BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. METODE PERANCANGAN VDI 2221 Metode perancangan VDI 2221 merupakan metode perancangan yang di gagas oleh Persatuan Insinyur Jerman (Verein Deutscher Ingenieure/VDI) yang dijabarkan oleh Gerhard Pahl dan Wolfgang Beitz. Metode tersebut adalah Pendekatan Sistematik terhadap desain untuk system teknik dan produk teknik. Metode perancangan sistematis adalah suatu metode pemecahan masalah teknik dengan menggunakan tahap demi tahap analisis dan sintesis. Analisis adalah penguraian suatu sistem yang kompleks menjadi elemen-elemen dan mempelajari karakteristik masing-masing elemen tersebut beserta kolerasinya. Sintesis adalah penggabungan elemen-elemen yang sudah diketahui karakteristiknya untuk menciptakan suatu sistem baru TUJUAN METODE VDI 2221 Efektifitas merupakan salah satu syarat utama dalam merancang suatu produk. Keinginan pemesan, situasi pasar, dan perkembangan teknologi harus diperhatikan untuk bisa menghasilkan rancangan yang baik serta sesuai dengan kebutuhan dan keinginan pemesan. Ketiga hal tersebut dapat diatasi dengan metode VDI Metode VDI 2221 bertujuan untuk memudahkan seseorang perancang marumuskan dan mengarahkan berbagai varian desain yang ada karena dalam metode tersebut ide-ide yang ada disusun secara efisien dan sistematis LANGKAH KERJA DALAM METODE VDI 2221 Langkah kerja dalam metode ini terdiri dari 7 tahap yang dikelompokkan dalam 4 fase yaitu:

2 7 1. Penjabaran tugas (Clasification of task) Meluputi pengumpulan informasi mengenai permasalahan dan kendala-kendala yang dihadapi, kemudian disusun suatu daftar persyaratan mengenai rancangan yang akan kita buat. 2. Penentuan konsep rancangan (Conceptual design) Meliputi tiga langkah kerja yaitu : a. Menentukan fungsi dan strukturnya. b. Mencari prinsip solusi dan strukturnya. c. Menguraikan solusi menjadi varian yang dapat direalisasikan. 3. Perancangan wujud (Embodiment Design) Pada perancangan wujud ini dimulai dengan menguraikan rancangan dalam modul-modul yng diikuti oleh desain awal dan desain jadi. 4. Perancangan rinci (Detail design) Tahap ini merupakan proses perancangan dalam bentuk gambar yang tersusun dan gambar detail termasuk komponen, spesifikasi bahan, toleransi dan lainnya. Pada tahap ini semua pekerjaan didokumentasikan sehingga pembuatan produk dapat dilakukan Penjabaran Tugas (Clasification of Task) Pada langkah ini dilakukan perumusan dan daftar persyaratan yang disesuaikan dengan kehendak konsumen yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Informasi ini akan menjadi acuan penyusunan spesifikasi. Pekerjaan pekerjaan yang dilakukan meliputi: a. Mengumpulkan informasi atau data yang berhubungan dengan perancangan dan memeriksa kendala apa saja yang dihadapi. b. Memeriksa kehendak-kehendak lain yang dapat menunjang pekerjaan. c. Merumuskan tugas yang diadapi. Hasil kerja yang diperoleh ialah daftar kehendak (requirement list). Daftar kehendak merupakan dokumen penting dalam melaksanakan lengkah kerja lainnya.

3 8 Pentingnya daftar kehendak menyebabkan penanganannya harus teratur dan sistematik dalam suatu format yang dinamakan spesifikasi. Untuk mempermudah penyusunan spesifikasi dapat dilakukan dengan meninjau aspek-aspek tertentu seperti aspek geometri, energy, ekonomi, dll. Dari aspek-aspek tersebut dapat diuraikan syarat-syarat yang harus dipenuhi sehingga dapat dirumuskan tugas-tugas yang dihadapi oleh perancang. Setelah spesifikasi diperoleh, maka dilakukan abstraksi dan formulasi. Tujuan dari abstraksi adalah untuk menentukan bagian mana dari spesifikasi yang merupakan bagian penting dan berlaku umum. Pada saat melakuka abstraksi dan formulasi hal yang harus diperhatikan adalah membedakan sebuah persyaratan apakah sebagai tuntutan atau keinginan. Tuntutan adalah persyaratan yang harus dipenuhi pada setiap kondisi atau dengan kata lain apabila persyaratan tersebut tidak bisa dipenuhi, maka rancangan dianggap tidak benar atau gagal. Sedangkan keinginan adalah persyaratan yang diinginkan apbila memungkinkan Penentuan Konsep Rancangan (Conceptual Design) Hal-hal yang dibahas dalam conceptual design adalah: 1. Menentukan fungsi dan strukturnya. a. Struktur fungsi dari keseluruhan (Overall Function) b. Sub fungsi 2. Mencari prinsip solusi dan strukturnya. a. Metode Konvetional b. Metode Intuitif c. Metode Kombinasi

4 9 3. Menguraikan menjadi varian yang dapat direalisasikan. a. Pembuatan konsep varian b. Evaluasi Menentukan Fungsi dan Strukturnya Hal-hal yang dibahas dalam menentukan fungsi dan strukturnya adalah: a. Struktur fungsi dari keseluruhan (Overall Function) Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara keseluruhan. Struktur fungsi ini digambarkan dengan blok diagram yang menunjukkan hubungan input dan output. b. Sub fungsi Apabila funsi keseluruhan cukup rumit, maka cara untuk mengantisipasinya adalah dengan membaginya menjadi beberapa sub fungsi Mencari Prinsip Solusi dan Strukturnya Dasar-dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsip-prinsip solusi dari masing-masing sub fungsi. Dalam tahap ini dicari sebanyak mungkin variasi solusi. Ada tiga kategori dalam pencarian prinsip solusi menurut Pahl-Eitz yaitu: a. Metode Konventional Metode ini meliputi pencarian dalam buku literature, jurnal teknik dan brosur yang dikeluarkan oleh perusahaan. b. Metode Intuitif Solusi ini dating dengan pencarian dan pmikiran pajang. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengembangkan kemampuan intuitif ini antara lain dengan banyak malakukan diskusi dengan orang lain. c. Metode Kombinasi Metode ini mengkombinasikan kemungkinan solusi yang ada. Metode yangdapat digunakan adalah metode bentuk matrik, dimana sub fungsi dan prinsip solusi dimasukkan dalam kolom dan baris.

5 Menguraikan Menjadi Varian yang Dapat Direalisasikan Apabila kombinasi yang ada terlalu banyak maka untuk memilih kombinasi yang terbaik menjadi lebih lama. Supaya halini tidak terjadi, maka apabila memungkinkan jumlah kombinasi dikurangi. 1. Pembuatan Varian Konsep Informasi lebuh lanjut sangat diperlukan untuk pembuatan varian konsep yang dilakukan. Informasi tersebut dapat diperoleh dari: a. Gambar atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian. b. Perhitungan kasar berdasarkan asumsi yang dipakai. c. Pengujian awal berupa pengujian model untu menemukan sifat utam atau pendekatan kuantitatif untuk persyaratan kualitatif mengenai kinerja dari suatu produk jadi. d. Konstruksi model untuk visualisasi dan analisa. e. Analogi model dan simulasi yang sering dilakukan dengan bantuan computer. f. Penelitian lanjut dan literature 2. Evaluasi Evaluasi berarti menentukan nilai kegunaan atau kekuatan yang kemudian dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal. Secara garis besar langkah yang ditempuh adalah sebagai berikut : a. Menentukan kriteria evaluasi Menentukan kriteria evaluasi didasarkan pada spesifikasi yang dibuat. b. Pemberian bobot kriteria Langkah ini merupakankriteria yang dipilih yang mempunyai tingkat pengaruh yang berbeda pada tingkat varian konsep. Sebaiknya evaluasi dititikberatkan pada sifat utama yang diinginkan pada solusi akhir. c. Menentukan parameter kriteria evaluasi Supaya perbandingan setiap varian konsep dapat dilihat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang dipakai varian konsep. d. Memasukkan nilai parameter

6 11 Sebaiknya harga yang dimasukkan adalah harga normal. Nilai keseluruhan untuk varian konsep dapat dihitung dengan menggunakan rumus : OWV = Ʃ Wi. Vv Dimana : Wi = bobot kriteria evaluasi ke j Vv = Nilai kriteria evaluasi ke j e. Memperkirakan ketidakpastian evaluasi Kesalahan evaluasi dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : - Kesalahan subyektif, misalnya kurangnya informasi - Kesalahan perhitungan parameter Perancangan Wujud (Embodiment Design) Tahap perancangan ini meliputi beberapa langkah, yaitu langkah penguraian menjadi modul-modul, pembentukan lay-out, penentuan lay-out jadi. Perancangan wujud dimulai dari produk teknik, kemudian dengan menggunakan kriteria teknik dan ekonomi perancangan dikembangkan dengan menguraikan struktur fungsi kedalam struktur modul untuk memperoleh elemen-elemen pembangun struktur fungsi yang memungkinkan dapat dimulainya perancangan yang lebih rinci. Hasil dari tahap ini berupa lay out yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dengan bentuk elemen suatu produk ayau bahanny, pembuatan prosedurproduksi, dan pembuatan solusi untuk fungsi tambahan. Hasil ini kemudaian dianalisa untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang kekuatan, kinematika, pemilihan bahan, proses dan sebagainya. Pada langkah ini perlu dibuat suatu model untuk mengukur kinerjanya, kualitas, kemudahan dan beberapa kriteria lain dari hasil perancangan. Kemudain dilakukan pengembangan rancangan dari model-model tersebut sehingga diperoleh model yang terbaik.

7 Perancangan Rinci Tahap ini merupakan akhir dari metode perancangan sistematis yang berupa presentasi hasil. Pada langkah kerja ini dilakukan pekerjaan-pekerjaan merinci gambar akhir, termasuk gambar terperinci mengenai tiap-tiap bagian elemen dari produk. 2.4 TEGANGAN IZIN Tegangna izin adalah tegangan yang terjadi akibat pembebanan yang berlangsung tak terbatas lamanya pada elemen mesin, tanpa mengakibatkan terjadinya kepatahan maupun perubahan bentuk yang menuju ke kerusakan. Pemilihan tegangan izin sangat menentukan untuk menghitung dan memeriksa kembali ukuran dari elemen mesin. Besarnya tegangan izin tergantung pada beberapa hal: a. Bahan /material (logam atau nonlogam) 1. Logam (fero, non fero) 2. Non logam (kayu, keramik, dll) b. Jenis pembebanan 1. Pembebanan tekan, menghasilkan tegangan tekan 2. Pembebanan tarik, menghasilkan tegangan tarik 3. Pembebanan tekuk/bengkok, menghasilkan tegangan tekuk/bengkok 4. Pembebanan punter, menghasilkan tegangan punter c. Jenis beban 1. Beban static 2. Beban dinamik ulang 3. Beban dinamik ganti 4. Beban dinamik umum

8 ANGKA KEAMANAN Beberapa pertimbangan untuk menentukan besarnya angka keamanan adalah: a. Angka keamanan kecil apabila: 1. Besarnya gaya luar diketahui dengan pasti. 2. Patahnya elemen konstruksi yang bersangkutan tidak membawa akibat yang fatal terhadap keseluruhan konstruksi. 3. Kerusakan dari elemen konstruksi yang bersangkutan dapat diatasi dengan cepat. b. Angka keamanan besar apabila: 1. Besarnya gaya luar tidak diketahui dengan pasti. 2. Patahnya elemen kostruksi yang bersangkutan berakibat fatal terhadap keseluruhan konstruksi. 3. Kerusakan dari elemen konstruksi yang bersangkutan sukar diatasi (suku cadang yang langka/mahal, pengerjaan sukar, material susah didapatkan). 2.6 BANTALAN Bantalan adalah elemen konstruksi yang berfungsi untuk menopang beban serta menjaga posisi dari elemen konstruksi lain yang berputar. Menurut sifat geraknya bantalan ada dua jenis: a. Bantalan luncur b. Bantalan gelinding Bantalan Luncur Kelebihan dari bantalan luncur adalah: 1. Tidak peka terhadap beban kejut dan goncangan. 2. Tidak terlalu peka terhadap debu dan kotoran. 3. Tinggi angka putaran tidak terbatas. 4. Pada konstruksi belahan memudahkan proses bongkar pasang.

9 14 5. Jika kelonggaran dapat diatur kembali, dapat dicapai karakter putaran yang presisi. Kekurangan dari bantalan luncur adalah: 1. Butuh momen awal yang besar untuk berputar. 2. Butuh banyak pelumas Bantalan Gelinding Kelebihan dari bantalan gelinding adalah: 1. Momen awalannya hampir sama dengan momen kerja. 2. Kebutuhan pelumas sedikit. 3. Pemeliharaan mudah. 4. Produknya standar (mudah didapat). Kekurangan dari bantalan gelinding adalah: 1. Peka terhadap beban kejut. 2. Angka putaran maksimum terbatas. 3. Peka terhadap debu dan kotoran. 2.7 EFISIENSI MESIN Daya yang diperlukan mesin seamer tidak hanya untuk proses pengepresan kaleng,tetapi juga unuk mengatasi kendala-kendala mekanis, torsi, dan lain-lain. Kendala-kendala tersebut akan mengurangi daya pada poros mesin seamer. Namun untuk menentukan seberapa besar pengaruh masing-masing kendala tersebut adalah sangat sulit. Kecepatan Putaran (RPM) dihitung dari jumlah putaran setiap menitnya, konstanta 1000 adalah perubahan dari mm ke meter. (2.1)

10 15 n = putaran (rpm) D = Diameter (mm) Vc = kecepatan pemotongan (m/menit) Momen gaya merupakan salah satu bentuk usaha dengan salah satu titik sebagai titik acuan. Misalnya anak yang bermain jungkat-jungkit, dengan titik acuan adalah poros jungkat-jungkit. Pada katrol yang berputar karena bergesekan dengan tali yang ditarik dan dihubungkan dengan beban. Momen gaya adalah hasil kali gaya dan jarak terpendek arah garis kerja terhadap titik tumpu. Momen gaya sering disebut dengan momen putar atau torsi, diberi lambang t. Syarat kesetimbangan benda: F x = 0, F y = 0, Torsi ( dalam hal ini saya tulis t ) = 0 T= Fd (2.2) Keterangan : F = gaya (Newton) d = jarak (yang tegak lurus) gaya ke poros (meter) T= momen gaya atau torsi (Nm) Momen gaya merupakan besaran vektor yang nilainya sama dengan hasil kali antara gaya dengan jarak dari titik poros arah tegak lurus garis kerja gaya. Putaran momen gaya yang searah dengan putaran jarum jam disebut momen gaya negatif, sedang yang berlawanan putaran jarum jam disebut momen gaya postif. ( ini hanya kesepakatan, mungkin buku lain berbeda ) Momen kopel adalah momen gaya yang diakibatkan pasangan dua gaya yang sama besarnya dan arahnya berlawanan tetapi tidak segaris kerja.benda yang dikenai momen kopel akan bergerak rotasi terus menerus. Dengan mentapkan bahwa torsi akan bernilai positif jika berotasi searah putaran jarum jam, sedangkan torsi akan bernilai negatif jika berotasi berlawanan dengan arah putaran jarum jam. ( Tohari.&Thamrin,2007). Sabuk-V banyak digunakan karena sabuk-v sangat mudah dalam penanganannya dan murah harganya. Selain itu sabuk-v juga memiliki keungulan lain dimana sabuk-v akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah serta jika dibandingkan dengan transmisi roda gigi dan rantai, sabuk-v bekerja lebih halus dan tak bersuara. Berdasarkan penampang sabuk-v terdapat beberapa tipe seperti terlihat pada Gambar 3.1. Selain memiliki keungulan

11 16 dibandingkan dengan transmisi-transmisi yang lain, sabuk-v juga memiliki kelemahan yaitu memungkinkan terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan V-Belt perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan. Berikut adalah perhitungan yang digunakan dalam perancanganv-belt antara lain: a. Daya rencana (Pd) Pd = fc..p (2.3) Keterangan: P = daya (kw) Pd = daya rencana (kw) b. Momen (T) T1 = 9,74 x 10 5 x P/n 1 (2.4) T2 = 9,74 x 10 5 x P/n 2 Dengan: T = Momen puntir P = Daya rencana n 1 = Putaran motor n 2 = putaran poros yang digerakkan (rpm) c. Diameter luar puli (dk,dk ) dk = d + 2 x 5,5 (2.5) Dk = D + 2 x 5,5 d. Kecepatan sabuk (V) (2.6)

12 17 Dengan: V = Kecepatan sabuk d P = Diameter puli n 1 = Putaran motor Belt digunakan untuk mentransmisikan putaran dan daya dari suatu poros ke poros yang lain, biasanya mempunyai jarak yang jauh sehingga tidak memungkinkan transmisi langsungdengan rodagigi. Sebagian besar transmisi belt menggunakan tipe V, karena penanganannyamudah dan harga nya pun murah.dalam perencanaan belt ini, yang digunakan adalah standar V-belt berjumlah 2 buah.transmsi ini diharapkan mampu menghasilkan putaran yang diinginkan, agar dapat menggunakan v-belt dengan pulley sebagai penghubungnya.