BAB III PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN PADA KLOSET GETAR BALITA

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN PADA KLOSET GETAR BALITA III.1 Bagian Utama Kloset Getar BALITA ditinjau dari Medis Adanya perancangan Kloset Getar BALITA akan mempermudah keadaan untuk buang air besar pada Anak BALITA ( Bawah Lima Tahun ) yang enggan atau tidak familiar, serta takut untuk melihat kloset, sehingga pada waktu buang air besar hanya berdiri didekat kloset dalam rentang waktu lama, baru kemudian tinjanya dapat keluar dengan berceceran di luar kloset. Alat kloset getar ini dapat pula sebagai hiburan dan tidak kalah pentingnya berguna dalam perkembangan keseimbangan motorik diintelegensi otak anak tersebut. Dari sisi lain dapat pula membersihkan kotoran - kotoran yang masih menempel di usus atau pencernaan lain. Kloset Getar BALITA dapat pula membantu Penyakit Konstipasi yakni: susah buang air besar, yang umumnya banyak didapat pada pasen Balita dengan keluhan sudah 3 ( tiga ) hari belum bisa buang air besar. Tidak kalah penting bagi BALITA yang cenderung air seninya mengkristal, maka dapat pula terhanyut keluar dari muara ginjal ke uretra setelah duduk di- Kloset Getar BALITA.

2 Tidak luput juga dari pantauan orang tua pasen BALITA yang putra putrinya memiliki kecenderungan perutnya kembung setelah minum susu dengan dot, yang terkadang bukan air susu, melainkan udara yang terhisap oleh anak BALITA dan dapat menyebabkan perut menjadi kembung dengan biasanya disertai sesak nafas dikarenakan ruang paru-paru tertekan oleh usus, maka dengan adanya Kloset Getar Balita dapat mengatasinya. III. 2. Kloset Getar BALITA ditinjau dari Teknik Mesin. Pada perancangan kerangka Kloset Getar BALITA ini besi pipa yang disambung dengan menggunakan las dan dibentuk menjadi untuk dudukkan Motor Listrik, Reducer, Shaft Cilinder, Casing Box sebagai penutup, serta beralas statis dan dinamis ( Roda ), juga menyanggah Kloset BALITA berbentuk kudakudaan. Komponen-komponen besi pipa ini dapat dengan mudah didapat di tokotoko material. Pemilihan besi pipa dijadikan bahan baku untuk pembuatan Kloset Getar BALITA ini dikarenakan besi tersebut mempunyai kelebihan, kelebihan tersebut adalah besi pipa ini kuat dan ringan. Dalam perancangan Kloset Getar BALITA ini sumber tenaga yang digunakan adalah tenaga Motor Listrik yang dapat menggerakkan Kloset BALITA yang berbentuk kuda-kudaan secara otomatis.

3 Kloset Getar BALITA ini dapat berjalan lancar, karena menggunakan transmisi sehingga tenaga dapat diteruskan menggetarkan Kloset BALITA yang berbentuk kuda-kudaan. III Sejarah Roda Gigi. Roda gigi dibuat oleh umat manusia lebih dari 3000 tahun yang lalu. Sesungguhnya kita tidak tahu dimana dan kapan roda gigi digunakan pertama kali. Roda gigi pertama kali muncul bersama dengan mesin lain seperti roda Potter, Pulley, hub, dan lain-lain. Dahulu roda gigi mungkin dibuat dari kayu. Bangsa Yunani membuat roda gigi kecil untuk tujuan ilmu perbintangan yang dibuat dari logam. Bangsa Roma menggunakan kayu dalam menggiling gandum untuk pemindah tenaga, sebaik roda gigi besi dan perunggu dalam tujuan untuk mengontrol gerak dimana dibutuhkan tenaga yang sangat kecil. Setelah abad pertengahan roda gigi digunakan dalam gilingan air. Mesin Jam ditemukan pada tahun 1300-an menggunakan roda gigi kecil yang terbuat dari logam. Pendulum jam yang melambai-lambai pada awal waktu menggunakan roda gigi yang banyak. Beberapa Gereja menggunakan Jam yang sangat besar. Revolusi industri dimulai pada tahun 1700-an membutuhkan berbagai macam roda gigi penggerak. Roda gigi lebih baik dibuat dari besi cor menggunakan pola yang lebih akurat.

4 Abad ke -20 dimulai automobile dan kapal diciptakan. Kesiapan pada abad terakhir ke -19, kapal tenaga uap, mobil trolley tenaga listrik, dan penggunaan peralatan mesin menyebar kemana-mana. Roda gigi penggerak digunakan secara umum untuk kendaraan, penggilingan, dan bermacam-macam tujuan mekanik. Design roda gigi yang praktis sangat dibutuhkan untuk membuat tersedianya mesin dan sebuah ukuran dan kwalitas yang cukup bagus untuk roda gigi penggerak selama dibutuhkan pada setiap aplikasi. Selama abad 20 mengalami kemajuan yang stabil pada bidang seni roda gigi. Seni pembuatan roda gigi telah mengalami perubahan dari pembuatan pengoperasian dengan tangan kepada pembuat secara otomatis dengan menggunakan computer, yang dapat menyelesaikan rata-rata produk dan memiliki kwalitas tinggi yang tidak pernah mungkin terpikirkan pada awal abad. III.2.2. Sejarah Fiberglass. Menurut Japan Carbon Fiber Manufacturers Association (JCFMA) atau Asosiasi Penghasil Karbon-Fiber di Jepang, penggunaan karbon fiber di industri pesawat terbang dimulai pada tahun Sejak itu, zat tersebut digunakan dalam berbagai macam bentuk Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) atau Plastik Karbon Fiber untuk mengurangi berat pesawat. Para produsen pesawat berencana untuk memperluas penggunaan CFRP, dengan pesawat Airbus A380 dan Boeing 787 Dreamliner sebagai contoh.

5 Penghasil peralatan olah raga mulai menggunakan karbon fiber pada tahun 1970an dikarenakan oleh kekuatannya. Konsumen tidak akan mengalami kesulitan mendapatkan peralatan olahraga yang menggunakan karbon-fiber seperti kail pancing, raket tennis, stick golf, ski, dan papan selancar. Di industri otomotif, karbon fiber telah menjadi bahan penting mobil balap dan mobil-mobil konsep. Saat ini ada kecenderungan untuk menggunakan zat ini untuk kendaraan biasa, walaupun penggunaannya lebih ditujukan untuk mobil balap eksotik. III.2.3. Teori Dasar. Kloset Getar BALITA ini pada dasarnya tidak hanya dapat bergetar naik turun dengan menggunakan Pulley ban dan rantai, tetapi dapat oleng sedikit ke kiri atau ke kanan dengan Shaft dudukkan berbentuk mangkok serta bantuan pegas yang lentur. Tetapi pada kesempatan kali ini penulis merancang Kloset Getar BALITA dengan menggunakan Pulley V-belt dan rantai rol, karena masih sulit didapatkan Shaft mangkok, begitu juga belum ada pegas yang kelenturannya sesuai dengan keinginan penulis, pegas tersebut masih terlalu rigid untuk sebuah rancangan..

6 Pada dasarnya baik itu menggunakan pulley V-belt, rantai roll dan roda gigi mempunyai tujuan yang sama yaitu sebagai salah satu alat penggetar utama dalam menjalankan Kloset Getar BALITA tersebut. Bahan yang digunakan pada perancangan Kloset Getar BALITA ini haruslah dipilih bahan yang kuat tetapi ringan, karena hal ini dapat berpengaruh kepada daya motor yang digunakan pada perancangan ini. Putaran pada motor pun tidak boleh terlalu cepat, karena apabila putaran pada motor terlalu cepat maka getaran Kloset Getar BALITA akan cepat bergetar dan membahayakan anak BALITA ( anak dibawah lima tahun ) dan hal itu tidak diinginkan pada perancangan ini. Untuk mengurangi putaran yang terlalu cepat tersebut penulis menggunakan pulley V-belt dan Reducer untuk mendapatkan putaran yang diinginkan. Motor Listrik yang digunakan dalam perancangan ini mempunyai daya yang dapat mengangkat ± 50 kg yakni : 1. Berat BALITA maksimal dengan rumus: ( 2 n + 8 ) kg, dan symbol n adalah umur anak. Jadi Berat badan anak 5 tahun adalah: 2 x = 18 kg, demikian selanjutnya. 2. Berat dudukan Kloset yang terbuat dari kayu gelondongan yang telah dipahat oleh pengrajin home industrial menjadi berbentuk kuda-kudaan yang ada lubang sebagai kloset, beratnya ± 15 kg 3. Berat kerangka penyanggah ( pipa besi ) casing fiberglas dan casing fiberglasnya sendiri = ± 10 kg.

7 Dalam perhitungan perancangan ini, sesuai kebutuhan untuk daya getar beban seberat ± 50 kg, penulis menggunakan Motor Listrik dengan daya ¼ pk dengan kecepatan putaran 1420 rpm. Pada perancangan ini terdapat beberapa komponen utama dan juga terdapat komponen-komponen pendukung lainnya. Komponen-komponen tersebut mempunyai tugas masing-masing dan juga komponen tersebut saling mendukung satu sama lain sehingga mesin ini dapat berjalan sebagaimana semestinya. III.2.4. Komponen-komponen Utama Komponen-komponen utama yang terdapat dalam perancangan Kloset Getar BALITA ini merupakan bagian utama dan terpenting antara lain: 1. Kloset BALITA berbentuk kuda-kudaan Kloset ini yang terbuat dari pahatan kayu gelondongan oleh pengrajin home industri, yang diletakkan diatas kerangka mesin dan kerangka tersebut tertutup oleh casing fiberglas.. 2. Motor Listrik Motor Listrik merupakan komponen yang paling utama dalam perancangan Kloset Getar BALITA ini, komponen ini berfungsi sebagai penggerak utama pada Kloset Getar BALITA. Motor Listrik

8 yang digunakan pada perancangan ini mempunyai daya ¼ pk dan putarannya 1420 rpm. Gambar 3. 1:. 3. Pulley. Pulley digunakan untuk mentransmisikan tenaga dari satu poros ke poros lainnya dengan bantuan sabuk ( V Belt ) atau Tali Rasio yang kecepatan pulley sangat tergantung kepada besar kecilnya diameter pulley penggerak dengan diameter pulley yang digerakkan. Gambar 3. 2:.

9 Pulley ini dapat dibuat dari bahan besi cor, besi baja cor, dan besi plat. Pulley yang digunakan pada perancangan ini menghubungkan putaran dari motor listrik kepada Reducer ( Gear box ) dengan bantuan V Belt. Pulley yang digunakan pada perancangan ini ada dua, satu pulley berhubungan dengan Motor Listrik penggerak yang mempunyai diameter 50 mm dan pulley yang satunya berhubungan dengan Reducer yang mempunyai diameter 67 mm. Gambar 3. 3:. 4. V Belt. V Belt ini digunakan untuk membantu mentransmisikan putaran yang terjadi pada pulley. V Belt disini terbuat dari bahan karet yang mempunyai penampang travesium. Tenunan tetoron atau semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar.

10 Gambar 3. 4: Terdiri dari: 1.Terpal, 2.Bagian Penarik, 3.Karet Pembungkus, 4.Bantal Karet Gambar 3. 5: Gambar 3. 6:

11 5. Reducer ( Gear Box ). Untuk mengurangi ( mereduksi ) putaran yang terjadi pada motor listrik setelah ditransmisikan melalui pulley dengan bantuan sabuk V Belt sebagai penghubung antar pulley, lalu putaran tersebut dikurangi lagi dengan bantuan Reducer ( Gear Box ). Reducer ini mempunyai perbedaan putaran 1 : 50. Gunanya gear box pada perancangan ini adalah untuk mendapatkan putaran yang diinginkan. Gambar 3. 7: 6. Roda Gigi. Roda Gigi yang dipakai pada perancangan Kloset Getar BALITA ini adalah pasangan antara pinion sebagai roda gigi penggerak dengan rack ( batang gigi = rantai roll ) sebagai roda gigi yang digerakkan. Pasangan antara batang gigi dengan pinion ini dipergunakan untuk merubah gerakan putar dari Motor Listrik menjadi gerakkan getar naik

12 turun dari kloset kuda-kudaan yang ditopang dibidang atasnya, selain itu fungsi dari pasangan roda gigi pada perancangan ini sebagai alat penggerak utama. 7. Bantalan. Gambar 3. 8: Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan getaran dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Bantalan yang digunakan pada perancangan ini adalah jenis bantalan gelinding. Bantalan ini mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil disbanding

13 dengan bantalan luncur. Elemen gelinding seperti bola atau rol, dipasang diantara cincin luar dan cincin dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan membuat gerakan gelinding, sehingga gesekan diantaranya akan jauh lebih kecil. III.2.5. Komponen-komponen Pendukung Komponen-komponen pendukung lainnya dari perancangan mesin ini merupakan komponen-komponen yang tidak kalah pentingnya bila dibandingkan dengan komponen-komponen utama. Komponen-komponen pendukung ini sangat menunjang pergerakkan getar dari Kloset Getar BALITA, sehingga Kloset Getar BALITA tidak mengalami gangguan pada saat bergetar. Komponenkomponen pendukung tersebut antara lain: 1. Pegas. Pegas yang diletakkan di 4 sudut bidang getar berfungsi sebagai penyanggah Kloset kuda-kudaan, juga sebagai penerus gerak getaran yang masing-masing berbeda kelenturannya antara pegas bagian depan dengan bagian belakang. 2. Roda. Roda ini berguna agar Kloset Getar BALITA dapat memudahkan untuk memindah Kloset Getar BALITA tersebut ketempat atau ruangan yang

14 diinginkan. Tidak perlu mengangkat atau menggotong, cukup didorong ketempat tujuan. 3. Troley. Troley Aqua Galon yang biasa digunakan untuk memindahkan Aqua gallon sangatlah dibutuhkan sebagai alat Bantu pendukung pada Kloset Getar BALITA. Troley Aqua Galon ini ditempatkan tepat di tengahtengah dibagian dasar kerangka pipa besi dibidang depan Kloset Getar BALITA yang statis tanpa roda, bila akan memindahkan Kloset Getar BALITA. Setelah sampai penempatan Kloset Getar BALITA di ruangan pemeriksaan Klinik atau Rumah Sakit atau untuk pribadi, maka Troley ini dilepas dari tumpuan Kloset Getar BALITA. Tujuan dibagian depan tanpa roda dan bagian belakang dengan sepasang roda adalah: agar Kloset Getar BALITA tidak bergerak saat dihidupkan mesinnya. 4. Saklar ( Handle ). Saklar yang digunakan untuk perancangan ini mempunyai 2 fungsi, yaitu untuk menjalankan Motor Listrik pada keadaan bergetar, serta untuk mematikan mesin atau Motor Listrik.

15 III.2.6. Proses kerja pada Kloset Getar BALITA. Proses kerja merupakan tahapan-tahapan yang terjadi pada sebuah mesin sewaktu mesin tersebut berjalan / hidup. Tahapan-tahapan yang terjadi pada setiap mesin tersebut berbeda-beda, tetapi pada intinya untuk menjalankan komponen-komponen penggerak menggunakan tenaga motor sebagai sumber tenaga untuk menjalankan mesin. Tahapan-tahapan yang terjadi pada Kloset Getar BALITA ini adalah sebagai berikut: 1. Setelah Motor Listrik dinyalakan, maka putaran motor yang dihasilkan oleh Motor Listrik ditransmisikan kepada Reducer dengan bantuan Pulley V-Belt. Gambar 3. 9:!

16 Sebelumnya putaran tersebut direduksi dengan Pulley yaitu : dengan cara membedakan diameter Pulley penggerak dengan diameter Pulley yang digerakkan. Terlihat dihalaman sebelumnya pada gambar :3. 9. Sistem transmisi untuk menurunkan rpm. 2. Setelah putaran motor tersebut direduksi oleh Pulley lalu putaran tersebut direduksi kembali oleh Reducer ( Gear Box ) yang mempunyai perbedaan reduksi 1 : 50, dengan adanya Reducer ini diharapan putaran yang dihasilkan dapat diperlambat. Pada gambar Sistem transmisi untuk menurunkan rpm. Gambar 3. 10:.

17 3. Putaran yang diperlambat tersebt menggerakkan Pinion yang terdapat pada ujung Reducer yang dihubungkan dengan sebuah Poros. Pinion tersebut berhubungan langsung dengan batang gigi ( Rack ) yang terdapat pada pertengahan bidang belakang dari Kloset Getar BALITA. Adanya batang gigi tersebut maka putaran yang dihasilkan oleh Pinion dapat dirubah menjadi gerakkan getar keatas dan kebawah bidang belakang Kloset Getar BALITA. III.2.7. Keuntungan dan Kerugian dari Perancangan. Pada dasarnya setiap perancangan harus memikirkan keuntungan dan kerugian yang didapat pada setiap hasil rancangannya, dengan dasar tersebut setiap perancang diharapkan dapat memperbaiki atau mengurangi seinimal mungkin kerugian-kerugian yang didapat pada setiap perancangan, apabila ia membuat kembali perancangan tersebut. Pada perancangan Kloset Getar BALITA dengan mempergunakan Motor Listrik sebagai sumber tenaganya juga terdapat keuntungankeuntungan dan kerugian-kerugian. Keuntungan dan kerugian tersebut dapat dilihat dari segi konstruksi, kemudahan perawatan dan manfaat yang didapat dari alat tersebut.

18 III Keuntungan. 1. Biaya pembuatan tidak terlalu mahal, karena komponen-komponen yang dipakai dapat dengan mudah didapat. 2. Biaya perawatannya lebih mudah, karena hanya memberikan oli atau gemuk kepada komponen yang terjadi gesekan. 3. Karena penggerak utamanya menggunakan roda gigi, maka putaran yang dihasilkan tidak akan terjadi slip. 4. Bentuk konstruksi Kloset Getar BALITA yang sederhana ini memungkinkan penempatannya di ruangan Klinik atau Rumah Sakit tidak perlu terlalu luas dapat diletakkan. 5. Warna warni dari Kloset Getar BALITA ini sangat menarik keinginan anak untuk mencoba menaiki Kloset Getar BALITA. 6. Adanya pengrajin home industri lebih mudah membuat bentuk kloset dengan beberapa corak dan model sesuai perancang.

19 III Kerugian. 1. Sistem transmisi dengan menggunakan roda gigi sebagai penggerak utama memungkinkan roda gigi tersebut mengalami keausan dan kerusakan roda gigi tersebut saling menekan. 2. Pada saat Kloset Getar BALITA tersebut bergetar akan terjadi kontak antara batang gigi dengan Pinion yang demikian akan memimbulkan suara bising. 3. Dudukkan Kloset kuda-kudaan yang terbuat dari kayu gelondongan dikawatirkan akan retak pada pengaruh cuaca di jalur katulistiwa seperti Negara Indonesia yang kita cintai. 4. Sistem reducer harus selalu dimonitor ukuran volume oli ( oil level ), yang bila sampai kosong akan merusak komponen elemen mesin.

20 III.2.8. Gambar-gambar struktur dan bagian Kloset Getar BALITA Gambar 3. 11: " Gambar 3. 12: "

21 Gambar 3. 13: " Gambar 3. 14:# $ "

22 Gambar 3. 15: " Gambar 3. 16: "

23 Gambar 3. 17: " Gambar 3. 18: % "

24 Gambar 3. 19:" $ " Gambar 3. 20:" &' $ "

25 Gambar 3. 21: " Gambar 3. 22: "

26 Gambar 3. 23:!()*+ " Gambar 3. 24:!, "

27 Gambar 3. 25:!, " Gambar 3. 26:!, "

28 Gambar 3. 27: " Gambar 3. 28:-, ".!

29 Gambar 3. 29:-, ".! Gambar 3. 30:-, ".!

30 Gambar 3. 31:-, " Gambar 3. 32: $, "

31 Gambar 3. 33: $, " Gambar 3. 34: $, "

32 Gambar 3. 35: " Gambar 3. 36: "

33 Gambar 3. 37:/ " Gambar 3. 38:/ /0# 1 "

34 Gambar 3. 39:/ " Gambar 3. 40:/ /0# 1 "

35 Pada perancangan Kloset Getar Balita dengan tenaga motor listrik ini terdiri dari beberapa komponen utama sebagai sistem penggerak dan sumber tenaga. Sistem penggerak yang digunakan merupakan sistem transmisi puley serta sabuk V, kesemuanya dihitung secara mendasar. III.2.9. Motor Penggerak. Daya adalah usaha atau energi yang dilakukan persatuan waktu. P = W / t = Fv ( GLB ) P = E k / t ( GLBB ) Satuan daya: 1 watt = 1 Joule/det = 10 7 erg/det Dimensi daya: [P] = MLT 2 T -3 P = W / t = mgh / t Motor penggerak yang digunakan dalam rancangan ini adalah motor listrik arus AC dengan spesifikasi sebagai berikut: 1. Daya motor : P ( Watt ) 2. Putaran Poros Motor : N ( rpm ) 3. Momen Puntir Motor : M p P = 2 x x N x M p 60

36 60 x P M p = Nm 2 x 3,14 x N 20 ( Ref: Khurmi, halaman: 410 ) 5. Arus yang dipakai pada motor listrik P i = V Dimana : i = Arus listrik ( Amper ) P = Daya ( Watt ) V = Tegangan ( Volt ) 5. Daya yang digunakan motor listrik untuk menggetarkan kloset kuda- kudaan : P out = W x Dimana : W = Berat kloset kuda kudaan + Kerangka atas mesin +

37 Casing Fiberglas + Berat Badan BALITA( kg f ) =...N = Kecepatan ( m/s ) Tabel 3.1. Material Pembuatan Mesin

38 6. Efisiensi kerja mesin Daya yang keluar = x 100% Daya yang masuk Dimana: : Efisiensi ( 100 % ) P out : Daya yang masuk ( J ) P in : Daya yang keluar ( J ) III Cara Perhitungan Pulley Sabuk-V 8 mm 5 mm 2 mm Gambar 3. 41:

39 Perhitungan ini dilakukan untuk mendapatkan diameter lingkaran jarak bagi ( dp ) dan diameter luar ( dk ), serta rasio kecepatan pulley yang berdasarkan pada type sabuk-v yang digunakan. 1. Menentukan diameter jarak bagi untuk pulley penggerak ( dp ) dan pulley yang digerakkan ( Dp ) ( mm ) Pulley 1 ( dp 1 ) = Pulley 2 ( Dp 2 ) = dp 1 x i Dengan: i = Perbandingan reduksi untuk kecepatan masing-masing pulley ( rpm ) 2. Menentukan diameter luar pulley penggerak ( dk ) dan diameter pulley yang digerakkan ( Dk ) ( mm ). Pulley 1 ( dk 1 ) = dp 1 + tebal penampang sabuk yang digunakan Pulley 2 ( Dk 2 ) = Dp 2 + tebal penampang sabuk yang digunakan 3. Kecepatan pulley, N ( rpm ) Kecepatan pulley 1, N 1 = 1420 rpm

40 Kecepatan pulley 2, N 2 = N 1 x dp 1 Dp 2 42 ( Ref: Sularso, halaman: 166 ) III Cara Perhitungan Sabuk-V Dalam langkah kerja untuk menggerakkan turun naik kloset getar BALITA tanpa terjadi proses reduksi, maka perhitungan dilakukan untuk menetukan tipe serta panjang sabuk yang digunakan pada masing-masing proses reduksi. 1. Daya yang ditransmisikan, P d ( kw ) P d = f c x P 42 ( Ref: Sularso, halaman: 7. ) Dengan: P = Daya ( kw )

41 Catatan: Daya kuda ( PS ) x 0,7457 untuk mendapakan ( kw ) = 550 lb.ft/s. Tabel 3.2. Faktor Koreksi Daya yang akan ditransmisikan f c Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 2,0 Daya maksimum yang diperlukan 0,8 1,2 Daya normal 1,0 1,5 2. Perbandingan reduksi antar pulley, ( rpm ) i = N 1 N 2 Ref: Sularso, hal: 166 Dengan : N 1 = Putaran pada motor penggerak N 2 = Putaran yang digerakkan 3. Momen puntir rencana, T ( Nm ) 1 2 x 3,14 x N x T 1 P r = x

42 60000 x P r T 1 = ( Nm ) 2 x 3,14 x N x P r T = 2 ( Nm ) 2 x 3,14 x N 2 4. Bahan Poros. Sesuai dengan standart ASME, batas kelelahan puntir adalah: 18% dari kekuatan tarik, faktor keamanan diambil= 5,6 untuk bahan Sf dan 6 untuk bahan Sc dengan pengaruh massa dan baja paduan, faktor ini dinyatakan Sf untuk memasukkan pengaruh kekerasan permukaan, 1 faktor keamanan dinyatakan dengan Sf 2 dengan harga sebesar: 1,3 sampai 3,0 42 ( Ref: Sularso, halaman: 7 ).

43 Tabel 3.3. Batang Baja Karbon Difinis Dingin. Sumber dan macam Lambang Perlakuan Panas Baja karbon - konstruksi mesin ( JIS G 450 ) Batang baja yang difinis dingin S30C S35C S40C S45C S50C S55C S35C-D S45C-D S55C-D Kekuatan tarik Keterangan Ditarik dingin, digerinda,dibubut, atau gabungan, antara hal-hal tersebut. 5. Tegangan geser yang diizinkan, a ( N/mm 2 ) a a = ( N/mm2 ) sf 1 x sf 2 6. Diameter poros pulley penggerak ds 1 dan pulley yang digerakkan- ds 2 (mm ). 5,1 ds = 1 x K t x C b x T 1 ( mm ) a

44 5,1 ds 2 = x K t x C b x T 2 ( mm ) a 7. Tegangan geser yang diizinkan, a ( N/mm 2 ) a a = ( N/mm2 ) sf 1 x sf 2 8. Diameter poros pulley penggerak ds 1 dan pulley yang digerakkan ds 2 (mm ). 5,1 ds = 1 x K t x C b x T 1 ( mm ) a 5,1 ds 2 = x K t x C b x T 2 ( mm ) a Besar nilai faktor koreksi, K t = 1,5 3, untuk bahan kejut atau tumbukkan besar atau untuk nilai beban lentur bahan poros = C b = 1,2

45 2,3 dengan pemakaian dikenakan beban lentur 42 ( Ref: Sularso, halaman: 8 ) Tabel 3.4. Diameter Minimum Pulley yang diizinkan dan dianjurkan ( mm ) Penampang A B C D E Diameter min yang diizinkan Diameter min yang dianjurkan Pemilihan penampang sabuk V Hubungan dengan besar diameter lingkaran: jarak bagi pada pulley penggerak ( dp ), sebagai acuan untuk memilih penampang sabuk yang akan digunakan. 10. Kecepatan linier sabuk- V = v ( m/s ) x dp x N 1 Sabuk-V = ( m/s ) 60 x 1000 x C/2 x N 1 Sabuk-V = ( m/s ) 60 x 1000

46 Dengan: C = Jarak sumbu poros ( asumsi ) 21 cm = 210 mm. 11. Kapasitas daya transmisi dari Sabuk-V, Po ( kw ) Putaran pulley kecil Diameter lingkaran jarak bagi pulley kecil = 1420 rpm = 22 mm Perbandingan putaran pulley motor dan reducer = Sabuk V tipe standart berpenampang A Diagram 3.1. Pemilihan Sabuk-V

47 12. Panjang penampang keliling sabuk-v = L ( mm ) 1 2 L = 2 C x ( dp1 + Dp 2 ) + ( Dp 2 dp 1 ) ( mm ) 2 4 C 13. Jarak sumbu poros = C ( mm ) b + b 2-8 ( Dp 2 dp 1 ) 2 C = 8 42 ( Ref: Sularso, halaman: 170 ) Dengan: b = 2 L ( Dp + dp ) 42 ( Ref: Sularso,halaman: 170 ) 14. Sudut kontak 0, dan faktor koreksi K

48 Tabel 3.5. Faktor Koreksi K Dp dp C 0,0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 Sudut kontak pulley kecil ( o ) Faktor Koreksi ( K ) 1,00 0,99 0,97 0,96 0,94 0,93 0,91 0,89 0,87 0,85 0,82 0,80 0,77 0,73 0,70 0,65 III Cara Perhitungan Pasak Pengontrol Data - data yang digunakan untuk perhitungan pasak ini adalah sebagai berikut: Tekanan permukaan yang diizinkan : P a = 8 kg/mm 2 Bahan pasak S 30 C : B = 48 kg/mm 2 Bahan poros naf S 35 C : B = 52 kg/mm 2 Faktor koreksi : F c = 1,5 Beban lentur : C b = 2

49 Faktor koreksi puntiran : K t = 1,5 Faktor keamanan : Sf 1 = 6 Sf 2 = 2 Sfk 1 = 6 Sfk 2 = 2 Daya tekan mesin : P = ¼ pk ( dengan asumsi 1 kg m/s = 9,9426 W ) Langkah-langkah perhitungan yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Daya yang ditransmisikan, P d ( kw ) P d = F c x P ( kw ) 2. Momen Puntir rencana T ( Nm ) 9,74 x 10 5 x P d T = N 1 Sesuai dengan standart ASME, faktor koreksi yang dinyatakan dengan K untuk beban lentur C b yang dikenakan beban lentur diambil adalah = 1,2 2,3 42 ( Ref: Sularso,halaman: 329 )

50 ds 2 2 Tabel 3.6. Sifat-sifat Mekanis Standart 3. Gaya tangensial, F ( N ) T 2 F 2 = ( N )

51 ds 3 2 T 3 F 3 = ( N ) 42 ( Ref: Sularso,halaman:25 ) 4. Tegangan geser yang diizinkan ka ( kg/mm 2 ) B ka = ( kg/mm 2 ) = N/mm 2 Sfk 1 x Sfk 2 Dengan: B = Kekuatan tarik bahan naf ( N/mm 2 ) 42 ( Ref: Sularso,hal:25 ) 5. Dimensi Pasak.

52 Tabel 3.7. Tabel Ukuran-ukuran Utama

53 6. Diameter poros, ds ( mm ) ds =. 5,1 x K t x C b x T ka 7. Perlu diketahui, bahwa lebar pasak sebaiknya antara (%) dari diameter poros ( ds ). Maka b = ( 30/100 ) x ds =......mm 8. Harga b ds b ds =... =... 0,25 < ( b ds ) < 0,35 Baik Nilai 0,30 terletak antara nilai 0,25 dan 0,35 hal ini berarti lebar pasak mempunyai nilai yang baik. 9. Demikian juga, panjang pasak jangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros ( ds ), antara 0,75 sampai 1,5 ds ). Maka: L k = 1,3 x ds = mm.

54 10. Harga L k ds ( mm ) L k ds =... =...mm 0,75 < ( L k ds ) < 1,5 Baik Nilai 1,46 masih terletak diantara nilai 0,75 dan 1,5 maka panjang pasak ini masih cukup baik. 11. Penampang pasak ( mm ) Ukuran nominal pasak ( lebar, b x tinggi, h ) diambil sebesar.. x.., kedalam alur pasak bagian naf =.. mm, panjang pasak L k =.. mm. Jadi untuk pasak pengontrol yang digunakan pada mesin rancangan ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut: Panjang pasak Lebar Tinggi =... mm =... mm =... mm Bahan pasak S 30 C dengan perlakuan normal Bahan poros naf S 35 C dengan perlakuan normal

55 III Cara Perhitungan Bantalan Gelinding 1. Daya yang ditransmisikan, P d (kw) P d = f c x P ( kw ) 2. Momen puntir rencana T ( Nm ) T = x P r 2 x x N Nm 3. Nomor nominal bantalan yang dipilih sementara. Tabel 3.8. Nominal Bantalan

56 4. Menentukan faktor beban Faktor beban ( f w ) yang digunakan pada rancangan ini adalah untuk putaran halus tanpa beban tumbukan pada motor listrik, dengan nilai f w = 1 1,1 ( Ref, Sularso,hal: 137 ) 5. Beban radial ekivalen P r ( kg )= ( N ) P r = X x V x F r + Y x F a 42 ( Ref, Sularso,hal: 135 ) Nilai V ditentukan oleh keadaan cincin yang berputar, nilai V sama dengan 1 untuk pembebanan pada cincin luar yang berputar. Tabel 3.9. Beban Radial Co / Fa Fa/VFr X 1 Y 0 X 0,56 Fa/VFr > Y 1,26 1,49 1,64 1,76 1,85 0,35 0,29 0,27 0,25 0,24 42( Ref, Sularso,hal: 135 )

57 6. Nomor nominal bantalan yang dipilih sementara Jenis bantalan yang digunakan pada rancangan ini adalah jenis bantalan gelinding dengan jenis 6200 ZZ yang mempunyai kapasitas nominal dinamis spesifik C = 400 kg dan kapasitas nominal statis spesifik C 0 = 236 kg 7. Menentukan V, didapat dari Tabel F a C o = 59/236 = 0,19. Dengan melihat ke tabel 3.10 Tabel 3.10 Maka didapat V=1

58 8. Menentukan faktor-faktor : e, X, Y F a.. = V x F r.x F a = V x F r...> e ( 0,35 ), maka didapat nilai X dan Y Dari tabel 3.10, maka didapat: X =... Y = Beban radial eqivalen P r ( kg ) P r = X x V x F r + Y x F a Untuk tiap putaran P r-1 = P r x ( N 4 N 4 ) =... kg =...N Dimana N 4 = Putaran yang dipercepat atau diperlambat.

59 10. Putaran rata-rata, N m ( rpm ) N m = ( N 4 x q ) 11. Beban rata-rata putaran tetap, P m ( kg ) p P q x N 4 x P r,1 P m = N m Dimana p = 3 untuk bantalan, Harga p = 3 diatas diperoleh dari percobaan. Bila putaran tetap : P P m = q x N 4 x P r,1 p P m =... ( kg ) = (... N ) 12. Faktor kecepatan bola pada bantalan bola, f n L h = 500 f h 3.

60 Dimana : untuk bantalan bola : Faktor umur : f h = f n x C/P r Faktor kecepatan : f n = 33,3 N 4 42 ( Ref, Sularso,halaman: 136 ) 13. Umur nominal bantalan bola, L h L h = 500 f h 3. ( h ) III Cara Perhitungan Pulley Rantai Rol Gambar 3. 42: ##

61 Perhitungan ini dilakukan untuk mendapatkan diameter lingkaran jarak bagi ( dp ) dan diameter luar ( dk ), serta rasio kecepatan pulley yang berdasarkan pada type Rantai Rol yang digunakan: 1. Menentukan diameter jarak bagi untuk pulley penggerak ( dp ) dan pulley yang digerakkan ( Dp ) ( mm ) Pulley 3 ( dp 3 ) = p / sin ( 180 o / z 3 ) Pulley 4 ( Dp 4 ) = p / sin ( 180 o / z 4 ) Dengan: i = Perbandingan reduksi untuk kecepatan masing-masing pulley 2. Menentukan diameter luar pulley penggerak ( dk ) dan diameter pulley yang digerakkan ( Dk ) ( mm ). Pulley 3 ( dk 3 ) = { 0,6 + cot ( 180 o / z 3 ) } p Pulley 4 ( Dk 4 ) = { 0,6 + cot ( 180 o / z 4 ) } p 3. Kecepatan pulley, N ( rpm ) Kecepatan pulley 3 di Reducer, N 3 = 50 rpm

62 Kecepatan pulley 4 di Pinion, N 4 = N 3 x dp 3 Dp 4 42 ( Ref: Sularso, halaman: 166 ) III Cara Perhitungan Rantai Rol Dalam langkah kerja untuk menggerakkan turun naik kloset getar BALITA tanpa terjadi proses reduksi, maka perhitungan dilakukan untuk menetukan tipe serta panjang sabuk yang digunakan pada masing-masing proses reduksi. 1. Daya yang ditransmisikan, P d ( kw ) P d = f c x P 42 ( Ref: Sularso, halaman: 7 ) Dengan: P = Daya ( kw ) Catatan: Daya kuda ( PS ) x 0,7457 untuk mendapakan ( kw ) = 550 lb.ft/s. 1 N = 1,0197 x 10-1 kg.

63 2. Perbandingan reduksi antar pulley, ( rpm ) i = N 3 N 4 42 ( Ref: Sularso, halaman: 166 ) Dengan : N 3 = Putaran pada Reducer N 4 = Putaran yang digerakkan 3. Momen puntir rencana, T ( Nm ) P r = x 1 2 x 3,14 x N 3 x T x P r T = 3 ( Nm ) 2 x 3,14 x N x P r T = 4 ( Nm ) 2 x 3,14 x N 4

64 4. Bahan Poros. Sesuai dengan standart ASME, batas kelelahan puntir adalah : 18% dari kekuatan tarik, faktor keamanan diambi l 5,6 untuk bahan Sf dan 6 untuk bahan Sc dengan pengaruh massa dan baja paduan, faktor ini dinyatakan Sf untuk memasukkan pengaruh kekerasan 1 permukaan, faktor keamanan dinyatakan dengan Sf 2 dengan harga sebesar: 1,3 sampai 3,0 42 ( Ref: Sularso, halaman: 7 ). Tabel Batang Baja Karbon Difinis Dingin. Sumber dan macam Lambang Perlakuan Panas Baja karbon - konstruksi mesin ( JIS G 450 ) Batang baja yang difinis dingin S30C S35C S40C S45C S50C S55C S35C-D S45C-D S55C-D Kekuatan tarik Keterangan Ditarik dingin, Digerinda,di- Bubut, atau ga- Bungan, antara hal-hal tersebut.

65 5. Tegangan geser yang diizinkan, a ( N/m ) a a = ( N/mm 2 ) sf 1 x sf 2 6. Diameter poros pulley penggerak ds 3 dan pulley yang digerakkan- ds 4 (mm ). 5,1 ds = 1 x K t x C b x T 1 ( mm ) a 5,1 ds 2 = x K t x C b x T 2 ( mm ) a

66 Besar nilai faktor koreksi, K t = 1,5 3, untuk bahan kejut atau tumbukkan besar atau untuk nilai beban lentur bahan poros = C b = 1,2 2,3 dengan pemakaian dikenakan beban lentur. 42 ( Ref: Sularso, halaman: 8 ) Tabel Diameter Minimum Pulley yang diizinkan dan dianjurkan ( mm ) Penampang A B C D E Diameter min yang diizinkan Diameter min yang dianjurkan Pemilihan penampang Rantai Rol Hubungan dengan besar diameter lingkaran: jarak bagi pada pulley penggerak ( dp ), sebagai acuan untuk memilih penampang sabuk yang akan digunakan.

67 Diagram 3.2 Pemilihan Rantai Rol 8. Kapasitas daya transmisi dari Rantai Rol, Po ( kw ) Putaran pulley kecil Diameter lingkaran jarak bagi pulley kecil = 50 rpm = 22 mm Perbandingan putaran pulley motor dan reducer = Rantai Rol tipe standart berpenampang A.

68 9. Panjang Rantai dinyatakan dalam jumlah mata Rantai Rol = L p z 3 + z 4 [ ( z 4 z 3 ) 6,28 ] 2 L p = + 2C p + 2 C p Dimana : L p = Panjang rantai, dinyatakan dalam jumlah mata rantai. z 3 = Jumlah gigi sproket kecil. z 4 = Jumlah gigi sproket besar. C p = Jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai ( dapat burupa bilangan pecahan ) 10. Jarak sumbu poros Rantai Rol, C p z 3 + z 4 z 3 + z 4 C p = ¼{(L - ) + ( L - ) 2 - (z 4 -z 3 ) 2 } ,86 C = C p. p 42 ( Ref: Sularso, halaman: 198 )

69 11. Kecepatan Rantai Rol = ( m/s ) p x z 3 x N 3 Rantai rol = ( m/s ) Dimana: 1000 x 60 p = Jarak bagi rantai ( mm ). z 3 = Jumlah gigi sproket kecil, dalam hal reduksi putaran. N 3 = Putaran sproket kecil, dalam hal reduksi putaran. 12. Beban yang bekerja pada satu rantai F ( kg ), 102 P d F = ( kg ) Rantai Rol 42 ( Ref: Sularso,halaman: 170 )

70 Tabel Faktor Koreksi K Dp dp C 0,0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 Sudut kontak pulley kecil Faktor Koreksi 0 ) ( ( K ) 1,00 0,99 0,97 0,96 0,94 0,93 0,91 0,89 0,87 0,85 0,82 0,80 0,77 0,73 0,70 0,65 III Cara Perhitungan Pegas. Dalam langkah kerja untuk menggerakkan turun naik kloset getar BALITA tanpa terjadi proses reduksi perlu adanya pegas tekan agar getaran lebih flexsibel, maka perhitungan dilakukan untuk menetukan tipe serta panjang pegas yang digunakan pada masing-masing proses reduksi yang dapat menerima beban maksimum: W = Massa kuda-kudaan + Cashing fiber +Berat badan BALITA = ± 80 kg f Lendutan Panjang bebas =... mm =... mm Panjang pada awal terpasang =... mm

71 Diameter lilitan rata-rata ( D ) =...mm SUP4, Tegangan geser, a =...kg/mm 2 Bahan baja pegas dengan modulus geser =...kg/mm 2 1. Sementara kita pilih gaya prategang rata-rata kurang lebih 10% lebih besar dari pada gaya pegas yang disyaratkan dan pendesakan turutan sebesar 1mm, berarti: F v =... kg f =... N dan f v = 1 mm. 39 ( Stolk, halaman: 158 ) 2. Karena pegas dipasang dalam sebuah Kloset Getar BALITA, sebagai bahan pegas dapat dipakai baja pegas dengan tegangan yang direncanakan, bersama-sama dengan tegangan maksimal pegas dalam keadaan diblok, maks = N/mm 2. Sementara kita pertahankan maks = 11,5 N/mm 2. Agar dapat memulai kalkulasi, sebelumnya kita masih harus memperkirakan perbandingan lilitan D/d, misalnya D/d = 3, maka menurut tabel 3.14, = 1,55.

72 Tabel 3.14 D/d D/d D/d D/d D/d 3 1,55 5,5 1,26 8 1, , ,08 3,5 1,45 6 1,24 8,5 1, , ,07 4 1,38 6,5 1,22 9 1, , ,06 4,5 1,33 7 1,20 9,5 1, , ,05 5 1,29 7,5 1, , , ,04 Dari rumus tegangan puntir: 16 r = x x F x d 3 Sehingga setelah di substitusi r = D/2 dan F = F k = 2 F v = 176 N, bahwa tebal baja pegas diduga. 8 Fk. D/d. d ( mm ). maks

73 3. Faktor tegangan dari Wahl (K) 4c 1 0,615 K = + = 4c 4 c Dimana : c = D/d 4. Nilai Tegangan geser, ( kg/mm 2 ). 8 DW = kg/mm 2 =.N/mm 2 d 3 5. Tegangan maksimum yang terjadi dipermukaan dalam lilitan pegas adalah: 8 DW = K kg/mm 2 = N/mm 2 d 3

74 6. Tegangan rencana, d kg/mm 2 =..N/mm 2 Atas dasar hal - hal diatas, sebagai tegangan rencana diambil tegangan mulur geser dibagi dengan 1,5 untuk kerja ringan, dibagi dengan 1,9 (= 1,5 / 0,8 ) untuk kerja rata-rata, dan dengan 2,3 ( 1,5 / 0,65 ) untuk kerja berat. a d = kg/mm 2 =..N/mm 2 1,5 7. =. N/mm 2 < d =... N/mm 2, Baik.

75 III Cara Perhitungan Casing fiberglass. P BALITA = (2 n + 8)kg, n=umur =18 kg= 178,21N 3,5mm A y x = 10cm m n c =41,35cm B 47cm x L=82,7 cm R A = P/2 = 9 kg Gambar 3.43:!-! Sebuah fiberglass AB dengan panjang L = 82,7 cm, memikul BALITA = P BALITA = 18 kg, yang bekerja pada jarak c = 41,35 cm dari tumpuan kanan ( Gambar III ), Fiberglass ini mempunyai penampang persegi panjang yang lebarnya b = 47 cm, dan tingginya ( tebalnya ) = h = 3,5 mm. Tegangan utama dan tegangan geser maksimum di potongan melintang mm, yang terletak pada jarak x = 10 cm dari ujung A dapat dihitung : Yaitu: Panjang, L = 82,7 cm = 827 mm.

76 Lebar, b = 47 cm = 470 mm Tebal, h = 3,5 mm P BALITA bekerja pada, c = 413,5 mm M. y 12 M y x = = I b. h 3 P BALITA 18 R A = = = 9 kg 2 2 x =... cm =...mm M = R A. x =... kg.mm =..Nmm V = R A =... kg =.N M. y 12 M y x = = I b. h 3 6 V h 2 xy = ( - y 2 ) b h 3 4

77 Agar dapat dihitung maka harga y dimisalkan, sehingga xy = 0 Misal y = 1,749 xy = 0 x 2 max = ( ) + xy 2 2 Panel fiber dapat tahan api dan air serta lebih kuat dibanding papan panel MDF (medium density fiberboard) yang selama ini dikenal sebagai papan panel bahan lemari knock down. "Dari hasil uji coba, dia lebih ringan dari MDF, namun lebih kuat. Panel fiber mempunyai kekuatan 127 kilogram per meter persegi, sedangkan MDF hanya 116 kg/m2, dan tahan panas hingga 70 derajat Celsius. Kalau MDF, hanya sekitar derajat Celsius. Ia akan jauh lebih tahan panas jika dikolaborasi dengan geopolimer," Kekuatan tarik / tekan fiberglass = 6,5 8,4 kg/mm 2 = 64,35 83,16 N/mm 2 max =. kg/mm 2 =..N/mm 2 max =..N/mm 2 < d = 64,35 83,16 N/mm 2, Baik.

78

79 150 III Cara Perhitungan Balok Gelondongan. Tempat dudukkan Kloset Getar BALITA yang berbentuk kudakudaan terbentuk dari beberapa balok gelondongan yang dipahat sesuai bagian anatomis tubuh kuda. Setelah bagian kepala kuda dan badan kuda yang berbentuk kloset terbentuk, lalu disatukan dengan baut atau paku. Demikian juga antara badan kuda dengan keempat kaki, pegangan tangan BALITA di kepala kuda, sandaran punggung BALITA, ekor kuda, serta alas kaki kuda-kudaan disatukan dengan badan kuda. Untuk semua itu perlu sambungan. Secara umum, sambungan merupakan bagian terlemah dari konstruksi kayu. Kegagalan konstruksi kayu sering diakibatkan oleh gagalnya sambungan dari pada kegagalan material kayu itu sendiri. Kegagalan pada sambungan dapat berupa: pecahnya kayu diantara dua alat sambung, bengkoknya alat sambung itu sendiri, atau lendutannya ( efek kumulatif dari sesaran alat sambung ) sudah melampaui nilai toleransi. Beberapa hal yang menyebabkan rendahnya kekuatan sambung pada konstruksi kayu menurut Awaludin ( 2002 ) adalah sebagai berikut: 1. Terjadinya pengurangan luas tampang. Pemasangan alat sambung seperti baut, pasak, dan gigi, menyebabkan berkurangnya luas efektif penampang kayu yang disambung sehingga

80 150 kuat dukung batangnya menjadi lebih rendah bila dibandingkan dengan batang yang berpenampang utuh. 2. Terjadinya penyimpangan alat serat. Pada buhul sering kali terdapat gaya yang sejajar serat pada satu batang, tetapi tidak sejajar serat dengan batang yang lain. Karena kekuatan kayu yang tidak sejajar serat, maka kekuatan sambungan harus didasarkan pada kekuatan kayu yang tidak sejajar serat ( kekuatan yang terkecil ). 3. Terbatasnya luas sambungan. Kayu memiliki kuat geser sejajar serat yang kecil sehingga mudah pecah apabila beberapa alat sambung dipasang berdekatan. Oleh karena itu, dalam penempatan alat sambung disyaratkan jarak minimal antar alat sambung agar kayu terhidar dari kemungkinan pecah. Dengan adanya ketentuan jarak tersebut, maka luas efektif sambungan ( luas yang dapat digunakan untuk penempatan alat sambung ) menjadi berkurang dengan sendirinya. Efektifitas suatu alat sambung dapat diukur berdasarkan kuat dukung yang disumbangkan oleh sambungan dibandingkan dengan kuat ultimit kayu yang disambungnya. Sebagai contoh, sebuah batang kayu dengan ukuran b/h memiliki kuat tarik ultimit 10 ton, pada bagian sambungan digunakan alat

81 150 sambung A dan kekuatan tarik sambungan adalah 2,5 ton, maka efektifitas alat sambung A adalah 25% ( 2,5 ton / 10 ton ). I. Ciri-ciri sambungan yang baik; Pengurangan luas kayu yang digunakan untuk menempatkan alat sambung relatif kecil bahkan nol. Memiliki nilai banding antara kuat dukung sambungan dengan kuat ultimit batang yang disambung yang tinggi. Menunjukkan perilaku pelelehan sebelum mencapai keruntuhan ( dektail ). Memiliki angka penyebaran panas ( thermal conductivity ) yang rendah. Murah dan mudah dalam pemasangannya. II. Jenis-jenis sambungan. Sambungan dapat dibedakan menjadi sambungan satu irisan ( menyambungkan dua batang kayu ), dua irisan ( menyambungkan tiga batang kayu ), dan seterusnya seperti pada gambar : Menurut sifat gaya yang bekerja pada sambungan, sambungan juga dapat dibedakan menjadi sambungan desak, sambungan tarik, dan sambung-

82 150 an momen. Pada sambungan desak atau tarik, apabila pusat kelompok alat sambung tidak terletak pada garis kerja gaya, maka akan ter- bentuk gaya momen selain gaya aksial. Gambar 3.44: III. Jenis-jenis alat sambung. Dari berbagai macam alat sambung kayu yang pernah dipergunakan, salah satu sifat atau karakteristik yang dapat dibandingkan adalah kurva beban vs sesaran / slip. Kurva ini menunjukkan besarnya dukunganh sambungan dan sesaran yang terjadi antara alat sambung dengan kayu yang disambungnya. Hasil pengujian yang dilakukan oleh Racher ( 1995 ) untuk beberapa macam alat sambung dapat dilihat pada gambar: 3.45.

83 150 Gambar 3.45: Secara umum, sifat atau karakteristik masing-masing alat sambung akan diuraikan pada bahasan berikut ini. a. Lem Bila dibandingkan dengan alat sambung yang lain, lem termasuk alat sambung yang bersifat getas sperti dapat dilihat pada gambar: 3.45 ( kurva: a ). Keruntuhan sambunga dengan alat sambung lem terjadi tanpa adanya peristiwa pelelehan. Alat sambung lem umumnya digunakan pada struktur balok susun, atau produk kayu laminasi ( glue-laminated timber ).

84 150 b. Alat sambung mekanik Berdasarkan interaksi gaya-gaya yang terjadi pada sambungan, alat sambung mekanik dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok. Kelompok pertama adalah kelompok alat sambung yang kekuatan sambungannya berasal dari interaksi antara kuat lentur alat sambung dengan kuat desak atau kuat geser kayu. Kelompok yang kedua adalah kelompok alat sambung yang kekuatan sambungnya ditentukan oleh luas bidang dukung kayu yang disambungnya. Alat sambung paku dan baut termasuk pada kelompok alat sambung jenis pertama, sedangkan pasak kayu Koubler, cincin belah ( split ring ), pelat geser, spikes grid, single atau double side toothed plate, dantoothed ring termasuk pada kelompok alat sambung jenis kedua. Pada kelompok alat sambung jenis kedua, umumnya baut masih tetap dipergunakan dengan maksud agar sambungan dapat rapat sehingga alat sambung seperti cincin belah, pasak kayu Koubler dan lain-lain dapat berfungsi dengan baik.. Paku Alat sambung paku sering dijumpai pada struktur dinding, lantai dan rangka. Paku tersedia dalam bentuk dan ukuran yang bermacam macam seperti pada gambar: 3.46.(a).

85 150 Gambar 3.46:!"#$% Paku bulat merupakan jenis paku yang mudah diperoleh meskipun kuat dukungnya relatif lebih rendah bila dibandingkan dengan paku ulir ( deform nail ). Umumnya diameter paku berkisar antara 2,75 mm sampai 8 mm dan panjangnya antara 40 mm sampai dengan 200 mm. Angka kelangsingan paku ( nilai banding antara panjang terhadap diameter ) sangat tinggi menyebabkan mudahnya paku untuk membengkok saat dipukul. Agar terhindar dari pecahnya kayu, pemasangan kayu dapat didahului oleh lubang penuntun yang berdiameter 0,9D untuk kayu dengan berat jenis diatas 0,6 dan yang berdiameter 0,75D untuk kayu dengan berat jenis dibawah atau sama dengan 0,6 ( D adalah diameter paku ). Pemasangan paku

86 150 dapat dilakukan secara cepat dengan menggunakan mesin penekan ( nail fastening equipment ) seperti pada gambar: 3.46.(b).. Baut. Alat sambung baut umumnya terbuat dari baja lunak ( mild steel ) dengan kepala berbentuk hexagonal, square, dome, atau flat seperti pada gambar: Gambar 3.47:& '()# $ Diameter baut berkisar antara ¼ sampai dengan 1,25. Untuk kemudahan pemasangan, lubang baut diberi kelonggaran 1 mm. Alat sambung baut biasanya digunakan pada sambungan dua irisan dengan tebal minimum kayu samping adalah 30 mm

87 150 dan kayu tengah adalah 40 mm dan dilengkapi cincin penutup. c. Timber connectors. Walaupun nama alat sambung ini adalah timber connectors, hampir semua alat sambung terbuat dari besi ( metal ). Jenis alat sambung timber connectors yang terbuat dari kayu Koubler. Alat sambung timber connectors berkembang di Eropa pada tahun 1916 sampai Beberapa jenis alat sambung yang tergolong Timber connectors adalah: 1. Pasak kayu Koubler. Pasak kayu Koubler berasal dari Jerman. Pasak Koubler merupakan pasak yang terbuat dari kayu yang sangat keras, berbentuk silinder dengan diameter bagian tengah lebih besar ( lihat gambar: 3.48 ). Gambar 3.48:' "!!"$%

88 Pelat geser ( Shear plate ) Pelat geser terbuat dari presset steel dengan bentuk lingkaran. Tidak seperti cincin belah, pelat geser ditempatkan pada masing-masing kayu yang disambung sehingga pemindahan gaya dilakukan sepenuhnya oleh baut pengaku. Pada gambar: Pelat geser ( Shear plate ) Pelat geser terbuat dari presset steel dengan bentuk lingkaran. Tidak seperti cincin belah, pelat geser ditempatkan pada masing-masing kayu yang disambung sehingga pemindahan gaya dilakukan sepenuhnya oleh baut pengaku. Pada gambar: Gambar 3.49:' * +!!,--.

89 Spike grids. Alat sambung ini sudah tidak diproduksi lagi pada saat ini. Spike grids terdiri dari tiga bentuk yaitu: flat, single curve, dan circular. Contoh terlihat pada gambar: Gambar 3.50:'!"#$% 5. Toothed ring. Alat sambung ini terbuat dari lembaran besi yang dibentuk melingkar seperti cincin dengan permukaan di kedua sisinya tajam dan runcing. Contoh terlihat pada gambar: 3.51.

90 150 Gambar 3.51:'!"#$% 6. Single atau double sided toothed plate. Alat sambung ini umumnya berbentuk lingkaran dan segi empat dengan lubang ditengah ( berguna untuk penempatan baut pengaku ). Pada kelilingnya terdapat gigi berbentuk segi tiga. Diameter alat sambung ini sekitar 38 mm sampai dengan 165 mm. Alat sambung ini sangat mudah digunakan untuk kayu lunak, sedangkan untuk kayu keras harus dibantu dengan palu / hammer. Contoh dari alat sambung ini adalah kokot building, dan Geka. Contoh terlihat pada gambar: 3.52.

91 150 Gambar 3.52:'!"#$% 7. Metal plate connectors. Alat sambung ini berkembang pada tahun 1960an sampai saat ini. Secara umum Metal plate connectors terbuat dari pelat galvanise dengan ketebalan antara 0,9 mm sampai 2,5 mm. Beberapa alat sambung yang termasuk Metal plate connectors adalah punched plate, nail plae, dan joist hanger seperti pada gambar: dan Gambar 3.53:' +!! * #,--.

92 150 Gambar 3.54:'!#$% IV. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada sambungan. a. Eksentrisitas. Pada sabungan dengan beberapa alat sambung, maka titik berat kelompok alat sambung harus terletak pada garis kerja gaya, apabila tidak maka akan timbul gaya momen ( secondary moment ) yang dapat menurunkan kekuatan sambungan. b. Sesaran / slip. Sesaran yang terjadi pada sambungan kayu Sesaran yang terjadi pada sambungan kayu terbagi menjadi dua. Sesaran

93 150 yang pertama adalah sesaran awal yang terjadi akibat ada- nya lubang kelonggoran yang dipergunakan untuk mem- permudah penempatan alat sambung. Selama sesaran awal, alat sambung belum memberikan perlawanan ter- hadap gaya sambungan yang bekerja. Pada sambungan dengan beberapa alat sambung, kehadiran sesaran awal yang tidak sama diantara alat sambung dapat menurunkan kekuatan sambungan secara keseluruhan. Setelah sesaran awal terlampaui, maka sesaran berikutnya akan disertai oleh gaya perlawanan ( tahanan lateral ) dari alat sambung. Kurva tahanan lateral versus sesaran ini, sering di- idealisasikan dengan bentuk elastik - plastik ( elasto- plastic ). Pada umumnya, perilaku sesaran elasto - plastic sesungguhnya akan sangat dipengaruhi oleh perilaku rangkak / creep material kayu. Pengaruh creep dapat di- contohkan dengan terjadinya recovery ( pengembalian pada kondisi awal ) yang tidak seketika manakala proses pembebanan dihilangkan pada fase elastik. c. Mata kayu. Keberadaan mata kayu menurunkan kuat tarik dan kuat tekan sejajar serat. Adanya mata kayu dapat dianggap sebagai pengurangan luas tampang batang kayu, pada

94 150 gambar: 3.55.(a), penurunan kakuatan tarik kayu disebabkan oleh perlemahan mata kayu dan pengurangan luas kayu akibat dua alat sambung. Sedangkan pada gambar: 3.55.(b), salah satu alat sambung diletakkan segaris dengan mata kayu sehingga penurunan kekuatan disebabkan oleh perlemahan mata kayu dan pengurangan luas kayu oleh satu alat sambung. Dengan demikian, penempatan alat sambung seperti gambar: 3.55.(b), menyebabkan pengurangan luas tampang kayu yang lebih sedikit dari pada gambar: 3.55.(a). Gambar 3.55:/ "!#$%

95 150 Adanya balok gelondongan yang mewakili pembuatan dudukkan Kloset Getar BALITA sekaligus sebagai bahan cetak bila saja yang diinginkan terbuat dari bahan Fiberglass. Dari hasil pemeriksaan fisik ( Phisical Examination ) di Klinik pada anak BALITA didapatkan lebar rata-rata antara tulang ischiadika kanan dan kiri adalah 19,5 cm dan oleh perancang dibulatkan menjadi 20 cm yang akan menjadi tolak ukur penentuan diameter balok gelondongan dengan pertengahannya sebagai dataran atas dari potongan atau irisan jari jari lingkaran balok gelondongan = 15 cm pada gambar: 3.56, yang kelak balok gelondongan ini dibagi menjadi bagian yaitu: kepala kuda-kudaan, badan, kaki, ekor, pegangan tangan BALITA, sandaran dudukkan BALITA serta alas kaki kuda - kudaan ( berdasarkan percobaan Dr Mochammad Purwoko ). Karena alasan geometrik, pada konstruksi kayu kuda-kudaan sering diperlukan sambungan yang berfungsi menyatukan bagian pahatan kepala kuda-kudaan dengan badan kuda-kudaan, demikian juga keempat kaki, ekor, pegangan untuk tangan BALITA, sandaran serta alas kaki kuda-kudaan pada satu buhul / joint. r Gambar 3.56:&!0!!#1

96 150 Alat sambung paku ulir digunakan pada dudukkan kaki kuda-kudaan dengan alas papan diatas Cashing Fiberglass. Tebal kayu yang disambung biasanya tidak terlalu tebal berkisar antara 20 mm sampai dengan 40 mm. Paku bulat merupakan jenis paku yang lebih mudah diperoleh dari pada paku ulir. Paku ulir ( deformed nail ) memiliki koefisien gesekan yang lebih besar dari pada paku bulat sehingga tahanan cabutnya lebih tinggi. Tahanan lateral sambungan dengan alat sambung paku dihitung berdasarkan ketentuan-ketentuan yang ada pada SNI-5 Tata cara perencanaan konstruksi kayu ( 2002 ). Tahanan lateral sambungan dengan alat sambung baut atau paku ditentukan oleh beberapa faktor seperti kuat lentur alat sambung, kuat tumpu kayu, dan geometri sambungan yang meliputi: diameter baut atau paku, ketebalan kayu, serta sudut sambungan. Persamaan untuk menghitung tahanan lateral dapat diperoleh dengan teori Yield Model yang diusulkan oleh Johansen ( 1949 ). Saat ini, Yield Model lebih dikenal sebagai EYM ( European Yield Model ). Pada teori ini, tahanan lateral sambungan yang dapat dihitung hanyalah nilai ultimitnya saja. Sehingga kurva tahanan lateral versus sesaran tidak dapat diperoleh. Analisis tahanan lateral sambungan kayu dengan menggunakan teori balok pada dukungan elastic ( Beam on elastic foundation theory ) mulai dikembangkan pada tahun 70an. Pada analisis ini, alat sambung seperti baut diasumsikan sebagai balok ( beam ) dan dukungan kayu disekeliling alat sambung dimodelkan sebagai dukungan elastik ( elastic foundation ).

97 150 Kelebihan dari analisis menggunakan teori balok pada dukungan elastic dibandingkan dengan Yield Model adalah dapat diketahui nilai tahanan lateral sambungan untuk semua nilai sesaran sehingga kurva tahanan lateral versus sesaran sambungan dapat diperoleh. Dukungan elastik kayu dapat dikembangkan menjadi dukungan elastoplastic agar menyerupai perilaku kayu hingga ultimit ( Hirai, 1983 ) Dalam teori Yield Model, kayu dan alat sambung diasumsikan berperilaku elastoplastic. Tahanan lateral sambungan diperolehn apabila, kekuatan tumpu ultimit kayu dibawah alat sambung tercapai, atau terbentuknya satu atau beberapa sendi plastik ( plastic hinge ) pada alat sambung disertai tegangan plastis pada kayu. Berdasarkan kriteria tegangan ( moda kelelahan ) ini, maka tahanan lateral ultimit dapat diperoleh seperti pada uraian berikut ini III Sambungan antara kayu dengan kayu Pada kesempatan kali ini, sambungan satu irisan dengan alat sambung baut seperti pada gambar 3.57 dan gambar 3.58 akan digunakan sebagai contoh untuk memperoleh persamaan tahanan lateral ultimit; a. Moda kelelahan I s Z = F es t m

98 150 b. Moda kelelahan I m Z = F em t m D Gambar 3.57:2! ""3 #3 33 Gambar 3.58:2! ""333 #333 34

99 150 c. Moda kelelahan II Z = F es DB 1 =F em DB 2 =R e F es DB 2 b 1 = R e b 2 Momen pada bidang geser (b 1 ) 2 ( b 2 ) 2 M = F es D - a 1 2 = F em D ( a 2 ) (b 1 ) 2 ( b 2 ) 2 F es D - a 2 1 = R e F es D (a 2 ) (b 1 ) 2 (b 2 ) 2 - a 2 1 = R e a (b 1 ) 2 (b 1 ) 2 - a 1 2 = R e a b 2 1 R e + 1 = R e a a R e

100 150 t s - b 1 t m b 2 R e t m - b 1 a 1 = dan a 2 = = 2 2 2R e R e b b 1 (t s + t m ) (t s 2 + R e t m 2 ) = 0 R e t s t m 2 t m b 1 = R e + 2 R e 2 A + R e 3 - R e R e t s t s F es D t s t m 2 t m Z = R e + 2 R e 2 A + R e 3 - R e R e t s t s t m t m 2 A = t s t s

101 150 d. Moda kelelahan III s F es Db 1 = F em Db 2 = R e F es Db 2 b 1 = R e b 2 Moment plastis ( M y ) b 2 2 b 1 + a 1 M y = - F em D + F es D (b 1 + a 1 ) b a 1 F es D a 1 b 1 + b Karena: F em = R e F es, t s - b 1 b 1 a 1 =, dan b 2 = maka 2 R e 2 R e R e t s M y 4 R e b t s b = R e 2 + R e F es D 2 + R e

102 150 t s 4 R e (2 + R e ) M y b 1 = 2 R e (1 + R e ) + - R e 2 + R e F es D t 2 s F es Dt s 4 R e (2 + R e ) M y Z = 2 R e (1 + R e ) + - R e 2 + R e F es D t 2 s e. Moda kelelahan III m Momen plastis ( M y ) -b 2 1 b 2 M y = F es D + R e b 2 (b 1 + ) - R e a 2 (a 2 ) 2 2 t m - b 1 Substitusi b 1 = R e b 2, dan a 2 =, 2 maka 2 t m b 2 R e t 2 m M y 4 b = 0 2 R e F es D R e (2R e + 1)

103 150 - t m t 2 m t 2 m 4 M y b 2 = R e + 1 (2 R e + 1) 2 (2 R e + 1) F es DR e (2 R e + 1) Z = F em Db 2 = R e F es Db 2 F es Dt m 4 R e (2R e + 1 ) M y Z = 2 R e 2 (R e +1 ) + - R e (2R e + 1) F es Dt m 2 f. Moda kelelahan IV b 1 b 2 2 M y + M y = - F es Db 1 b R e F es D 2 2 b 1 Karena b 2 = R e 2 M y 2R e b 1 = F es D 1 + R e

104 150 2 R e Z = F es D b 1 = 2 M y F es D 1 + R e III Hubungan antara Yield Model dengan SNI-5 (2002 ) Persamaan analisis tahanan lateral sambungan kayu dengan kayu diperoleh berdasarkan bentuk-bentuk kelelahan selengkapnya disajikan pada tabel 3.15 dianggap sebagai tahanan lateral yang menentukan. Tabel Tahanan lateral sambungan baut satu irisan ( kayu dengan kayu)

105 150 Notasi : D : diameter baut mm F es, F em : kuat tumpu kayu N/mm 2 M y : moment plastis baut kgm, Nm R e : F em / F es N/mm 2 t s,t m : tebal kayu samping dan kayu utama cm,mm Apabila nilai-nilai dibawah ini disubstitusikan pada persamaan di tabel 3.15, maka persamaan pada tabel 3.15 diatas dapat ditulis kembali menjadi persamaan seperti pada tabel Persamaan pada tabel 3.16 identik konstruksi kayu 2002 yang belum diberi faktor keamanan. t m / t s = R t F yb D 3 M y = 6 F em = R e F es

106 150 Tabel Tahanan lateral sambungan baut satu irisan ( kayu dengan kayu) tanpa faktor aman. R e + 2R e 2 ( 1+R t + R t 2 ) + R t 2 R t 3 - R e ( 1+R t ) k 1 = ( 1+R e ) 2 F yb (1 + 2R e ) D 2 k 2 = ( - 1 ) + 2(1 + R e ) + 3F em t 2 m

107 150 2(1 + R e ) 2 F yb (2 + R e ) D 2 k 3 = ( - 1 ) + + R e 3F em t s 2 Umumnya faktor keamanan berbeda untuk sudut sejajar dan sudut tegak lurus serat. Faktor aman sudut tegak lurus ( = 90 o ) adalah 1,25 kali faktor aman sudut sejajar srat ( NDS untuk konstruksi kayu dari U.S, 1997). Perbedaan faktor keamanan ini diperhitungkan melalui nilai K seperti pada SNI-5 ( 2002 ). K = Sebagai contoh, apabila nilai = 0 ( sudut sejajar serat ), maka K = 1. Dan untuk nilai = 90 ( sudut tegak lurus serat ), K bernilai1,25.

108 150 III Cara perhitungan gaya yang membebani pada sambungan kepala kuda-kudaan dengan badan kuda - kudaan sebagai dudukkan kloset. Diasumsikan arah gaya = arah panah = Kepala kuda+berat BALITA ={ 10 + (2n+8) }kg {n=umur (0 sampai 5 tahun )} = 28 kg =276,23 N 276,23 N Satuan dalam mm 50/100 2x35/100 Gambar 3.59:5!

109 mm 35 mm 50 mm Gambar 3.60:5 /! "! 0&'635' Dasar analisa dan perancangan sambungan antara kepala kuda-kudaan dengan badan kuda-kudaan sebagai dudukkan kloset dengan beban gaya yang harus diperhitungkan yakni: gaya tekan dari berat kepala kuda-kudaan ditambah daya dorong BALITA disaat duduk berpegangan tangan di kepala kuda-kudaan. Diasumsikan berat kepala kuda-kudaan 10 kg dan berat BALITA dengan rumus: ( 2n + 8 ) kg }dimana n = Umur BALITA ( 0 tahun sampai 5 tahun ). Sehingga keseluruhannya adalah = { 10 kg + ( 2n + 8 ) kg }, dimana n = Umur BALITA ( 0 tahun sampai 5 tahun ) yaitu = 10 kg + {( 2 x 5 ) + 8 }kg = 10 kg + 18 kg = 28 kg =276,23 N ) dengan badan kuda- kudaan seperti pada gambar: 3.59, dan

110 150 posisi paku yang menancap pada gambar: 3.60 yaitu: menggunakan alat sambung paku diameter 3,4 mm dan panjang 76 mm. Kayu penyusun sambungan memiliki berat jenis 0,5. Asumsikan = 1,0, C eg = 1,0. C tn = 1,0.dan Faktor tahanan sambungan: = 0,65 III Cara perhitungan Posisi dan Lokasi paku pada sambungan kepala kuda-kudaan dengan badan kuda-kudaan sebagai duduk- kan kloset. Menghitung tahanan lateral acuan satu baut ( Z ) satu irisan Diameter paku = mm dan panjang paku =.. mm Kuat lentur paku ( F yb ) = N/mm 2 Kuat tumpu kayu untuk berat jenis 0,5: F es = F em =.. N/mm 2, R e = Tebal kayu samping ; t s =.. mm, dan Tebal kayu utama ; t m = mm Kedalaman peneterasi ( p n ) =.. mm.. mm =.. mm.

111 150 Kontrol overlaping ( v ): v = 2 x ( p n 0,5 t m ) = 2 x (..- 0,5 x. ) = 2 x (.... ) = 2 x = mm > 4D ( 4 x.. ) =.. mm K D =. ( diameter paku < mm ) Tabel Tahanan lateral sambungan Tahanan lateral acuan ( N ) Moda kelelahan 1305 III m 1266 III s 1008 IV Karena penempatan paku pada dua sisi, maka tahanan lateral acuan : Z = 2 x 1008 N = 2016 N. Menghitung nilai koreksi penetrasi ( C d ) P n = mm > 6D ( 6 x.. =.. mm ) > 12D ( 12 x.. =.. mm ) P n C d = = =. 12D....

112 150 Tahanan lateral terkoreksi ( Z ) Z = C d Z =... x... N =... N Menghitung jumlah paku ( n f ) P Berat Kepala Kuda-kudaan + Berat Badan BALITA n f =. n f =... x... x... z Z... n f =... n f =...paku... paku Dalam perhitungan posisi dan lokasi pada sambungan antara kepala kuda-kudaan dengan badan kuda-kudaan sebagai dudukkan Kloset Getar BALITA memerlukan hanya...paku, sedangkan oleh perancang ditambah... paku untuk lebih aman dan kuat. Jadi keseluruhan menjadi...paku. Terlihat pada gambar: 3.61.

113 = (100/cos45 o )/3 50/100 Paku nomor : 3 3 Paku nomor : 4 2x35 2x35/100 Paku nomor: 1. Paku nomor: 2 Gambar 3.61:5 /!!! 0&'635'

114 150 III Cara Perhitungan Getaran Kloset BALITA V 0 V A X Sketsa 3.1:5 X = A Cos = A Cos ( t + ), Dimana = ( Giancoli Dauglas C, Halaman: 372 ) S = V 0 t X = S = V 0 t = t = T

115 150 = 2 = T 2 T = 1 f = T f = 2 c / s cm per second Hz 1 Hz = 1 siklus per detik III Pengertian / Arti Definisi Getaran Getaran adalah gerakan bolak-balik yang ada di sekitar titik keseimbangan di mana kuat lemahnya dipengaruhi besar kecilnya energi yang diberikan. Satu getaran frekuensi adalah satu kali gerak bolak-balik penuh. III Pengertian / Arti Definisi Frekuensi Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik. Rumus frekuensi adalah jumlah getaran dibagi jumlah detik waktu. Frekuensi memiliki satuan hertz / Hz.

116 150 Data - data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut: Kecepatan pulley 3 di Reducer N 3 = 50 rpm Diameter lingkaran jarak pulley 3 dp 3 = 36 mm Diameter lingkaran jarak pulley 4 Dp 4 = 57,5 mm Jumlah gigi sproket 3 di Reducer z 3 = 12 gigi Jumlah gigi sproket 4 di Poros Pinion z 4 = 18 gigi Jarak bagi rantai p = 9 mm Jarak poros shaft yang berputar sebagai Jari-jari menaik-turun Kloset r Shaft = 25 mm Bahan pulley Fe 360 B = 60 N/mm 2. Dari data-data diatas, dapat dilakukan perhitungan untuk mencari dimensi ukuran pulley. 1. Diameter luar pulley Rantai Rol ( mm ) dk 3 =... mm + mm dk 3 =.. mm dk 4 =.. mm +.. mm dk =.. mm. 4

117 Kecepatan pulley Rantai Rol : Kecepatan pulley 3 di Reducer, N 3 = 50 rpm Kecepatan pulley 4, N 3 x dp 3 N 4 = dp 4 x. N 4 =. N 4 = rpm 3. Kecepatan linier rantai : Rantai ( m/s ). 42 ( Ref : Sularso, hal:198 ) p Rantai.Z 3.N 3 Rantai = 60 x x... x. Rantai = 60 x Rantai = =... m/s. Rantai

118 Kecepatan angular di pulley 4, 4 ( mm/s ) Rantai = r ( Ref: Gieck K, halaman:143 ) Rantai 4 = r 4 Rantai mm/s = = 4 r 4 ( Dp 4 / 2 ) mm/s.. mm/s = = 4.. mm / 2...mm =. /s 4 5. Kecepatan angular di shaft dudukkan kloset. Rantai Kloset Getar = r Shaft

119 150 m/s. Kloset Getar =. mm. mm/s Kloset Getar =.... mm =.. /s Kloset Getar 6. Didapatkan : 12 ( Giancoli Dauglas C, Halaman: 371 ) 1 f = T f = 2 c / s cm per second Hz Getar Kloset f Getar Kloset = 2

120 150.. /s f Getar Kloset = =.. /s 1 f Getar Kloset = Hz Perhitungan frekuensi getaran Kloset Getar BALITA : Hz.

121 208 III.3. Perhitungan Rancangan III.3.1. Perhitungan Motor Penggerak. Daya yang diperlukan dalam rancangan ini untuk menggetarkan BALITA + Dudukkan kloset kuda-kudaan + Fiber Box + Rangka mesin yang bergetar diasumsikan berat = 80 kg, bergetar selama 1 detik, tinggi getaran kira- kira = 5 cm, gravitasi bumi = 9,8 m/det 2. Maka daya motor listrik yang diperlukan haruslah lebih besar dari yang didapatkan sebagai berikut: mgh 80 x 9,8 x 0,05 P = = = 39,2 Watt t 1 Dari perhitungan diatas penulis menggunakan Motor Listrik ¼ pk dengan = 1420 rpm serta reducer untuk menurunkan rpm. sebagai berikut: Motor penggerak yang digunakan adalah motor AC, dengan spesifikasi Daya motor : P = ¼ pk Putaran poros motor Tegangan listrik pada motor Massa dudukkan kuda-kudaan + Box fiber + BALITA : N = 1420 rpm : V = 220 volt : m = ± 80 kg f Gravitasi : g = 9,8 m/s 2

122 208 Dari data diatas, maka dapat dilakukan perhitungan: 1. Momen Puntir yang dihasilkan motor 60 x P Mp = 2 x x N 60 x ¼ ( 745,7) Mp = Nm 2 x 3,14 x 1420 Mp = 1,2543 Nm Mp = 1254,3 Nm Catatan: Daya kuda ( PS ) x 0,7457 untuk mendapakan ( kw ) = 550 ft.lb/s. 2. Arus yang dipakai pada motor listrik P i = A. V i = ¼ ( 745,7 ) 220 A i = 0,84 A.

123 Daya yang dihasilkan oleh motor listrik untuk menggerakkan dudukan kloset + cashing box + Berat badan BALITA + rangka mesin yang bergetar adalah: P = W x v out P out = 80 kg f x 0,014 m/s P out = 1,12 kg f m/s = 1,12 / 76,04 hp P out = 0,013 hp = 0,013 pk 4. Efisiensi kerja mesin Daya yang keluar = x 100% Daya yang masuk P out = x 100% P in 0,013 pk = x 100% ¼ pk = 5,26 %

124 208 III.3.2. Perhitungan Pulley Sabuk-V Data - data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut: Kecepatan pulley 1 Kecepatan pulley 2 N 1 = 1420 rpm N 2 = 1059 rpm Diameter lingkaran jarak pulley 1 dp 1 = 50 mm Diameter lingkaran jarak pulley 2 Dp 2 = 67 mm Bahan pulley Fe 360 B = 60 N/mm 2. Dari data-data diatas, dapat dilakukan perhitungan untuk mencari dimensi ukuran pulley Sabuk-V. 5. Diameter luar pulley Sabuk-V ( mm ) dk 1 = 50mm + 5 mm dk 1 = 55 mm Dk 2 = 67 mm + 5 mm Dk 2 = 72 mm 6. Kecepatan pulley Sabuk-V Kecepatan pulley 1, = 1420 rpm

125 208 Kecepatan pulley 2, N 2 = N 1 x dp 1 Dp 2 N 2 = 1420 x N 2 = 1059 rpm. III.3.3. Perhitungan Sabuk V adalah: Data - data yang digunakan dalam perhitungan ini diantaranya Daya motor : P = ¼ pk Faktror koreksi untuk beban tumbukkan : K t = 2 Faktor koreksi untuk 3 5 jam : F c = 1,2 Bahan poros S55 C : B = 66 kg/mm 2 Faktor keamanan : Sf 1 = 6 Faktor keamanan : Sf 2 = 1,3 Beban lentur : C b = 2 Jarak sumbu poros : C = 21 cm

126 208 Dari data-data diatas tersebut, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut: 1. Daya yang ditransmisikan, P d ( kw ) P d = F c x P P d = 1,2 x ¼ ( 0,7457 ) kw P d = 0,223 kw. 2. Perbandingan reduksi Sabuk-V, i i = N 1 N 2 i = i = 1,3 3. Momen puntir rencana Sabuk-V, T ( Nm ) x P d T 1 = 2 x x N 1

127 x 0,223 T 1 = 2 x 3,14 x 1420 T 1 = 105 Nm T 2 = x P d 2 x x N 2 T 2 = x 0,223 2 x 3,14 x 1059 T 2 = 2,01 Nm 4. Tegangan geser yang diizinkan, a ( kg/mm 2 ) a = a Sf 1 x Sf 2 66 a = kg/mm 2 6 x 1,3

128 208 a = 8,46 kg/mm 2 = 83,76 N/mm 2 5. Diameter poros pulley 1 ( ds 1 ) dan poros pulley 2 ( ds 2 ) ( mm ) 5,1 ds 1 = x K t x C b x T 1 a 5,1 ds 1 =. x 2 x 2 x 1,58 0,87 x 10 8 ds 1 = 7,1 x 10-3 mm 5,1 ds 2 =. x K t x C b x T 2 a

129 208 5,1 ds = 2 x 2 x 2 x 2,73 0,87 x 10 8 ds 2 = 8 x 10-3 mm 6. Kecepatan linier sabuk-v, Sabuk-V ( m/s ). x C/2 x N 1 Sabuk-V = ( m/s ) 60 x ,14 x 21/2 x 1420 Sabuk-V = ( m/s ) 60 x 1000 Sabuk-V = 0,7 ( m/s ) 7. Panjang keliling sabuk- V, L ( m ) L = 2 x C + /2 ( dp 1 + Dp 2 ) + 1 4C ( Dp 2 dp 1 ) 2

130 208 L = 2 x ,57 ( ) ( ) 2 L = 603,00 mm = 60,3 cm. Untuk nomor nominal Sabuk-V didapat sabuk tipe A, dengan nomor 23, panjang, L = 60,3 cm. 8. Jarak sumbu poros Sabuk-V, C dalam perhitungan ( mm ) b = 2 x L - ( Dp 2 dp 1 ) ( mm ) b = 2 x 603-3,14 ( ) ( mm ) b = mm. Untuk jarak sumbu poros Sabuk-V, C didapat b + b 2 8 ( Dp 2 dp 1 ) 2 C = ( mm ) , ,62 2 ( ) 2 C = ( mm ) 8 C = mm = 189,11 mm = 18,9 cm

131 Sudut kontak =, dan faktor koreksi = K pada poros reduksi pertama untuk perbandingan reduksi yang besar dan sudut kontak lebih dari 180 o, berlaku rumus : = 180 o - = 180 o - 57 ( Dp 2 dp 1 ) C 57 ( ) 210 = 175,39 o III.3.4. Perhitungan Pasak Pengontrol Data - data yang digunakan untuk perhitungan pasak ini adalah sebagai berikut: Tekanan permukaan yang diizinkan : P a = 8 kg/mm 2 Bahan pasak S 30 C : B = 48 kg/mm 2 Bahan poros naf S 35 C : B = 52 kg/mm 2 Faktor koreksi : F c = 1,5 Beban lentur : C b = 2 Faktor koreksi puntiran : K t = 1,5

132 208 Faktor keamanan : Sf 1 = 6 Sf 2 = 2 Sfk 1 = 6 Sfk 2 = 2 Daya tekan mesin : P = ¼ pk ( dengan asumsi 1 kg m/s = 9,9426 W ) Langkah-langkah perhitungan yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Daya yang ditransmisikan = P d ( kw ) P d = F c x P P d = 1,5 x ¼ ( 0,7457 ) kw P d = 0,279 kw 2. Momen puntir rencana = T ( Nm ) 9,74 x 10 5 x P d T = N 1 9,74 x 10 5 x 0,279 T = T = 1420

133 208 T = 191,3 Nm 3. Tegangan geser yang diizinkan pasak = ka ( kg/mm 2 ) B ka = Sfk 1 x Sfk 2 48 ka = 6 x 2 ka = 4 kg/mm 2 = 39,60 N/mm 4. Diameter poros, ds ( mm ) ds = 5,1 x K t x C b x T ka

134 208 5,1 ds = x 1,5 x 2 x 191,3 4 ds = 731,9 ds = 8,81 mm 5. Daya tangensial = F ( N ) T F = ( N ) ds 2 191,3 F = ( N ) 8, ,3 F = 4,40 F = 43,4 N

135 Perlu diketahui, bahwa lebar pasak sebaiknya antara (%) dari diameter poros ( ds ). Maka b = ( 30/100 ) x 8,81 = 2,64 3 mm 7. Harga b ds b ds = 3 8,81 = 0,34 0,25 < 0,34 < 0,35 Baik Nilai 0,30 terletak antara nilai 0,25 dan 0,35 hal ini berarti lebar pasak mempunyai nilai yang baik. 8. Demikian juga, panjang pasak jangan terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros ( ds ), antara 0,75 sampai 1,5 ds ). Maka: L k = 1,3 x 8,81 = 11,45 12 mm. 9. Harga L k ds ( mm ) L k ds = 12 8,81 = 1,36 mm 0,75 < 1,36 < 1,5 Baik Nilai 1,46 masih terletak diantara nilai 0,75 dan 1,5 maka panjang pasak ini masih cukup baik.

136 Penampang pasak ( mm ) Ukuran nominal pasak ( lebar, b x tinggi, h ) diambil sebesar 3 x 3, kedalam alur pasak bagian naf =3 mm, panjang pasak L k = 12 mm. Jadi untuk pasak pengontrol yang digunakan pada mesin rancangan ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut: Panjang pasak Lebar Tinggi = 12 mm = 3 mm = 3 mm Bahan pasak S 30 C dengan perlakuan normal Bahan poros naf S 35 C dengan perlakuan normal. III.3.5. Perhitungan Pulley Rantai Rol. Data - data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut: Daya motor : P = ¼ pk Faktror koreksi untuk beban tumbukkan : K t = 2 Faktor koreksi untuk 3 5 jam : F c = 1,2 Faktor keamanan : Sf 1 = 6 Faktor keamanan : Sf 2 = 1,3

137 208 Kecepatan pulley 3 di Reducer : N 3 = 50 rpm Jumlah gigi sproket 3 di Reducer : z 3 = 12 gigi Direncanakan Kecepatan Pulley 4 : N 4 = 33 rpm Dari data-data diatas, dapat dilakukan perhitungan untuk mencari dimensi ukuran pulley. 1. P d = f c x P P d = 1,5 x ¼ ( 0,7457 ) kw. P d = 0,279 kw 2. T 3 = 9,74 x 10 5 x ( 0,279 / 50 ) = 5434 kg.mm T 4 = 9,74 x 10 5 x ( 0,279 / 33 ) = 8234 kg.mm 3. Bahan poros S55 C : B = 66 kg/mm 2 Sf 1 = 6, Sf 2 = 1,3 ( dengan alur pasak ), Tegangan geser yang diizinkan, a ( kg/mm 2 ) a a = Sf 1 x Sf 2

138 a = 6 x 1,3 a = 8,46 kg/mm 2 = 83,76 N/mm 2 Untuk tumbukan K t = 2, Untuk lenturan C b = ds 3 = ( 5,1/ 8,46 ) x 2 x 2 x 5434 ) = 23,5 mm ds 4 = ( 5,1/ 8,46 ) x 2 x 2 x 8234 ) = 27,1 mm 5. Dari Diagram pemilihan rantai rol dalam Diagram 3.2. dengan rangkaian tunggal pada P d = 0,279 kw dan putaran sproket kecil: 50 rpm, didapat Rantai No: 40. Tabel Transmisi Rantai Rol Dari tabel 3.18: Untuk sementara diambil p = 12,70 mm. Harga Z 3 = 12, yang sedikit lebih kecil dari pada Z 1 min = 13, dipilih

139 Z 4 = 12 x = 18, dp = 12,70 / sin ( / 12 ) dp = 49,22 mm Dp = 12,70 / sin ( / 18 ) Dp = 73,41 mm III.3.6. Perhitungan Rantai Rol adalah: Data - data yang digunakan dalam perhitungan ini diantaranya Daya motor : P = ¼ pk Faktror koreksi untuk beban tumbukkan : K t = 2 Faktor koreksi untuk 3 5 jam : F c = 1,2 Bahan poros S55 C : B = 66 kg/mm 2 Faktor keamanan : Sf 1 = 6 Faktor keamanan : Sf 2 = 1,3 Beban lentur : C b = 2 Jarak sumbu poros Rantai Rol : C = 29 cm Jarak bagi rantai : p Rantai = 9 mm Tebal plat mata rantai : T = 1 mm

140 208 Diameter rol : R = 8 mm Diameter pena : D = 3,75 mm Panjang pena offset : L = 11,5 mm Lebar plat mata rantai : H = 8 mm Putaran sprocket kecil : N 3 = 50 rpm Jumlah gigi sprocket kecil : z 3 = 12 gigi. Direncanakan Kecepatan Pulley 4 : N 4 = 33 rpm. Dari data-data diatas tersebut, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut: 1. Daya yang ditransmisikan, P d ( kw ) P d = F c x P = 1,2 x ¼ ( 0,7457 ) kw P d = 0,223 kw. 2. Perbandingan reduksi, i ( rpm ) N 3 i = N 4 50 i = 33 i = 1,51

141 Momen puntir rencana Rantai Rol, T ( Nm ) x P r T 3 = 2 x x N x 0,223 T 3 = 2 x 3,14 x 50 T 3 = 42,61 Nm x P r T 4 = 2 x x N x 0,223 = 2 x 3,14 x 33 T 4 = 64,56 Nm 4. Tegangan geser yang diizinkan, a ( kg/mm 2 ) a a = Sf 1 x Sf 2

142 a = 6 x 1,3 a = 8,46 kg/mm 2 = 83,76 N/mm 2 5. Diameter poros pulley 3 ( ds 3 ) dan poros pulley 4 ( ds 4 ) ( mm ) 5,1 ds 3 = x K t x C b x T 3 a 5,1 ds = 3 x 2 x 2 x ,46 ds 3 = 23,5 mm 5,1 ds 4 = x K t x C b x T 4 a

143 208 5,1 ds = 4 x 2 x 2 x ,46 ds 4 = 27,1 mm 6. Panjang keliling Rantai Rol, L ( m ) z 3 + z 4 [ ( z 4 z 3 ) 6,28 ] 2 L p = + 2C / p + 2 C / p Dari diagram pemilihan rantai rol dalam Diagram 3.2. dengan rangkaian tunggal pada P d = 0,279 kw dan putaran sproket kecil 50 rpm, didapat Rantai No: 40. Tabel Transmisi Rantai Rol Dari Tabel 3.18, Untuk sementara diambil p = 12,70 mm.

144 208 Harga Z 3 = 12, yang sedikit lebih kecil dari pada Z 1 min = 13, dipilih [ ( ) 6,28 ] 2 L p = + 2 x (290/ 12,7) + 2 (290/ 12,7) L p = ,66 + 0,39 L p = 60,69 61 buah mata rantai, sedang perancang menambah untuk kestabilan dan suara bising menjadi smoth, maka digunakan 76 buah mata rantai. Untuk nomor nominal Rantai Rol didapat Rantai Rol tipe A, dengan nomor 23, panjang, L = 60,3 cm. 7. Jarak sumbu poros Rantai Rol, C dalam perhitungan ( mm ) z 3 + z 4 2 z 3 + z 4 2 C p = ¼{(L - ) + ( L - ) 2 - (z 4 -z 3 ) 2 } 2 9,86 C p = ¼{( ) +( ) 2-2 (18-12) 2 } 2 2 9,86

145 208 C p = ¼ ( ,9 ) C p = 22,98 C = 22,98 x 12,70 mm C = 291,84 mm. b = 2 x L - ( Dp 4 dp 3 ) ( mm ) b = 2 x 603-3,14 ( ) ( mm ) b = mm Untuk jarak sumbu poros Rantai Rol, C didapat b + b 2 8 ( Dp 4 dp 3 ) 2 C = ( mm ) , ,62 2 ( ) 2 C = ( mm ) 8 C = mm = 189,11 mm = 18,9 cm. 8. Kecepatan linier Rantai Rol, v ( m/s ). p Rantai x z 3 x N 3 Rantai rol = ( m/s ) 1000 x 60

146 208 0,009 x 12 x 50 Rantai rol = ( m/s ) 1000 x 60 Rantai rol = 0,00009 ( m/s ) 42 ( Ref: Sularso, halaman:198 ) Daerah kecepatan rantai: Rantai rol = 0,00009 ( m/s ) < ( 4-10 ) m/s Baik 9. Kecepatan angular di pulley 4, 4 ( mm/s ) Rantai = r 4. 4 Rantai 4 = r 4 Rantai 0,00009 ( m/s) 4 = = r 4 ( Dp 4 / 2 )

147 208 0,09 mm/s 0,09 mm/s 4 = = 57,2 mm / 2 28,6 mm 4 = 0,0031 /s 10. Sudut kontak =, dan faktor koreksi = K pada poros reduksi pertama untuk perbandingan reduksi yang besar dan sudut kontak lebih dari 180 o, berlaku rumus : = 180 o - = 180 o - 57 ( Dp 4 dp 3 ) C 57 ( ) 210 = 175,39 o

148 208 III.3.7. Perhitungan Bantalan Gelinding. berikut: Gambar 3.62: Data-data yang diperlukan dalam perhitungan ini adalah sebagai Putaran poros : N 4 = 31,3 rpm Proporsi Frequensi : q = 0,05 Daya motor : P = ¼ pk Faktor koreksi : f c = 1,2 Faktor beban : f w = 1,2 Beban putaran cincin dalam : V = 1 Beban aksial Beban radial : F a = 59 kg : F r = 32 kg

149 208 Setelah mengetahui data-data yang akan diperlukan, maka langkahlangkah perhitungannya adalah sebagai berikut: 1. Daya yang ditransmisikan, P d (kw) P d = f c x P P d = 1,2 x ¼ x 0,7457 kw P d = 0,223 kw 2. Momen puntir rencana = T ( Nm ) x P d T = ( Nm ) 2 x x N x 0,223 T = ( Nm ) 2 x 3,14 x 31,3 T = Nm 196,56 T = 68,07 Nm

150 Nomor nominal bantalan yang dipilih sementara Jenis bantalan yang digunakan pada rancangan ini adalah jenis bantalan gelinding dengan jenis 6200 ZZ yang mempunyai kapasitas nominal dinamis spesifik C = 400 kg dan kapasitas nominal statis spesifik C 0 = 236 kg 4. Menentukan V, didapat dari Tabel F a C o = 59/236 = 0,19. Dengan melihat ke tabel Tabel Bantalan Bola Maka didapat V=1

151 Menentukan faktor-faktor : e, X, Y F a 59 = V x F r 1 x 32 = 1,8 1,8 > e ( 0,35 ), maka didapat nilai X dan Y dari tabel Tabel Menentukan X,Y dan e Dari tabel 3.20, didapat nilai, X = 0,56 Y = 1,26 6. Beban radial eqivalen P r ( kg ) P r = X x V x F r + Y x F a P r = 0,56 x 1 x ,26 x 59

152 208 P r = 17, ,34 Pr = 92,26 kg = 891 N Untuk tiap putaran : P r-1 = 92,26 x 3,13 31,3 P r-1 = 92,26 kg = 913,46 N 7. Putaran rata-rata, N m ( rpm ) N m = ( N 4 x q ) N m = 31,3 x 0,05 N m = 1,56 rpm 8. Beban rata-rata putaran tetap, P m ( kg ) p P q x N x P r,1 P m = N m Dimana p = 3 untuk bantalan. Harga p = 3 diatas diperoleh dari percobaan.

153 208 Bila putaran tetap : P m = P q x N x P r,1 p 3 P m = 0,05 x 31,3 x 92,26 3 P m = , 9 P m = 107,11 kg = 1060,54 N. 9. Faktor kecepatan bola pada bantalan bola: f n L h = 500 f h 3. Dimana : untuk bantalan bola : Faktor umur : Faktor kecepatan : f h = f n x C/P 33,3 f n = N 4

154 208 33,3 f n = 31,3 = ( 1,06 ) f n = 1, ( Ref, Sularso,halaman: 136 ) f h = f n x C/P r f h = 1,019 x 400/92,26 f h = 1,019 x 4,33 f h = 4, Umur nominal bantalan bola L h = 500 f h 3. ( h ) L h = 500 x 4,41 3 L h = 500 x 85,76 L h = ,06 h

155 208 III.3.8. Perhitungan Pegas. Dalam langkah kerja untuk menggerakkan turun naik kloset getar BALITA tanpa terjadi proses reduksi perlu adanya pegas tekan agar getaran lebih flexibel, maka perhitungan dilakukan untuk menetukan tipe serta panjang pegas yang digunakan pada masing-masing proses reduksi yang dapat menerima beban maksimum: W = Massa kuda-kudaan + Cashing fiber +Berat badan BALITA = ± 80 kg f Lendutan = 1 mm. Panjang bebas = 180 mm Panjang pada awal terpasang = 180 mm Diameter lilitan rata-rata ( D ) = 43,25 mm SUP4, Tegangan geser, a = 65 kg/mm 2 Bahan baja pegas dengan modulus geser = 8000 kg/mm 2 1. Sementara kita pilih gaya prategang rata-rata kurang lebih 10% lebih besar dari pada gaya pegas yang disyaratkan dan pendesakan turutan sebesar 1mm, berarti: F v = 1,1 x 80 kg f = 88 N dan f v = 1 mm. 39 ( Ref: Stolk, halaman: 158 )

156 Karena pegas dipasang dalam sebuah Kloset Getar BALITA, sebagai bahan pegas dapat dipakai baja pegas dengan tegangan yang direncanakan, bersama-sama dengan tegangan maksimal pegas dalam keadaan diblok, maks = N/mm 2. Sementara kita pertahankan maks = 11,5 N/mm 2. Agar dapat memulai kalkulasi, sebelumnya kita masih harus memperkirakan perbandingan lilitan D/d, misalnya D/d = 3, maka menurut tabel 3.18 didapat = 1,55. Tabel Menentukan nilai D/d D/d D/d D/d D/d 3 1,55 5,5 1,26 8 1, , ,08 3,5 1,45 6 1,24 8,5 1, , ,07 4 1,38 6,5 1,22 9 1, , ,06 4,5 1,33 7 1,20 9,5 1, , ,05 5 1,29 7,5 1, , , ,04 Dari rumus tegangan puntir: 16 r = x x F x d 3

157 208 Sehingga setelah di substitusi r = D/2 dan F = F k = 2 F v = 176 N, bahwa tebal baja pegas diduga. 8 Fk. D/d. d. maks 8 x 176 x 3 x 1,55 d 3,14 x 11,5 d 13,46 13,5 mm. 3. Faktor tegangan dari Wahl (K) 4c 1 0,615 K = + = 4c 4 c Dimana : c = D/d = 43,25 / 13,5 = 3,2 4c 1 0,615 4 x 3,2-1 0,615 K = + = + 4c 4 c 4 x 3,2-4 3,2 11,8 K = + 0,19 = 1,34 + 0,19 = 1,53 8,8

158 Nilai Tegangan geser, ( kg/mm 2 ). 8 DW = ( kg/mm 2 ) d 3 8 x 43,25 x 80 = ( kg/mm 2 ) 13, = ( kg/mm 2 ) 2460,375 = 11,25 kg/mm 2 = 111,38 N/mm 2 5. Tegangan maksimum yang terjadi dipermukaan dalam lilitan pegas adalah: 8 DW = K ( kg/mm 2 ) d 3 8 x 43,25 x 80 = 1,53 x ( kg/mm 2 ) 3,14 x 13,5 3

159 = 1,53 x ( kg/mm 2 ) 7725,57 = 1,53 x 3,58 ( kg/mm 2 ) = 5,47 kg/mm 2 = 54,15 N/mm 2 6. Tegangan rencana, d (kg/mm 2 ) Atas dasar hal - hal diatas, sebagai tegangan rencana diambil tegangan mulur geser dibagi dengan 1,5 untuk kerja ringan, dibagi dengan 1,9 ( = 1,5 / 0,8 ) untuk kerja rata-rata, dan dengan 2,3 ( 1,5 / 0,65 ) untuk kerja berat. a d = ( kg/mm 2 ) 1,5 65 d = ( kg/mm 2 ) 1,5 d = 43,33 kg/mm 2 = 429,00 N/mm 2 7. = 54,15 N/mm 2 < d = 429,00 N/mm 2, Baik.

160 208 III.3.9. Perhitungan Cashing Fiberglass. P BALITA = 2n +8 kg f n=umur = 18 kg f =178,21N 3,5mm y x = 10cm m c =41,35cm 0 47cm x A n B L=82,7 cm R A = P/2 = 9 kg f Gambar 3.63.: Sebuah fiberglass AB dengan panjang L = 82,7 cm, memikul BALITA = P BALITA = 18 kg, yang bekerja pada jarak c = 41,35 cm dari tumpuan kanan ( Gambar 3.63 ), Fiberglass ini mempunyai penampang persegi panjang yang lebarnya b = 47 cm, dan tebalnya = h = 3,5 mm, Tegangan utama dan tegangan geser maksimum di potongan melintang m ke n tegak lurus A ke B, yang terletak pada jarak x = 10 cm dari ujung A ke B, dapat dihitung : Panjang cashing, L = 82,7 cm = 827 mm.

161 208 Lebar cashing, b = 47 cm = 470 mm Dinding samping cashing,t dc = 192 mm Tebal cashing, h = 3,5 mm P BALITA bekerja pada jarak, c = 413,5 mm P BALITA = 18 kg = 178,21 N M. y 12 M y x = = I b. h 3 P BALITA 18 R A = = 2 2 R A = 9 kg = 89,10 N x = 10 cm = 100 mm M = R A. x = 9 kg. 100 mm = 900 kgmm = 8910,89 Nmm. V = R A = 9 kg = 89,10 N M. y 12 M y 12 x 900 y x = - = - = - I b. h x 3,5 3

162 y x = ,25 = - 0,53 y 6 V h 2 xy = ( - y 2 ) = b h x 9 3,5 2 xy = ( - y 2 ) 470 x 3, ,25 xy = ( - y 2 ) 20151,25 4 xy = 0,0026 ( 3,06 y 2 ) Diasumsikan agar dapat dihitung, nilai y = 1,749, maka : xy = 0,0026 ( 3,06 1,749 2 ) xy = 0,0026 ( 3,06 3,06 ) xy = 0

163 208 x 2 max = ( ) + xy 2 2 max = ( - 0,53 x 1,749 / 2) max = 0,214 = 0,462 kg/mm 2 = 4,57 N/mm 2 d = 6,5 8,4 kg/mm 2 =64,35 83,16 N/mm 2 max = 4,57 N/mm 2 < d = 64,35 83,16 N/mm 2, Baik.

164 208 III Perhitungan Balok Gelondongan. Adanya balok gelondongan yang mewakili pembuatan dudukkan Kloset Getar BALITA sekaligus sebagai bahan cetak bila saja yang diinginkan terbuat dari bahan Fiberglass. Dari hasil pemeriksaan fisik ( Phisical Examination ) di Klinik pada anak BALITA didapatkan lebar rata-rata antara tulang ischiadika kanan dan kiri adalah 19,5 cm dan oleh perancang dibulatkan menjadi 20 cm yang akan menjadi tolak ukur penentuan diameter balok gelondongan dengan pertengahannya sebagai dataran atas dari potongan atau irisan jari jari lingkaran balok gelondongan = 15 cm pada gambar: 3.64, yang kelak balok gelondongan ini dibagi menjadi bagian yaitu: kepala kuda-kudaan, badan, kaki, ekor, pegangan tangan BALITA, sandaran dudukkan BALITA serta alas kaki kuda - kudaan ( berdasarkan percobaan Dr Mochammad Purwoko ). r Gambar 3.64:

165 208 Karena alasan geometrik, pada konstruksi kayu kuda-kudaan sering diperlukan sambungan yang berfungsi menyatukan bagian pahatan kepala kudakudaan dengan badan kuda-kudaan, demikian juga keempat kaki, ekor, pegangan untuk tangan BALITA, sandaran serta alas kaki kuda-kudaan pada satu buhul / joint. Alat sambung paku ulir digunakan pada dudukkan kaki kuda - kudaan dengan alas papan diatas Cashing Fiberglass. Tebal kayu yang disambung biasanya tidak terlalu tebal berkisar antara 20 mm sampai dengan 40 mm. Paku bulat merupakan jenis paku yang lebih mudah diperoleh dari pada paku ulir. Paku ulir ( deformed nail ) memiliki koefisien gesekan yang lebih besar dari pada paku bulat sehingga tahanan cabutnya lebih tinggi. Tahanan lateral sambungan dengan alat sambung paku dihitung berdasarkan ketentuan-ketentuan yang ada pada SNI-5 Tata cara perencanaan konstruksi kayu ( 2002 ). Tahanan lateral sambungan dengan alat sambung baut atau paku ditentukan oleh beberapa faktor seperti kuat lentur alat sambung, kuat tumpu kayu, dan geometri sambungan yang meliputi: diameter baut atau paku, ketebalan kayu, serta sudut sambungan. Persamaan untuk menghitung tahanan lateral dapat diperoleh dengan teori Yield Model yang diusulkan oleh Johansen ( 1949 ).

166 208 III Perhitungan gaya yang membebani pada sambungan antara kepala kuda-kudaan dengan badan kuda - kudaan sebagai dudukkan kloset. Diasumsikan arah gaya = arah panah = Kepala kuda+berat BALITA ={ 10 + (2n+8) }kg {n=umur (0 sampai 5 tahun )} = 28 kg =276,23 N 276,23 N Satuan dalam mm 50/100 2x35/100 Gambar 3.65:

167 mm 35 mm 50 mm Gambar 3.66:!"#$" Dasar analisa dan perancangan sambungan antara kepala kuda-kudaan dengan badan kuda-kudaan sebagai dudukkan kloset dengan beban gaya yang harus diperhitungkan yakni: gaya tekan dari berat kepala kuda-kudaan ditambah daya dorong BALITA disaat duduk berpegangan tangan di kepala kuda-kudaan. Diasumsikan berat kepala kuda-kudaan 10 kg dan berat BALITA dengan rumus: ( 2n + 8 ) kg }dimana n = Umur BALITA ( 0 tahun sampai 5 tahun ). Sehingga keseluruhannya adalah = { 10 kg + ( 2n + 8 ) kg }, dimana n = Umur BALITA ( 0 tahun sampai 5 tahun ) yaitu = 10 kg + {( 2 x 5 ) + 8 }kg = 10 kg + 18 kg =