Rata-rata kecepatan Total fluktuasi kecepatan 3-5 % rata-rata kecepatan 3 5 N - N N 00 N N C s N Total eneri flywheel 5 nilai rim 4 Kecepatan kelilin flywheel v5m/sec,500 cm/sec Yan pertama mari kita mencari maksimum fluktuasi eneri Dimana eneri pada A E Eneri pada B E Eneri pada C E E + Eneri pada D E E Eneri pada E E E + - (minimum enery) Eneri pada F E E + -9 (maksimum enery) Eneri pada G E E 0-7

25 Tuas Elemen Mesin 4 Atau Berat rim flywheel Dimana Eneri pada H E E + -8 Eneri pada I E E Eneri pada A Kita menetahui bahwa maksimum fluktuasi eneri E Eneri maksimum Eneri minimum (E ) (E 0-7) 6-5 cm 6-5, ,800 k-m Mari kita cari rata-rata jari-jari flywheel Dimana R Rata-rata jari-jari flywheel Kita menetahui kecepatan putar flywheel ω πn 60 v R v R π R R 0-956m 95.6cm Jawab W berat rim flywheel E Total eneri pada flywheel Kita menetahui bahwa E E C s E 6,800 E 97, 43k m C Selama total eneri flywheel adalah eneri rim, oelh Karen itu 4 eneri rim flywheel. 4 4 E rim E 97, ,667 k-m W atau v 90, 667

26 Tuas Elemen Mesin 5 W 5 90, , W 7,906 k 5 Area silan pada rim flywheel Dimana A Daerah silan pada rim Kita menetahui bahwa W Volum * Kepadatan W 7,960 πrρ π Jawab,88 cm Jawab (Asumsikan ρ 0 007k / cm ) Catatan Apabila lebar rim (b) lebih besar kali dari tebal (t) A b x t t x t t t,88 t 94 t cm Dan bt 60-8 cm Teanan sentrifual yan dihasilkan oleh rim Dimana f t tekanan sentrifual (tekanan tensil) diproduksi rim Denan menunakan hubunan f t ρ v notasi biasanya (500) 6 5k / cm Jawab Contoh 8-6 Sebuah otto cycle membanun 50 I.H.P pada 50 r.p.m denan 75 ledakan per menit. Perubahan kecepatan dari awal kepada akhir pada perlakuan kekuatan tidak boleh melebihi 0-5 % dari rata-rata sisi lainnya. Desain saerah rim yan cocok yan memiliki lebat empat kali lebih dalam supaya tekanan tidak

27 Tuas Elemen Mesin 6 6 melebihi 49 k/m. Asumsikan bahwa tekanan flywheel kali dari eneri yan 5 disimpan oleh rim dan kerja selama perlakuan kekuatan adalah -40 kali kerja selama siklus. Kepadatan bahan rim yaitu 7,00 k/m Solusi: Diketahui I.H.P, dibanun, P 50 Kecepatan mesin N 50 r.p.m Ledakan per menit 75 Fluktuasi kecepatan ± 0 5% dari rata rata Total fluktuasi kecepatan Koefisien rata-rata kecepatan N - N % rata-rata 0-0 N N N C 0 N f t 40 k/ cm Eneri yan disimpan pada flywheel 6 Eneri yan disimpas rim 5 Kerja selama perlakuan -40 x Kerja selama siklus Kepadatan material rim ρ 0 7,00k / m 0.007k / cm Pertana mari kita mencari ratar-rata torsi yan dipindahkan melalui flywheel. Kita menetahui bahwa Horsepower, P rata π N T rata 4,500 T rata rata P 4,500 π N 50 4, k m π 500

28 Tuas Elemen Mesin 7 Selama ledakan per mnit sama denan N, karena mesin 4 tak. Torsi V s sudut putar () pada mesin empat tak ditunjukkan pada ambar 8-. Kita tahu bahwa kerja per silkus Trata rata θ 39 4π 3,000k m Kerja selama perlakuan -4 3,000 4,00k m Pekerjaan selama kekuatan pukulan ditunjukkan oleh suatu seitia ABC di fi.8-, di mana AC π radians dan tininya BF T max Pekerjaan selama pukulan π x Tmax π x Tmax 400 Tmax 400 x π 674 k-m Tininya di atas rata-rata tenaa putaran aris ( Mean Torque Line ), BG BF- FG Tmax Tmean k-m Di area BDE ( yan ditunjukkan di fi 8.) di atas rata-rata tenaa putaran aris menhadirkan fluktuasi eneri yan maksimum, oleh karena itu dari hubunan eometris

29 Tuas Elemen Mesin 8 Area BDE Area ABC BG BF Maximum fluktuasi eneri, Dimana 435 E k-m 674 ν Percepatan roda D Diameter roda pν f t 0.007ν x98 ν 335 cm / sec ,35 m /sec π D N D 335 x x cm π N π x50 Dimensi Cross-sectional roda dimana, t ketebalan atau kedalaman roda b Jarak roda 4t Pertama-tama, kita temukan beban dari roda dimana, E Total eneri roda W Beban yan melinkari roda Hubunannya, E E x C B E 3483 E 7450 k-m C x0.0 B 6 Eneri yan disimpan oleh roda kali eneri yan disimpan oleh roda, 5 oleh karena itu eneri dari roda,

30 Tuas Elemen Mesin 9 E rim 5 5 E x k m 6 6 W x υ W x x x9.8 W 5875 k 3.35 Kita ketahui bahwa beban roda, D W A x π R x ρ b xt x π x xρ t xt x π x x t 5875 t t cm b 4t 4 x cm Contoh 8-7 Suatu mesin punch membuat 5 pukulan per menit dan mampu membuat 5 mm aris tenah melubani di 8 mm plat baja tebal yan mempunyai kekuatan shear strenth 3000 k/m. Operasi berlansun selama dari suatu 0 revolusi poros mesin itu. Horsepower memerlukan untuk menemudikan motor, asumsi suatu esisiensi mekanik 95%. Tentukan dimensi untuk panampan dari roda, yan kecepatan putarnya 9 kali dari poros mesin. Koefisien fluktuasi kecepatan yan diizinkan adalah 0. Roda terbuat dari besi cor yan mempunyai tekanan workin stress ( tensile) 60 k/cm dan berat 7.5 m/cu cm. Diameter roda tidak melebihi 40 cm yan disebabkan oleh pembatasan ruan. Poros dan ruji diasumsikan untuk dilenkapi 5% dari perputaran kelembaman dari roda.

31 Tuas Elemen Mesin 30 Periksa tekanan sentrifual yan ada di dalam roda itu. Solusi : Jumlah pukulan / min, n 5 Diameter luban, d 5 mm.5 cm Tebal papan, t 8 mm.8 cm shear strenth, f 3000 k/ cm s Efisiensi Mesin, η m 95 % 0.95 Kecepatan roda 9 kali Rata-rata kecepatan roda, N 9n 9 x 5 5 rpm Koefisien kecepatan fluktuasi yan diijinkan, Teanan tarik, C B 0. f 60 k/ cm t Kepadatan besi cor, ρ 7.5 m/ cm 3 Diameter roda, Radius roda, D 40 cm R 70 cm Area yan teriris π dt π x.5x cm Gaya lintan maksimum, F area x ketebalan 4.3 x k Eneri per stroke * Rata-rata shear force x ketebalan ½ F x t ½ x 4390 x k-cm Eneri per min Enery/stroke x No. Of workin strokes/min 3850 x k-cm k-m Horsepower diperlukan untuk menandarai motor Enery required per min hp 4500 xη 4500x0.95 Dimensi roda penampan-lintan m

32 Tuas Elemen Mesin 3 Mempertimbankan panampan lintan dari roda seiempat dan diasumsikan lebar roda sama denan dua kali ketebalan roda. dimana, b lebar roda t tebal roda A Cross sectional area roda b x t Operasi berlansun selama 0 dari suatu revolusi poros mesin, oleh karena itu selama 0 9 dari suatu revolusi poros mesin, eneri yan disimpan di dalam roda itu. Maximum fluktuasi eneri, 9 9 E x Enery per stroke x k cm 0 0 Dimana W berat roda Poros dan ruji menyediakan 5% dari perputaran kelembaman dari roda, oleh karena itu fluktuasi eneri yan maksimum yan disajikan oleh roda menjadi 95% E Iω C B W πn k CB 60 W π x W ( k R 70 cm ) x34335 W 8k 76 Berat roda diketahui, W volume x kepadatan Ax πdxρ Axπ 40x x000 A 37cm πx40x7.5 Asumsi perbandinan lebar roda ke ketebalan roda menjadi,

33 Tuas Elemen Mesin 3 dimana A b x t t t t 7.5 t 4. cm b x cm dan periksa centrifual stress f t centrifual stress ρ f t υ 7.5 πx40x5 x 0 k/ cm 000x98 60 πdn Ket υ sec 60 cm / Tekanan roda Berikut adalah tekanan dari suatu roda.. Teanan Tarik ( Tensile Stress ) berkaitan denan aya sentrifual bertindak pada roda. Bendin stress berkaitan denan tenaa putaran memancarkan dari roda kepada batan atau dari batan kepada roda itu. 3. Shrinkae stresses menekankan dalam kaitan denan berbeda tinkat mendinin. Kita akan sekaran mendiskusikan dua hal pertama itu jenis menekankan sebaai berikut:. Teanan-Tarik dalam kaitan denan aya sentrifual Dalam kaitan denan aya sentrifual bertindak pada roda, lenan akan dijadikan untuk menarahkan teanan tarik siapa pentin/besar adalah sama seperti dibahas di artikel yan sebelumnya Tensile stress in the arms, f 3 3ρυ f t 4 4

34 Tuas Elemen Mesin 33. Bendin Stress dalam kaitan denan tenaa putaran yan sedan dipancarkan Dalam kaitan denan tenaa putaran memancarkan dari roda, lenan akan dijadikan untuk membenkokkan, sebab mereka memerlukan untuk membawa tenaa putaran beban yan penuh. Dalam ranka menemukan momen lentuk yan maksimum pada lenan, munkin saja diasumsikan sebaai centilever berkas cahaya yan tetap di poros dan membawa suatu beban terpusat di akhir roda itu. dimana, T Tenaa putaran yan dipancarkan R Rata-rata radius roda r Radius poros n Jumlah lenan Z Modulus baian untuk panampan-lintan Menisi pada masin-masin lenan tanan T R n Maksimum momen lentuk ( Bendin Moment ) yan berada pada lenan tanan di poros T R n M x( R r) Bendin stress pada lenan, f b M Z T R n Z ( R r) Total tensile stress pada lenan di akhir poros,

35 Tuas Elemen Mesin 34 f f t + f b Cat :. Total tekanan pada lenan mestinya tidak melebihi tekanan yan diizinkan. Jika roda diunakan sebaai suatu sabuk pulley, kemudian lenan jua diperlakukan untuk lentur dalam kaitan denan menjarin teanan sabuk ( T T ), dimana T dan T adalah teanan pada sisi kendor dan sisi ketat berturut-turut. Oleh karena itu lentur menekan dalam kaitan denan teanan sabuk, f b ( T T )( R r ) n xz Total bendin stress di lenan di poros akhir, f f + b f b b ( T T )( R r) T R r T ( R r) + + RnZ nz nz R Dan total tensile stress di lenan di poros akhir, f f + f + t b b ( T T ) f 8.9 Dimensi Cross-Sectional lenan roda Panampan-Lintan dari lenan pada umumnya berbentuk lonjon denan sumbu utama ( major axis ) dua kali lebih pelenkap poros ( minor axis ), seperti ditunjukkan di fi 8-4 dan itu dirancan untuk teanan lentuk yan maksimum itu ( maximum bendin stress ). dimana, a Sumbu utama ( Major axis ) b Pelenkap poros ( Minor axis )

36 Tuas Elemen Mesin 35 π Section modulus Z 3 b a...(i) Kita ketahui bahwa maximum bendin stress, f b M T ( R r)...(ii) Z RnZ Asumsi a b, dimensi dari lenan diperoleh dari ( i) dan ( ii) Cat :. Lenan dari roda yan runcin dari poros ke roda itu. Rumcinnya sekitar cm per meter panjannya dari lenan sumbu utama ( major axis ) dan cm per meter panjannya dari pelenkap poros ( minor axis ).. Jumlah lenan umumnya 6. Kadan-Kadan jumlah lenan munkin 8, 0, atau untuk roda yan ukurannya sanat besar. 3. Lenan boleh lurus atau curved. Tetapi lenan lurus mudah untuk melempar dan tonkan 4. Lenan diperlakukan ke pembalikan yan menekankan, oleh karena itu suatu faktor keamanan minimum 8 yan harus diunakan. Dalam beberapa hal seperti mesin dan mesin yan punchin yan diperlakukan ke oncanan yan keras, faktor keamanannya 5 yan harus diunakan. 5. Roda terban yan lebih kecil ( diameternya kuran dari 60 cm ) tidak dilenkapi denan lenan. Mereka dibuat tipe jarinan denan luban di dalam jarinan aar mudah menananinya. 8.0 Perancanan tankai, poros dan kunci

37 Tuas Elemen Mesin 36 Diameter tankai untuk roda diperoleh dari tenaa putaran yan maksimum dipancarkan. Kita ketahui bahwa T max π f sd 6 d diameter tankai f s Shear stress diijinkan menekan untuk material dari tankai Poros dirancan sebaai tankai yan koson, untuk putaran tenaa yan maksimum. Kita ketahui bahwa 4 4 π d d T max f s 3 6 d d diameter luar d Diameter poros baian dalam atau diameter tankai Diameter poros pada umumnya diambil dua kali dari diameter tankai dan panjanny dari sampai denan.5 kali diameter tankai. Bentuk standar diunakan untuk poros dan tankai. Panjan kunci diperoleh denan mempertimbankan keaalan kunci dalam memoton. Kita ketahui bahwa tenaa putaran yan dipancarkan oleh tankai, d Tmax l x w x f s x l panjan kunci f s shear stress dari material d diameter tankai Contoh 8-8 Suatu besi cor roda, rata-rata diameternya 3 meter, mempunyai enam lenan baian berbentuk lonjon. Diperlukan persediaan k-m eneri, yan berputar pada 00 rpm. Kecepatan rata-rata diameter adalah 9m/sec. Asumsi keseluruhan eneri disimpan di dalam roda, temukan panampan lintan, jika jarak lebarnya adalah 30 cm. Temukan panampan-lintan dari lenan dekat boss, mendekati asumsi yan perlawanan yan melenkun sepadan denan perlawanan puntiran tankai

38 Tuas Elemen Mesin 37 yan diameternya.5 cm. Shear stress yan maksimum menekan di tankai tidak melebihi 630 k/cm dan teanan-tarik di lenan 60 k/cm. Asumsikan pelenkap poros ( minor axis ) dari bentuk lonjon menjadi 0.65 sumbu utama. Solusi : Diameter roda, D 3m Radius roda, R.5 m 50 cm Jumlah lenan, n 6 Eneri yan disimpan, E k-m Kecepatan roda, N 00 rpm Kecepatan sudut roda, πn πx00 0π ω rad/sec