PERENCANAAN SISTEM HIDRAULIK SEBAGAI MEKANISME PENGGERAK PADA MESIN PENCETAK PAVING DENGAN TIPE 12 PRODUK

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PNEUMATIK DAN HIDRAULIK PERENCANAAN SISTEM HIDRAULIK SEBAGAI MEKANISME PENGGERAK PADA MESIN PENCETAK PAVING DENGAN TIPE 12 PRODUK Oleh : FAJAR ISMA IL ARIFIYANTO NRP PROGRAM STUDI DIPLOMA III JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2006

2 LEMBAR PENGESAHAN PERENCANAAN SISTEM HIDRAULIK SEBAGAI MEKANISME PENGGERAK PADA MESIN PENCETAK PAVING DENGAN TIPE 12 PRODUK TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya Teknik Mesin Pada Bidang Studi Teknik Produksi Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Mengetahui/Menyetujui : Dosen Pembimbing Ir. H. Syamsul Hadi, MT. NIP SURABAYA 2006

3 ABSTRAK Proses pembuatan paving di daerah Porong, Sidoarjo, Jawa Timur memang masih menggunakan tenaga manusia dalam memasukkan bahan baku ke dalam cetakan termasuk juga dalam menggerakkan cetakan bawah ke atas, namun proses pengerjaannya lama. Oleh karena itu dibuatlah perencanaan alat yang diharapkan dapat mempercepat proses dan memperbaiki hasil. Perencanaan alat yang direncanakan ini menggunakan sistem hidraulik, sehingga alat yang semula masih menggunakan tenaga manusia dalam memasukkan bahan baku ke dalam cetakan dan menggerakkan cetakan bawah ke atas, kini dirubah menjadi alat yang menggunakan motor dan pompa sebagai sumber tekanan serta oli sebagai fluida penggerak silinder hidraulik. Selanjutnya dilakukan perencanaan dan perhitungan untuk menentukan jenis-jenis dari peralatan hidraulik. Hasil perencanaan dan perhitungan menunjukkan bahwa besarnya gaya pembentukan adalah 51192,68 N dengan ukuran silinder sebagai berikut : Dpiston = 0,080 m, Drod = m, stroke = 0,51 m. Setelah itu didapatkan tekanan silinder sebesar 1738,68 psi serta kapasitas pompa sebesar 4, m 3 /s. Disamping itu daya motor juga didapatkan sebesar 8,37 Hp. Kemudian dengan adanya gaya angkat sebesar F = 1007,82 N pada tiap silinder dengan ukuran silinder : Dpiston = 0,040 m, Drod = 0,0224 m dan stroke = 0,30 m, setelah itu didapatkan tekanan silinder sebesar 864,27 psi. Adanya gaya dorong pada kereta bahan sebesar 840 N diperoleh silinder dengan ukuran : Dpiston = 0,040 m, Drod = 0,0224 m dan stroke 0,30 m, maka didapatkan tekanan silinder sebesar 1730,578 psi. iii

4 ABSTRACT A tool that make a stone (paving) in Porong, Sidoarjo, East Java still use man power to put raw material into dies and move dies from under to the above of.but the processing to make a stone is longer, the process takes too much time, and the result is not perfect or bad. Because of this matter, we design a tool would be faster in processing and with a better result. A tool that will be used is using an hydraulic system, so tool that used manpower to put raw material into dies and move dies from under to the above but now changed to be a tool that use motor and hydraulic pump as the pressure tool and oil as the working fluid in it. This tool required 4/3 spring centered manually actuated that useful to make the cylinder move extend and retract as on the planning. From design and result shown that the pressure force is 51192,68 N with diameter of cylinder s : piston diameter = 0,080 m, rod diameter = 0,045 m, stroke = 0,51 m. After that we had a pressure of cylinder by 1738,68 psi and capacity of pump by 4, m 3 /s. by the way the power of motor also got by 8,37 Hp. Next any pressure force is 1007,82 N in a cylinder with diameter of cylinder s : piston diameter = 0,040 m, rod diameter = 0,0224 m and stroke = 0,30 m. After that we had a pressure of a cylinder by 864,27 psi.next any pressure in material cart is 840 N in a cylinder with diameter of cylinder s : piston diameter = 0,040 m, rod diameter = 0,0224 m and stroke = 0,30m. After that we had pressure of a cylinder by 1730,578 psi. iv

5 KATA PENGANTAR Alhamdulilllah, segala puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya sehingga penyusunan Tugas Akhir yang berjudul : Perencanaan Sistem Hidraulik Sebagai Mekanisme Penggerak Pada Mesin Pencetak Paving Dengan Tipe 12 Produk, dapat diselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS untuk bisa dinyatakan lulus. Dalam rangka tersebut maka disusunlah Tugas Akhir ini oleh penyusun dengan berusaha semaksimal mungkin untuk menguraikan serta menganalisa hal-hal yang berkaitan dengan Tugas Akhir ini. Selain itu Tugas Akhir ini juga merupakan suatu bukti yang dapat diberikan kepada almamater dan masyarakat untuk kehidupan sehari-hari. Selama waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini penyusun banyak memperoleh dukungan dari beberapa pihak. Dengan segala kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. ALLAH SWT. dan junjungan Nabiku Muhammad SAW. 2. Ayah dan Ibu (Alm) tercinta beserta kakak - kakak atas doa serta dukungannya sehingga terselesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Hari Subiyanto, MSc, selaku Koordinator Program Studi D3 Teknik Mesin FTI ITS, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menempuh Tugas Akhir ini. 4. Bapak Dedy Zulhidayat ST. MT, selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi D3 Teknik Mesin FTI ITS. 5. Bapak Ir. H. Syamsul Hadi, MT, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu dan tenaga serta bantuannya baik moril maupun materiil untuk memberikan bimbingan kepada penulis selama menyelesaikan Tugas Akhir ini. v

6 6. Bapak Ir. Subowo, Msc, selaku Dosen Wali yang telah memberikan nasehat dan semangat kepada penulis sehingga Tugas akhir ini dapat terselesaikan. 7. Bapak Dosen Tim Penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran guna kesempurnaan Tugas Akhir ini. 8. My Love Ninik yang telah memberikan banyak dorongan, semangat, cinta dan kasih sayang serta do a yang sangat berarti bagiku. 9. Rekan satu tim Tugas Akhir Moch. Choifin (Ucup) dan rekan rekan d3mits 2002 : (Cokro trims atas dasinya, Penyu trims atas sepatunya, Abied, Ade, Adi ndut, Adi kecap, Adimul, Agung, Agus S., Aldi, Andra, Aan (Alm), Ardi, Arga, Arif B., Asad, Ayubi, Badrut, Basuki, Bayu, Copet, Damai, David, Dedi E., Dedi S., Diyah, Djibon, Dwi K., Doweh, Fais, Frenky, Glocon, Gunawan, Gusur, Haram, Hardianto, Haris, Haspar, Heri P., Heri W., Indra, Jazil, Jufri, Kake, Kandank, Kenanga, L. Bagus, Ma2k, Mansur, Mat, Mbenx, Ndaru, Ogie, Pri, Puguh, Rafief, Riky, Sarjono, Sawab, Sigit, Sony, Tohir, Topan, Umar, Untung, Wadlik, Wahyu, Wi2n, Yitno, Zamroni, Ziko. 10. Teman teman kost Gebang Rodah Sekolahan 16 dan Gebang Wetan Gg 1 No.06 serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu-persatu, terima kasih atas dukungan dan bantuannya sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Kekurangan atau ketidaksempurnaan tentu masih ada, namun bukan sesuatu yang disengaja, hal tersebut semata-mata disebabkan karena kekhilafan dan keterbatasan pengetahuan yang dimiliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca dan mahasiswa, khususnya mahasiswa Program Studi D3 Teknik Mesin FTI ITS. Surabaya, Januari 2006 Penyusun vi

7 DAFTAR ISI COVER i LEMBAR PENGESAHAN....ii ABSTRAKSI.....iii ABSTRACT... iv KATA PENGANTAR....v DAFTAR ISI.vii DAFTAR GAMBAR xi DAFTAR TABEL xiii DAFTAR LAMPIRAN...xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Perumusan masalah Batasan masalah Tujuan Sistematika penulisan....3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Proses konversi energi sistem tenaga hidraulik Hukum Pascal Transmisi gaya hidraulik Transmisi tekanan Persamaan kontinuitas Daya hidraulik Persamaan energi Sistem distribusi Pipa Hose Aliran hidraulik dalam pipa Aliran laminer dan turbulen...17 vii

8 2.11 Bilangan Reynolds Persamaan Darcy Kerugian mayor Kerugian minor Fluida hidraulik Peralatan komponen hidraulik Pompa hidraulik Reservoar Aktuator Katup (valve) Saringan (strainer) Poros Macam macam poros Hal penting dalam perencanaan poros Perencanaan poros secara garis besar Bantalan Macam macam bantalan Perencanaan bantalan Analisa posisi sudut Pergerakan mekanisme cetakan bawah Pergerakan mekanisme kereta bahan 51 BAB III METODOLOGI PERENCANAAN 3.1 Diagram alir Sirkuit hidraulik..57 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Skema hidraulik Perhitungan tekanan perencanaan Pemilihan pipa Pemilihan hose Memilih komponen hidraulik.63 viii

9 4.5.1 Directional control valve Check valve Strainer Kerugian tekanan (head loss) Head loss mayor Head loss minor Menentukan pompa Menentukan daya motor Perhitungan pada silinder penggerak cetakan bawah Perhitungan kerugian perpipaan Perhitungan tekanan perencanaan Perhitungan gaya dan kecepatan silinder Perhitungan pada silinder penggerak kereta bahan Perhitungan kerugian perpipaan Perhitungan tekanan perencanaan Perhitungan gaya dan kecepatan silinder Analisa gaya dan kecepatan Gaya pada mekanisme penggerak cetakan bawah Gaya pada mekanisme penggerak kereta bahan Kecepatan pada mekanisme penggerak cetakan bawah Kecepatan pada mekanisme penggerak kereta bahan Perencanaan dan pemilihan poros Poros Poros Poros Poros Perencanaan dan pemilihan bantalan Bantalan untuk poros Bantalan untuk poros Perhitungan posisi sudut Pergerakan mekanisme cetakan bawah Pergerakan mekanisme kereta bahan 133 ix

10 BAB V KESIMPULAN.142 DAFTAR PUSTAKA.144 LAMPIRAN 145 x

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema perubahan energi pada excavator... 4 Gambar 2.2 Distribusi tekanan pada ruang tertutup... 6 Gambar 2.3 Prinsip hukum Pascal... 6 Gambar 2.4 Skema pemindah gaya hidraulik... 7 Gambar 2.5 Skema transmisi gaya... 8 Gambar 2.6 Kontinuitas aliran... 9 Gambar 2.7 Silinder hidraulik Gambar 2.8 Sistem pipa untuk mendapatkan persamaan Bernouli Gambar 2.9 Tekanan dan gaya yang terjadi di dalam pipa Gambar 2.10 Aliran laminer Gambar 2.11 Aliran turbulen Gambar 2.12 Moody diagram Gambar 2.13 Grafik efisiensi hidraulik sebagai fungsi dari viskositas Gambar 2.14 Istilah dari viskositas untuk operasi sistem hidraulik Gambar 2.15 Fluida hidraulik sebagai sealing Gambar 2.16 Pompa roda gigi eksternal Gambar 2.17 Pompa roda gigi internal Gambar 2.18 Konstruksi dari reservoar Gambar 2.19 Silinder single acting Gambar 2.20 Silinder double acting Gambar 2.21 Pressure relief valve Gambar 2.22 Operasi check valve Gambar 2.23 Katup 4/3 spring centered manually actuated Gambar 2.24 Katup four way air pilot actuated Gambar 2.25 Operasi dari solenoid untuk menggeser spool Gambar 2.26 Strainer Gambar 2.27 Susunan bantalan gelinding Gambar 2.28 Pergerakan mekanisme cetakan bawah...49 Gambar 2.29 Pergerakan lengan AB dan silinder hidraulik Gambar 2.30 Pergerakan lengan AB dan BC xi

12 Gambar 3.1 Diagram alir perencanaan Gambar 3.2 Sirkuit hidraulik Gambar 3.3 Tuas Penggerak Mesin Pencetak Paving Gambar 4.1 Skema hidraulik (depan) Gambar 4.2 Skema Hidraulik (samping) Gambar 4.3 Perencanaan hidraulik cetakan bawah Gambar 4.4 Perencanaan hidraulik kereta bahan Gambar 4.5 Poros 1 tampak atas Gambar 4.6 Poros 2 tampak atas Gambar 4.7 Poros 3 tampak atas Gambar 4.8 Poros 4 tampak atas Gambar 4.9 Distribusi gaya pada bantalan Gambar 4.10 Distribusi gaya pada bantalan Gambar 4.11 Pergerakan mekanisme cetakan bawah Gambar 4.12 Pergerakan lengan AB dan silinder hidraulik Gambar 4.13 Pergerakan lengan AB dan BC xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Harga kekasaran permukaan pada berbagai pipa...20 Tabel 2.2 Faktor K untuk katup dan fitting...22 Tabel 2.3 Kesesuaian sifat fluida hidraulik...26 Tabel 2.4 Perbandingan pada berbagai jenis pompa...28 Tabel 2.5 Perbandingan dari berbagai jenis motor...34 Tabel 3.1 Prinsip kerja tuas DCV...58 xiii

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Pemilihan komponen hidraulik Lampiran B Pemilihan material Lampiran C Angka keamanan Lampiran D Pemilihan motor listrik Lampiran E Poros Lampiran F Bantalan Lampiran G Standart konversi Lampiran H Hasil pengujian xiv