BAHAN AJAR SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

Transkripsi

1 i

2 BAHAN AJAR SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN BIDANG STUDI KEAHLIAN TEKNOLOGI DAN REKAYASA PROGRAM STUDI KEAHLIAN TEKNIK MESIN SESUAI KURIKULUM 2013 Disusun leh: Widiyant Eka Ygaswara KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2013 ii

3 PENGANTAR Kurikulum 2013 dirancang untuk memperkuat kmpetensi siswa dari sisi mengetahuan, ketrampilan dan sikap secara utuh, prses pencapaiannya melalui pembelajaran sejumlah mata pelajaran yang dirancang sebagai kesatuan yang saling mendukung pencapaian kmpetensi tersebut Sesuai dengan knsep kurikulum 2013 buku ini disusun mengacau pada pembelajaran scientific apprach, sehinggah setiap pengetahuan yang diajarkan, pengetahuannya harus dilanjutkan sampai siswa dapat membuat dan trampil dalam menyajikan pengetahuan yang dikuasai secara kngkrit dan abstrak bersikap sebagai mahluk yang mensyukuri anugerah Tuhan akan alam semesta yang dikaruniakan kepadanya melalui kehidupan yang mereka hadapi. Kegiatan pembelajaran yang dilakukan siswa dengan buku teks bahan ajar ini pada hanyalah usaha minimal yang harus dilakukan siswa untuk mencapai kmpetensi yang diharapkan, sedangkan usaha maksimalnya siswa harus menggali infrmasi yang lebih luas melalui kerja kelmpk, diskusi dan menyunting infrmasi dari sumber sumber lain yang berkaitan dengan materi yang disampaikan. Sesuai dengan pendekatan kurikulum 2013, siswa diminta untuk menggali dan mencari atau menemukan suatu knsep dari sumber sumber yang pengetahuan yang sedang dipelajarinya, Peran guru sangat penting untuk meningkatkan dan menyesuaiakan daya serap siswa dengan ketersediaan kegiatan pembelajaran pada buku ini. Guru dapat memperkaya dengan kreasi dalam bentuk kegiatan kegiatan lain yang sesuai dan relevan yang bersumber dai lingkungan ssial dan alam sekitarnya Sebagai edisi pertama, buku teks bahan ajar ini sangat terbuka dan terus dilakukan perbaikan dan penyempurnaannya, untuk itu kami mengundang para pembaca dapat memberikan saran dan kritik serta masukannya untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi berikutnya. Atas knstribusi tersebut, kami ucapkan banyak terima kasih. Mudah-mudahan kita dapat memberikan hal yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan dalam rangka mempersiapkan generasi emas dimasa mendatang. Bandung, Nvember 2013 Penyusun i

4 DAFTAR ISI PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii PETA KEDUDUDUKAN BUKU TEKS BAHAN AJAR... v GLOSARIUM... vi BAB I... 1 PENDAHULUAN... 1 A. Deskripsi... 1 B. Prasyarat... 1 C. Petunjuk Penggunaan... 2 D. Tujuan Akhir... 2 E. Kmpetensi Inti dan Kmpetensi Dasar... 2 F. Cek Kemampuan Awal... 4 BAB KEGIATAN BELAJAR... 6 A. Deskripsi... 7 B. Kegiatan Belajar 1: SAMBUNGAN BAUT Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif C. Kegiatan Belajar 2: SAMBUNGAN KELINGAN Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif D. Kegiatan Belajar 3: SAMBUNGAN LAS Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif E. Kegiatan Belajar 4: POROS DAN TAP Tujuan Pembelajaran ii

5 2. Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif F. Kegiatan Belajar 5: BANTALAN Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif G. Kegiatan Belajar 6: PULI DAN SABUK Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif H. Kegiatan Belajar 7: KOPLING Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif I. Kegiatan Belajar 8: RANTAI DAN RODA RANTAI Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif J. Kegiatan Belajar 9: RODA GIGI Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif K. Kegiatan Belajar 10: RING PEGAS DAN SIL Tujuan Pembelajaran Uraian Materi iii

6 L. Kegiatan Belajar 11: PEGAS Tujuan Pembelajaran Uraian Materi Rangkuman Tugas Tes Frmatif BAB III EVALUASI DAFTAR PUSTAKA iv

7 MATA PELAJARAN KELOMPOK - C3 JUDUL BUKU TEKS BAHAN AJAR MATA PELAJARAN KELOMPOK - C 2 JUDUL BUKU TEKS BAHAN AJAR PETA KEDUDUDUKAN BUKU TEKS BAHAN AJAR Bidang Keahlian Prgram Keahlian : Teknlgi Dan Rekayasa : Teknik Mesin Simulasi Digital (TM-SDG) TM-SDG 1 (X-1) TM-SDG 2 (X-2) Teknlgi Mekanik (TM-TMK) TM-TMK 1 (X-1) TM-TMK 2 (X-2) Kelistrikan Mesin & Knversi Energi TM-KM/KEN 1 (X-1) TM-KM/KEN 2 (XII-6) Mekanika Teknik & Elemen Mesin (TM- MK/EM) TM-MK/EM 1 (X-1) TM-MK/EM 2 (X-2) Teknik Gambar Manufaktur (TM.TPM-TGM) TM.TPM-TGM 1 (XI-3) TM.TPM-TGM 2 (XI-4) Teknik Pemesinan Bubut (TM.TPM-TPB) TM.TPM- TPB 1 (XI-3) TM.TPM- TPB 2 (XI-4) TM.TPM- TPB 3 (XII-5) TM.TPM- TPB 4 (XII-6) Teknik Pemesinan Frais (TM.TPM-TPF) TM.TPM- TPF 1 (XI-3) TM.TPM- TPF 2 (XI-4) TM.TPM- TPF 3 (XII-5) TM.TPM- TPF 4 (XII-6) Teknik Pemesinan Gerinda (TM.TPM-TPG) TM.TPM-TPG 1 (XII-5) TM.TPM-TPG 2 (XII-6) Teknik Pemesinan CNC (TM.TPM-TPC) TM.TPM-TPC) 1 (XII-5) TM.TPM-TPB 2 (XII-6) v

8 GLOSARIUM vi

9 BAB I PENDAHULUAN A. Deskripsi Kurikulum 2013 dirancang untuk memperkuat kmpetensi siswa dari sisi pengetahuan, ketrampilan serta sikap secara utuh. Tuntutan prses pencapaiannya melalui pembelajaran pada sejumlah mata pelajaran yang dirangkai sebagai satu kesatuan yang saling mendukung dalam mencapai kmpetensi tersebut. Buku teks bahan ajar ini berjudul ELEMEN MESIN berisi empat bagian utama yaitu: pendahuluan, pembelajaran, evaluasi, dan penutup yang materinya membahas sejumlah kmpetensi yang diperlukan untuk SMK Prgram Keahlian Teknik Mesin. Materi dalam buku teks bahan ajar ini meliputi: Sambungan; Kelingan; Prs, Bantalan, Puli Dan Sabuk, Kpling, Rantai Dan Rda Rantai, Rda Gigi, Ring Pegas Dan Sil, Pegas. Buku Teks Bahan Ajar ini menjabarkan usaha minimal yang harus dilakukan leh siswa untuk mencapai sejumlah kmpetensi yang diharapkan dalam dituangkan dalam kmpetensi inti dan kmpetensi dasar.sesuai dengan pendekatan saintifik (scientific apprach) yang dipergunakan dalam kurikulum 2013, siswa diminta untuk memberanikan dalam mencari dan menggali kmpetensi yang ada dala kehidupan dan sumber yang terbentang disekitar kita, dan dalam pembelajarannya peran guru sangat penting untuk meningkatkan dan menyesuaikan daya serap siswa dalam mempelajari buku ini. Maka dari itu, guru diusahakan untuk memperkaya dengan mengkreasi mata pembelajaran dalam bentuk kegiatan-kegiatan lain yang sesuai dan relevan bersumber dari alam sekitar kita. Penyusunan Buku Teks Bahan Ajar ini dibawah krdinasi Direktrat Pembinaan SMK Kementerian Pendidikan dan kebudayaan, yang akan dipergunakan dalam tahap awal penerepan kurikulum Buku Teks Bahan Ajar ini merupakan dkumen sumber belajar yang senantiasa dapat diperbaiki, diperbaharui dan dimutahirkan sesuai dengan kebutuhan dan perubahan zaman. Maka dari itu, kritik dan saran serta masukan dari berbagai pihak diharapkan dapat meningkatkan dan menyempurnakan kualitas isi maupun mutu buku ini. B. Prasyarat Dalam struktur kurikulum 2013, kedalam tiga kelmpk besar yaitu: secara garis besar materi dikelmpkan 1

10 1. Kelmpk C1 yang memuat materi Ilmu budaya dan scial 2. Kelmpk C2 yang merupakan dasar prgram keahlian 3. Kelmpk C3 yang merupakan paket dari masing masing keahlian. Buku Teks Bahan Ajar ini merupaka salah satu mata pelajaran kelmpk C2 yang diberikan pada kelas X. C. Petunjuk Penggunaan Dalam melaksanakan pembelajaran dengan menggunakan buku teks bahan ajar ini, siswa perlu memperhatikan beberapa hal, yaitu : 1. Langkah-langkah belajar yang ditempuh a. Menyiapkan semua bukti penguasaan kemampuan awal yang diperlukan sebagai persyaratan untuk mempelajari mdul ini. b. Mengikuti test kemampuan awal yang dipersyaratkan untuk mempelajari buku teks bahan ajar ini c. Mempelajari mdul ini secara teliti dan seksama 2. Perlengkapan yang perlu disiapkan a. Buku sumber/ referensi yang relevan b. Buku catatan harian c. Alat tulis dan, d. Perlengkapan lainnya yang diperlukan D. Tujuan Akhir Setelah mempelajari buku teks bahan ajar ini peserta diklat diharapkan dapat: 1. Mengidentifikasi jenis-jenis elemen mesin dan fungsinya 2. Menghitung kekuatan elemen elemen mesin E. Kmpetensi Inti dan Kmpetensi Dasar Kmpetensi Inti dan Kmpetensi Dasar Mata Pelajaran: ELEMEN MESIN 2

11 KOMPETENSI INTI (KELAS X) KI-1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya KI-2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gtngryng, kerjasama, tleran, damai), santun, respnsif dan praktif, dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari slusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan ssial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia KI-3 Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan faktual, knseptual, dan prsedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknlgi, seni, budaya, dan humanira dalam wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenmena dan kejadian dalam bidangkerja yang spesifik untuk memecahkan masalah. KI-4 Menglah, menalar, dan menyaji dalam ranah knkret dan ranah abstrak KOMPETENSI DASAR 1.1 Menyadari sempurnanya ciptaan Tuhan tentang alam dan fenmenanya dalam mengaplikasikan elemen mesin dan mekanika teknik pada kehidupan sehari-hari. 1.2 Mengamalkan nilai-nilai ajaran agama sebagai tuntunan dalam mengaplikasikan elemen mesin dan mekanika teknik pada kehidupan sehari-hari 2.1 Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, teliti, kritis, rasa ingintahu, invatif dan tanggungjawab dalam mengaplikasikan elemen mesin dan mekanika teknik pada kehidupan sehari-hari. 2.2 Menghargai kerjasama, tleransi, damai, santun, demkratis, dalam menyelesaikan masalah perbedaan knsep berpikir dalam mengaplikasikan elemen mesin dan mekanika teknik pada kehidupan sehari-hari. 2.3 Menunjukkan sikap respnsif, praktif, knsisten, dan berinteraksi secara efektif dengan lingkungan scial sebagai bagian dari slusi atas berbagai permasalahan dalam melakukan tugas mengaplikasikan elemen mesin dan mekanika teknik 3.1 Mendeskripsikan besaran vektr, sistem satuan dan hukum newtn 3.2 Mendeskripsikan gaya, tegangan dan mmen pada suatu knstruksi 3.3 Mendseskripsikan gaya aksi dan reaksi dari macam macam tumpuan. 3.4 Mendeskripsikan perthitungan diagram benda bebas dan teri keseimbangan. 3.5 Mendeskripsikan tegangan dan regangan 3.6 Mendeskripsikan jenis dan fungsi sambungan 3.7 Mendeskripsikan prs dan pasak, transmisi (pulley &belt, rantai, kpling, rda gigi) 3.8 Mendeskripsikan macam-macam gaya, tegangan dan mmen pada sambungan: keling, pasak, baut dan las 3.9 Mendeskripsikan elemen-elemen mesin 4.1 Menerapkan besaran vektr, sistem satuan dan hukum newtn 4.2 Menerapkan gaya, tegangan dan mmen pada suatu knstruksi 4.3 Menerapkan perhitungan gaya aksi dan reaksi 3

12 KOMPETENSI INTI (KELAS X) terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di seklah secara mandiri, dan mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan langsung KOMPETENSI DASAR dari macam-macam tumpuan. 4.4 Menerapkan perhitungan diagram benda bebas dan teri keseimbangan 4.5 Menerapkan perhitungan tegangan dan regangan 4.6 Menerapkan jenis dan fungsi sambungan 4.7 Menerapkan perhitungan prs dan pasak, transmisi (pulley &belt, rantai, kpling, rda gigi) 4.8 Menerapkan perhitungan macam-macam gaya, tegangan dan mmen pada sambungan: keling, pasak, baut dan las 4.9 Menerapkan elemen-elemen mesin F. Cek Kemampuan Awal Sebelum memulai kegiatan pembelajaran Elemen Mesin, diharapkan siswa melakukan cek kemampuan awal untuk mendapatkan infrmasi tentang kemampuan dasar yang telah dimiliki. Yaitu dengan cara memberi tanda berupa cek list ( ) pada klm pilihan jawaban berikut ini. N. Daftar Pertanyaan Pilhan Jawaban Sudah Belum A. Sambungan Baut 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi sambungan pada elemen mesin 2. Apakah anda sudah dapat menyebutkan macammacam sambungan ulir 3. Apakah anda sudah dapat menghitung kekuatan sambungan baut B. Sambungan Kelingan 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macammacam sambungan keling 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi sambungan keling 3. Apakah anda sudah dapat menjelaskan ukuran standar paku keling 4. Apakah anda sudah dapat menghitung kekuatan sambungan keling 4

13 N. C. Sambungan Las Daftar Pertanyaan Pilhan Jawaban Sudah Belum 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macammacam sambungan las 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi sambungan las 3. Apakah anda sudah dapat menjelaskan symbl symbl dalam sambungan las 4. Apakah anda sudah dapat menghitung kekuatan sambungan las D. Prs dan Tap 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macam macam prs 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi prs 3. Apakah anda sudah dapat menghitung kekuatan prs 4. Apakah anda sudah dapat fungsi tap E Bantalan 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macammacam bantalan 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi bantalan 3. Apakah anda sudah dapat menjelaskan bagainbagian bantalan 4. Apakah anda sudah dapat melakukan perhitungan dasar bantalan F Puli Dan Sabuk 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macammacam puli dan sabuk 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi puli dan sabuk 3. Apakah anda sudah dapat menghitung reaksi tumpuan 4. Apakah anda sudah dapat menghitung angka transmisi 5. Apakah anda sudah dapat menghitung dasar perhitungan puli dansabuk G Kpling 5

14 N. Daftar Pertanyaan 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi kpling 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macammacam kpling 3. Apakah anda sudah dapat menjelaskan bagainbagian kpling 4. Apakah anda sudah dapat menghitung kekuatan kpling H Rantai Dan Rda Rantai 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi rantai dan rda rantai 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan keuntungan dan kerugian rantai sebagai transmisi 3. Apakah anda sudah dapat menjelaskan ukuran standar rantai 4. Apakah anda sudah dapat menghitung kekuatan rantai I Rda Gigi 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi rda gigi 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macammacam rda gigi 3. Apakah anda sudah dapat menjelaskan keuntungan dan kerugian rda gigi sebagai transmisi 4. Apakah anda sudah dapat menjelaskan ukuran utama rda gigi J Ring Pegas Dan Sil 1. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi ring 2. Apakah anda sudah dapat menjelaskan macammacam ring 3. Apakah anda sudah dapat menjelaskan fungsi sil Pilhan Jawaban Sudah Belum BAB 2 KEGIATAN BELAJAR 6

15 A. Deskripsi Buku teks bahan ajar ini berjudul Elemen Mesin berisi empat bagian utama yaitu: pendahuluan, pembelajaran, evaluasi, dan penutup yang materinya membahas sejumlah kmpetensi yang diperlukan untuk SMK Prgram Keahlian Teknik Mesin yang diberikan pada kelas X semester 2. Materi dalam buku teks bahan ajar ini meliputi: Sambungan Baut, Sambungan Kelingan, Sambungan Las, Prs Dan Tap, Bantalan, Puli Dan Sabuk, Kpling, Rantai Dan Rda Rantai, Rda Gigi, Ring Pegas Dan Sil B. Kegiatan Belajar 1: SAMBUNGAN BAUT 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam sambungan baut b. Menjelaskan keuntungan dan kerugian sambungan baut c. Menghitung kekuatan sambungan baut.. 2. Uraian Materi Silahkan mengati ft knstruksi jembatan berikut atau byek disekitar anda. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan bagaimana knstruksi jembatan itu disusun/disambung dari apa yang telah anda amati. Gambar 1.1 Ft knstruksi jembatan Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai jenis sambungan pada knstruksi jembatan atau byek yang lain, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. 7

16 Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis sambungan yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaiman knstruksi jembatan itu disusun leh kerangkakerangka melalui suatu jenis sambungan. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan bagaimana cara menghitung kekuatan sambungan tersebut.. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi sambungan yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan. a. Fungsi Sambungan Suatu knstruksi mesin terdiri atas elemen elemen mesin yang dirakit dan disatukan satu sama lainnya dengan cara disambung dan tersusun menjadi suatu mesin yang utuh. Salah satu bentuk sambungan elemen mesin tersebut adalah sambungan ulir. Sambungan ulir pada elemen mesin berfungsi sebagai sambungan sementara yaitu sambungan yang dapat dibuka dan dipasang kembali tanpa merusak elemen mesin mesin itu sendiri atau alat penyambungnya. Sambungan ulir terdiri atas baut dan mur leh kerena itu sambungan ulir disebut juga dengan sambungan mur baut. Sambungan mur baut banyak digunakan pada sambungan knstruksi mesin, sasis, knstruksi jembatan, knstruksi bangunan rangka baja, mesin autmtive dan elemen elemen mesin lainnya. Hampir sebilan-puluh persent dari suatu mesin disambung dengan menggunakan ulir yaitu dengan menggunakan baut, sekeruf dan mur. Sambungan dengan menggunakan ulir ini sangat praktis dengan pertimbangan: Mudah dalam pemasangan Penggantian suku cadang praktis. Untuk pembngkaran dan pemasangan kembali memerlukan alat yang sederhana yaitu berupa kunci kunci yang dapat dibawa. Dalam keadaan darurat pembngkaran dan pemasangan kembali dapat dilakukan dimana saja. Cnth melepas rda kendaraan yang pecah untuk ditambal. 8

17 Tidak merusak bagian bagian kmpnen yang disambung maupun alat penyambungnya. Sambungan dengan ulir bersifat sambungan-sementara. Sambungan dapat dilaksanakan pada kmpnen mesin yang bergerak maupun yang tidak dapat bergerak. Sambungan bergerak misalnya sambungan antara prs engkl dengan batang penggerak, sambungan prs dengan bantalan, dan semacamnya. Sambungan yang tidak dapat bergerak yaitu sambungan pada knstruksi jembatan, kntruksi bangunan, angker angker, dan semacamnya. Ulir terdiri atas ulir luar dan ulir dalam, ulir luar disebut dengan baut dan ulir dalam disebut dengan mur. b. Macam Macam Ulir Ulir yang digunakan pada mur baut pada umumnya adalah ulir segitiga yaitu ulir yang mempunyai penampang dengan bentuk prfil segitiga. Jenis ulir segitiga yang standar terdiri atas : Ulir metris Ulir whitwrt Ulir UNC dan UNF Ulir standar pabrik 1. Ulir metris Pada baut baut atau mur yang mempunyai standar metris,untuk menunjukan atau memberikan tanda pada baut atau mur tersebut yaitu dengan huruf M sebagai simbl dari ulir metris kemudian diikuti dengan angka yang menyatakan ukuran diameter luar dari ulir dan kisar ulir. Penunjukan ulir ini selain terdapat pada mur atau baut juga terdapat pada sney dan tap. Gambar 1.2 Ulir metric. 9

18 Prfil ulir metris (ISO Metric) mempunyai bentuk prfil segi tiga dengan sudut puincak 60. Penampang dari sepasang prfil ulir metris yang terdiri dari mur dan baut atau ulir luar dan ulir dalam serta ukurannya dapat dilihat pada gambar berikut: Gambar 1.3 Prfil ulir metris Ukuran standar ulir metris H 1 = 0, p D 1 = D 1, p D 2 = D 0,64951 p Ukuran baut Metris Ukuran dari kedalaman ulir pada baut adalah : d = 0,61. p Ukuran diameter minr atau ukuran diameter terkecil pada baut menjadi : md. = M D - 2.d = MD 2(0,61).p = MD 1,22.p Gambar 1.4 Ukuran baut metris 10

19 Ukuran tinggi ulir pada mur adalah h= 0,54. p (dibulatkan) Ukuran diameter minr atau diameter terkecil dari mur menjadi : md=m 2.h= MD 2 (0,54) p = MD 1,08.p (dibulatkan) Gambar 1.5 Ukuran mur metris Tabel berikut adalah ukuran ulir standar Metrik (Metrric M Prfil), yang terdiri atas : ukuran dasar, kisar, Diameter luar/ mayr, diameter dalam dan jenis ulir kasar atau halus dengan satuan [mm]. Ukuran standar diameter : bervariasi sampai dengan ukuran 200 mm. Tabel 1.1 Ulir Standar Metrik (M Prfile) Mur Ukuran Diameter luar / Diameter Jenis : (k) Kisar dasar Mayr dalam /Minr dan (H) 4 0,700 4,000 3,242 Kasar (K) 5 0,800 5,000 4,134 Kasar 6 1,000 6,000 4,917 Kasar 8 1,250 8,000 6,647 Kasar 8 1,000 8,000 6,917 Halus (H) 10 1,500 10,000 8,376 K 10 1,250 10,000 8,647 H 10 0,750 10,000 9,188 H 12 1,750 12,000 10,106 K 12 1,500 12,000 10,376 H 12 1,250 12,000 10,647 H 12 1,000 12,000 10,917 H 14 2,000 14,000 11,835 K 11

20 Ukuran Diameter luar / Diameter Jenis : (k) Kisar dasar Mayr dalam /Minr dan (H) 14 1,500 14,000 12,376 H 15 1,000 15,000 13,917 H 16 2,000 16, K 16 1,500 16,000 14,376 H 17 1,000 17,000 15,917 H 18 1,500 18,000 16,376 H 20 2,500 20,000 17,294 K 20 1,500 20,000 18,376 H 22 2,500 22,000 19,294 K 22 1, H 24 3, ,752 K 24 2, ,835 H 25 1, ,376 H 27 3, ,752 K 27 2, ,835 H 30 3, ,211 K 30 2, ,835 H 30 1, ,376 H 33 2, ,835 H 35 1, ,376 H 36 4, ,670 K 36 2, ,835 H 39 2, ,835 H 40 1, ,376 H 42 4, ,129 K 42 2, ,8350 H 45 1, ,376 H 48 4, ,587 K 2. Ulir whitwrt Ulir whitwrt adalah jenis ulir segi tiga dengan sudut puncak 55 derajat, ulir whitwrt ini mempunyai satuan inchi. Penunjukan ulir whitwrt yaitu dengan 12

21 huruf W, kemudian diikuti dengan dua angka, angka pertama menunjukan ukuran diameter luar dan angka yang kedua menunjukan jumlah kisar tiap satu inchi. Gambar 1.6 Ulir Whitwrt Bentuk standar prfil ulir whitwrt (BSW) dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 1.7 Prfil ulir Whitwrt Tabel 1.2 Ulir Whitwrt Diameter D [Inchi] N Diameter D [Inchi] n 1/4 20 3/4 10 5/ /8 9 3/ / /8 7 1/ /8 6 9/ /4 5 5/

22 3. Ulir UNC Ulir UNC termasuk ulir segi tiga yang mempunyai satuan inchi seperti ulir Whitwrt, hanya sudut puncaknya mempunyai sudut 60 derajat dan prfilnya sama dengan prfil ulir metris. Penunjukan ulir Uni diawali dengan angka yang menyatakan nmr ulir atau diameter ulir luar dan jumlah kisar tiap inchi Gambar 1.8 Prfil ulir UNI Gambar 1.9 Prfil ulir UNI Untuk menentukan ukuran utama ulir UNC dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan atau berdasarkan tabel standar : Ukuran ukuran utama dari ulir UNC dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan persamaan berikut : 1 H = 0, X 25,4 [mm] n H 1 = 5/8H= 0, n 1 X 25,4 [mm] D 1 = ( D - 1, n 1 ) 25,4 [mm] 14

23 1 D 2 = (D 0, ) X 25,4 [mm] n Keterangan : 1 Inchi = 25,4 mm H1 = tinggi kaitan dalam satuan.. [mm] D1 = Diameter dalam ulir...[mm] D2 = Diameter efektif...[mm] D = Diameter luar dal;am satuan inchi. Ukuran dari kedalaman ulir pada baut adalah d = 0,61.p Ukuran diameter minr atau ukuran diameter terkecil pada baut menjadi : md.=m D - 2.d = MD 2(0,61).p = MD 1,22.p p = pitch = 1/n, dan n = jumlah ulir tiap satuan inchi. Gambar 1.10 Ukuran baut UNC Ukuran tinggi ulir pada mur adalah h= 0,54. p (dibulatkan) Ukuran diameter minr atau diameter terkecil dari mur menjadi : md=m 2.h= MD-2(0,54)p =MD 1,08.p Keterangan: MD = Diameter ulir terbesar untuk mur dan baut md. = Diameter terkecil untuk mur dan baut p = Kisar atau pitch = 25,4/n [mm] n = jumlah ulir tiap inchi. d = dalam ulir pada baut 15

24 h = tinggi ulir pada mur Gambar 1.11 Ukuran mur UNC Untuk mengetahui ukuran ulir UNC selain dengan cara menghitung seperti di atas juga ukurannya dapat ditentukan berdasarkan table standar, yaitu untuk menentukan ukuran dasar,diameter mayr, diameter minr dan jumlah ulir tiap inchi. Lihat table berikut Tabel 1.3 Standar Ulir UNC Ukuran dasar Diameter Mayr (MD) Jumlah ulir Ukuran br/tap [inchi] Inchi [mm] tiap inchi [mm] 3/8 0,375 9,5 16 8,0 7/16 0, , ,4 1/2 0,500 12, ,8 9/16 0, , ,2 5/8 0,625 15, ,5 11/16 0, ,0 3/4 0, ,5 13/16 0, ,0 7/8 0,875 22, ,000 25, ,0 1 1/8 1,125 28, ¼ 1,250 31, ,0 1 3/8 1,375 34, ,0 1 1/2 1,500 38, ,0 4. Ulir standar pabrik 16

25 Sebagai kebijakan dari pabrik tmtip untuk mempermudah dalam perakitan atau perawatan, spesifikasi dari baut dilengkapi dengan nmr part, tanda pada kepala baut, dan ukuran panjang maupun diameter dasar. Simbl dan penjelasan dari tanda kepala baut tersebut dapat dilihat pada gambar dan tabel berikut. Gambar 1.12 Simbl baut Simbl baut-pabrik untuk kelas pengerasan, diameter dan panjang baut yang digunakan pada kendaraan dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 1.13 Simbl baut Baut tanam disebut juga dengan baut tap pada kedua ujungnya diulir dan tidak mempunyai kepala, seperti terlihat pada gambar berikut 17

26 Gambar 1.14 Baut tanam / baut tap Gambar 1.15 Simbl baut tanam Tabel 1.4 Spesifikasi Baut Standar Pabrik Kelas Diameter dasar Pit [mm] Limit mmen [kg.m] T , (ISO) ,6-0,9 5T ,5-2, ,0-4, ,7-4,2 18

27 Kelas Diameter dasar Pit [mm] Limit mmen [kg.m] (ISO) 5,0-8, ,0-7, ,8-6, ,5-9, ,5-11, ,0-10, ,0-17, ,5-16,5 Tabel 1.5 Batas Mmen Untuk Pengencangan Baut Pabrik Kmpnen yang dikencangkan Mmen Satuan [ kgm ] Satuan [Lb.ft] Kepala silinder dengan blk 5,4 6, silinder Rker arm suprt dengan kepala 1,8 2, silinder Manifld dengan kepala silinder 2,0 3, Kap bantalan prs engkl 5,4 6, dengan blk silinder Kap batang trak dengan batang 4,0 5, trak Puli prs engkl dengan prs 7,5 10, engkl Rda gaya / flywheel dengan 5,4 6, prs engkl Timing prs kam dengan prs kam 5,4 6, Macam macam bentuk baut yang biasa digunakan pada tmtip dapat dilihat pada gambar berikut : 19

28 Gambar 1.16 Bagian bagian baut baut dengan kepala segi enam / hexagnal baut dengan washer baut U mur bertpi / Capped nut. Gambar 1.17 Macam baut dan mur 20

29 2. Bentuk kepala baut / sekeruf Bentuk kepala sekeruf mempunyai bermacam macam diantaranya kepala sekeruf dengan bentuk sk, untuk memutarkan sekeruf tersebut diperlukan beng sk biasanya berupa kunci L. Sekeruf dengan kepala trapezium dengan alur lurus atau alur menyilang, sekeruf dengan kepala segi enam atau segi empat. Macam macam bentuk kepala baut tersebut dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 1.18 Macam macam kepala sekeruf Tabel berikut adalah ukuran ulir standar Metrik untuk kepala baut, yang terdiri atas: ukuran dasar,tinggi baut, dan lebar kunci. Gambar 1.19 ukuran kepala baut Tabel 1.6 Ukuran Kepala Baut Metrik Ukuran W max [mm] H max [mm] M5 8 3,95 M6 10 4,38 M8 13 5,68 21

30 M ,95 M ,25 M ,75 M ,40 M ,90 M ,75 M ,55 M ,05 M ,07 c. Bahan Ulir / Baut Dan Mur Bahan untuk baut dan mur biasanya baja carbn, baja knstruksi baisa, atau baja batangan yang difinish dingin. Macam macam bahan untuk baut dan mur dapat dilihat pada table berikut : Bahan Baja carbn knstruksi biasa JIS G 3102 Baja knstruksi biasa JIS G 3011 Baja batangan difinis dingin JIS 3123 Tabel 1.7 Bahan Baut Dan Mur Lambang S20C S35C S40C S45C S41B S50B S20C-D S35C-D Kekuatan tarik [ N / mm 2 ] t d. Perhitungan Sambungan Baut/Ulir 1. Tegangan tarik pada baut Baut baut yang digunakan untuk sambungan dengan beban tarik atau beban aksial, dimana arah gayanya searah dengan sumbu baut, dan daerah yang berbahaya yaitu kemungkinan baut itu putus adalah pada penampang yang mempunyai ukuran diameter terkecil yaitu pada penampang x-x seperti terlihat pada gambar berikut. 22

31 Gambar 1.20 Beban tarik pada baut Jika suatu baut mempunyai ukuran diameter dalam atau diameter terkecil d 1 [mm] mendapatkan gaya tarik akibat dari gaya aksial tegangan tarik pada baut dapat dihitung dengan persamaan berikut : t F A sebesar F [N] maka Keterangan : t = tegangan tarik F = Gaya tarik A = luas penampang Jika baut mempunyai ukuran diameter terkecil adalah d1 mm maka luasnya penampangnya adalah : A 2 4 d 1 2 Dengan memasukan persamaan A 4 d 1 pada persamaaan didapat F t maka A Supaya baut tidak patah saat dibebani maksimum, hendaknya nilai tegangan tarik yang terjadi sama atau lebih kecil dari tegangan tarik yang diizinkan. 23

32 Atau dengan cara memasukan vaktr keamanan pada persamaan di atas, maka tegangan tarik yang di izinkan adalah : t t v t = Tegangan tarik putus t = Tegangan tarik yang di izinkan V = vaktr keamanan Ukuran ulir-dalam atau ukuran diameter terkecil dapat di turunkan dari persaaan tegangan tarik di atas yaitu : Keterangan : d 1 = Diameter ulir dalam [mm] F = Gaya tarik (aksial) [N] t = Tegangan tarik putus dari bahan baut [N/mm 2 ] = Tegangan tarik yang di izinkan [N/mm 2 ] Gambar 1.21 Gaya aksial pada baut 2. Tegangan geser pada kepala baut 24

33 Gambar 1.22 Gaya aksial pada baut Lihat gambar di atas, gaya aksial pada baut, selain menyebabkan tegangan tarik pada batang baut juga menyebabkan pula tegangan geser pada kepala baut. Jika gaya aksial yang bekerja pada baut adlah F [ N ], tinggi kepala baut mempunyai ukuran h [mm] dan diameter baut d [ mm ], tegangan geser pada kepala baut dapat dihitung dengan persamaan berikut : Tegangan geser adalah : F A g. [N/mm 2 ] dan A = luas penampang yang tergeser yaitu : Gambar 1.23 Bidang yang tergeser pada kepala baut Luas bidang yang tergeser merupakan luas selimut silinder, dengan panjang berupa keliling silinder dan tingginya adalah h mm, maka luasnya adalah : A. d. h.[ mm 2 ] maka tegangan geser pada kepala baut menjadi : F g. d. h.[n/mm 2 ] Keterangan : g = Tegangan geser pada kepala baut dalam satuan [N/mm 2 ] 25

34 A = Luas penampang yang tergeser dalam satuan [mm 2 ] d = Diameter baut dalam satuan [mm] h = Tinggi kepala baut dalam satuan [mm] Cnth 1.1: Tentukan ukuran diameter terkecil dan tinggi ulir mur dan baut untuk membuat ulir ISO Metrik yang mempunyai ukuran dasar 10 dengan pitch = 1,5 mm Penyelesaian : Diketahui ulir ISO Metric - Diameter mayr MD = 10 mm - Pitch = 1,5 mm Ditanyakan - Ukuran ukuran ulir pada baut - Ukuran ukuran ulir pada mur Jawaban : - Ukuran ukuran ulir pada baut : Kedalaman ulir : d = 0,61. p d = 0,61 X 1,5 = 0,92 mm Diameter minr atau terkecil baut md = MD 2.d = 10 2(0,92) md = 10 1,82 = 8,18 mm - Ukuran ukuran pada mur : Tinggi ulir : h = 0,54.p = 0,54 X 1,5 = 0,81 mm Diameter terkecil atau minr mur : md = MD -2.h = 10 2(0,81) = 10 1,62 md = 8,38 mm Cnth 1.2: Hitung diameter minr dari ulir Whitwrt (BSW) ¾ in, jika kedalaman ulir = 0,64p. Penyelesaian Diketahui ulir whitwrt - MD = ¾ In - d = 0,64 p. Ditanyakan : 26

35 Ukuran diameter minr Jawaban: Lihat tabel, ulir whitwrt yang mempunyai ukuran ¾ in mempunyai ulir 10 ulir tiap inchi. Maka p =1/10 in Kedalamam ulir d = 0,64 X 1/10 = 0,064 in Diameter minr md = MD 2.d = 0,75 2(0,064) = 0,75 0,128 = 0,622 inchi. Cnth 1.3: Suatu bahan akan dibuat ulir UNC dengan diameter dasar 1 inchi. Tentukan ukuran diameter minr untuk ulir baut dan mur UNC tersebut. Diketahui ulir UNC Diameter Mayr MD = 1 inchi = 25,4 mm Ditanyakan ukuran minr dari baut dan mur Jawaban : Lihat tabel, ulir UNC yang mempunyai ukuran 1 inchi mempunyai ulir 8 ulir tiap inchi atau n = 8 Kisar ulir - P = 1/ 8 inchi = 25,4/8 [mm] - Ukuran baut - Dalamnya ulir - d = 0,61.p - d = 0,61 X 1/8 [ inchi] = 0,076 inchi Diameter minr baut - md= MD 2.d = 1 2 x 0,076 = 1 0,152 = 0,848 inchi Ukuran mur : - Tinggi gigi - h = 0,54 p - h = 0,54 x 1/8 = 0,067 inchi Diameter minr mur - md = MD 2.h = 1 2 x 0,067 = 1 0,134 = 0,866 inchi. - Jika ukuran di atas dalam satuan mm maka ukuran tersebut dikalikan dengan 25,4. 27

36 Cnth 1.4: Suatu baut digunakan untuk mengikat mata rantai dengan knstruksi seperti terlihat pada gambar. Bahan baut S 40 C dengan vaktr keamanan V=6. Tentukan ukuran diameter terkecil dari baut tersebut, jika beban tarik F = 20 KN. Gambar 1.24 Baut pengikat Penyelesaian : Tegangan tarik untuk S 40 C, lihat tabel Faktr keamanan f = 6 Beban tarik F = [N] Ditanyakan, ukuran ulir dalam Jawaban : t = 600 [ N / mm 2 ] d 4X ,14X ,14 = 15,962 mm Ukuran baut standar yang digunakan dapat dilihat pada tabel-ulir : Jika menggunakan ulir UNC, ukuran yang mendekati dan aman untuk digunakan adalah ¾ 10 UNC dengan ukuran : d 1 = 16,299 mm d = 19,050 mm dan d 2 = 17,399 mm 28

37 Jika menggunakan ulir metris : ukuran yang mendekati adalah M 20 X 2,5 dengan ukuran : d 1 = 20 (1,082532X2,5)= 17,29 mm Cnth 1.5: Suatu penarik /peregang tali seperti terlihat pada gambar, mendapat beban F = 4000 N, bahan baut ST 40 C dengan faktr keamanan 6, Hitunglah ukuran diameter baut yang akan digunakannya. Gambar 1.25 Gambar peregang Jawaban : Kekuatan / tegangan baut dapat dilihat pada tabel, yaitu untuk bahan ST 40 C, tegangan tariknya t = 600 N/mm 2. Tegangan yang di izinkan : = 600/6 = 100 N/mm 2. d 1 4X 4000 = 22,56 mm 3,14X100 Jika kita menggunakan ulir metris maka ukuran yang mendekati adalah M 26 X3 dengan ukuran d 1 = 23,10 mm. Cnth 1.6: Jika kepala baut pada cnth di atas menggunakan M16 yang mempunyai ukuran d = 16 mm dan tinggi kepala baut 0,7 d, hitung tegangan geser pada kepala baut tersebut. 29

38 Penyelesaian : Diketahui : - Beban aksial pada kepala baut : F = [N] - Ukuran tinggi kepala baut h = 0,7 d - Diameter baut d = 16 mm Ditanyakan tegangan geser pada kepala baut : Jawaban : F g. d. h Ukuran h = 0,7d = 0,7 X 16 = 11,2 mm maka : g g 35,54 [N/mm 2 ] 3,14X11,2 X16 562, Rangkuman Suatu knstruksi mesin terdiri atas elemen elemen mesin yang dirakit dan disatukan satu sama lainnya dengan cara disambung dan tersusun menjadi suatu mesin yang utuh. Sambungan ulir pada elemen mesin berfungsi sebagai sambungan sementara yaitu sambungan yang dapat dibuka dan dipasang kembali tanpa merusak elemen mesin mesin itu sendiri atau alat penyambungnya. Sambungan ulir terdiri atas baut dan mur leh kerena itu sambungan ulir disebut juga dengan sambungan mur baut. Macam macam ulir Ulir yang digunakan pada mur baut pada umumnya adalah ulir segitiga yaitu ulir yang mempunyai penampang dengan bentuk prfil segitiga. Jenis ulir segitiga yang standar terdiri atas : Ulir metris Ulir whitwrt Ulir UNC dan UNF Ulir standar pabrik Macam-macam baut dan mur baut dengan kepala segi enam / hexagnal baut dengan washer 30

39 baut U mur bertpi / Capped nut mur dengan flens mur pengunci 4. Tugas Suatu penarik /peregang tali seperti terlihat pada gambar, mendapat beban F = 3000 N, bahan baut ST 35 C dengan faktr keamanan 6, Hitunglah ukuran diameter baut yang akan digunakannya. 5. Tes Frmatif Isilah pertanyaan pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas! 1. Apa fungsi sambungan pada kmpnen mesin? jelaskan! 2. Apa yang dimaksud dengan sambungan sementara? jelaskan dengan cnthnya! 3. Tuliskan tiga macam ulir standar! 4. Apa yang dimaksud dengan tanda M 12 X 1,5 baut? jelaskan! 31

40 5. Suatu bahan akan dibuat ulir UNC dengan diameter dasar 3/4 inchi Tentukan ukuran diameter minr untuk ulir baut dan mur UNC tersebut, jika beban tarik pada baut 15 KN. 6. Suatu baut digunakan untuk mengikat mata rantai dengan knstruksi seperti terlihat pada gambar. Bahan baut mempunyai tegangan tarik putus t = 430 [N/mm 2 ] dengan vaktr keamanan V=8. Tentukan ukuran diameter terkecil dari baut tersebut. Gambar 1.26 Baut pengikat mata rantai 7. Hitung tegangan geser pada kepala baut standar M10 dengan tinggi kepala baut 0,7 d, jika beban geser adalah 10 KN Gambar 1.27 Tegangan geser pada baut 8. Suatu kerek seperti terlihat pada gambar ditumpu leh baut dengan tegangan tarik yang di izinkan t = 100 [N/mm 2 ], dan tegangan geser yang di izinkan Tentukan : g = 0,8 t - Ukuran diameter baut A. - Ukuran diameter baut B 32

41 Gambar 1.28 Baut penahan kerek 9. Diketahui seperti pada gambar, gaya tarik F = N dan baut yang digunakan jenis ulir M 12 X 1,75 - Periksa tegangan tarik pada baut Gambar 1.29 Tegangan tarik pada baut 10. Diketahui lihat gambar berikut : jenis ulir M 20 ; gaya tarik F = N - Periksa tekanan bidang pada telapak kaki mur Gambar 1.30 Tekanan pada telapak kaki mur 33

42 C. Kegiatan Belajar 2: SAMBUNGAN KELINGAN 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam sambungan keeling b. Menjelaskan fungsi sambungan kelinga c. Menjelaskan ukuran standar paku keling d. Menghitung kekuatan sambungan keing.. 2. Uraian Materi Silahkan mengamati gambar sambungan plat baja dibawah ini atau jenis sambungan yang ada disekitar anda. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan bagaimana jenis dan fungsi sambungan yang digunakan pada knstruksi tersebut dari hasil pengamatan. Gambar 2. 1 Gambar sambungan pada plat Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai jenis sambungan pada gambar tersebut atau byek yang lain, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis sambungan yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana knstruksi jenis sambungan tersebut menyatukan batang kerangkan. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, 34

43 selanjutnya jelaskan bagaimana cara menghitung kekuatan sambungan tersebut.. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi sambungan yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan. a. Fungsi Sambungan Kelingan Sambungan kelingan banyak digunakan pada prduk atau benda benda kerja dari bahan pelat atau bahan prfil, Sambungan kelingan tersebut berfungsi untuk menyambung bagian pelat satu dengan pelat lainnya atau menyambung bagian plat dengan prfil dengan menggunakan paku keling sebagai bahan penyambungnya. Plat disatukan satu sama lain dengan cara ditumpangkan, kemudian dibr selanjutnya dipasang paku keling dan dikelingkan sehingga plat satu dengan plat lainnya menyambung. b. Macam Macam Sambungan Kelingan Macam macam sambungan kelingan dapat di tinjau dari kekuatan sambungan dsn bentuk sambungannya. 1. Macam macam kekuatan sambungan kelingan Ditinjau dari kekuatan sambungannya sambungan kelingan terdiri atas : Sambungan ringan Sambungan kuat Sambungan rapat Sambungan kuat dan rapat a. Sambungan ringan Sambungan ringan yaitu sambungan yang berfungsi untuk menyambung dua bagian dari suatu prduk dengan sambungan yang tidak mempunyai beban yang besar misalnya sambungan kelingan pada perabtan-rumah dan semacamnya. b. Sambungan kuat Sambungan kuat yaitu sambungan pada pekerjaan pelat yang mendapatkan beban sehingga memerlukan kekuatan tertentu seperti pada sambungan pelat pada bdi kendaraan, sambungan pada knstruksi jembatan atau knstruksi baja lainnya. c. Sambungan rapat 35

44 Sambungan rapat yaitu sambungan yang memerlukan kerapatan dan tidak bcr, misalnya sambungan pelat pada bak air terbuka atau tangki air berukuran kecil. d. Sambungan kuat dan rapat Sambungan kuat rapat yaitu sambungan kelingan selain memerlukan kekuatan juga memerlukan kerapatan, sambungan kuat rapat tersebut biasanya digunakan pada sambungan pelat ketel atau sambungan pada pelat tabung gas yang bertekanan tinggi. 2. Macam macam bentuk sambungan kelingan Ditinjau dari psisi pelat yang disambung dan bahan penyambung, macam macam bentuk sambungan kelingan terdiri atas : Sambungan berimpit Sambungan bilah tunggal Sambungan bilah ganda Sambungan rwe. a. Sambungan berimpit Untuk menyambung dua buah pelat dapat dilakukan dengan cara ditumpangkan, yaitu ujung pelat satu dengan ujung pelat lainnya berimpit satu sama lainnya kemudian dibr, dipasang paku keling dan dibentuk kepala paku sehingga membentuk sambungan kelingan, sambungan tersebut disebut dengan sambungan berimpit. lihat gambar berikut : Gambar 2. 2 Sambungan berimpit Pada sambungan berimpit dapat dilakukan dengan cara memasang satu baris paku keling dan disebut dengan sambungan berimpit dikeling tunggal, dipasang dua baris paku keling yang disebut dengan sambungan berimpit dikeling ganda dan tiga baris paku keling yang disebut dengan sambungan berimpit yang dikeling triple, lihat gambar berikut : 36

45 Gambar 2.3 Sambungan dikeling tunggal, ganda dan triple b. Sambungan bilah tunggal Jika ujung ujung pelat disambung dengan menggunakan sebuah pelat lain yang berbentuk bilah maka sambungan kelingan tersebut disebut dengan sambungan bilah. Ditinjau dari jumlah bilah yang digunakan untuk menyambungnya, sambungan bilah terdiri atas : sambungan bilah tunggal dan sambungan bilah ganda. Sambungan bilah tunggal yaitu sambungan kelingan yang menggunakan satu buah bilah yang dipasang pada satu sisi atas pelat, sambungan bilah tunggal dapat dilaksanakan dengan memasang satu baris paku keling, dua baris atau tiga baris paku keling, lihat gambar berikut. Gambar 2.4 Sambungan bilah tunggal c. Sambungan bilah ganda 37

46 Jika sambungan ujung ujung pelat disambung dengan menggunakan dua buah pelat lain yang berbentuk bilah dan dipasang pada bagian atas dan bagian bawahnya disambung dengan paku keling, sambungan kelingan tersebut disebut dengan sambungan kelingan bilah ganda. Lihat gambar berikut! Gambar 2.5 Macam macam sambungan bilah ganda d. Sambungan rwe Sambungan rwe adalah sambungan kelingan semacam sambungan kmbinasi antara sambungan bilah tunggal dengan sambungan bilah ganda, dengan ukuran bilah bawah lebih lebar dari bilah atas. Sambungan rwe tersebut terdiri atas : Sambungan rwe dikeling dua baris ( kampuh ganda) Sambungan rwe tiga baris (kampuh triple). Kedua macam sambugan rwe tersebut dapat dilihat pada gambar berikut. c. Cara Mengeling Gambar 2.6 Sambungan rwe 38

47 Kedua pelat yang akan disambung dibr terlebih dahulu, kemudian dipasang paku keling pada lubang br, kemudian kepala paku dibentuk dengan cara dipalu, sehingga paku keling tidak lepas dari pelatnya. Untuk membentuk kepala paku keling dapat dilakukan dengan menggunakan palu secara langsung yaitu dipukul sampai mengembang dan membentuk kepala paku keling atau dapat juga dengan menggunakan peralatan pembentuk kepala paku keling secara khusus. Dalam hal ini paku kelingnya tidak dipukul langsung melainkan alat pembentuknya saja yang dipukul dengan palu sehingga bentuk kepala paku keling lebih baik dibandingkan dengan bentuk kepala paku keling hasil pukulan palu secara langsung. Gambar 2.7 Cara mengeling Mengeling dengan mesin press Langkah langkah atau prses mengeling dengan mesin pres adalah sebagai berikut : Persiapkan plat yang akan disambung dan dibr dengan ukuran mata br d=d +(0,1s/d0,2) mm, d adalah ukuran diameter paku keling. Pasang paku keeling, dengan sisa panjangnya mempunyai ukuran (1,5 s/d 1,7)d. Tempatkan pelat yang akan disambung dengan psisi paku keling berada pada matres bawah. Tekan dengan penekan (2), supaya plat atas dan plat bawah betul betul rapat. Tekan matres atas dengan gaya F yang cukup untuk membentuk kepala paku keeling. 39

48 Pembentukan kepala paku keling dapat dilakukan dengan cara panas, yaitu dengan cara membakar ujung paku keling sampai membara kemudian dipres. Pembentukan kepala paku keling dapat pula dilakukan dengan cara dingin. Mengeling dengan paku keling berujung ledak Cara menggunakan paku keling yang mempunyai ujung peledak yaitu dengan memanaskan kepala paku keeling yang telah terpasang pada sambungannnya. Panas akan merambat dan meledakan bahan peledak yang ada pada ujung paku keling, sehingga ujung paku keling melebar seperti terlihat pada gambar berikut ; Gambar 2.8 Paku keling dengan ujung peledak d. Macam Macam Paku Keling Dilihat dari bentuk kepalanya macam macam paku keling dapat dijelaskan dengan gambar berikut : Gambar 2.9 Macam macam paku keling 40

49 Tabel 2.1 Paku keling dengan kepala cembung menurut N667 Tipe A d R r a b 6 5,8 0,4 11 4,5 8 7,2 0,4 14 5,5 10 8,8 0,4 17 6, ,9 0, ,0 0,8 25 9, ,7 0,8 30 3, , , , , , , ,9 1, ,0 Tabel 2.2 Paku keling dengan kepala cembung menurut N667 Tipe B d R r a b 10 8,8 0,4 17, ,9 0,6 21,5 9, ,0 0,8 26,0 11, ,7 0, , , , , , , ,5 41

50 d R r a b 31 25,9 1, ,5 Tabel 2.3 Paku keling dengan kepala cembung menurut N667 Tipe C d a a2 b c R r ,5 11,5 2 13, ,5 2,5 15, ,5 2,5 18, ,5 2,5 20, ,5 2,5 23, ,5 2,5 25,9 1 Tabel 2. 4 Paku keling dengan kepal tirus menurut N667 tipe D d r a b e (tirus atas) 13 0,6 21 9,5 14,5 16 0, , , , ,5 24, , ,5 31,5 42

51 Tabel 2.5 Paku keling dengan kepal tirus menurut N667 tipe E d r a b e f 6 0, , , ,6 21 9,5 14,5 6,5 16 0, , , ,5 21 9, ,5 24, , , ,5 31,5 14 e. Tang Keling 1. Fungsi tang keling Untuk sambungan ringan yaitu sambungan yang tidak mempunyai beban dan tidak memerlukan kekuatan yang tinggi, sambungan kelingan dapat dilakukan dengan menggunakan alat pengeling khusus yang berupa tang dan selanjutnya disebut dengan tang keling. Tang keling disebut juga dengan riveter yaitu suatu perkakas tangan yang berfungsi untuk mengeling pelat pelat tipis yang tidak memerlukan kekuatan tinggi. Bentuk tang keling dapat dilihat pada gambar berikut! Gambar 2.10 Tang keling 2. Ukuran dan bentuk paku Paku keling tersedia dipasaran dengan ukuran diameter d = 2,4 mm, 3,2 mm, 4,0 mm dan 4,8 mm atau dalam satuan inchi yaitu d = 3/32, 1/8, 43

52 5/32 dan 3/16. Bentuk paku keling untuk tang keling tersebut dapat dilihat pada gambar berikut! Gambar 2.11 Paku tang keling Keterangan gambar d = diameter paku keling tarik (1) = paku keling tarik (2) = Paku keling tekan (3) = Paku keling terpasang (4) = Penampang paku keling (5) = Sambungan / pelat (6) = Sisa paku keling yang putus (7) = Bentuk paku keling setelah ditarik (8) = Paku keling mengembang pada bagian bawah dan tengahnya. Prses penggunaan tang keling yaitu sebagai berikut : Bagian yang akan dikeling dibr terlebih dahulu dengan ukuran br [d+(0,1s/d0,2)mm]!. Masukan paku keling pada lubang yang baru dibr! Masukan ujung paku pada lubang sket tang keling Tekan handel tang sampai paku keling mengembang pada lubang dan putus! Dengan mengembangnya paku keling dan putusnya paku keling tarik maka tersambunglah pelat tersebut. Keluarkan sisa paku yang berada di dalam tang untuk pengelingan berikutnya!. Lihat diagram aliran prses mengeling berikut! 44

53 Gambar Diagram aliran prses mengeling f. Perhitungan Sambungan Kelingan Tujuan dari perhitungan sambungan kelingan ialah untuk mengetahui dan menentukan ukuran paku keling supaya sambungan paku keling aman terhadap beban tertentu atau untuk memeriksa besarnya beban yang diizinkan pada sambungan kelingan itu sendiri. Perhitungan sederhana untuk sambungan kelingan yang mendapatkan beban sentris dapat dilaksanakan pada kekuatan geser pada paku keling yaitu dengan persamaan : g F A [N/mm 2 ] Gambar 2.13 Geseran pada paku keling Jika sambungan kelingan berimpit dengan kampuh tunggal mendapatkan beban sentris F [N], paku keling yang terpasang berjumlah n [buah] dengan ukuran d [mm], maka tegangan geser yang terjadi adalah : 45

54 F A g dan A = jumlah luas penampang paku keling yaitu : 2 A d. n 4 maka Keterangan : F g 2 d. n 4 A = Luas penampang dalam satuan [mm 2 ] g = Tegangan geser pada paku keling dalam satuan [N/mm 2 ] F = Beban sentris pada sambungan paku keeling [N] d = Diameter paku keeling yang terpasang [mm] n = Jumlah paku keling [buah] Gambar 2.14 Sambungan berimpit Cnth 2.1: Suatu knstruksi sambungan kelingan seperti terlihat pada gambar dibawah, diketahui : Diameter paku keling d = 20 [mm] Gaya F = 4000 N Gambar 2.15 Sambungan kelingan 46

55 Hitung tegangan geser yang terjadi pada paku keling. Jawaban : g F A Luas paku keling yang tergeser terdapat di dua tempat yaitu : jadi : A = 2 x 2 4 d A = 2 x 0,785 x A = 628 [mm 2 ] 4000 g = = 6,4 [N/mm 2 ] Rangkuman Sambungan kelingan berfungsi untuk menyambung bagian pelat satu dengan pelat lainnya atau menyambung bagian plat dengan prfil dengan menggunakan paku keling sebagai bahan penyambungnya. Macam -macam sambungan kelingan Sambungan ringan Sambungan kuat Sambungan rapat Sambungan kuat dan rapat Macam macam bentuk sambungan kelingan Sambungan berimpit Sambungan bilah tunggal Sambungan bilah ganda Sambungan rwe Macam-macam paku keling 47

56 4. Tugas a. Jelaskan prses penyambungan dengan paku keling. b. Sambungan kelingan berimpit seperti gambar berikut. Beban F = 3000 N, Jumlah paku keling 2 buah Tegangan yang diizinkan Hitung diameter paku keling g = 80 [N/mm 2 ] 5. Tes Frmatif Isilah pertanyaan pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas! 1. Apa yang dimaksud dengan sambungan permanent? jelaskan dengan cnthnya! 2. Apa fungsi sambungan kelingan? jelaskan! 3. Pada pekerjaan pelat, ditinjau dari kekuatannya sambugan kelingan ada berapa macam? jelaskan dengan cnthnya! 4. Apa yang dimaksud dengan sambungan bilah tunggal dikeling ganda? jelaskan dengan gambar! 5. Sebutkan / tuliskan jenis sambungan pada gambar berikut! Gambar 2.16 Gambar sal n 5 6. Bagaimana cara mengeling dengan menggunakan paku keling berujung ledak? jelaskan! 7. Suatu knstruksi dengan sambungan kelingan berimpit, lihat gambar berikut!. 48

57 Diketahui : Beban F = 20 KN, Jumlah paku keling 2 buah Tegangan yang diizinkan Hitung diameter paku keeling d g = 80 [N/mm 2 ] Gambar 2.17 Gambar sal n 7 8. Sambungan kelingan berimpit, lihat gambar berikut! Diketehui : Beban F = 3140 N, Jumlah paku keeling 2 buah Tegangan yang diizinkan Hitung diameter paku keling d g = 80 [N/mm 2 ] Gambar 2.18 Gambar sal n 8 9. Sambungan kelingan, lihat gambar berikut! Diketahui : - Jumlah paku keling 3 buah - Gaya tarik F = N - Tegangan geser yang di izinkan g = 80 [N/mm 2 ] - Jarak antara paku keling t =3d dan e = 0,5 t Tentukan : a. Diameter paku keling b. Tebal pelat jika d<2,39 s. c. Lebar pelat L 49

58 d. Tegangan tarik pada pelat e. Tegangan geser pada tepi pelat Gambar 2.19 Gambar sal n Suatu knstruksi sambungan kelingan seperti terlihat pada gambar berikut, diketahui :Diameter paku keling d = 22 [mm] Gaya F = 3000 N Hitung tegangan geser yang terjadi pada paku keling N.1. Gambar 2.20 Gambar sal n 10 50

59 D. Kegiatan Belajar 3: SAMBUNGAN LAS 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam sambungan las b. Menjelaskan keuntungan dan kerugian sambungan las c. Menghitung kekuatan sambungan las 2. Uraian Materi Silahkan mengamati gambar sambungan knstruksi baja berikut atau amati sambungan pada suatu knstruksi disekitar anda. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan bagaimana knstruksi tersebut disusun/disambung dari hasil pengamatan. Gambar 3.1 Sambungan pada knstruksi baja Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai jenis sambungan pada knstruksi baja atau byek yang lain, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis sambungan yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaiman knstruksi jembatan itu disusun leh kerangka-kerangka melalui suatu jenis sambungan. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan bagaimana cara menghitung kekuatan sambungan tersebut.. 51

60 Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi sambungan yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan a. Fungsi Sambungan Las Sambungan las berfungsi untuk menyambung dua lgam dengan cara memanaskan kedua ujung lgam sampai melebur hingga ujung yang satu dengan ujung lainnya menyambung. Untuk menyambung kedua ujung lgam tersebut dapat ditambah lgam lain atau tanpa menambah lgam lainnya. Untuk memanaskan lgam yang akan dilas dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut : Menyemprtkan api gas, misalnya gas karbit /asetiline, gas elpiji, dan gas gas lainnya. Dengan busur api listrik. Dengan tahanan listrik, misalnya pada las titik atau las rl. b. Macam Macam Sambungan Las Untuk mendapatkan sambungan las yang baik, perlu adanya persiapan persiapan pada bagian sisi yang akan dilas dengan bentuk bentuk tertentu. Pembentukan sisi las tersebut dapat dilaksanakan dengan cara digerinda, dikikir, dipahat, atau dibentuk dengan las ptng, sehingga bentuk sambungan tersebut dapat memenuhi standar las yang diinginkan. Dilihat dari bentuk /knstruksi bagian yang akan dilas, sambungan las terdiri atas: Las tumpul Las tumpang Las sudut Las T 1) Las tumpul Las tumpul yaitu menyambung dua ujung lgam pada kedua tepinya dengan prses las. Macam-macam sambungna las tumpul bisa dilihat pada tabel 3.1 berikut: 52

61 Tabel 3.1 Macam Macam Sambungan Las Tumpul Nama Knstruksi Keterangan Las tumpul tunggal Tebal pelat 1,6 mm Las tumpul ganda Las tumpul V Tebal pelat 3-8 mm Dilas dua sisi (ganda) Tebal pelat : 4 26 mm Celah akar : 1 2 mm Sudut alur : Las tumpul tunggal setengah V Tebal : 4 26 mm Celah akar : 1 2 mm Sudut alur : 45. Las tumpul ganda (K) Tebal : 4 26 mm Celah akar : 1 2 mm Sudut alur : 45. Las tumpul V ganda (X) Las tumpul U Las tumpul U- Ganda Tebal : mm Celah akar : 1 2 mm Sudut alur Tebal : mm Celah akar : 1 2 mm Sudut alur Tebal : mm Celah akar : 1 2 mm Sudut alur ) Las tumpang 53

62 Las tumpang disebut juga las berimpit, yaitu menyambung kedua ujung lgam dengan cara ditumpangkan satu sama lainnya kemudian dilas pada sisi-nya.lihat gambar berikut Gambar 3.2 Las tumpang Macam macam sambungan las tumpang dapat dilaksanakan sebagai berikut: Sambungan las sisi muka (a) Sambungan las sisi kiri-kanan (b) Sambungan las sisi penuh (c) Sambungan las tumpang dengan las alur (d) Sambungan las tumpang dengan las lubang bulat (kunci) (e) Las tumpang dengan las alur panjang (f) Gambar 3.3 Macam macam las tumpang 3) Sambungan las T Sambungan las T terdiri atas : Las T sisi tumpul satu sisi. Las T sisi tumpul dua sisi (ganda) 54

63 Gambar 3.4 Macam-macam las T 4) Las sudut Las sudut terdiri atas : Las sudut luar Las sudut dalam Gambar 3.5 Macam macam las sudut c. Penunjukan Simbl Las Penunjukan simbl las dapat dijelaskan dengan gambar berikut. Gambar 3.6 Penampang las 55

64 Gambar 3.7 Penunjukan simbl las Keterangan gambar: 1) anak panah menunjukan ke garis atau bagian las 2) garis penunjuk 3) tanda pengerjaan dilas di sekelilingnya 4) garis tanda 5) ukuran celah akar 6) jari-jari akar 7) sudut alur 8) kntur datar 9) pengerjaaan akhir atau digerindadalam alur. d. Standar Elektrda Las Elektrda las berselaput yang dipakai pada las busur listrik mempunyai perbedaan kmpsisi selaput maupun kawat inti. Pelapisan fluksi pada kawat inti dapat dengan cara destruksi, semprt atau celup. Ukuran standar diameter kawat inti dari 1,5 mm sampai 7 mm dengan panjang antar 350 sampai 450 mm. jenis-jenis selaput fluksi pada elektrda misalnya selulsa,kalsium karbnat (CaCO 3 ),titanium diksida (rutil),kalin,kalium ksida mangan,ksidasi besi,serbuk besi,besi silicn,besi mangan dan sebagainya dengan presentase yang berbeda-beda,untuk tiap jenis elektrda. Tebal selaput elektrda berkisar antara 10% sampai 50% dari diameter elektrda tergantung dari jenis selaput.pada waktu pengelasan,selaput elektrda ini akan turut mencair dan menghasilkan gas CO 2 yang melindungi cairan las,busur listrik dan sebagian benda kerja terhadap udara luar.udara 56

65 luar yang menggandung O 2 dan N akan dapat mempengaruhi sifat mekanik dari lgam las.cairan selaput yag disebut terak akan terapung dan membeku melapisi pemukaan las yang masih panas. Gambar 3.8 Elektrda berselaput Standar elektrda baja lunak dan baja paduan rendah untuk las busur llistrik menurut klasifikasi AWS ( American Welding Sciety) dinyatakan dengan tanda Exxxx yang artinya sebagai berikut: E menyatakan elektrda xx (dua angka) sesudah E menyatakan kekuatan tarik depsit las dalam ribuan lb/in 2, lihat tabel berikut. Tabel 3.2 Kekuatan Tarik Menurut Aws Kekuatan tarik Klasifikasi Lb/in 2 Kg/mm 2 E 60 XX E 70 XX E 80 XX E 90 XX E 100 XX E 110 XX E 120 XX X (angka ketiga) menyatakan psisi pengelasan. Angka 1 untuk pengelasan segala psisi Angka 2 untuk pengelasan psisi datar dan bawah tangan X (angka keempat) menyatakan jenis selaput dan jenis arus yang cck dipakai untuk pengelasan, lihat table berikut. Tabel 3.3 Jenis Selaput Dan Pemakaian Arus 57

66 Angka ke empat Jenis selaput Pemakaian arus 0 Slulsa Natrium DC (+) 1 Slulsa Kalium AC, DC (+) 2 Rutil Natrium AC, DC (-) 3 Rutil Kalium AC, DC (+) ATAU (-) 4 Rutil serbuk besi AC, DC (+) ATAU (-) 5 Natrium Hydrgen rendah AC, DC (+) 6 Kalium Hydrgen rendah AC,DC (+) 7 Serbuk besi ksida besi AC, DC (+) ATAU (-) 8 Serbuk besi Hydrgen rendah AC,DC (+) e. Faktr Kekuatan Sambungan Banyak factr yang menentukan kekuatan sambungan las, antara lain sebagai berikut : Faktr pelaksana yaitu keahlian dari peratr las itu sendiri. Pelaksanaan waktu mengelas, misalnya keadaan terak sebelum mengelas berikutnya harus betul betul bersih dari permukaan las, sehingga lgam tambahan dari electrde dapat bercampur secara hmgen dengan harapan pada sambungan las tidak terdapat rnggarngga, dan mempunyai sambungan yang slid dan merata. Zat asam dari udara mempunyai pengaruh, leh kerena itu : kualitas electrde dan lapisannnya merupakan penentu dari kekuatan sambungan las itu sendiri. Persiapan mengelas : dalam hal ini bentuk bentuk sambungan las. Evaluasi las : Hasil lasan harus diperiksa, misalnya pengelasan untuk pipa pipa bertekanan, pipa pipa bawah air laut, atau sambungan yang digunakan pada alat alat angkat, harus diperiksa dengan sinar rntgen yaitu sinar X atau sinar gamma, atau digunakan magnit untuk menentukan bagian bagian mana saja yang tidak tersambung, kerps atau berngga. Syarat syarat lainnya yaitu untuk menentukan kekuatan sambungan las yang mendapatkan beban dengan syarat sebagai berikut : 58

67 Beban pada sambungan dianggap merata. Tegangan pada sambungan diperhitungkan pada penampang las yang terkecil. Lgam tambahan pada sambungan las dari electrde mempunyai kekuatan yang sama/hmgen. Untuk menghitung kekuatan las, digunakan rumus rumus berdasarkan mekanika dan rumus rumus empiris berdasarkan pengalaman. f. Perhitungan Sambungan Las Kekuatan sambungan las dapat diperiksa atau dihitung kekuatannya berdasarkan atas : Kekuatan tarik Kekuatan geser. Untuk menentukan kekuatan sambungan las terhadap kekuatan tarik yaitu dengan cara menghitung sambungan las terhadap tegangan tarik yang terjadi, Tegangan tarik pada sambungan las yaitu gaya tarik tiap satuan luas penampang las. Jika gaya tarik pada sambungan las F [N] dan luas penampangnya adalah A [mm 2 ] maka tegangan tarik pada sambungan las tersebut adalah : F t.. [N/mm 2 ] A 1) Tegangan tarik pad alas tumpul Gambar 3.9 Las tumpul Jika ukuran panjang las-tumpul L [mm] dan tebal pelat s [mm], maka luas penampangnya adalah : A = L X s [mm 2 ] 2) Tegangan tarik pada las tumpang 59

68 Jika pelat yang dilas mempunyai ukuran tebal s [mm] dan panjang las L [mm] disambung dengan las tumpang, kemudian sambungan tersebut mendapatkan beban tarik, maka besarnya tegangan tarik yang terjadi pada las tumpang adalah sebagai berikut : Keterangan : t F 1,414. s. L [N/mm 2 ] Gambar 3.10 Las tumpang 3). Tegangan geser pada las-sisi Jika suatu pelat disambung dengan las tumpang dua sisi dan kedua pelat tersebut mendapatkan gaya tarik yang menyebabkan tegangan geser pada kedua sambungan lasnya. Besarnya tegangan geser pada sambungan las sisi tersebut adalah : g Keterangan : F 1,414. s. L.. [N/mm 2 ] Gambar 3.11 Las sisi 60

69 Keterangan gambar 3.10: g = Tegangan geser dalam satuan N/mm 2. F = Beban pada sambungan [N] S = Tebal plat atau bilah dalam satuan mm L = Panjang lasan [mm] 4) Pengelasan pada prs yang mendapat beban puntir Gambar 3.12 Tegangan geser pad las prs Tegangan geser pada lasan F g arau A F g. d.0,707. h Gaya F merupakan gaya keliling yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: 2M F d Keterangan : p g = Tegangan geser dalam satuan N/mm 2. d h = Diameter prs dalam satuan mm = Tinggi lasan [mm] F = Gaya keliling dalam satuan [N] 61

70 Cnth 3.1: Suatu elektrda mempunyai tanda E6013, apa arti dari tanda tersebut? Atinya : - Huruf E = Elektrda - Angka 60 = 60 X 1000 yaitu kekuatan tarik minimum dari depsit las adalah lb/in2 atau 42 kg/mm 2 - Angka 1 simbul psisi pengelasan dapat dilihat dari tael yaitu untuk elektrda yang dapat dipakai untuk pengelasan segala psisi - Angka 3, lihat tabel yaitu jenis selaput elektrda Rutil-Kalium dan pengelasan dengan arus AC atau DC + atau DC-, untuk jelasnya lihat gambar berikut. 3. Rangkuman Sambungan las berfungsi untuk menyambung dua lgam dengan cara memanaskan kedua ujung lgam sampai melebur hingga ujung yang satu dengan ujung lainnya menyambung. Untuk menyambung kedua ujung lgam tersebut dapat ditambah lgam lain atau tanpa menambah lgam lainnya. Dilihat dari bentuk /knstruksi bagian yang akan dilas, sambungan las terdiri atas : - Las tumpul - Las tumpang - Las sudut - Las T 62

71 Penunjukan simbl las dapat dijelaskan dengan gambar berikut Gambar 3.13 Simbl pengelasan Keterangan gambar: 1. anak panah menunjukan ke garis atau bagian las 2. garis penunjuk 3. tanda pengerjaan dilas di sekelilingnya 4. garis tanda 5. Ukuran celah akar 6. jari-jari akar 7. sudut alur 8. Kntur datar 9. pengerjaaan akhir atau digerinda 63

72 4. Tugas a. Suatu elektrda mempunyai tanda E6013, apa arti dari tanda tersebut. b. Gambar dan jelaskan macam macam sambungan las tumpul 5. Tes Frmatif 1. Suatu knstruksi sambungan las seperti terlihat pada gambar : L = 50 mm, tegangan tarik yang di izinkan t = 120 [N/mm 2 ], dan tegangan geser yang di izinkan g = 0,8 t. Hitunglah besarnya beban F yang diizinkan. Gambar 3.14 Knstruksi sambungan las 2. Bagian dari knstruksi las seperti tampak pada gambar 3.14 berikut, diketahui : - Elektrda yang di pakai E Faktr keamanan 5 - Tebal lasan h = 8 - Ukuran lainnya lihat gambar Gambar 3.15 Gambar sal n 2 Hitung : 64

73 a. Tegangan tarik yang di izinkan b. Luas penampang las c. Gaya tarik maksimum F E. Kegiatan Belajar 4: POROS DAN TAP 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam prs b. Menjelaskan fungsi prs c. Menjelaskan bahan prs d. Menghitung kekuatan prs e. Menjelaskan fungsi tap 2. Uraian Materi Silahkan mengamati ft prs berikut atau amati prs pada byek disekitar anda. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan fungsi dari prs tersebut, bahan yang digunakan dan cara mengitung kekuatan prs tersebut. Gambar 4.1 Knstruksi prs Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai jenis prs, fungsi dan cara menghitung kekuatan prs tersebut, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesama teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis, fungsi dan cara menghitung kekuatan prs yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana prs itu digunakan dan bahan untuk membuat prs tersebut dan. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, 65

74 selanjutnya jelaskan bagaimana cara menghitung kekuatan sambungan prs tersebut. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi prs yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan a. Fungsi Dan Macam Macam Prs Prs adalah batang lgam yang berbentuk silindris-lurus, bertingkat atau berbentuk knis, prs berfungsi untuk memindahkan putaran, mendukung suatu beban dan memindahkan atau meneruskan daya. Dilihat dari bentuknya prs terdiri atas: prs lurus prs engkl; prs bertingkat; prs knis; prs nk; prs berngga; prs beralur; prs berulir; prs fleksible. Dilihat dari pembebanannya, prs terdiri atas : prs dengan beban lengkung ; prs dengan beban puntir prs dengan beban kmbinasi prs dengan beban aksial prs transmisi Gambar 4.2 Macam macam prs 66

75 Gambar 4.3 Prs ulir dan prs fleksibel Gambar 4.4 Prs bertingkat b. Prs Transmisi Prs transmisi adalah prs pemindah gerak atau putaran dari prs penggerak ke prs yang di gerakan. Putaran dari prs utama dipindahkan keprs pengantar melalui rda rda gigi transmisi. Pada prs tansmisi putaran prs n 1 berubah menjadi n 2 dan selanjutnya menjadi n 3 dan seterusnya. Dengan adanya perubahan putaran dari n 1 keputaran n 2 dan dari putaran n 2 ke putaran n 3 dan seterusnya, maka akan terjadi perbandingan putaran tertentu yang disebut dengan angka transmisi. Angka transmisi adalah perbandingan putaran prs penggerak dengan prs yang digerakannya atau dapat di tulis : n1 i n Keterangan i = angka transmisi 2 67

76 n 1 = putaran prs penggerak p/s n 2 = putaran prs yang di gerakan p/s Gambar 4.5 Prs transmisi c. Bahan Prs Bahan yang digunakan untuk prs transmisi harus memiliki struktur yang hmgen, tahan lelah dan tidak mudah retak, yaitu baja carbn dengan cadar carbn 0,2 s/d 0,3, atau baja yang disemen. Baja yang disemen yaitu baja yang dikeraskan bagian permukaannya saja yaitu dengan menambah carbn dengan prses carbrizing, pelapisan cianida atau nitride. Bagian yang dikeraskan adalah bagian leher prsnya. untuk prs transmisi dengan beban yang berubah ubah biasanya menggunakan baja paduan nikel, baja crm mlibden atau baja crm-nicel-mlibden. Tabel berikut adalah bahan prs dengan simbl dan kekuatannya. Tabel 4.1 Bahan Prs Jenis bahan Simbl Tegangan tarik Kg/cm 2. N/mm 2. Baja carbn C1010 C1035 C Baja paduan A Nicel-chrm A Baja chrmmlibden A4140 A

77 Jenis bahan Baja nicelmlibden Simbl A8640 A8742 Tegangan tarik Kg/cm 2. N/mm d. Perhitungan Prs 1. Prs dengan satu tumpuan (cantilever) Jika suatu prs yang mempunyai panjang L [mm], pada salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya dibebani dengan gaya F [N], maka pada prs tersebut akan mengalami mmen lengkung. Gambar 4.6 Mmen legkung pada prs Mmen lengkung dihitung dengan persamaan : M l = F X L [ Nmm] Besarnya mmen lengkung sebanding dengan tegangan lengkung l dan mmen tahanannya yaitu : Keterangan : M l = l. W l. M l = Mmen lengkung dalam satuan [Nm] l = Tegangan lengkung dalam satuan [N/mm 2 ] W l.= Mmen tahanan lengkung dalam satuan [mm 3 ] Untuk penampang bulat dan pejal besarnya mmen tahanan lengkung adalah : W l = 0,1 d Prs dengan beban lengkung 69

78 Untuk mengetahui sifat sifat mekanis dari prs yang mendapat beban lengkungan, umtuk prs yang mempunyai panjang L [mm] di tengah tengahnya mendapatkan beban F [N] maka akan terjadi mmen lengkung yaitu : Gambar 4.7 Prs dengan beban lengkung a. Mmen lengkung M L =R A.0,5.L M L = 0,25.F.L. Dan : [Nmm] M L = L.W L Mmen tahanan lengkung untuk prs pejal W L =. d 3 32, maka Atau : M L = L. d 3 [Nmm] 32 M L = L.0,1 d 3 [Nmm] Dari persamaan di atas didapat : 8. F. L L = [N/mm 2 ] 3. d Atau d. M c Jika di bulatkan menjadi : d _ 3 _ 32. L M c L Keterangan : 70

79 L = Teganmgan lengkung dalam satuan N/mm 2 F = Gaya lengkung.. N L = Panjang prs.... mm d = Diameter prs... mm Jika prs AB mempunyai panjang L, pada titik A dan B di tumpu leh bantalan yaitu masing-masing bantalan A dan bantalan B, dan pada titik C pada jarak AC = a dan CB = b dibebani leh gaya F, maka pada bantalan A dan B akan menahan beban F yang besarnya RA pada bantalan A dan RB pada bantalan B. Lihat gambar berikut! Gambar 4.8 Reaksi pada tumpuan Besarnya reaksi pada tumpuan yaitu : M A 0 (F X a) (R B X L) = 0 maka : M B 0 (R A X L) (F X b) = 0 maka : Mmen lengkung di C M C = (R A X a) atau M C = - (R B X b) ( FXa) R B L ( F. b) R A L Untuk menentukan ukuran prs dengan ukuran yang cukup kuat sesuai dengan beban dan kekuatan bahan yaitu dengan syarat : Mmen maksimum harus lebih kecil dari mmen lengkung yang di izinkan. M max M L yang diizinkan Mmen lengkung yang diizinkan ialah : L L WL atau M L = M max = M C maka M L L. WL M. Keterangan : 71

80 M C = Mmen di titik C R A = Reaksi di titik A R B = Reaksi di titik B _ L = Tegangan lengkung yang di izinkan W L = Mmen tahanan lengkung b. Mmen tahanan lengkung Besarnya mmen tahan lengkung untuk prs pejal W L = d 3 atau dibulatkan menjadi W L = 0,1 d 3 32 Dan untuk prs blng : W L = (D 3 - d 3 ) 32 Atau dibulatkan menjadi : W L = 0,1(D 3 - d 3 ) Gambar 4.9 Penampang prs c. Sudut lengkung Gambar 4.10 Sudut lengkung Pada prs AB tersebut, selain harus menahan beban pada titik A dan titik B yang besarnya RA dan RB sebagai akibar gaya F, batang tersebut juga akan mengalami lengkungan di titik A dengan sudut lengkung, A 72

81 lengkungan di titik B dengan sudut lengkung dapat di hitung berdasarkan persamaan mekanika yaitu : F. a. b F. a. b A ( L b) dan B ( L a) 6. L. E. I 6. L. E. I B, sudut lengkung tersebut Jika a = b = ½ L maka Keterangan : F. L 2 A B 16. E. I A = Sudut lengkung di titik A dalam satuan radial B = Sudut lengkung di titik B dalam satuan radial E = Mdulus elastisitas bahan I = Mmen inersia terhadap sumbu X : Untuk prs pejal I = d 4,untuk prs blng I = (D4 - d 4 ) d. Defleksi Defleksi yaitu jarak antara sumbu prs sebelum dibebani dengan sumbu lengkung setelah dibebani gaya F yang jaraknya adalah Yc. Besarnya defleksi untuk prs lurus besarnya dapat di hitung dengan persamaan : Y C F a. b ( L 6. L. E. I a b ) Jika titik tangkap gaya F berada di tengah tengah maka ukuran a=b = ½ L dan defleksinya menjadi : F. L Y C 48. E. I Keterangan : E = Mdulus elastisitas bahan dalam satuan [N/mm 2 ] I = Mmen inersia terhadap sumbu X [mm 4 ] F = Gaya dal;am satuan N L = Panjang prs [mm] 3. Prs dengan beban puntir 73

82 Gambar 4.11 Prs dengan beban puntir Jika prs mendapatkan gaya puntir F [N ] dengan ukuran diameter prs d [mm] atau jari jarinya r [mm], maka pada prs tersebut akan terjadi mmen puntir yang besarnya : M p = F X r Untuk prs pemindah daya dengan daya P dalam satuan Watt dan berputar dengan putaran n putaran/detik, besarnya mmen puntir yang terjadi adalah : 1 P M p. 2 n Nm / s s 1/ dalam satuan Nm Untuk prs yang mempunyai tegangan puntir dan ukuran diameter tertentu, mmen puntirnya dapat pula dihitung dengan persamaan berikut M p p. W dalam satuan [Nmm] 16 d p W 3 p dalam satuan [mm 3 ] Keterangan : Mp = mmen puntir dalam satuan [Nm] atau. [Nmm] Wp = Mmen tahanan puntir dalam satuan [mm 3 ] d = diameter prs dalam satuan.. [mm] n = putaran prs dalanm satuan.... [put/s] p = Tegangan puntir dalam satuan [N/mm 2 ] 4. Prs yang mendapatkan beban kmbinasi lengkung dan puntir 74

83 Gambar 4.12 Prs dengan pembebanan kmbinasi Untuk prs yang mendapatkan beban lengkung dan punter, misalnya pada prs prs transmisi maka mmen maksimumnya dihitung dengan persamaan berikut : M max 2 2 p 3 M L M dan Mmax 0,1 d. L Mmen Ideal Untuk menghitung Mmen Ideal dapat digunakan persamaan dari Hubber Hanky yaitu : M Keterangan : i M L M p dan Mi 0,1 d. L 4 M max = Mmen maksimum dalam satuan. M L M p M i d [Nmm]. = Mmen lengkung dalam satuan [Nmm] = Mmen punter dalam satuan.. [Nmm] = Mmen ideal [Nmm] = diameter prs dalam satuan [mm] L = Tegangan lengkung yang d izinkan dalam satuan. [N/mm2 ] dan besarnya mmen puntir dihitung dengan persamaan 1 P M p. 2 n Nm / s s 1/ dalam satuan Nm 5. Prs dengan beban aksial 75

84 Prs dengan beban aksial adalah prs yang pembebanannya searah dengan sumbu prs, misalnya prs prs tegak. a. Macam macam prs tegak Dilihat dari ujung prs yang bersinggungan dengan bantalannya, prs tegak terdiri atas : Prs tegak dengan ujung rata Prs tegak dengan ujung berlubang Prs tegak dengan ujung fles tunggal dan flens majemuk Prs tegak dengan ujung knis Gambar 4.13 Macam prs tegak b. Perhitungan prs tegak Jika prs tegak mendapatkan gaya tekan F dan berputar pada bantalannya maka pada prs tersebut akan mengalami : Tekanan bidang, Gaya gesek, Mmen gesek, Panas akibat gesekan, Daya yang hilang akibat gesekan, Pada prs dengan ujung flens akan timbul mmen lengkung, tegangan lengkung dan tegangan geser. 1). Perhitungan pada Prs tegak dengan ujung rata Bentuk prs tegak dengan ujung rata dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar Prs tegak dengan ujung rata Tekanan bidang yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : 76

85 a) Tekanan bidang F K atau K A b) Gaya gesek F 2 4 d Gaya gesek terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : W.N dengan N = gaya nrmal = F maka : W. F c) Mmen gesek Mmen gesek terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : Mg = W. r dengan r= dr/2 dan dr=d/2 maka W.d M g 4 d) Daya yang hilang akibat gesekan : Daya yang hilang akibat gesekan antara ujung prs dengan bantalannya sebanding dengan jumlah putaran dan mmen geseknya yaitu : Oleh kerena Maka P 2. n. dalam satuan Watt g M g W.d M g 4 W. d P g 2. n. 4 Sedangkan : W. F Dan persamaan di atas menjadi : P g Keterangan. F. d. d. 2. n. atau P n g. F dalam satuan Watt 4 2 K = Tekanan bidang dalam satuan N/mm 2. F = Gaya tekan N P g = Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt d = Diameter prs dalam satuan [m] n = Putaran [p/s] F = Gaya aksial (vertical) [N]. = Kfisien gesek antara ujung prs dengan bantalannya 77

86 Jika daya dalam satuan TK, maka daya yang hilang akibat gesekan menjadi: Pg N g 1,359. Pg 9,81X 75 Jika dibulatkan maka : N g = 1,36 Pg. Keterangan : Pg= Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt Ng= Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan TK e) Jumlah kalr yang timbul Jumlah kalr (panas ) yang timbul akibat gesekan antara prs dan bantalan setiap jamnya dapat di hitung dengan persamaan : Q= PgX0,239 X 3600 cal/jam Q = 860,4 Pg cal/jam Atau Q = 0,8604 P g. Kcal/jam Keterangan : P g = Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan... watt Q = Jumlah kalr yang timbul setiap jamnya...kcal/jam 2) Prs tegak dengan ujung berlubang Bentuk prs dengan ujung berlubang dapat dijelaskan dengan gambar berikut : 78

87 a) Tekanan bidang Gambar 4.15 Prs dengan ujung berlubang Tekanan bidang yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : F F K atau K A 2 d O d 4 b). Gaya gesek : 2 1 Gaya gesek terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : W.F c) Mmen gesek Mmen gesek terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : Mg = W. r dengan r= dr/2 M g Keterangan ; W. 1 d d 4 d r d O 2 K = Tekanan bidang dalam satuan [N/mm 2 ]. M g = Mmen gesek terjadi dalam satuan [Nmm] r = jari jari rata rata [mm] P g = Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan [watt] d O = Diameter luar prs dalam satuan [mm] d 1 = Diameter lubang prs dalam satuan [mm] dr = diameter rata rata prs [mm] n = Putaran [p/s] d 1 79

88 F = Gaya aksial (vertical) [N]. = Kfisien gesek antara ujung prs dengan bantalannya 3) Prs tegak dengan ujung flens Bentuk prs tegak dengan ujung flens dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar Prs tegak a) Tekanan bidang Tekanan bidang yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : F K Untuk prs yang berkerah tunggal A Sedangkan untuk prs yang mempunya a buah kerah maka F K D 2 d 4 2 a. K F 2 D d 4 Dari persamaan di atas jumlah kerah dapat di hitung dengan persamaan : 4. F a. D 2 d. 2 k 2 b) Mmen lengkung pada kerah M l 1 D F d

89 Untuk prs yang mempunyai jumlah kerah a buah maka : F. D d) M l 4. a Mmen lengkung berdasarkan kekuatan bahan dapat pula dihitung dengan persamaan : M. W l l l 1 2 Dan W l adalah mmen tahan lengkung yang besarnya : W l.. d. h. a Dan besarnya mmen lengkung menjadi Ml l... d. h. a 6 Dengan persamaan di atas juga dapat ditentukan tinggi kerah berdasarkan mmen lengkung yaitu : h 6. M l. a. d. l c) Tegangan geser pada kerah g F A A = luas kerah yang tergeser ; A.. d. h. Sedangkan untuk prs kerah majemuk : A.. d. h. a Maka tegangan geser untuk prs kerah menjadi : F Untuk prs kerah majemuk : g. d. h. a Keterangan ; K = Tekanan bidang dalam satuan [N/mm 2 ]. F g. d. h. g = Tekanan geser dalam satuan [N/mm 2 ]. F = Gaya aksial (vertical) [N] M l = Mmen lengkung [N.mm] D= Diameter kerah bagian luar [mm] d = Diameter kerah bagian dalam [mm] l = Tegangan lengkung yang di izinkan [N/mm 2 ] W l = mmen tahan lengkung [mm 3 ] e. Tap Prs 81

90 Tap adalah bagian mesin dengan bantalan yang berputar. Tap tidak meneruskan daya atau mmen puntir, tetapi menahan beban lengkung sebagai akibat dari pembebanan langsung maupun tidak langsung. Tap terdiri atas : Tap murni Tap prs 1. Tap murni Tap murni merupakan bagian mesin dengan bantalan yang berputar, misalnya tap pada rda gigi pengantar mesin bubut, dan tap pada engkl tunggal, lihat gambar berikut. Gambar 4.17 Jenis tap murni 2. Tap prs Tap prs merupakan ujung prs yang mendukung beban akibat gaya reaksi pada bantalan, sehingga tap prs akan mengalami tekanan bidang dan mmen lengkung. bentuk tap prs dapat di jelaskan dengan gambar berikut. a. Tekanan bidang Gambar 4.18 Jenis tap prs 82

91 Tekanan bidang pada tap prs adalah gaya tiap satuan luas pryeksi, lihat gambar di atas. Keterangan : F O K [N/mm 2 ] LO. do K = Tekanan bidang dalam satuan [N/mm 2 ]. F O = Gaya yang bekerja pada tap prs yaitu gaya reaksi pada ujung prs dalam satuan [N] L O = Panjang tap prs [mm] d O = diameter tap prs [mm] b. Mmen lengkung Gaya F O yang bekerja pada tap prs yang berjarak ½ L O mengakibatkan mmen lengkung yaitu : M L = F O X ½ L O. Sedangkan mmen lengkung yang di izinkan adalah _ M L L. Keterangan : W L M L = Mmen lengkung yang di izinkan... [Nmm] _ L = Tegangan lengkung yang di izinkan... [N/mm2] W L = Mmen tahanan lengkung... [mm3] Besarnya mmen tahanan lengkung 3 W L = do 32 Atau dibulatkan menjadi W L = 0,1 d O 3 Supaya tap prs tersebut aman terhadap lengkungan maka mmen lengkung yang terjadi harus lebih kecil atau sama dengan mmen lengkung yang diizinkan. Dan persamaan di atas menjadi : Mmen lengkung yang terjadi (M L = F O X ½ L O.) = Mmen lengkung yang di izinkan ( M L. W ) L _ L 83

92 _ 3 F O X ½ L O = L W. dan besarnya W L = 0,1 d O _ 3 F O X ½ L O = L. 0,1 d O L Dari persamaan di atas besarnya gaya F O dapat dihitung dengan persamaan berikut. F O _ d 0,2 L. L 3 O O c. Hubungan antara tekanan bidang dengan tegangan lengkung : FO Pada tekanan bidang dihitung dengan persamaan : K sehingga L. d besarnya F O = K.L O.d O. O O _ d 3 O 0,2 L. = K L O.L O.d O. atau 5. L LO k do 2 Dan perbandingan ukuran L dengan d menjadi : L d O O L 5 k Keterangan : _ L = tegangan lengkung yang di izinkan [N/mm 2 ] K = tekanan bidang yang di izinkan [N/mm 2 ] L O = panjang tap prs [mm] d = diameter tap prs [mm] Cnth 4.1: Suatu prs dengan panjang L=100 mm pada ujung sebelah kiri dilas dan ujung lainnya dibebani dengan gaya F= 1000 N, hitunglah tegangan lengkung pada prs tersebut jika diameter prs adalah d = 20 mm. lihat gambar berikut! 84

93 Penyelesaian : Gambar 4.19 Prs dengan pembebanan lengkung Diketahui pembebanan lengkung Gaya lengkung F = 1000 N Panjang batang / prs L = 100 mm Diameter batang d = 20 mm Ditanyakan: tegangan lengkung yang terjadi. Jawaban : l Dari persamaan M W l l maka : M l = F X L = 1000 X 100 = [Nm] Wl = 0,1 d 3. = 0,1 X = 800 [mm 3 ] dan l = = 125 [N/mm 2 ] 800 Cnth 4.2: Suatu prs lurus bahan terbuat dari baja dengan tegangan lengkung yang di izinkan 120 N/mm 2 dengan mdulud elastisitas bahan = N/mm 2, panjang prs AB = 1000 mm pada kedua ujungnya di tahan leh bantalan sedangkan pada titik C yang berjarak 400 mm dari titik A dibebani dengan gaya F = N, lihat gambar berikut! 85

94 Gambar 4.20 Prs dengan beban F Tentukan : a. Reaksi pada tumpuan A dan B b. Mmen di C c. Ukuran diameter prs d. Mmen inersia terhadap sumbu X e. Sudut lengkung f. Defleksi Jawaban : Reaksi pada tumpuan A dan B Mmen di C Mc = RA.a Ukuran diameter prs ( FXa) R B ; L ( F. b) R A L d 10. M c 3 _ L Mmen inerdia terhadap sumbu x I = d 4 64 Sudut lengkung : Defleksi : F. a. b F. a. b A ( L b) ; B ( L a) 6. L. E. I 6. L. E. I Y C F a. b ( L 6. L. E. I a b ) 86

95 Cnth 4.3: Suatu prs transmisi dengan panjang 200 mm, ditengah tengah prs terdapat rda gigi dan bekerja gaya F = 5500 N, putaran prs n = 2 put/s dan daya yang dipindahkannya P = 3,8 KW, Data knstruksi prs tersebut dapat dilihat pada gambar berikut! Gambar 4.21 Data knstruksi prs transmisi Tentukan : a) Mmen puntirnya dalam satuan [Nm]. b) Gaya keliling dalam satuan [N]. c) Reaksi pada bantalan RA dan RB. d) Mmen lengkung dalam satuan [Nmm]. e) Mmen maksimum dalam satuan [Nmm] f) Mmen ideal dalam satuan [Nm] g) Dimeter prs pada penampang C-C (ditengah-tengah). Penyelesaian ; a) Mmen puntir 1 M p. 2 M p P n 1 2X 3,14 b) Gaya keliling ,548 [Nm] M p = F X r atau Mp = F X Dt/2 maka 87

96 F = 2M p 2X [N] D 127 t c) Reaksi pada tumpuan R A = R B = 5500 : 2 = 2750 [N] d) Mmen lengkung M L = R A X 100 = 2750 X 100 = [Nmm] e) Mmen maksimum M max 2 2 p M L M ; M = [Nmm] max f) Mmen Ideal M i M L M p ; 4 g) Diameter prs Berdasarkan persamaan : M maka i 3 0,1 d. L M i , =379,8 [Nm] d 10M 10X i L = 31,63 mm = 32 mm Cnth 4.4: Suatu prs tegak dengan ujung rata ukurannya d= 150 mm mendapatkan gaya N dengan putaran 15 p/s kfisien gesek. = 0,05. Gambar 4.22 Prs tegak ujung rata Hitunglah : a. Gaya gesek b. Mmen gesek 88

97 c. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt d. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan TK e. Jumlah kalr yang timbul setiap jamnya a) Gaya gesek terjadi dapat dihitung dengan persamaan berikut : W.F W = 0,05 X = 750 N b) Mmen gesek W.d M g ; 4 c) Daya yang hilang akibat gesekan : P 2. n. g M g 750X 0,15 M g = 28,125 Nm 4 P g 2X3,14X1,5 X 28,125 = 264,9375 Nm/det Dibulatkan P g = 265 watt d) Daya gesek dalam satuab TK N g = 1,36 P g. N g = 1,36 X 0,265 = 0,3604 TK e) Jumlah kalr yang timbul setiap jamnya : Q = 0,8604 P g. Kcal/jam Q = 0,8604 X 265 = 228,006 Kcal/jam Cnth 4.5: Prs kerah seperti gambar berikut memiliki spesifikasi: Diamter dalam d = 150 mm Diameter luar 210 mm Tekanan bidang yang di izinkan K = 2 [N/mm 2 ] Tegangan lengkung yang di izinkan l = 30 [N/mm 2 ] Tegangan geser yang di izinkan g = 20 [N/mm 2 ] Gaya aksial [N] 89

98 Gambar 4.23 prs kerah Hitunglah : a) Jumlah kerah b) Mmen lengkung c) Tinggi kerah d) Tegangan geser yang terjadi, apakah aman atau tidak? Jawaban a) Jumlah kerah : F a 4.. D 2 d. = 2 k 4X , = 4,42, Jumlah kerah dibulatkan ke atas menjadi 5 buah. b) Mmen lengkung c) tinggi kerah : F. D d) M l = 4. a ) 4X 5 = Nmm h 6. M l. a. d. l 6X = 6,18 mm 3,14X 5X150X 30 d) Tegangan geser yang terjadi : F g. d. h. a ,14X150X 6,18X 5 = 10,30 [N/mm 2 ] Tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser yang diizinkan yaitu 10,30 < 20 [N/mm 2 ], berarti prs tersebut aman terhadap geseran. 90

99 3. Rangkuman Prs adalah batang lgam yang berbentuk silindris-lurus, bertingkat atau berbentuk knis yang mempunyai untuk memindahkan putaran, mendukung suatu beban dan memindahkan atau meneruskan daya. Dilihat dari bentuknya prs terdiri atas: - prs lurus; - Prs engkl; - Prs bertingkat; - Prs knis; - prs nk; - prs berngga; - prs beralur; - Prs berulir; - prs fleksible. Dilihat dari pembebanannya, prs terdiri atas : - prs dengan beban lengkung; - prs dengan beban puntir; - prs dengan beban kmbinasi; - prs dengan beban aksial; - prs transmisi Prs transmisi adalah prs pemindah gerak atau putaran dari prs penggerak ke prs yang di gerakan. Putaran dari prs utama dipindahkan keprs pengantar melalui rda rda gigi transmisi Angka transmisi adalah perbandingan putaran prs penggerak dengan prs yang digerakannya atau dapat di tulis : n1 i n 2 Bahan yang digunakan untuk prs transmisi harus memiliki struktur yang hmgen, tahan lelah dan tidak mudah retak, yaitu baja carbn dengan cadar carbn 0,2 s/d 0,3, atau baja yang disemen. Baja yang disemen yaitu baja yang dikeraskan bagian permukaannya saja yaitu dengan menambah carbn dengan prses carbrizing, pelapisan cianida atau nitride. Bagian yang dikeraskan adalah bagian leher prsnya. untuk prs transmisi dengan beban yang berubah ubah biasanya menggunakan baja paduan nikel, baja crm mlibden atau baja crm-nicel-mlibden Tap adalah bagian mesin dengan bantalan yang berputar. Tap tidak meneruskan daya atau mmen puntir, tetapi menahan beban lengkung sebagai akibat dari pembebanan langsung maupun tidak langsung. Tap murni Tap prs 91

100 4. Tugas Suatu prs lurus bahan terbuat dari baja dengan tegangan lengkung yang di izinkan 120 N/mm 2 dengan mdulud elastisitas bahan = N/mm 2, panjang prs AB = 800 mm pada kedua ujungnya di tahan leh bantalan sedangkan pada titik C yang berjarak 300 mm dari titik A dibebani dengan gaya F = N, lihat gambar berikut! Tentukan : a. Reaksi pada tumpuan A dan B b. Mmen di C c. Ukuran diameter prs 5. Tes Frmatif 1. Suatu prs dengan panjang L=120 mm pada ujung sebelah kiri dilas dan ujung lainnya dibebani dengan gaya F= 1000 N, hitunglah tegangan lengkung pada prs tersebut jika diameter prs adalah d = 24 mm. lihat gambar berikut! Gambar 4.24 Gambar sal n 1 2. Suatu prs mempunyai knstruksi seperti terlihat pada gambar berikut 92

101 Gambar Gambar sal n 2 Diketahui : Gaya F = 12 KN Tegangan lengkung yang di izinkan L = 100 [N/mm 2 ] Hitunglah : a. Reaksi di A dan B ( R A dan R B ) b. Mmen lengkung (M C M D dan M E ) c. Ukuran diameter ( d 1 d 2 dan d 3 ) 3. Suatu prs lurus bahan terbuat dari baja dengan tegangan lengkung yang di izinkan 120 N/mm 2 dengan mdulud elastisitas bahan = N/mm 2, panjang prs AB = 900 mm pada kedua ujungnya di tahan leh bantalan sedangkan pada titik C yang berjarak 300 mm dari titik A dibebani dengan gaya F = 18 KN, lihat gambar halaman berikut! _ Gambar 4.26 Gambar sal n 3 Tentukan : a. Reaksi pada tumpuan A dan B b. Mmen di C c. Ukuran diameter prs d. Mmen inersia terhadap sumbu X e. Sudut lengkung f. Defleksi 93

102 4. Suatu prs tegak dengan ujung rata ukurannya d= 200 mm mendapatkan gaya N dengan putaran 20 p/s kfisien gesek. = 0,05. Hitunglah: a. Gaya gesek b. Mmen gesek c. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt d. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan TK e. Jumlah kalr yang timbul setiap jamnya Gambar Gambar sal n 4 5. Suatu prs transmisi dengan panjang 240 mm, ditengah tengah prs terdapat rda gigi dan bekerja gaya F = 6000 N, putaran prs n = 2,4 put/s dan daya yang dipindahkannya P = 3 KW, Data knstruksi prs tersebut dapat dilihat pada gambar berikut! Gambar Gambar sal n 5 Tentukan : a) Mmen puntirnya dalam satuan [Nm]. b) Gaya keliling dalam satuan [N]. c) Reaksi pada bantalan RA dan RB. 94

103 d) Mmen lengkung dalam satuan [Nmm]. 6. Suatu prs mempunyai bentuk simetris seperti terlihat pada gambar berikut. Diketahui : Gambar 4.29 Gambar sal n 6 Gaya yang bekerja F = 120 KN = N Bahan prs mempunyai tegangan lengkung yang di izinkan L = 100 [N/mm 2 ] Tekanan bidang yang di izinkan K = 5 [N/mm 2 ] d 2 = 1,2 d 1 ; dan d 4 = 1,2 d 3. Hitunglah a) Reaksi di A dan B ( RA RB) b) Mmen lengkung di C,D, dan E ( M C, M D dan M E ) c) Ukuran ukuran diameter d 1 d 2 d 3 dan d 4. d) Panjang L 1, L 3 dan panjang ttal L 7. Lihat gambar, suatu prs gandar mempunyai ukuran dan knstruksi seperti terlihat pada gambar berikut. Diketahui : gaya F = 49 KN tegangan lengkung yang di izinkan L = 100 [N/mm 2 ] tekanan bidang yang di izinkan K = 5 [N/mm 2 ] 95

104 Gambar 4.30 Gambar sal n 7 Hitunglah : a) Perbandingan L dan d b) Ukuran L dan d c) Ukuran d 8. Lihat gambar, suatu gandar rda jalan mempunyai ukuran dan knstruksi seperti terlihat pada gambar berikut. Gambar Gambar sal n 8 Diketahui : Gaya Reaksi = KN atau N Bahan ST 50 dengan tegangan lengkung yang di izinkan L = 40 [N/mm 2 ] _ 96

105 tekanan bidang yang di izinkan untuk bantalan rda gila K = 2,2 [N/mm 2 ] tekanan bidang yang di izinkan untuk prs penggerak K = 1,4 [N/mm 2 ] Tentukan : a. Mmen di A b. Mmen di B c. Diameter d1 dan d2. d. Ukuran l dan d 9. Suatu prs dari mesin br dengan transmisi rda sabuk seperti terlihat pada gambar berikut : diketahui prs A dengan puli penggerak mempunyai ukuran 200 mm, prs B dengan puli yang digerakan mempunyai ukuran 100 mm, putaran prs pada puli A yaitu 150 rpm. Tentukan angka transmisi dan putaran pada prs yang digerakannya! Gambar 4.32 Gambar sal n Prs kerah memiliki spesifikasi sebagai berikut : Diamter dalam d = 160 mm Diameter luar 220 mm Tekanan bidang yang di izinkan = 2 [N/mm 2 ] Tegangan lengkung yang di izinkan l = 30 [N/mm 2 ] Tegangan geser yang di izinkan g = 20 [N/mm 2 ] Gaya aksial [N] Hitunglah : a. Jumlah kerah b. Mmen lengkung c. Tinggi kerah d. Tegangan geser yang terjadi K 97

106 Gambar 4.33 Gambar sal n 10 prs kerah 98

107 F. Kegiatan Belajar 5: BANTALAN 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam bantalan b. Menjelaskan fungsi dan knstruksi bantalan c. Menjelaskan bahan bantalan d. Menghitung kekuatan banatalan 2. Uraian Materi Silahkan mengamati ft jenis jenis bantalan berikut atau mesin disekitar anda dimana ada kmpnen bantalan yang anda temukan. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan jenis dan fungsi bantalan tersebut dari hasil pengamatan. Gambar 5.1 Jenis bantalan Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai jenis dan fungsi bantalan, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis sambungan yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana jenis bantalan dan fungsinya berdasarkan hasil pengamatan pada suatu knstruksi mesin. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan bagaimana cara menghitung kekuatan bantalan tersebut. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi bantalan yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan 99

108 a. Fungsi Bantalan Bantalan berfungsi untuk menumpu prs yang berputar, misalnya bantalan prs utama aut mbil, pesawat terbang, kendaraan kendaraan rel, pmpa, kmpresr, generatr, prs prs utama mesin mesin perkakas, dan semacamnya. Bantalan bantalan prs tersebut harus memenuhi syarat syarat sebagai berikut : Cukup kuat untuk mendukung prs Mempunyai kfisien gesek yang kecil;. Dapat dilumasi dengan mudah. Panas yang timbul akibat gesekan kecil. Tahan aus dan tahan karat Dapat dipasang dengan mudah. Dapat diganti dengan mudah. Harganya murah. b. Bahan Bantalan Bahan untuk membuat bantalan yang biasa digunakan yaitu besi cr, perunggu, kuningan, perunggu phsphr, Lgam putih dengan bahan dasar Sn, Lgam putih dengan lgam dasar Pb, serta paduan cadmium dan perunggu hitam. c. Macam Macam Bantalan. Ditinjau dari gaya yang terjadi dan knstruksinya, bantalan terdiri atas : Bantalan luncur terdiri atas: bantalan radial pls bantalan radial berkerah bantalan radial ujung Bantalan radial tengah Bantalan peluru Bantalan rll Bantalan jarum. 100

109 Gambar 5.2 Bantalan aksial Gambar 5.3 Bantalan rl d. Ukuran Bantalan Standar Knstruksi dan ukuran standar bantalan peluru dapat dilihat pada gambar dan tabel berikut : Gambar 5.4 Bantalan peluru 101

110 Tabel 5. 1 Ukuran Bantalan Peluru d D r b d D r b , , , , e. Perhitungan Dasar Bantalan 1. Bantalan luncur radial Gambar 5.5 Bantalan luncur 102

111 a. Mmen gesek Jika bantalan menahan prs yang mempunyai beban W dalam keadaan diam, maka pada bantalan akan terjadi reaksi yang besarnya R N = R = W, jika bantalan menahan prs yang berputar, maka gaya reaksi pada bantalan tidak lagi vertical sebagai mana digambarkan pada gambar di atas, yaitu membentuk sudut tertentu, dan menimbulkan mmen gesek yang besarnya : T =W X OC dengan OC = r sin besarnya harga sin sangat kecil sehingga dapat pula sin = tg = atau : T =.W.r Keterangan : T= Mmen gesek.. [Nmm] W = Beban pada bantalan dalam satuan.. [N] r = Jari jari prs bantalan dalam satuan. [mm] = Kfisien gesek. b. Daya yang hilang akibat gesekan Jika prs berputar dengan putaran n putaran tiap detik dan mmen geseknya T [Nm] maka daya yang hilang akibat gesekan ialah : atau P = 2..n.T dalam satuan [watt] 2.. n. T P.. [Kw] 1000 Keterangan : T= Mmen gesek [Nm] n = Putaran prs dalam satuan.. [ p/s] P = Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan [Kw] c. Jumlah kalr yang timbul tiap menit Oleh kerena 1 jule = 1Nm = 1 watt dan 1 Jule = 0,239 calri, maka jumlah kalr yang timbul tiap satu menit adalah : 103

112 Keterangan: Q = P X 0,239 X 60. [ cal/menit] Q = Jumlah kalr yang timbul tiap satu menit dalam satuan.. [cal/menit] P = Daya yang hilang akibat gesekan.. [Watt] d. Tekanan bidang pada bantalan Gambar 5. 6 Beban pada bantalan Jika suatu bantalan prs mempunyai ukuran diameter d mm dan panjangnya L [mm] dengan beban pada bantalan W [N] maka besarnya tekanan bidang pada bantalan adalah beban tiap satuan luas pryeksi: k W l. d Keterangan : k = tekanan bidang dalam satuan... [N/mm 2 ] W = Gaya pada bantalan dalam satuan... [N] L = Panjang bantalan... [mm] d = Diameter bantalan luncur... [mm] 2. Bantalan prs vertical Bantalan prs vertical adalah elemen mesin yang berfungsi untuk menahan prs dengan psisi tegak atau vertical. Prs yang mempunyai beban W dan berputar harus dapat bekerja dengan kuat dan aman, leh kerena itu untuk bantalan harus diperiksa terhadap : tekanan bidang yang terjadi apakah sesuai dengan tekanan bidang yang di izinkan dari material / bahannya. Gesekan yang timbul antara prs dengan bantalan mengakibatkan kerugian yang menyebabkan adanya kehilangan daya dan 104

113 timbulnya panas atau kalr. Dibawah ini adalah sket / gambar dari bantalan prs vertical. a. Tekanan bidang Keterangan Gambar 5.7 Bantalan prs vertical W k (N/mm 2 ) 2 4 d k = tekanan bidang dalam satuan [N/mm 2 ] W = Gaya tekan dalam satuan [N/mm 2 ] d = diameter prs dalam satuan mm b. Mmen gesek Besarnya mmen gesek dapat di hitung dengan persamaan berikut : T 2.. W. r [Nmm] 3 Keterangan : T = Mmen gesek dalam satuan Nmm = Kfisien gesek W = Gaya gesek [N] r = jari jari prs [mm] c. Daya yang hilang akibat gesekan P= 2..n.T [watt] Keterangan : P = Daya yang hilang akibat gesekan [watt] 105

114 n = putaran [p/s] T = Mmen gesek [Nm] d. Panas yang timbul akibat gesekan Q = P X 0,239 X 60 [cal/menit] Atau Q = = 2..n.T. 0, [cal/menit] Q = 90. n.t [cal/menit] Keterangan : Q = Daya yang hilang akibat gesekan [cal/menit] P = Daya yang hilang akibat gesekan [watt] n = putaran [p/s] T = Mmen gesek [Nm] 3. Bantalan luncur prs berkerah tunggal a. Tekanan bidang pada kerah : Gambar 5.8 Bantalan luncur K W 2 R r 2 Keterangan : K = Tekanan bidang dalam satuan [N/mm 2 ]. r = jari jari kerah dalam [mm] R = jari jari kerah luar [mm] W = Beban (vertical) [N] 106

115 b. Mmen gesek T Keterangan ; 2. W R 3 R r r T = Mmen gesek dalam satuan [Nmm] 3 r = jari jari kerah dalam [mm] R = jari jari kerah luar [mm] W = Beban (vertical) [N]. = Kfisien gesek antara ujung prs dengan bantalannya c. Daya yang hilang akibat gesekan : P = 2. n.t Keterangan T = Mmen gesek dalam satuan [Nm] N = putaran dalam satuan p/s P = Daya yang hilang akibat gesekan watt d. Panas yang timbul akibat gesekan Q = P Q = 14,34.P cal/menit Keterangan : P = Daya yang hilang akibat gesekan watt Q = Panas yang timbul akibat gesekan cal/menit Cnth 5.1: Suatu bantalan radial diketahui : Diameter prs 60 mm; Panjang bantalan L =2.d ; Kfisien gesek 0,03 ; Putaran 24 p/s. Beban pada bantalan W = 2000 [N] Tentukan : a. Mmen gesek b. Daya yang hilang akibat gesekan c. Jumlah kalr yang hilang akibat gesekan 107

116 d. Tekanan bidang pada bantalan. Jawaban a. Mmen gesek T =.W.r T = 0,03 X 2000 X 30 = 1800 [Nmm] T = 1,8 [Nm] b. Daya yang hilang akibat gesekan : P = 2..n.T [watt] P = 2 X 3,14 X 24 X 1,8 = 271,296 Watt P = 271 Watt ( dibulatkan ) c. Jumlah kalr tiap menit : Q = P X 0,239 X [ cal/menit] Q = 271 X 0,239 X 60 = 3886 [ cal/menit] d. Tekanan bidang : 2000 k = 0.28 [N/mm 2 ] 120X 60 Cnth 5.2: Suatu bantalan untuk prs vertical di ketahui : Diameter prs 150 mm Gaya pada prs vertcal N Kfisien gesek = 0,05 Putaran n = 1,5 p/s Hitunglah : a. Tekanan bidang pada bantalan b. Mmen gesek dalam satuan Nm c. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt d. Panas yang timbul setiap menit [cal/menit] Jawaban 108

117 a. Tekanan bidang W k maka 2 4 d b. Mmen gesek k = 0,85 [N/mm 2 ] 3, T 2.. W. r [Nmm] 3 2 T X 0,05X15000X150 [Nmm] 3 T= [Nmm] atau T= 37,5 [Nm] c. Daya yang hilang akibat gesekan : P= 2..n.T [watt] atau P= 2 X 3,14 X 1,5 X 37,5 [watt] P = 353,25 watt d. Jumlah kalr tiap menit Q = 90. n.t [cal/menit] Q = 90 X 1,5 X 37,5 [cal/menit] Q = 5062,5 [cal/menit] Cnth 5.3: Bantalan prs kerah di ketahui : Diameter luar kerah 400 mm Diameter dalam kerah 250 mm Tekanan bidang yang di izinkan 0,35 [N/mm 2 ] Kfisien gesek 0,05. Putaran 2 p/s Tentukan : a. Beban yang di izinkan dalam satuan N b. Mmen gesek dalam satuan Nm c. Daya yang hilang akibat gesekan d. Jumlah kalr yang timbul tiap menit Jawaban : a. Beban yang di izinkan dalam satuan N 109

118 K W 2 R r W 0,35 2 3, W = 0,35 X 3,14 ( ) W = N 2 b. Mmen gesek dalam satuan Nm T 2. W R 3 R r r T 2X 0,05X T 892, T= Nmm T = 221,515 Nm 3 3 c. Daya yang hilang akibat gesekan P = 2. n.t P = 2 X 3,14 X 2 X 221,515 P = 2782,2284 watt. d. Jumlah kalr yang timbul tiap menit Q = 14,34.P cal/menit Q = 14, cal/menit Q = cal/menit Atau Q = 39,894 Kcal/menit 3. Rangkuman Bantalan berfungsi untuk menumpu prs yang berputar, misalnya bantalan prs utama mbil, pesawat terbang, kendaraan kendaraan rel, pmpa, kmpresr, generatr, prs prs utama mesin mesin perkakas, dan semacamnya. 110

119 Bantalan bantalan prs tersebut harus memenuhi syarat syarat sebagai berikut : Cukup kuat untuk mendukung prs Mempunyai kfisien gesek yang kecil;. Dapat dilumasi dengan mudah. Panas yang timbul akibat gesekan kecil. Tahan aus dan tahan karat Dapat dipasang dengan mudah. Dapat diganti dengan mudah. Harganya murah Bahan untuk membuat bantalan yang biasa digunakan yaitu besi cr, perunggu, kuningan, perunggu phsphr, Lgam putih dengan bahan dasar Sn, Lgam putih dengan lgam dasar Pb, serta paduan cadmium dan perunggu hitam Ditinjau dari gaya yang terjadi dan knstruksinya, bantalan terdiri atas : Bantalan luncur terdiri atas : bantalan radial pls bantalan radial berkerah bantalan radial ujung Bantalan radial tengah Bantalan peluru Bantalan rll Bantalan jarum 4. Tugas Suatu bantalan radial diketahui : Diameter prs 60 mm; Panjang bantalan L =2.d ; Kefisien gesek 0,03 ; Putaran 30 rpm. 111

120 Beban pada bantalan W = 1500 [N] Tentukan : a. Mmen gesek b. Daya yang hilang akibat gesekan c. Jumlah kalr yang hilang akibat gesekan d. Tekanan bidang pada bantalan 5. Tes Frmatif 1. Suatu bantalan radial diketahui : Diamreter prs 40 mm; Panjang bantalan L =2.d ; Kfisien gesek 0,03 Putaran 30 p/s. Tentukan : a. Mmen gesek Gambar 5.9 Gambar n 1 b. Daya yang hilang akibat gesekan c. Jumlah kalr yang hilang akibat gesekan d. Tekanan bidang pada bantalan. 2. Suatu bantalan radial diketahui : Panjang bantalan L =2.d ; Putaran 15 p/s. Tekanan bidang yang di izinkan K = 20 [N/mm 2 ] Tentukan : a. Ukuran bantalan b. Mmen gesek dalam satuan Nm, jika kfisien gesek. = 0,05 c. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt d. Jumlah kalr tiap menit. 3. Suatu bantalan untuk prs vertical di ketahui : 112

121 Diameter kerah luar 60 mm Diameter kerah dalam 30 mm Gaya pada prs vertcal N Kfisien gesek = 0,03 Putaran = 1,5 p/s Hitunglah : a. Tekanan bidang pada bantalan b. Mmen gesek dalam satuan Nm c. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt d. Panas yang timbul setiap menit [cal/menit]. 4. Bantalan prs kerah di ketahui : Diameter luar kerah 420 mm Diameter dalam kerah 260 mm Tekanan bidang yang di izinkan 0,4 [N/mm 2 ] Kfisien gesek 0,05. Putaran 3 p/s Tentukan : a. Beban yang di izinkan dalam satuan N b. Mmen gesek dalam satuan Nm c. Daya yang hilang akibat gesekan d. Jumlah kalr yang timbul tiap menit 5. Lihat gambar berikut : Gambar 5.10 Gambar n. 2 Suatu bantalan radial diketahui : Diamreter prs 75 mm; Panjang bantalan L =150 mm ; Kfisien gesek 0,03 ; Putaran 20 p/s. Beban pada bantalan W = 3000 [N] 113

122 Tentukan : a. Mmen gesek b. Daya yang hilang akibat gesekan c. Jumlah kalr yang hilang akibat gesekan d. Tekanan bidang pada bantalan. G. Kegiatan Belajar 6: PULI DAN SABUK 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan fungsi puli dan sabuk b. Menjelaskan macam-mcam puli dan sabuk c. Menjelaskan angka transmisi puli dan sabuk d. Melakukan perhitungan dasar puli dan sabuk.. 114

123 2. Uraian Materi Silahkan mengamati sistem transmisi berikut atau silahkan amati sistem tranmsisi pada mesin-mesin disekitar anda. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan jenis dan fungsi transmisi yang ada dari hasil pengamatan. Gambar 6.1 Sistem transmisi tenaga Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai jenis dan fungsi transmisi dari hasil pengamatan, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesama teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis dan fungsi transmisi yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana sistem transmisi itu bekerja. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan bagaimana cara melakukan perhitungan dasar sistem transmisi tersebut. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi transmisi yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam bidang teknik mesin. a. Fungsi Puli Dan Sabuk Untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak ke prs yang di gerakan dengan jarak tertentu, misalnya memindahkan putaran dari prs mtr listrik ke prs utama mesin bubut, atau mesin br, biasanya digunakan alat transmisi berupa sepasang rda/puli yang dihubungkan dengan sabuk atau ban mesin. Pulli / rda sabuk terbuat dari besi tuang, baja tuang, alumunium atau lgam campuran. Pulli terdiri atas pulli penggerak, pulli yang digerakan dan pulli penekan atau pulli perantara, 115

124 yang masing masing di pasang pada prs penggerak dan prs yang digerakan dengan perlengkapan pasak atau baut baut penjamin lainnya. Gambar berikut menunjukan transmisi rda sabuk pada mesin br tegak. Prses pemindahan daya dari mtr listrik berupa putaran n 1 rpm dipindahkan ke prs utama mesin br melalui puli 3 dan 5 dengan ban mesin 4 yang selanjutnya putaran di pindahkan kembali dengan puli 7 dan 9 melalui ban 8. Dengan ukuran diameter puli yang berbeda beda, maka putaran dari n 1 menjadi n 2 dan putaran dari n 2 menjadi n 3 pada prs utamanya. Pada mesin br, putaran pada prs utama dapat diatur sesuai dengan putaran yang di inginkan, yaitu dengan jalan memindahkan psisi ban pada puli bertingkat. Gambar 6.2 Transmisi rda sabuk b. Macam Macam Pulli Dilihat dari permukaan yang bersinggungan dengan ban, pulli terdiri atas : Pulli dengan permukaan rata ; Pulli dengan permukaan cembung ; Pulli alur tunggal ; Pulli alur majemuk ; Pulli alur V tunggal ; Pulli alur V majemuk ; Pulli bergigi. 116

125 Gambar 6.3 Macam macam pulli c. Angka Transmisi Perbandingan putaran prs penggerak dengan prs yang digerakkan disebut dengan angka-transmisi, Gambar 6.4 Perbandingan transmisi Jika prs penggerak mempunyai pully berukuran D 1 [m] dengan putaran n 1 [p/s] dan pully yang digerakan mempunyai ukuran D 2 [m ] dengan putaran n 2 maka kecepatan ban pada pully penggerak sama dengan kecepatan ban pada pully yang digerakan. Kecepatan ban : π.d 1 n 1 = π.d 2 n 2 atau.d 1 n 1 = D 2 n 2. maka : n 1 D = 2 n2 D1 Oleh kerena n 1/ n 2 merupakam perbandingan putaran yang disebut dengan angka transmisi ( i ) maka persamaan diatas dapat juga ditulis : 117

126 i = n 1 D = 2 n2 D1 Persamaan 1.2 berlaku jika kecepatan pully A sama dengan kecepatan pully B (VA = VB) yaitu tidak terjadi creep atau besarnya factr creep sama dengan nl. Jika terjadi creep maka kecepatan pully A tidak sama dengan kecepatan lully B yaitu kecepatan pully B lebih kecil dari kecepatan pully A (VB<VA). Creep antara Pully A dengan ban menyebabkan kecepatan ban tidak sama dengan kecepatan pully A, jika besarnya creep yang terjadi merupakan variable dari n 1 dan besarnya factr creep = s,maka kecepatan ban menjadi V = π.d 1 ( n 1 - n 1.s) atau V = π.d 1. n 1 ( 1- s) Selanjutnya kecepatan ban V tersebut sama dengan kecepatan pada pully B yaitu V = π.d 2. n 2. Dari persamman tersebut akan diperleh angka transmisi yang besarnya : i = n n 1 2 = D 2 / {D 1 (1- s)} Keterangan : i = angka transmisi D 1 diameter puli penggerak dalam satuan.. [m] D 2 Diameter puli yang digerakan dalam satuan. [m] n 1 putaran prs penggerak dalam satuan...[p/s] n 2 Putaran prs yang di gerakan dalam satuan..[p/s] s = factr creep untuk sabuk rata besarnya 1 % sampai 2 % s = 0,01 sampai 0,02 d. Putaran Prs Putaran prs pada transmisi ban-sabuk dapat dilaksanakan dengan arah yang sama yaitu putaran prs penggerak dan putaran prs yang di gerakan arahnya sama, tetapi dapat juga dilaksanakan dengan putaran dengan arah yang berlawanan yaitu dengan jalan memasang ban secara menyilang lihat gambar berikut. 118

127 Gambar 6.5 Putaran searah Gambar 6. 6 Putaran berlawanan arah 119

128 Gambar 6.7 Puli bertingkat Jika knstruksi dari puli bertingkat di asang seperti terlihar pada gambar di atas dengan factr creep dianggap tidak ada yaitu s = 0, maka angka transmisinya dapat di hitung dengan persamaan berikut : i 1 = n 1 D = 2 n2 D1 Oleh kerena pullly 2 dan pully 3 satu prs maka angka transmisi untuk tingkat yang kedua adalah i 2 i 2 = n 2 D = 4 n3 D3 Dengan mensubstitusikan kedua persamaan di atas maka besarnya n 3 dapat di hitung, yaitu n 3 = n 1 D D 1 2 D D 3 4 [p/s] e. Sabuk Mesin Sabuk mesin berfungsi untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak keprs yang digerakannya dengan perantaraan pli-puli yang 120

129 dipasang pada prsnya. Pemindahan daya dengan menggunakan sabuk ini disebut juga dengan transmisi rda sabuk. Transmisi rda sabuk banyak dijumpai pada mesin perkakas : mesin br, mesin bubut, mesin frais juga mesin mesin tmtive, knveyr, pmpa mesin mesin pertanian, kmpresr, mesin garmen dan banyak lagi mesin mesin yang menggunakan ban / sabuk sebagai pemindah daya atau putaran. 1. Macam macam sabuk dilihat dari penampangnya sabuk terdiri atas : Sabuk rata Sabuk V Sabuk bergigi Tali a. Sabuk rata Sabuk rata terbuat dari kulit atau karet berserat kanvas / niln. sabuk tersebut digunakan untuk transmisi putaran tinggi dengan jarak prs tetap. Gambar 6.8 Sabuk rata (flat) b. Sabuk V Sabuk V terbuat dari karet, karet sintetis, karet berserat kanvas, atau karet berserat dengan inti, digunakan untuk mesin mesin pertanian, mesin perkakas, mesin garmen. Sabuk V unggul digunakan untuk mesin mesin tmtive, kerena tahan panas dan minyak serta mempunyai kekuatan tinggi. 121

130 Gambar 6.9 Sabuk V c. Sabuk bergigi Sabuk bergigi disebuit juga dengan sabuk gilir, merupakan sabuk yang tahan terhadap lenturan dan kecepatan tinggi, sabuk ini banyak di jumpai pada mesin mesin tmtip. Gambar 6.10 Sabuk bergigi d. Tali Tali terbuat dari bahan kulit, tali banyak digunakan pada mesin mesin garmen dan semacamnya. Gambar 6.11 Sabuk tali 122

131 2. Macam macam sabuk di tinjau dari psisi dan putaran prsnya: Sabuk terbuka Sabuk terbuka dengan puli penegang Sabuk terbuka dengan beberapa puli Sabuk terbuka dengan beberapa puli dan puli penegang Sabuk silang Sabuk silang untuk prs bersilangan Sabuk silang untuk prs tegak lurus Gambar 6.12 Macam macam pemasangan sabuk 123

132 f. Panjang Ban Dan Sudut Kntak Panjang ban yang diperlukan untuk pemasangan sabuk terbuka seperti terlihat pada gambar berikut dan sudut kntaknya dapat dihitung dengan persamaan berikut : Gambar Panjang sabuk a. Panjang ban L Panjang ban yang diperlukan untuk pemasangan sabuk terbuka dapat dihitung dengan persamaan berikut : L 2A 2 D D 2 1 D2 D1 4A 2 mm Keterangan L = Panjang ban yang dibutuhkan A = Jarak antara prs D 1 = Diameter puli penggerak [mm] D 2 = Diameter puli yang digerakan [mm].sudut kntak Sudut kntak antara ban sabuk dan rda dapat ditentukan dengan persamaan: = - 2 D2 D1 [radial] A 124

133 Atau : Keterangan : D 2 D A A = Jarak antara prs D 1 = Diameter puli penggerak [mm] D 2 = Diameter puli yang digerakan [mm] = Sudut kntak dalam satuan derajat Cnth 6.1: Suatu mesin br dengan transmisi rda sabuk seperti terlihat pada gambar berikut: diketahui puli penggerak A mempnyai ukuran 225 mm, puli yang digerakan B mempunyai ukuran 150 mm, putaran prs pada puli A yaitu 180 rpm. Tentukan angka transmisi dan putaran pada prs yang digerakannya! Gambar 6.14 Transmisi sabuk Penyelesaian : Diketahui : Transmisi rda sabuk pada mesin br - Diameter puli penggerak D 1 = 225 mm. - Diameter puli yang digerakan D 2 = 150 mm. - Putaran prs penggerak n 1 = 180 rpm Ditanyakan : - angka transmisi ( i ) - putaran prs yang digerakan (n 2 ) 125

134 Jawaban : - angka transmisi ( i ) i = i = n 1 D = 2 n2 D1 D D 2 1 = 150 : 225 = 2/3 = 0,667 - Putaran prs yang digerakan n 2, i = n 1 = 2 n2 D1 D n, i = 1 n2 n 2 = n 1 : i = 180 : 2/3 = 270 rpm n 2 = 180 X 3/2 = 270 rpm Cnth 6.1: Diketahui transmisi sabuk seperti gambar berikut: - angka transmisi i = 0,5 - Diameter puli pada prs penggerak D 1 = 400 mm - Putaran prs penggerak n 1 = 300 rpm Gambar 6.15 Sistem transmisi sabuk puli 126

135 Tentukan : a. Ukuran diameter puli yang digerakan D 2. b. Putaran prs yang digerakan n 2. Jawaban : a. Ukuran diameter puli D 2 i = i = n 1 D = 2 n2 D1 D D 2 1 D 2 = D 1 X i = 400 x 0,5 = 200 mm b. Putaran prs yang digerakan n 2, i = n 1 = 2 n2 D1 D n, i = 1 n2 n 2 = n 1 : i = 300 : 0,5 = 600 rpm Cnth 6.1: Suatu rda berputar dengan gaya keliling F = 750 N. Hitunglah mmen putarnya! jika diameter rda D= 200 mm. Lihat gambar Gambar Mmen puntir Diketahui : - Gaya keliling F = 750 N - Diameter D = 200 mm = 0,2 m Ditanyakan : - Mmen putar Jawaban : Mp = F X R, besarnya R = 0,5 D = 0,5 X 0,2 = 0,1 m Mp = 750 X 0,1 = 75 Nm 127

136 Cnth 6.1: Suatu transmisi rda sabuk dengan sabuk terbuka mempunyai data sebagai berikut. Diameter puli kecil D 1 = 400 mm Diameter puli kecil D 2 = 600 mm Jarak antara prs A = 1800 mm Tentukan : a. Panjang ban sabuk yang dibutuhkan b. Sudut kntak dalam radial Jawaban : a. Panjang ban yang dibutuhkan : L 2A 2 D D 3,14 L L = ,6 L = 5176 mm 2 1 D2 D1 4A Rangkuman Untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak ke prs yang di gerakan dengan jarak tertentu, misalnya memindahkan putaran dari prs mtr listrik ke prs utama mesin bubut, atau mesin br, biasanya digunakan alat transmisi berupa sepasang rda/puli yang dihubungkan dengan sabuk atau ban mesin. Pulli / rda sabuk terbuat dari besi tuang, baja tuang, alumunium atau lgam campuran. Pulli terdiri atas pulli penggerak, pulli yang digerakan dan pulli penekan atau pulli perantara, yang masing masing di pasang pada prs penggerak dan prs yang digerakan dengan perlengkapan pasak atau baut baut penjamin lainnya. Dilihat dari permukaan yang bersinggungan dengan ban, pulli terdiri atas: - Pulli dengan permukaan rata ; - Pulli dengan permukaan cembung ; 128

137 - Pulli alur tunggal ; - Pulli alur majemuk ; - Pulli alur V tunggal ; - Pulli alur V majemuk ; - Pulli bergigi. Perbandingan putaran prs penggerak dengan prs yang digerakkan disebut dengan angka-transmisi, Jika prs penggerak mempunyai pully berukuran D 1 [m] dengan putaran n 1 [p/s] dan pully yang digerakan mempunyai ukuran D 2 [m ] dengan putaran n 2 maka kecepatan ban pada pully penggerak sama dengan kecepatan ban pada pully yang digerakan maka : n 1 D = 2 n2 D1 Oleh kerena n 1/ n 2 merupakam perbandingan putaran yang disebut dengan angka transmisi ( i ) maka persamaan diatas dapat juga ditulis: i = n 1 D = 2 n2 D1 Sabuk mesin berfungsi untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak keprs yang digerakannya dengan perantaraan plipuli yang dipasang pada prsnya. Pemindahan daya dengan menggunakan sabuk ini disebut juga dengan transmisi rda sabuk. Transmisi rda sabuk banyak dijumpai pada mesin perkakas : mesin br, mesin bubut, mesin frais juga mesin mesin tmtive, knveyr, pmpa mesin mesin pertanian, kmpresr, mesin garmen dan banyak lagi mesin mesin yang menggunakan ban / sabuk sebagai pemindah daya atau putaran Dilihat dari penampangnya sabuk terdiri atas : Sabuk rata Sabuk V Sabuk bergigi Tali Sabuk ditinjau dari psisi dan putaran prsnya pemasangan sabuk terdiri atas : Sabuk terbuka Sabuk terbuka dengan puli penegang Sabuk terbuka dengan beberapa puli 129

138 Sabuk terbuka dengan beberapa puli dan puli penegang Sabuk silang Sabuk silang untuk prs bersilangan Sabuk silang untuk prs tegak lurus 4. Tugas a. Jelaskan dan gambarkan macam macam sabuk ditinjau dari penampangnya b. Jelaskan dan gambarkan macam macam sabuk ditinjau dari putaran dan psisi prsnya 5. Tes Frmatif 1. Suatu mesin br dengan transmisi rda sabuk seperti terlihat pada gambar berikut : diketahui puli penggerak A mempnyai ukuran 200 mm, puli yang digerakan B mempunyai ukuran 100 mm, putaran prs pada puli A yaitu 150 rpm. Tentukan angka transmisi dan putaran pada prs yang digerakannya! Gambar 6.17 Gambar sal n 1 2. Suatu rda berputar dengan gaya keliling F = 1500 N. Hitunglah mmen putarnya! jika diameter rda D= 400 mm. Lihat gambar 6.18! Gambar 6.18 Gambar sal n 2 130

139 3. Diketahui lihat gambar 6.19 halaman berikut Diameter puli kecil D 1 = 200 mm Diameter puli kecil D 2 = 300 mm Diameter puli kecil D 3 = 500 mm Putaran puli kecil n 1 = 1000 rpm Tentukan : Putaran prs n 2 dan n 3. Gambar 6.19 Gambar Sal n 3 4. Diketahui lihat gambar Diameter puli kecil D 1 = 300 mm Diameter puli kecil D 2 = 600 mm Jarak antara prs A = 2000 mm Tentukan : a. Panjang ban sabuk yang dibutuhkan dalm satuan meter b. Sudut kntak dalam radial dan derajat Gambar Gambar sal n

140 5. Suatu transmisi rda sabuk dengan sabuk terbuka mempunyai data sebagai berikut. Diameter puli kecil D 1 = 420 mm Diameter puli kecil D 2 = 630 mm Jarak antara prs A = 1200 mm Tentukan : a. Panjang ban sabuk yang dibutuhkan b. Sudut kntak dalam radial H. Kegiatan Belajar 7: KOPLING 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam kpling b. Menjelaskan fungsi kpling c. Menjelaskan bagain-bagian kpling 132

141 d. Menghitung kekuatan sambungan baut pada flens.. 2. Uraian Materi Silahkan mengamati ft sistem transmisi pada knstruksi mesin atau mengamati sistem transmisi pada kendaraan bermtr di sekitar anda. Selanjutnya jelaskan mekanisma perpindahan tenaga dari mesin sampai pada putaran rda. Gambar 7.1 Sistem transmisi pada kendaraan bermtr (mbil) Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai sistem pemindahan tenaga/transmisi yang terjadi, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis dan fungsi kpling yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana cara kerja kpling itu mentransmisikan tenaga dari mesin sampai pada putaran rda. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan beberapa sistem tranmsisi yang ada. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi sambungan yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan a. Fungsi Kpling Kpling adalah elemen elemen mesin yang berfungsi untuk menyambung dua prs, baik secara tetap maupun tidak tetap, yang dimaksud dengan tetap yaitu kpling disambung pada prs penggerak dan prs yang digerakan dalam keadaan tetap menyambung, artinya hubungan antara 133

142 prs penggerak dan prs yang digerakan dapat dilepas jika kplingnya itu sendiri dilepas dengan cara melepas baut baut yang ada pada kpling. Yang dimaksud dengan kpling tidak tetap yaitu hubungan antara prs penggerak dengan prs yang digerakan dapat dilepas atau dihubungkan kembali saat mesin dalam keadaan jalan atau berputar, misalnya kpling pada kendaraan, saat kendaraan diam tetapi mesinnya tetap hidup. Kpling tetap digunakan pada prs prs pmpa, prs panjang, prs pada mesin perkakas. Dan kpling tidak tetap biasanya digunakan pada mesin mesin autmtip. Kpling tetap terdiri atas : Kpling bs dengan pasak melintang; Kpling cakram Kpling flens ; Kpling jepit. b. Kpling Bs. 1. Knstruksi kpling bs Kpling bs berbentuk selubung menyerupai pipa atau bs yang dilengkapi dengan pasak. Ditinjau dari psisi pasaknya, kpling bs terdiri atas : - Kpling bs pasak melintang - Kpling bs pasak memanjang. Bentuk penampang dan data knstruksi dari kpling bs pasak melintang dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 7.2 Kpling bs dengan pasak melintang Keterangan : L = Panjang kpling ( L=3d) D = Diameter luar dalam satuan mm (D=1,5d) d = Diameter prs [ mm] e = Jarak lubang pen ke tepi ( e=0,75d) 134

143 d p = Diameter pena (d p =0,25 s/d 0,3 d) 2. Mmen puntir dan gaya geser pada pen Besarnya gaya geser pada pen dapat dihitung berdasarkan mmen puntir yang bekerja pada prs yaitu : Jika prs digerakan dengan daya P [watt] dengan putaran n [p/s], maka besarnya mmen puntir adalah Atau Mp = Mp = P 2.. n P 2.. n [ Nm] [ Nmm]...(a) Dan besarnya mmen puntir tersebut sama dengan gaya keliling dikalikan dengan jari jari dari prsnya atau dapat ditulis : Mp = F.d 2. [ Nmm]...(b) Dan jika persamaan (a) dimasukan pada persamaan (b) maka F.d = np P.2 P F = 318,31 [N]... (c) 2.. n. d dn Tegangan geser pada pena : g F A A = luas penampang yang tergeser yaitu A = d 2 p X 2 4 Keterangan : 2. F g [N/mm 2 ] 2. d g = Tegangan geser pada pena... [N/mm 2 ] F = Gaya keliling sebagai gaya geser pada pena... [N] d p = Diameter prs... [mm] 135

144 c. Kpling Cakram Sesuai dengan namanya kpling cakram berbentuk cakram, terdiri dari dua buah cakram yang dilengkapi dengan baut baut pengikat. Ditinjau dari jumlah baut yang terpasang, kpling cakram terdiri atas : Kpling cakram dengan baut empat, enam atau delapan. Bentuk ismetric dan penampang dari kpling cakram serta data knstruksi dari kpling cakram tersebut dapat dilihat pada gambar dan tabel berikut : Gambar 7.3 Kpling cakram Tabel 7.1 Bentuk Dan Ukuran Kpling Cakram d D 1 D 2 k d b Jumlah Baut d. Kpling Flens. 1. Kntruksi kpling flens 136

145 Kpling flens terdiri dari dua buah flen kiri dan kanan, yang berfungsi untuk menghubungkan prs penggerak dengan prs yang digerakan. kpling flens dilengkapi dengan pasak memanjang sebagai alat pemindah daya atau putarannya. Kpling flens dirakit dengan menggunakan baut baut pengikat. Gambar 7. 4 Kpling flens Ditinjau dari gaya pemindah dari prs penggerak ke prs yang digerakannya kpling flens terdiri atas : - Kpling flens kaku - Kpling flens elastis. Pada kpling flens kaku, hubungan antara flens satu dengan flens lainnya diikat dengan baut secara langsung dan bersifat kaku. Sedangkan pada kpling flens elastis, antara flens kiri dan kanan dilengkapi dengan pelatcincin dan baut baut pengikatnya dipasang menggunakan cincin yang terbuat dari karet untuk menahan kejutan saat prs penggerak mulai digerakan. Oleh kerena itu kpling ini disebut dengan kpling elastis. Bentuk ismetric dan penampang dari kpling flens dan data knstruksi dari kpling flens tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 7.2 Bentuk Dan Ukuran Kpling Flens Menurut N20 Diameter Prs (d) D p P1 N B

146 Perhitungan kpling flens Perhitungan pada kpling flens antara lain untuk menentukan : Jumlah baut Mmen puntir Gaya geser pada baut Tegangan geser pada baut Tegagangan geser yang di izinkan Tegangan geser yang terjadi pada flens Tegangan geser yang di izinkan pada flens a. Jumlah baut Untuk menghitung jumlah baut efektif dapat digunakan persamaan : n e =. n Keterangan : n e = Jumlah baut efektif [ buah] = Nilai efektif dapat di ambil antara 50 % n = jumlah baut yang ada pa kpling. b. Mmen puntir Jika daya yang dipindahkan leh prs kpling adalah P dalam satuan watt dengan putaran n putaran tiap detik maka mmen puntirnya di hitung dengan persamaan : Mp = Keterangan P 2.. n [ Nm] Mp = Mmen puntir dalam satuan... [Nm] 138

147 P = Daya dalam satuan... [watt] n = putaran dalam satuan.. [p/s] c. Gaya geser pada baut Akibat mmen puntir di atas maka pada baut akan mengalami gaya geser sebesar : F = F b = F n e F = gaya geser pada sumbu baut yang besarnya 2.M p B kpling, lihat gambar berikut. dan B adalah diameter tusuk (sumbu) lubang baut pada d. Tegangan geser pada baut Gambar 7.5 psisi sumbu baut B Jika gaya geser yang bekerja pada baut adalah Fb dan diameter baut db maka besarnya Tegangan geser pada baut kpling adalah : F b gb Jika F b = 2 d 4 b F = n e 2M B n Dan tegangan geser pada baut menjadi : gb Keterangan e p Atau F b = 2M p n 2.4 e. B M p 8M p atau 2 gb 2 2 d. ne. B. db. ne. B. db b 4 2. M n. B Tegangan geser yang terjadi pada baut [N/mm 2 ] gb e p 139

148 M p = Mmen puntir dalam satuan [Nmm] n e = Jumlah baut efektif B = diameter tusuk lubang baut [mm] d b = diamteren baut [ mm] e. Tegangan geser yang di izinkan Tegangan geser yang di izinkan untuk baut adalah : gb Keterangan : t S.K fb b gb = tegangan geser yang di izinkan untuk baut t = tegangan tarik Sfb = Faktr keamanan s/d 6 Kb = Faktr kreksi (kerena adanya tumbukan tumbukan pada flens ) Kb dapat diambil 1,5 s/d 3 Tegangan tarik untuk bahan baut dapat di pilih dari tabel halaman berikut Lambang Tabel 7.3 Bahan baut Kekuatan bahan [N/mm 2 ] t Bahan baut S 20 C 400 Baja carbn knstruksi S 35 C 500 JIS G 3102 S 40 C 600 S 45 C 700 S 41 B 400 Baja carbn untuk S 50 B 500 knstruksi biasa S 20 C - D 500 Baja batangan difinish S 35 C D 600 dengan mesin f. Tegangan geser yang terjadi pada flens Tegangan geser yang di hitung adalah tegangan geser yang terdapat pada bagian yang tidak aman yaitu pada penampang.c.f (lihat gambar berikut ). 140

149 Gambar 7.6 Penampang yang rawan terhadap geseran Besarnya gaya geser adalah : Keterangan : 2. M p C 2. M p F 2. C. F. C. F 2. M p F dalam satuan... [N/mm 2 ] 2. C. F F = Tegangan geser pada flens dalam satuan... [N/mm 2 ] Mp = mmen puntir dalam satuan... [ Nmm] C = diameter naf dalam satuan... [mm ] F = lebar flens dalam satuan... [ mm] Tegangan geser yang di izinkan pada flens Tegangan geser yang di izinkan pada flens dapat dihuitung dengan mengguakan persamaan : gf Keterangan : t S.K ff F gf = Teganga geser yang di izinkan pada flens... [N/mm 2 ] SfF = Faktr keamanan untuk flens dapat diambil s/d 6 KF = Faktr kreksi untuk flens dapat diambil antara 2 s/d 3 t = tegangan tarik... [N/mm 2 ] 3. Bahan flens 141

150 Bahan flens dapat digunakan bahan besi cr kelabu, baja carbn atau baja cr tempa standar seperti terlihat pada tabel berikut. Tabel 7.4 Bahan Flens Bahan Lambang Tegangan tarik t [N/mm 2 ] Besi cr kelabu (JIS 5501) Baja carbn cr (JIS 5101) Baja cr tempa (JIS G 320) FC FC FC FC SC SC SC SC SF s/d 600 SF s/d 650 SF s/d 700 e. Kpling Jepit Kpling jepit berbentuk dua buah belahan selubung berbentuk agak tirus, masing masing belahan selubung tersebut ditumpangkan diantara kedua ujung prs penggerak dan ujung prs yang digerakan dan diikat dengan menggunakan cincin. Jika cincin didesak kearah ukuran tirus yang besar maka prs akan terjepit dengan kuat leh kerena itu kpling ini di sebut dengan kpling jepit. Ditinjau dari alat penjepitnya, kpling jepit terdiri atas: - Kpling jepit dengan ikatan cincin - Kpling jepit dengan pengikat mur-baut. Bentuk penampang dan data knstruksi dari kpling jepit dengan ikatan cincin dapat dilihat pada gambar dan tabel berikut : 142

151 Gambar 7.7 Kpling jepit Tabel 7.5 Bentuk Dan Ukuran Kpling Jepit Diameter d (lubang-prs) D p M b f. Kpling Tidak Tetap Pada kpling tidak tetap yaitu hubungan antara prs penggerak dengan prs yang digerakan dapat dilepas atau dihubungkan kembali saat mesin dalam keadaan jalan atau berputar, misalnya kpling pada kendaraan saat kendaraan diam tetapi mesinnya tetap hidup. salah satu kpling tidak tetap yaitu kpling gesek. Ditinjau dari bidang geseknya, kpling gesek terdiri atas : - Kpling gesek rata - Kpling gesek kerucut 143

152 Gambar 7.8 Kpling gesek rata Gambar 7.9 Rakitan dan detail kpling kerucut Cnth 7.1: Suatu kpling flens dari baja carbn SC 42, dan bahan bautnya S20 C diketahui sebagai berikut, lihat gambar. 144

153 Gambar 7.10 Kpling flens Diketahui : Jumlah baut 6 buah dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Flens dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Daya yang dipindahkan 40 Kw Putaran n = 16,6 p/s Tentukan : Mmen puntir Periksa tegangan yang terjadi pada baut, aman atau tidak Periksa tegangan geser pada flens Penyelesaian : Mmen puntir Mp = Mp = P 2.. n [ Nm] X 3,14X16,6 Mp = 383,700 [Nm] Mp = [Nmm] [ Nm] Tegangan geser yang terjadi pada baut 8M p gb ukuran d b = 16 mm ; n e = 0,5 X 6 = 3 buah. n. B. d e 2 b 8X gb 2 3,14X 3X140X16 = 9,092 [N/mm2 ] Tegangan geser pada baut yang di izinkan : 145

154 gb t S.K fb b 400 gb = 33,3 [N/mm 2 ] 6X 2 Tegangan yang terjadi lebih rendah dari tegangan yang di izinkan, baut dalam keadaan aman. Tegangan geser pada flens : 2. M p F ; 2. C. F 2X F 2 3,14X = 1,357 [N/mm2 ] Tegangan geser yang di izinkan : S.K t gf ; ff F 420 gf = 35 [N/mm 2 ] 6X 2 Tegangan geser yang terjadi pada flen lebih kecil dari tegangan geser yang di izinkan, berarti flens dalam keadaan aman. 3. Rangkuman Kpling adalah elemen elemen mesin yang berfungsi untuk menyambung dua prs, baik secara tetap maupun tidak tetap. 146

155 Kpling tetap yaitu kpling disambung pada prs penggerak dan prs yang digerakan dalam keadaan tetap menyambung, artinya hubungan antara prs penggerak dan prs yang digerakan dapat dilepas jika mesin dalam keadaan berhenti/prs tidak berputar. Kpling tidak tetap yaitu hubungan antara prs penggerak dengan prs yang digerakan dapat dilepas atau dihubungkan kembali saat mesin dalam keadaan jalan atau berputar, misalnya kpling pada kendaraan, saat kendaraan diam tetapi mesinnya tetap hidup. Kpling tetap digunakan pada prs prs pmpa, prs panjang, prs pada mesin perkakas. Dan kpling tidak tetap biasanya digunakan pada mesin mesin autmtip. Kpling tetap terdiri atas : - Kpling bs dengan pasak melintang; - Kpling cakram - Kpling flens ; - Kpling jepit 4. Tugas a. Kpling dibedakan menjadi dua yaitu kpling tetap dan kpling tidak tetap, jelaskan dan sebutkan masing-masing cnthnya. 147

156 b. Suatu kpling flens dari baja carbn SC 46, dan bahan bautnya S 40 C diketahui sebagai berikut, lihat gambar. Gambar 7.11 Kpling flens Diketahui : Jumlah baut 4 buah dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Flens dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Daya yang dipindahkan 30 Kw Putaran n = 20 rpm Tentukan : Mmen puntir Periksa tegangan yang terjadi pada baut, aman atau tidak Periksa tegangan geser pada flens 5. Tes Frmatif 1. Dua prs masing masing prs penggerak dan prs yang digerakan, untuk menyambung kledua prs tersebut diperlukan alat alat / elemen mesin tertentu, sebutkan nama alat penyambung prs tersebut. 2. Apa perbedaan kpling tetap dengan kpling tidak tetap? 3. Sebutkan macam macam bentuk kpling tetap 4. Kpling apa yang biasa digunakan pada kendaraan? 5. Jika kpling bs pasak melintang menerima daya P dalam satuan watt dan putaran dalam satuan putaran tiap menit, berapa mmen puntirnya dalam satuan (Nm). 6. Sebutkan macam macam kpling jepit dilihat dari ikatannya! 7. Sebutkan macam macam kpling gesek. 8. Tentukan ukuran ukuran kpling bs berikut jika diameter prs mempunyai ukuran 40 mm. 148

157 9. Sebutkan macam macam material / bahan untuk pembuatan kpling flens 10. Diketahui :kpling flens dengan data sebagai berikut : Jumlah baut 6 buah dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Diameter baut terkecil 14 mm Flens dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Daya yang dipindahkan 42 Kw Putaran n = 15 p/s Tentukan : Mmen puntirnya I. Kegiatan Belajar 8: RANTAI DAN RODA RANTAI 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan fungsi rantai b. Menjelaskan keuntungan dan kerugian tranmsisi rantai 149

158 c. Menjelaskan ukuran standar rantai d. Menjelaskan macam-macam rantai e. Menghitung kekuatan rantai.. 2. Uraian Materi Silahkan mengamati sistem transmisi berikut atau silahkan amati sistem tranmsisi pada mesin-mesin disekitar anda. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan jenis dan fungsi transmisi yang ada dari hasil pengamatan. Gambar 8.1 Sistem transmisi rantai Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai jenis dan fungsi transmisi dari hasil pengamatan, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesama teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis dan fungsi transmisi yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana sistem transmisi itu bekerja. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan bagaimana cara melakukan perhitungan dasar sistem transmisi tersebut. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi transmisi yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam bidang teknik mesin a. Fungsi Rantai Rantai biasanya digunakan untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak ke prs yang digerakan dengan psisi sumbu sumbu prsnya sejajar. Jarak antara prs satu dengan prs lainnya pada 150

159 transmisi rantai relatip lebih jauh dibandingkan dengan transmisi rda gigi, dan lebih pendek jika dibandingkan dengan transmisi rda sabuk. b. Kebaikan Dan Kekurangan Transmisi Rantai Sebagai kebaikan transmisi rantai dibandingkan dengan transmisi rda sabuk adalah : transmisi rantai dapat memindahkan daya yang lebih besar dibandingkan dengan transmisi rda sabuk, pada transmisi rantai tidak terjadi creep sebagai mana terjadi pada rda sabuk. Sedangkan kekurangan dari transmisi rantai dibandingkan dengan transmisi lainnya adalah : Kecepatan keliling relatip terbatas. Suaranya berisik Terjadi gesekan lebih besar antara rll dan kaki-rda rantai Terjadi mulur akibat ausnya pen pen yang bergesekan. c. Penggunaan Rantai Penggunaan transmisi rantai dapat dijumpai pada : Speda mtr Mesin rll Mesin perkakas Knveyr Alat alat angkat dan transmisi lainnya. d. Macam Macam Rantai Rantai terdiri atas : Rantai engsel Rantai mata 1. Rantai engsel a. Bahan dan bentuk rantai engsel/ rll Rantai engsel disebut juga dengan rantai rll banyak digunakan untuk alat alat transmisi. Bahan rantai terbuat dari pelat pelat dengan pena, bus dan 151

160 rll dari bahan baja carbn atau baja chrme dengan pengerasan kulit. Rantai rll dan bagian bagiannya dapat di lihat pada gambar berikut. Gambar 8.2 Rantai rll b. Ukuran rantai rll Ukuran standar rantai rll disesuaikan dengan nmr rantai seperti terlihat pada tabel berikut. Tabel 8.1 Ukuran Standar Rantai Rll N Jarak Diameter Lebar Plat mata rantai Diameter Rantai bagi (t) rll (R) rll (W) Tebal (T) Lebar (H) Lebar (h) pena (D) 40 12,7 7,94 7,95 1,5 12,0 10,4 3, ,875 10,16 9,53 2,0 15,0 13,0 5, ,05 11,91 12,7 2,4 18,1 15,6 5,96 c. Dasar dasar perhitugan rantai engsel /rll Gambar 8.3 Penampang pelat rantai 1). Tegangan tarik yang terjadi pada penampang A-A 152

161 F t A [N/mm 2 ] 2. b. s 2). Tegangan yang terjadi pada penampang B-B F t B [N/mm 2 ] 2.( b d). s 3). Tegangan geser pada pen F 2F g [N/mm 2 ] 2 2. d 2 d 4 Keterangan : d = diameter pen b = lebar pelat F = Gaya tarik s = Tebal pelat 4). Gaya yang bekerja pada rantai Beban yang bekerja pada rantai dapat dihitung dengan persamaan berikut : Jika rantai mempunyai kecepatan V yang digerakan leh suatu daya P (Kw), maka gaya yang bekerja pada rantai adalah : P F... [N] Dan kecepatannya : V. D. n V Keterangan : F = Gaya keliling dalam satuan (N) P = Daya dalam satuan Kw V = Kecepatan rantai dalam satuan m/s D = diameter tisuk rda rantai [m] n = putaran put/s 2. Rantai mata a. fungsi dan macam macam rantai mata Rantai mata fungsinya untuk menarik beban pada alat alat angkat, rantai mata ini terdiri atas : Rantai bermata pendek yaitu t < 3d Rantai mata bermata panjang yaitu t> 3d 153

162 Untuk menghubungkan atau menyambung rantai dengan peralatan lain, misalnya dengan kait dan semacamnya digunakan kili-kili atau segel, lihat gambar berikut. Gambar 8.4 Rantai mata b. Perhitungan rantai mata Tegangan tarik pada penampang A-A F t 2 d 4 2 2F t [kg/cm 2 ] 2. d Keterangan : F = Beban dalam satuan kg d = diameterer mata rantai dalam satuan cm t = tegangan tarik dalam satiuan (kg/cm 2 ) e. Rda Rantai 1. Diameter rda rantai Jika rda rantai mempunyai jumlah gigi z buah gigi, maka jarak antara giginya mempunyai sudut dapat di lihat pada gambar berikut : 360, lihat gambar berikut. Bentuk rda rantai z 154

163 Gambar 8.5 Bagian rda rantai Lihat segitiga OCB, 180 Sin z 1 t 2 R 1 t R 2 leh kerena D = 2R 180 sin z Maka : 1 t D 2 t 2. Atau : D sin sin z z Keterangan : D = diameter jarak bagi rda rantai [mm] t = Jarak anatara gigi atau rll pada rantai [mm] z = jumlah gigi b. Panjang rantai 155

164 Gambar 8.6 Panjang rantai Panjang rantai dinyatakan dalam jumlah mata rantai dan dapat dihitung dengan persamaan berikut : 2L z1 z2 t z2 z1 z [buah mata rantai] t 2 39,5. L Keterangan : z = Jumlah mata rantai yang di butuhkan (buah) z 1 = Jumlah gigi kecil pada rda rantai (buah) z 2 = Jumlah gigi besar pada rda rantai (buah) L Jarak anataraprs dalam satuan mm t = Jarak antara rll (gigi) dalam satuan (mm) 2 Cnth : 8.1 Berapakah ukuran diameter lingkaran jarak bagi untuk rantai yang mempunyai jarak antara (t) = 50 mm dengan jumlah gigi z = 30 Penyelesaian : t D 180 = sin sin z = O sin.6 50 = 0, 1045 = 478,47 [mm] Cnth 8.2 Berapakah ukuran jarak antara rll dan diameter lingkaran jarak bagi untuk rantai n 60 yang mempunyai jumlah gigi z 1 = 23 buah Jawaban : Jarak antara rll lihat tabel t = 19,05 mm Diameter rda rantai 156

165 t 19,05 D t 1 = 139,9 mm dibulatkan 140 mm sin sin z 23 1 Cnth 8.3 Suatu transmisi rda rantai diketahui : Jumlah gigi pada rda gigi kecil z 1 = 23 buah Jumlah gigi pada rda gigi besar z 2 = 27 buah Jarak antara prs L= 3.Dt2 Rantai yang akan dipakai adalah n 60 Gaya maksimum pada rantai 700 kg Tentukan : Tegangan geser pada pen dalam satuan [ N/mm 2 ] Tegangan tarik pada pelat dalam satuan [ N/mm 2 ] Diameter jarak bagi rda rantai kecil dan besar Panjang ( jumlah mata rantai) yang di butuhkan Daya dari transmisi rantai tersebut jika putaran 10 p/s Penyelesaian : Dari tabel untuk rantai standar n 60, diketahui : Diameter pen 5,96 [mm] ; jarak antara rll 19,05 mm tebal pen 5,96 mm. Jarak antara rll 19,05 mm tebal pelat 2,4 mm dan tinggi 15,6 (lihat gambar berikut ) 1). Tegangan yang terjadi pada penampang B-B F t B [N/mm 2 ] 2.( b d). s 7000 t B = 151,28 [N/mm 2 ] 2.(15,6 5,96).2,4 2). Tegangan geser pada pen F 2F g [N/mm 2 ] 2 2. d 2 d 4 F 2F g [N/mm 2 ] 2 2. d 2 d 4 157

166 2X 7000 g = 125,52 [N/mm 2 ] 2 3,14.(5,96) 3). Diameter rda rantai t 19,05 D t 1 = 139,9 mm dibulatkan 140 mm sin sin z 23 1 t 19,05 D t 2 = 164,09 dibulatkan 164 mm sin sin z ). Jumlah mata rantai yang dibutuhkan : 2L z z t z 2 t z2 z1 39,5. L 1 2 2X , z 19, ,5X 492 Z = 51, ,016 = 76,67 dibulatkan = 77 buah 5). Daya maksimum yang dapat dipindahkan : P = F.V Dan kecepatan V D.n t1 1 = 3,14 X 0,140 X10 = 4,396 m/s P = 7000 X 4,396 = watt P = 30,778 Kw

167 3. Rangkuman Rantai digunakan untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak ke prs yang digerakan. Jarak antara prs satu dengan prs lainnya pada transmisi rantai relatip lebih jauh dibandingkan dengan transmisi rda gigi, dan lebih pendek jika dibandingkan dengan transmisi rda sabuk. Kelebihan transmisi rantai dibandingkan dengan transmisi rda sabuk adalah : - transmisi rantai dapat memindahkan daya yang lebih besar dibandingkan dengan transmisi rda sabuk, - pada transmisi rantai tidak terjadi creep sebagai mana terjadi pada rda sabuk Sedangkan kekurangan dari transmisi rantai dibandingkan dengan transmisi lainnya adalah : - kecepatan keliling relatip terbatas. - suaranya berisik - terjadi gesekan lebih besar antara rll dan kaki-rda rantai - terjadi mulur akibat ausnya pen pen yang bergesekan. Macam-macam rantai terdiri atas : - Rantai engsel - Rantai mata Panjang rantai dinyatakan dalam jumlah mata rantai dan dapat dihitung dengan persamaan berikut : - 2L z z t z 2 t z2 z1 39,5. L

168 4. Tugas a. Jelaskan keuntungan dan kerugian menggunakan rantai sebagi sistem transmisi b. Suatu transmisi rda rantai diketahui : Jumlah gigi pada rda gigi kecil z 1 = 23 buah Jumlah gigi pada rda gigi besar z 2 = 27 buah Jarak antara prs L= 3.Dt 2 Rantai yang akan dipakai adalah n 50 Gaya maksimum pada rantai 700 kg Tentukan : Tegangan geser pada pen dalam satuan [ N/mm2 ] Tegangan tarik pada pelat dalam satuan [ N/mm2 ] Diameter jarak bagi rda rantai kecil dan besar Panjang ( jumlah mata rantai) yang di butuhkan Daya dari transmisi rantai tersebut jika putaran 10 p/s 5. Tes Frmatif 1. Apa gunanya rantai? 2. Tuliskan cnth penggunaan rantai! 3. Tuliskan macam macam rantai! 4. Berapa ukuran standar rantai nmr 60?, gambarkan! 5. Suatu rantai n 50 (lihat tabel),diketahui : Beban tarik F = 1570 N. Hitunglah : tegangan tarik pada penampang terkecil dan Tegangan geser pada pen. 6. Beban tarik pada rantai F = 1000 N. dengan kecepatan 2 m/s, Hitunglah dayanya! 7. Hitunglah diameter rda rantai yang mempunyai jumlah gigi 27 gigi jika jarak bagi p = 12,7 mm. 8. Suatu mtr penggerak mempunyai daya 3 Kw dengan kecepatan 2 m/s, hitunglah gaya keliling yang bekerja pada rantai. 9. Apa gunanya rantai mata? 10. Rantai mata diketahui : tegangan tarik yang di izinkan 1000 kg/cm 2, diameter mata rantai 0,6 cm. Berapa kg beban maksimum yang di perblehkan? 160

169 J. Kegiatan Belajar 9: RODA GIGI 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam rda gigi b. Menjelaskan fungsi rda gigi c. Menjelaskan bahan rda gigi d. Menjelaskan bagian bagian rda gigi e. Menghitung kekuatan rda gigi 2. Uraian Materi Silahkan mengamati ft mekanisme transmisi pada kendaraan bermtr berikut atau silahkan mengamati sistem transmisi pada mesin perkakas yang ada dibengkel seklah. Gambar 9.1 Tranmsisi rda gigi Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai meknisme sistem transmisi pada gambar diatas atau pada mesin perkakas yang ada diseklah, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis tranmsisi yang ada pada gambar tersebut atau pada mesin perkakas. Selanjutnya jelaskan bagaimana mekanisme sistem tranmsisi itu bekerja dan jelaskan sistem transmisi yang digunakan. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan bagaimana cara menghitung mekanisme perbandingan sistem transmisi tersebut 161

170 Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi sambungan yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan a. Fungsi Rda Gigi Rda gigi adalah kmpnen kmpnen mesin mesin yang berfungsi untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak ke prs yang digerakan dengan perantaraan gigi gigi yang menekan pada rda gigi lain secara berurutan. Pemindahan gerak dengan rda gigi lebih baik jika dibandingkan dengan pemindahan daya dengan sistem gesekan, misalnya dengan rda gesek atau ban mesin. Rda gigi dahulu dibuat dengan cara dituang saja, dan hasilnya cukup memuaskan pada waktu itu. Rda gigi untuk keperluan pemindahan tenaga secara mdern, harus mempunyai kemampuan untuk menahan tenaga yang lebih besar dengan kecepatan yang tinggi, sehingga perlu diperhatikan mengenai bentuk gigi, sitem pemtngan, bahan, penglahan panas, dan pelumasannya. Rda gigi dapat digunakan untuk pemindah tenaga atau putaran pada mesin mesin industri, kendaraan, pesawat terbang, mesin perkakas atau alat alat pengukur kecepatan dan alat alat angkat. b. Macam Macam Rda Gigi Ditinjau dari kedudukan sumbu prs penggerak dan sumbu yang digerakannya, rda gigi terdiri atas : Rda gigi silindris Rda gigi kerucut Rda gigi cacing Batang bergigi Rda gigi dalam 162

171 Gambar 9.2 Macam macam rda gigi c. Bahan Rda Gigi Rda gigi dapat dibuat dari bahan besi cr, Baja cr, baja carbn, baja paduan dengan pengerasan, baja paduan nikel, perunggu dan dari bahan lainnya disesuaikan dengan kebutuhan dan kekuatan yang diinginkan dari transnmisi rda gigi tersebut. Dibawah ini adalah bahan rda gigi serta simbl dan kekuatan terhadap bengkkan. Tabel 9.1 Bahan Rda Gigi Bahan Lambang Tegangan bengkk yang di izinkan [N/mm 2 ] Besi cr FC 15 FC 20 FC 25 FC Baja cr SC 42 SC 46 SC Baja Carbn S 25 S

172 Bahan Baja Paduan dengan Pengerasan Baja Carbn Nikel SNC 21 Lambang Tegangan bengkk yang di izinkan [N/mm 2 ] S S 15 CK 300 SNC 22 SNC 1 SNC 2 SNC 3 Perunggu Perunggu phsphr Perunggu Nikel Bahan lainnya GG 195 GG 215 Fe 490 Fe 590 Fe 690 G.Sn d. Bagian Bagian Rda Gigi Nama bagian bagian atau nmenklatur dari rda gigi dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 9. 3 Bagian bagian rda gigi 164

173 e. Perhitungan Rda Gigi Lurus Gambar 9. 4 Rda gigi lurus Tabel 9.2 Rumus Rumus Rda Gigi Lurus N Nama Simbl Rumus 1 Mdul m m t z D m z 2 Diameter jarak bagi Dt Dt = z.m 3 Diameter kepala Dk Dk = Dt + 2m Dk = m(z+2) 4 Diameter kaki Dv Dv= Dt 2,5 m Dv= m(z - 2,5) 5 Tinggi kepala gigi Hk Hk= 1.m 6 Tinggi kaki gigi Hv Hv= 1,25.m 7 Tinggi gigi H H = Hv+Hk H = 2,25 m 8 Jarak antara prs T Dt 1 Dt T

174 9 Angka transmisi i i n n 1 2 Dt Dt 2 1 z z 2 1 f. Rda Gigi Miring (Helix) Bagian bagian utama dari rda gigi helix dapat dijelaskan dengan gambar berikut : Gambar 9.5 Ukuran ukuran utama rda gigi miring (helix) Keterangan gambar : D = Diameter jarak bagi. [mm] D v = Diameter kaki gigi.. [mm] D k = Diameter kepala gigi. [mm] H = Tinggi kaki gigi.. [mm] H v = Tinggi kaki gigi [mm] H k = Tinggi kepala gigi.. [mm] = Sudut kemiringan gigi / penyetelan [ ] t a = jarak antara busur gigi, diukur dari kedua alas ke keliling rda gigi [mm] t n = Jarak antara busur gigi nrmal b = lebar gigi [mm] b n = lebar gigi nrmal. [mm] Ukuran ukuran utama yang perlu diketahui dan dihitung pada pembuatan rda gigi miring/helix yaitu terdiri atas : - Mdul gigi - Ukuran ukuran utama rda gigi. 166

175 - Jarak antara prs - Sudut gigi atau disebut juga dengan sudut penyetelan saat pembuatan rda gigi. - Angka transmisi, untuk rda gigi yang berpasangan. 1. Mdul gigi Mdul pada rda gigi nrmal terdiri atas : - Mdul nrmal - Mdul arah a. Mdul Nrmal Mdul Nrmal yaitu perbandingan antara jarak busur gigi nrmal dengan kfisien n, atau dapat di tulis : tn mn b. Mdul arah Mdul arah yaitu perbandingan antara jarak busur gigi ke arah keliling dengan atau dapat ditulis ta ma Keterangan lihat gambar berikut Gambar 9.6 Mdul nrmal rda gigi helix Hubungan m n dengan m a. Lihat segitiga PQR pada gambar di atas : t n = t a. cs. 167

176 tn ta Dari persamaan mn dan ma diperleh : m n tn ta cs mn dan m n = m a cs atau ma cs Keterangan m n = Mdul nrmal m a = mdul arah t n = Jarak antara busur gigi nrmal t a = Jarak antara busur gigi ke arah keliling rda gigi = Sudut gigi penyetelan. 2. Ukuran ukuran utama rda gigi Ukuran ukuran utama dari rda gigi trdiri atas - Diameter jarak bagi (D) - Diameter kepala (Dk). - Diameter Kaki gigi (Dv) - Tingggi gigi kepala gigi (Hk) - Tinggi kaki gigi (Hv) - Tinggi gigi (H) a. Diameter Jarak bagi (D) Diameter jarak bagi D dihitung berdasarkan jumlah gigi z, mdul, dan sudut gigi yaitu dengan persamaan : D = z. m a atau Keterangan : z. mn D cs D = diameter jarak bagi dalam satuan [mm] z = jumlah gigi m n = Mdul nrmal m a = mdul arah = Sudut gigi penyetelan. b. Tinggi kepala gigi Hk Hk = 1.m n Keterangan : 168

177 Hk = Tinggi kepala gigi [ mm] m n = mdul nrmal [mm] c. Tinggi kaki gigi Hv Tinggi gigi diukur dari lingkaran jarak bagi sampai dengan lingkaran dasar (kaki gigi), kaki gigi disebut juga dedendum. Menurut standar NEN Hv= 1,25.m n Menurut standar DIN 1 Hv = 1. mn 1, 166m 6 n d. Tinggi gigi H H=Hk+Hv Menurut standar NEN H=1.m n + 1,25 m n H= 2,25 m n Menurut standar DIN H = 1. m n + 1,166 m n H = 2,166 m n e. Diameter kepala (Dk) Diameter kepala atau diameter luar dari rda gigi dihitung dengan persamaan berikut : Dk = D + 2. Hk Dk = D + 2. m n z. m Cs n D k 2. m n D k z mn 2 cs 3. Jarak antara sumbu Untuk rda gigi yang berpasangan, jarak antara kedua sumbunya dihitung berdasarkan lingkaran jarak bagi yang bersinggungan satu dengan yang lainnya, lihat gambar berikut : 169

178 Gambar 9. 7 Jarak antara sumbu Jarak antara sumbunya adalah : D 1 D T 2 Jika : D 1 = z 1.m a dan D 2 = z 2.m a, maka 2 T z m z 1 a 2 a 2 m mn Oleh kerena ma Maka : T m cs n ( z1 z2 ) 2Cs 4. Sudut gigi Sudut gigi disebut juga sudut penyetelan meja frais, dan dihitung dengan persamaan : Cs m n dan m a t Cs t n a Sudut antara 10 sampai dengan Angka transmisi ( i ) Angka transmisi yaitu perbandingan putaran rda gigi penggerak (rda gigi kecil) dengan putaran rda gigi yang digerakan (rda gigi besar) dan dihitung dengan persamaan : n i n 1 2 D D 2 1 z2 z Keterangan : i = Angka transmisi 1 170

179 n 1 = Putaran prs penggerak n 2 = Putaran prs yang digerakan D 2 = Diameter jarak bagi rda gigi yang digerakan D 1 =Diameter jarak bagi rda gigi penggerak z 1 = Jumlah gigi pada rda gigi penggerak z 2 = Jumlah gigi pada rda gigi yang digerakan g. Rda Gigi Kerucut Rda gigi kerucut disebut juga rda gigi knis, tirus atau rda gigi payung. Sepasang rda gigi kerucut terdiri atas rda gigi penggerak dan rda gigi yang digerakan, rda gigi penggerak atau rda gigi kecil mempunyai sudut dengan ketirusan <90, sedangkan untuk rda gigi besar mempunyai sudut ketirusan >90. Rda gigi kerucut dibuat dari bahan baja dengan prses pemesinan, yaitu prses pembubutan untuk mengerjakan bentuk dasar kemudian prses pengefraisan yaitu untuk membuat alur alur gigi sehingga didapat bentuk rda gigi kerucut. Bentuk dan bagian bagian utama dari rda gigi kerucut atau rda gigi payung dapat dijelaskan dengan gambar berikut : 171

180 Gambar 9.8 Rda gigi penggerak dan rda gigi yang digerakan Keterangan gambar : n 1 = putaran rda gigi penggerak atau rda gigi kecil [rpm] n 2 = putaran rda gigi yang digerakkan. [Rpm] z 1 z 2 = Jumlah gigi pada rda gigi penggerak = Jumlah gigi pada rda gigi yang digerakan 1 = sudut kerucut rda gigi peggerak [ ] 2 = sudut kerucut rda gigi yang digerakkan [ ] = Sudut antara prs [ ] D = Diameter jarak bagi.. [mm] D k = Diameter lingkaran kepala. [mm] D f H H k H f = Diameter lingkaran kaki. [mm] = Tinggi gigi diukur tegak lurus sumbu [mm] = Tingggi kepala gigi diukur tegak lurus sumbu [ mm] = Tinggi kaki gigi diukur tegak lurus sumbu.. [mm] h = Tinggi gigi diukur tegak lurus gigi.. [mm] h k = tinggi kepala gigi diukur tegak lurus gigi [mm] 172

181 h f = tinggi kaki gigi diukur tegak lurus gigi.. [ mm] b = lebar gigi [mm] m = Mdul gigi.. [mm] Untuk menentukan ukuran ukuran utama rga gigi tirus bergigi lurus harus dihitung berdasarkan : - Mdul gigi - Angka transmisi - Sudut antara sumbu - Ukuran ukuran rda gigi - 1. Mdul gigi Mdul gigi untuk rda gigi kerucut atau rda gigi payung yaitu lingkaran jarak bagi paling besar dibagi dengan jumlah gigi atau dapat ditulis : m D z 1 1 t Keterangan : M = mdul gigi. [mm] D 1 = Diameter jarak bagi.. [ mm]. Z 1 = Jumlah gigi. Index 1 untuk rda gigi kecil dan index 2 untuk rda gigi besar. 2. Angka transmisi Angka transmisi yaitu perbandingan antara putaran rda gigi penggerak dengan putaran rda gigi yang digerakan, jika rda gigi penggerak mempunyai putaran n 1 putaran tiap menit dan rda gigi yang digerakkan mempunyai putaran n 2 putaran permenit maka angka transmisinya adalah : n i n 1 2 D2 D 1 z2 z Keterangan : Lihat gambar halaman berikut 1 173

182 Gambar 9. 9 Sepasang rda gigi kerucut i n 1 n 2 D 1 D 2 z 1 z 2 = angka transmisi = putaran rda gigi penggerak.. [rpm] = putaran rda gigi yang digerakkan. [rpm] = Diameter jarak bagi rda gigi penggerak [mm] = Diameter jarak bagi rda gigi yang digerakkan [mm] = Jumlah gigi pada rda gigi penggerak = Jumlah gigi pada rda gigi yang digerakan 3. Sudut antara prs sumbu antara prs rda gigi penggerak dengan sumbu rda gigi yang digerakkan saling berptngan pada suatu titik dan mempunyai sudut tertentu yaitu sudut 90, membentuk sudut tumpul ( > 90 ) dan membentuk sudut lancip (<90 ). Besarnya sudut perptngan antar kedua sumbu prs yang mempunyai sudut < 90 dan > 90 adalah : 1 2 Lihat gambar berikut : 174

183 Keterangan : 1 Gambar Sepasang rda gigi = sudut kerucut rda gigi kecil 2 = sudut kerucut rda gigi besar = Jumlah sudut kerucut rda gigi kecil dan besar atau sudut perptngan sumbu. Sudut kerucut rda gigi kecil 1 dihitung dengan persamaan : Sin tg1 i Cs Untuk rda gigi kerucut yang perpasangan dengan sumbu sudut perptngan = 90 maka sudut kerucut rda gigi kecil menjadi : Sin90 tg i Cs90 Atau tg 1 i i 1 i Lihat gambar berikut : 175

184 Keterangan : Gambar Sudut perptngan rda gigi kerucut = Sudut perptngan sumbu / prs 1 = sudut kerucut rda gigi kecil i = angka transmisi 4. Ukuran ukuran utama rda gigi kerucut Ukuran ukuran utama rda gigi kerucut antara lain terdiri atas : - Diameter jarak bagi - Diameter kepala gigi - Diameter kaki gigi - Tinggi kepala gigi - Tinggi kaki gigi - Tinggi gigi - Panjang kerucut gigi - Sudut kerucut kepala - Sudut kerucut kaki gigi - Tinggi kepala terpancung - Jarak antara lingkaran tusuk kepala dengan lingkaran luar a. Diameter jarak bagi Diameter jarak bagi dihitung dengan persamaan : D 1 = z 1.m b. Diameter kepala gigi (D k ) Diameter kepala gigi (D k ) dihitung dengan persamaan : 176

185 D k1 = D 1 + 2m.Cs 1 c. Diameter kaki gigi (D f ) Diameter kaki gigi menurut standar NEN adalah : D f1 = D 1 2,5 m Cs 1 Sedangkan menurut standar DIN Diameter kaki gigi adalah : D f1 = D 1 2,333 m Cs 1 Keterangan D 1 = Diameter jarak bagi rda gigi penggerak [ mm] z 1 = Jumlah gigi pada rda gigi penggerak m = mdul gigi D k1 = Diameter kepala gigi rda gigi penggerak [mm] D f1 = Diameter kaki gigi rda gigi penggerak [mm] 1 = sudut kerucut rda gigi penggerak.. [ ] Indeks 1 untuk rda gigi penggerak dan indeks 2 untuk rda gigi yang digerakkan. d. Tinggi kepala gigi (h k1 ) Tinggi gigi yang diukur tegak lurus gigi yaitu (h k1 ) h k1 = 1. m Tinggi gigi yang diukur tegak lurus sumbu prs adalah (H k1 ) H k1 = m. Cs 1 Tinggi kaki gigi menurut standar NEN h f1 = 1,25 m H f1 = 1,25 m.cs 1 Tinggi gigi menurut standar DIN h f1 = 1,166m H f1 = 1,166m.Cs 1 e. Panjang kerucut gigi (L) 177

186 Panjang kerucut gigi yaitu panjang yang diukur dari perptngan sumbu prs sampai dengan ujung lingkaran tusuk bagian luar, lihat gambar berikut Gambar 9.12 Panjang kerucut gigi Untuk menentukan ukuran panjang kerucut gigi dapat dilihat pada gambar di atas yaitu diturunkan berdasarkan persamaan berikut : 0,5 sin 1 L D 1 Kita ketahui bahwa D 1 = z 1.m, sehingga Sin Atau z1. m L 2. Sin,5. z1. m L 1 z. m 2L Lihat pula gambar di atas hk m Tg k1 maka L L L m Tg k1 f. Sudut kerucut kepala ( k ), Sudut kerucut kepala perlu diketahui yaitu untuk keperluan pembuatan bahan dasar rda gigi kerucut yang dikerjakan pada mesin bubut yaitu pekerjaan membubut knis. 178

187 Sudut kerucut kepala ditentukan dengan cara dihitung terlebih dahulu. lihat gambar di atas Besarnya sudut kepala k yaitu : k1 1 k1 Sudut kerucut kaki : f f 1 g. Sudut kaki gigi Sudut kaki gigi diperlukan yaitu untuk penyetelan sudut putar pada kepala pembagi, yaitu untuk keperluan pengefraisan. Untuk menentukan ukuran sudut kaki gigi dapat dihitung dengan persamaan berikut : Tg f hf L 1,25. m L Sudut kepala gigi hk Tg k L m L Sudut kaki gigi menurut NEN Tg 1, 25Tg dan f k 2,5sin 1 Tg f 1 z Sudut kaki gigi menurut standar DIN Tg 1, 166Tg dan f k 2,33Sin1 Tg f 1 z 1 1 h. Tinggi kepala terpancung Tinggi kepala terpancung yaitu ukuran hrizntal yang dibatasi dari ujung kepala gigi bagian luar dan bagian dalam, panjang c pada gambar berikut adalah tinggi kepala terpancung. 179

188 Gambar 9.13 Tinggi kepala terpancung Untuk menentukan ukuran tinggi kepala terpancung dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan persamaan berikut : Lihat gambar di atas b Cs c maka Cs k1 k1 b. Cs c Cs k1 k1 i. Tinggi kerucut kepala : Tinggi kerucut kepala adalah ukuran hrizntal dari perptngan sumbu sampai dengan ujung kepala gigi bagian luar. Untuk menentukan ukuran kerucut kepala dapat ditentukan dengan persamaan persamaan berikut : a Ctg maka : k1 0,5Dk 1 a atau 0,5D. Ctg k1 k1 a D k1 2. tgk1 Keterangan : Dk1 = Diameter jarak bagi rda gigi penggerak [mm] k1 = Sudut kerucut kepala.. [ ] 180

189 k1 = Sudut kepala gigi. [ ] b = Lebar gigi. [mm] j. Jarak antara lingkaran tusuk dengan lingkaran kepala luar Jarak antara lingkaran tusuk dengan lingkaran kepala bagian luar sama dengan tinggi kepala gigi yang diukur secara hrizntal, pada gambar adalah panjang e. Lihar gambar berikut : Gambar 9.14 Jarak antara lingkaran tusuk dan lingkaran lura Untuk menentukan ukuran jarak antara lingkaran tusuk dengan lingkaran kepala pada bagian luar dapat ditentukan dengan persamaan persamaan berikut : Lihat segitiga OPQ : a 90 k1 Lihat segitiga OQS : 90 Maka 90 (90 k1) k1 Lihat segitiga RQT : Sin Sin Atau : e h. k 1 Sink1 Karena h k1 = m, maka e m Sin. k1 k1 e h k1 5. Ukuran lebar gigi dan jumlah gigi minimum Sebagai syarat untuk membuat rda gigi kerucut pada mesin frais universal adalah 181

190 - Jumlah gigi pada rda giginya minimum 25 gigi - Lebar gigi b < 1/3.L, dengan L = panjang kerucut gigi. Lihat gambar berikut Gambar 9.15 Ukuran b dan L pada rda gigi kerucut h. Rda Gigi Cacing Sepasang rda gigi cacing terdiri atas ulir cacing dan rda gigi cacing dengan prs yang saling bersilangan, bentuk dari rda gigi cacing dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 9.16 Rda gigi cacing Bentuk dan bagian bagian ulir cacing dapat dijelaskan dengan gambar berikut 182

191 Gambar Bagian bagian ulir cacing Keterangan gambar : m = mdul [mm] P v = kisar ulir cacing t n = Jarak gigi nrmal t a = Jarak gigi aksial [mm] z 1 = jumlah gigi pada ulir cacing d n = Diameter lingkaran kaki ulir [mm] d k1 = Diameter kepala ulir [mm] d f1 Diameter lingkaran kaki ulir [mm] d 1 = Diameter lingkaran jarak [mm] a = lebar lekukan atau celah atas pada kepala gigi [mm] b = lebar lekukan atau celah bawah pada kaki ulir [mm] e = tebal gigi pada kepala gigi [mm] f = tebal gigi pada kaki gigi [mm] h = Tinggi gigi [mm] h f = tinggi kaki gigi [mm] h k = tinggi kepala gigi [mm] m = Sudut kisar rata rata pada diameter lingkaran jarak Untuk memnentukan ukuran ukuran utama ulir cacing antara lain : 1. Menghitung mdul 183

192 Mdul pada ulir cacing yaitu perbandingan antara jarak gigi nrmal dengan kfisien dan dihitung dengan persamaan : t m n Keterangan m = mdul t n = Jarak gigi nrmal = 3,14 2. Jarak gigi nrmal (t n ) Dari persamaan (1) jarak gigi nrmal dapat dihitung dengan persamaan : t n = m. 3. Jarak gigi aksial ( ta) Jika ulir cacing mempunyai sudut ulir atau sudut kisar rata rata pada diameter lingkaran jarak adalah m maka jarak bagi aksial t a adalah : t a tn Cs Atau : t a m m. Cs m 4. Kisar ulir (Pw) Kisar ulir cacing yaitu jarak antara ulir cacing dan dihitung dengan persamaan : P w z1 tn. Cs m Jika kita masukan persamaan (2) pada (4) maka : P w z1 m.. Cs m Jumlah gigi dan kisar ulir dapat dilihat pada gambar berikut 184

193 Gambar 9.18 Kisar ulir rda gigi cacing Keterangan : Gambar a : P w untuk ulir cacing yang mempunyai ulir tunggal (z 1 =1) Gambar b : P w untuk ulir cacing yang mempunyai ulir ganda (z 1 =2) Gambar c : P w untuk ulir cacing yang mempunyai ulir tiga /triple (z 1 =3) 5. Jumlah gigi Jumlah gigi pada ulir cacing dapat ditentukan berdasarkan jenis ulirnya yaitu: tunggal, ganda atau triple dan dapat dihitung dengan persamaan : Pw Cs m z. 1 t Atau : Pw. Csm z1. m n 6. Diameter lingkaran jarak : Jika ulir cacing yang mempunyai diameter jarak bagi D 1, kisar ulirnya P w, dan sudut rata rata ulir m, kita bentangkan seperti terlihat pada gambar berikut maka besar sudut m dapat dihitung dengan persamaan berikut : 185

194 Tg m Gambar Diameter lingkaran rda gigi cacing P w.d 1 Dan diameter jarak baginya menjadi : D 1 P w. Tg m Untuk ulir yang mempunyai jumlah gigi z 1 buah gigi, dari persamaan P w D z1 m.. kita masukan pada persamaan 6.a maka : Cs 1 m z. 1 m cs m 7. Ukuran tinggi kepala gigi (h k ) h k = 1.m 8. Diameter kepala gigi (D k1 ) D k1 = D h k Atau D k1 = D m 9 Tinggi kaki gigi ulir cacing (h f ) Tinggi ulir cacing menurut standar NEN dan standar DIN adalah sebagai berikut: Menurut standar NEN h f = 1,25.m Menurut standar DIN h f = 1,166. m 186

195 10. Diameter kaki ulir cacing (D f ) Diameter kaki ulir cacing menurut standar NEN dan DIN adalah sebagai berikut Menurut standar NEN D f1 = D 1 2,5.m Menurut standar DIN D f1 = D 1 2,33.m 11. Ukuran prfil ulir Ukuran prfil ulir dapat dilihat pada gambar berikut Gambar 9.20 Ukuran prfil t a n hktg 2 2. t b n h 2 2 f tg t e n hktg 2 2 t f n h f tg 2 2 Catatan : Ulir cacing biasanya dikerjakan pada mesin bubut dengan bentuk pahat yang disesuaikan dengan ukuran dan bentuk mdul gigi pada rda gigi cacingnya. 187

196 Bentuk dan bagian bagian utama rda gigi cacing dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 9.22 Rda gigi cacing Keterangan : D 2 = diameter jarak bagi [mm] D f2 = Diameter kaki gigi [mm] D k2 = diameter kepala rda gigi cacing bagian luar [mm] R k = jari jari kepala [mm] R f = jari jari kaki rda gigi cacing [mm] = Sudut setengah kemiringan dari pusat prs cacing [ ] b = Lebar gigi pada dasar gigi [mm] B = Lebar rda gigi cacing seluruhnya [mm] 12. Menentukan jumlah gigi pada rda gigi cacing (z 2 ) Jumlah gigi pada rda gigi cacing, dihitung berdasarkan angka transmisi atau putaran dari prs penggerak dan prs yang digerakkannya yaitu : n i n 1 2 z z

197 z 2 adalah jumlah gigi pada rda gigi cacing, maka jumlah z 2 dapat dihitung dengan persamaan : z 2 = i. z Jarak antara gigi nrmal dan aksial ( tn dan ta) Jarak antara gigi yang diukur secara nrmal yaitu tegak lurus terhadap gigi, dihitung dengan persamaan : t n = m. 14. Jarak antara gigi aksial Jarak antara gigi aksial yaitu jarak antara gigi yang diukur sejajar dengan sumbu prs. Jika rda gigi cacing atau ulir cacing mempunyai sudut gigi rata rata m, maka jarak gigi aksialnya adalah : t a tn cs m 15. Ukuran diameter jarak bagi rda gigi cacing (D 2 ) D 2 z. 2 m cs m 16. Ukuran gigi pada rda gigi cacing Tinggi kepala gigi h k = 1.m Tinggi kaki gigi Menurut standar NEN h f = 1,25.m Menurut standar DIN h f = 1,166. m Tinggi gigi : Menurut standar NEN h = 2,25. m Menurut standar DIN h = 2,166.m 17. Jari jari kepala rda gigi cacing (Rk) Pada rda gigi cacing, giginya berbentuk busur ke dalam atau cekung, dengan jari jari lingkaran kepalanya Rk, yang dihitung dengan persamaan : 189

198 R k =0,5(D 1-2.m) Keterangan : R k = Jari jari kepala rda gigi cacing [mm] D 1 = Diameter jarak bagi ulir cacing [mm] m = mdul gigi [mm] 18. Jari jari kaki gigi (R f ) Jari jari kaki gigi (Rf) menurut standar NEN R f = 0,5(D 1-2,5.m) Menurut standar DIN R f = 0,5(D 1-2,33.m) 19. Diameter kepala rda gigi cacing (D k ) Diameter kepala pada rda gigi cacing terdiri atas dua bagian yaitu - Diameter kepala gigi yang diukur dari keliling sebelah dalam (D k2 ) - Diameter kepala gigi yang diukur dari keliling sebelah luar (D kl ) Ukuran diameter kepala tersebut dihitung dengan persamaan : D k2 = D m D kl = D k2 + 2.R k (1-cs ) yaitu sudut setengah dari kemiringan gigi, dan dihitung dengan persamaan: b sin R f 20. Diameter kaki gigi rda gigi cacing (D f ) Ukuran diameter rda gigi cacing adalah sebagai berikut : - Menurut standar NEN - D f2 = D 2 2,5.m - Menurut standar DIN - D f2 = D 2 2,33.m 21. Ukuran lebar gigi rda gigi cacing (b) Ukuran lebar gigi rda gigi cacing dapat ditentukan dengan persamaan berilkut : b 2 ( D1 m) Sedangan ukuran lebar gigi seluruhnya (B) adalah : 190

199 B = b+0,25 t a Cnth sal 9.1 Sepasang rda gigi akan dibuat degan mdul m = 4 mm, dengan lebar giginya b= 10 mm, angka transmisinya i = 3,6. Tentukan ukuran ukuran utama kedua rda gigi tersebut!, jika jumlah gigi pada rda gigi kecil = 25 gigi. Lihat gambar berikut : Gambar 9.21 Sepasang pinin dan gear Penyelesaian : Diketahui : Mdul m = 4 mm Lebar gigi b= 10.m Angka transmisi i = 3,6 Jumlah gigi z 1 = 25 gigi Ditanyakan : Ukuran ukuran utama rda gigi Jawaban : Ukuran ukuran rda gigi kecil 1) Diameter jarak bagi Dt 1 Dt1 = z1.m Dt1 = 25 X 4 = 100 mm 191

200 2) Diameter kepala (Dk 1 ) Dk1= D1 + 2.m Dk1 = X 4 = 108 mm 3) Diameter kaki gigi Dv1 = Dt 2,5.m Dv1 = 100 2,5 X 4 = 90 mm 4) Tinggi gigi menurut NEN H = 2,25.m atau H= 2,25 X 4 = 9 mm 5) Lebar gigi b b = 10.m = 10 X 4 = 40 mm Ukuran ukuran rda gigi besar 1) Jumlah gigi z 2 Z 2 = i.z1 = 3,6 X 25 = 90 ggi 2) Diameter lingkaran jarak bagi (D 2 ) D 2 = z 2.m = 90 X4 = 360 mm 3) Diameter kepala D k = D 2 +2.m = X4 = 368 mm 4) Diameter kaki gigi (D v2 ) Dv 2 =D 2-2,5m = 360 2,5X4 = 350 mm 5) Jarak antara sumbu (T) T D 1 D mm 2 6) Tebal pelek (k) k= 1,5.m = 1,5X 4 = 6 mm. Dari perhitungan di atas, data ukurannya kita masukan pada tabel rda gigi lurus berikut : 192

201 Tabel 9. 3 Data Rda Gigi Lurus Bagian Rda gigi ke 1 Rda gigi ke 2 Jumlah gigi z Diameter jarak bagi D Diameter kepala Dk Diameter kaki Dv Mdul m 4 4 Lebar gigi b Tinggi gigi H 9 9 Jarak antara prs T 230 Jarak antara gigi t 12,56 12,56 Cnth sal 9.2 Suatu rda gigi miring untuk alat transmisi akan dibuat dengan bentuk seperti terlihat pada gambar berikut : Gambar 9.22 Rda gigi miring Diketahui : - putaran prs penggerak n 1 = 120 rpm - angka transmisi i = 3 - Jumlah gigi pada rda gigi penggerak z 1 = 20 gigi - Mdul nrmal m n = m = 2. - Sudut gigi = 18. Ditanyakan : 193

202 - Mdul arah - Ukuran ukuran utama rda gigi kecil - Ukuran ukuran utama rda gigi besar - Jarak antara prs - Lebar gigi - Tebal pelek Penyelesaian : m n = m = Mdul arah mn 2 2 ma = 2, 1028 mm cs cs Ukuran utama rda gigi kecil Diameter jarak bagi (D 1 ) D 1 = m n.z 1 = 2,1028 X 20 = 42,056 mm Diameter kepala Dk Dk1 = D1+2mn = 42, X2 = 46,056 mm Diameter kaki Dv1 Dv1 = D1-2,5 mn = 42,056 2,5X2 =37,056 mm 3. Ukuran utama rda gigi besar : Jumlah gigi : n i n 1 2 D D 2 1 z2 z 1 Z2 = z1.i = 20 X 3 = 60 gigi Diameter jarak bagi D2 D2 = ma.z2 = 2,1028 X 60 = 126,168 mm Diameter kepala gigi Dk2 Dk2 = D2-2,5 mn = 126,128 2,5 X 2 = 121,128 mm Tinggi kepala gigi (Hk) Hk= 1.mn = 2 mm Tinggi kaki gigi (Hv) Hv = 1,25.mn = 1,25 X 2 = 2,5 mm Tinggi gigi (H) H = Hk + Hv = 2 + 2,5 = 4,5 mm 4. Jarak antara prs (T) 194

203 D 1 D T , ,168 T= 84, Lebar gigi b b = 12.mn = 12 X 2 = 24 mm mm 6. Tebal pelek (k) k = 1,16. m n = 1,6 X 2 = 3,2 mm Hasil perhitungan ukuran ukuran utama rda gigi tersebut dimasukan pada tabel. hal ini untuk memudahkan melihat ukuran ukuran utama dari rda gigi miring, juga untuk menghindari kekeliruan ukuran rdagigi pasangannya. Tabel rda gigi mirig tersebut dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 9.4 Rda Gigi Miring Bagian bagian utama Rda gigi Nama bagian Simbl I II Jumlah Z Diameter jarak bagi D 42, ,168 Diameter kepala gigi Dk 46, ,168 Mdul : Mdul nrmal Mdul arah m n m a 2 2 2,1028 2,1028 Tinggi kepala gigi Hk 2 2 Tinggi kaki gigi Hv 2,5 2,5 Sudut gigi Lebar gigi B Lebar gigi nrmal b n 25,23,39 25,23,39 Tebal pelek K 3,2 3,2 Jarak antara prs T 84,112 84, Rangkuman Rda gigi adalah kmpnen mesin yang berfungsi untuk memindahkan daya atau putaran dari prs penggerak ke prs yang digerakan 195

204 dengan perantaraan gigi gigi yang menekan pada rda gigi lain secara berurutan. Ditinjau dari kedudukan sumbu prs penggerak dan sumbu yang digerakannya, rda gigi terdiri atas : - Rda gigi silindris - Rda gigi kerucut - Rda gigi cacing - Batang bergigi - Rda gigi dalam Rda gigi dapat dibuat dari bahan besi cr, Baja cr, baja carbn, baja paduan dengan pengerasan, baja paduan nikel, perunggu dan dari bahan lainnya disesuaikan dengan kebutuhan dan kekuatan yang diinginkan dari transnmisi rda gigi tersebut. 4. Tugas a. Sebutkan macam-macam rda gigi b. Jelaskan bagian bagian rda gigi berikut: 196

205 5. Tes Frmatif 1. Apa fungsi rda gigi pada alat alat kmpnen mesin, jelaskan! 2. Sebutkan / tuliskan macam macam rda gigi! 3. Bahan apa yang dapat digunakan untuk membuat rda gigi pada peralatan mesin? 4. Apa yang dimaksud dengan mdul gigi? jelaskan! 5. Apa yang dimaksud dengan angka transmisi? jelaskan! 6. Sepasang rda gigi lurus / silndris, masing mempunyai gigi 30 dan 50 gigi, dan mdulnya 3. hitunglah ukuran ukuran utama rda gigi tersebut. 7. Apa nama rda gigi seperti pada gambar berikut? 197

206 8. Sepasang rda gigi akan dibuat degan mdul m = 2 mm, dengan lebar giginya b= 10 mm, angka transmisinya i = 4. Tentukan ukuran ukuran utama kedua rda gigi tersebut!, jika jumlah gigi pada rda gigi kecil = 24 gigi. Lihat gambar berikut : 9. Suatu rda gigi miring untuk alat transmisi akan dibuat dengan bentuk seperti terlihat pada gambar berikut : Diketahui : putaran prs penggerak n 1 = 120 rpm angka transmisi i = 2,5 Jumlah gigi pada rda gigi penggerak z 1 = 24 gigi Mdul nrmal m n = m = 4. Sudut gigi = 18. Ditanyakan : Mdul arah Ukuran ukuran utama rda gigi kecil Ukuran ukuran utama rda gigi besar Jarak antara prs 198

207 K. Kegiatan Belajar 10: RING PEGAS DAN SIL 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan fungsi ring pegas b. Menjelaskan macam-macam ring pegas c. Menjelaskan fungsi sil 2. Uraian Materi Silahkan mengamati ft mekanisme pemasangan bantalan pada prs berikut. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan bagaimana knstruksi bantalan pada prs dirakit agar tidak mudah lepas dari hasil pengamatan 199

208 Gambar 10.1 Pemasangan bantalan pada prs Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai fungsi ring pegas dan sil pada knstruksi knstruksi bantalan dan prs, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis dan fungsi ring pegas dan sil yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana fungsi dari ring pegas dan sil pada knstruksi bantalan dan prs mesin. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis dan fungsi ring pegas dan sil yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan a. Ring Pegas 1. Fungsi ring pegas Ring pegas berfungsi sebagai alat penjamin, misalnya pemasangan prs dan bantalan pada blk mesin. prs dan rda gigi pada gearbx atau prs utama mesin bubut, pemasangan katup pada kepala silinder, pemasangan pena trak suatu mtr. Ring pegas selain berfungsi sebagai alat penjamin juga berfungsi sebagai penahan kebcran kebcran saat kmpresi atau ekspansi suartu mtr bensin atau mtr diesel yang dikenal dengan nama ring seher. Jika ring pegas digunakan sebagai alat penjamin prs dan bantalan atau rda gigi, maka ring pegas harus dapat menerima yaga aksial yang ditimbulkan leh prs atau bantalan tersebut. Ring pegas harus dapat 200

209 mengimbangi gaya aksial yang menyebabkan tegangan geser dan tekanan bidang. Oleh kerena itu bahan ring harus dipilih dari bahan baja yang kuat yaitu baja yang dikeraskan. Gambar 10.2 Penggunaan ring pegas pada mtr bakar 2. Macam macam ring pegas Ditinjau dari alur tempat kedudukannya, ring pegas terdiri dari : Ring pegas luar Ring pegas dalam Ditinjau dari knstruksinya ring pegas terdiri atas : Ring pegas tanpa lubang kunci Ring pegas luar dengan lunbang kunci Ring pegas dalam dengan lubang kunci Ring pegas V Ring pegas penjamin mur baut Ring seher 201

210 Gambar 10.3 Macam macam ring Untuk menjamin atau mengikat ujung prs dengan alat alat transmisi lainnya misalnya dengan rda gigi atau rda ban atau prs dengan bantalan, dalam hal ini supaya rda gigi atau rda ban tersebut tidak lepas atau tidak bergeser maka pada leher prs selain dipasang pasak juga dibuat alur sebagai tempat untuk ring pegas. Pemasangan ring pegas dapat dilihat gambar berikut. Gambar 10.4 Pemasangan ring pegas pada ujung prs Gambar 10.5 Cincin pegas V 202

211 Gambar 10.6 Cincin pegas untuk menjamin prs dan bantalan Cnth penggunaan ring pegas Ring pegas digunakan untuk penjamin rda gigi, prs, bantalan pada blk mesin dan menjamin prs dengan mur, lihat gambar berikut. Gambar 10.7 Penggunaan ring pegas Ukuran dan knstruksi ring pegas dapat di lihat pada gambar dan tabel berikut Gambar 10.8 Ring pegas luar 203

212 Gambar 10.9 Ring pegas dalam Tabel 10.1 Ukuran Ring Pegas [mm] Diameter Ukuran ring pegas luar (mm) Ukuran ring pegas luar (mm) d a b C a b c 12 12,7 1 5,5 11,5 0,8 19, ,7 1 6,75 13,5 1 22, ,7 1 8,75 15,5 1 25, ,2 1, ,1 1 11,5 19 1,2 28, ,1 1, , ,2 1, , ,4 1, ,5 1,5 43, ,2 1, ,5 1, ,2 1,8 51 b. Sil 1. Fungsi sil Sil disebut juga perpak banyak digunakan pada pemasangan prs prs dan bantalan bantalan peluru yang berfungsi untuk mencegah kebcran kebcran pelumas serta masuknya benda benda asing melalui permukaan prs misalnya debu, air dan semacamnya ke dalam blk mesin. Sil digunakan juga sebagai penyekat pada tutup atau lubang lubang baut. 2. Macam macam sil Ditinjau dari bentuk atau fungsinya sil terdiri atas : Sil bentul O 204

213 Sil minyak Sil penyekat Sil O yaitu cincin dengan bentuk lingkaran yang terbuat dari karert sintetis, karet atau plastic. Sil minyak, merupakan suatu kesatuan dari karet sintetis cincin lgam dan pegas yang mempunyai penampang tertentu. Cincin penyekat, cincin ini terbuat dari kulit, karet sintetis atau bulu kempa. Paking labirin, digunakan untuk mencegah kebcran minyak, gemuk atau uap dari prs yang berputaran tinggi, lihat gambar berikut. Gambar Cincin O Gambar Sil penyekat c. Alat Untuk Melepas Cincin Untuk memasang atau melepaskan ring pegas luar atau ring pegas dalam dapat digunakan tang khusus. lihat gambar. 205

214 Gambar Tang khusus untuk melepas cincin 3. Rangkuman Ring pegas berfungsi sebagai alat penjamin, misalnya pemasangan prs dan bantalan pada blk mesin. prs dan rda gigi pada gearbx atau prs utama mesin bubut, pemasangan katup pada kepala silinder, pemasangan pena trak suatu mtr. Ring pegas selain berfungsi sebagai alat penjamin juga berfungsi sebagai penahan kebcran kebcran saat kmpresi atau ekspansi suatu mtr bensin atau mtr diesel yang dikenal dengan nama ring seher. 206

215 Jika ring pegas digunakan sebagai alat penjamin prs dan bantalan atau rda gigi, maka ring pegas harus dapat menerima yaga aksial yang ditimbulkan leh prs atau bantalan tersebut. Ring pegas harus dapat mengimbangi gaya aksial yang menyebabkan tegangan geser dan tekanan bidang. Oleh kerena itu bahan ring harus dipilih dari bahan baja yang kuat yaitu baja yang dikeraskan. Ditinjau dari alur tempat kedudukannya, ring pegas terdiri dari : - Ring pegas luar - Ring pegas dalam Ditinjau dari knstruksinya ring pegas terdiri atas : - Ring pegas tanpa lubang kunci - Ring pegas luar dengan lunbang kunci - Ring pegas dalam dengan lubang kunci - Ring pegas V - Ring pegas penjamin mur baut - Ring seher Sil disebut juga perpak banyak digunakan pada pemasangan prs prs dan bantalan bantalan peluru yang berfungsi untuk mencegah kebcran kebcran pelumas serta masuknya benda benda asing melalui permukaan prs misalnya debu, air dan semacamnya ke dalam blk mesin. Sil digunakan juga sebagai penyekat pada tutup atau lubang lubang baut. Ditinjau dari bentuk atau fungsinya sil terdiri atas : - Sil bentul O - Sil Penyekat - Sil minyak 4. Tugas a. Jelaskan fungsi ring pegas dan sil b. Sebutkan macam macam ring pegas dan sil 5. Tes Frmatif 1. Apa gunanya ring pegas? 2. Jika ring dibebani dengan gaya aksial, tegangan apa yang terjadi pada ring tersebut? 3. Tuliskan dua macam ring pegas. 207

216 4. Tuliskan macam macam ring pegas ditinjau dari knstruksinya. 5. Tap prs berukuran 20 mm berapa ukuran lebar alur untuk dudukan ring 6. Apa perbedaan ring dengan sil? 7. Apa gunanya sil? 8. Tuliskan macam macam sil! 9. Tuliskan bagian bagian utama sil minyak! 10. Sebutkan alat penyekat prs turbin supaya tidak terjadi kebcran! L. Kegiatan Belajar 11: PEGAS 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, dengan melalui mengamati, menanya, pengumpulan data, mengassiasi dan mengkmunikasikan, peserta didik dapat: a. Menjelaskan macam macam sambungan baut b. Menjelaskan keuntungan dan kerugian sambungan baut c. Menghitung kekuatan sambungan baut. 208

217 2. Uraian Materi Silahkan mengamati ft alat pengukur berat tersebut atau amati suatu alat yang menggunakan pegas pada prinsip kerjanya. Selanjutnya sebutkan dan jelaskan bagaimana cara kerja alat tersebut dari hasil pengamatan. Gambar 1.31 Ft knstruksi sistem suspensi kendaraan Apabila anda mengalami kesulitan didalam mendeskripsikan / menjelaskan mengenai prinsip kerja pegas pada alat tersebut, silahkan berdiskusi/bertanya kepada sesma teman atau guru yang sedang membimbing anda. Kumpulkan data-data atau jawaban secara individu atau kelmpk terkait jenis, fungsi dan ukuran pegas yang ada atau anda dapatkan melalui dkumen, buku sumber atau media yang lainnya. Selanjutnya jelaskan bagaimana jenis, fungsi dan ukuran pegas. Apabila anda telah melakukan pendeskripsian, selanjutnya jelaskan bagaimana cara menghitung kekuatan pegas tersebut.. Presentasikan hasil pengumpulan data data anda, terkait dengan jenis, fungsi dan ukuran pegas yang telah anda temukan dan jelaskan aplikasinya dalam dunia keteknikan a. Fungsi Pegas Dalam keteknikan pegas atau disebut juga dengan per banyak digunakan pada bagian-bagian mesin. Pegas digunakan sebagai alat peredam getaran pada kendaraan kendaraan bermtr yaitu pada suspensi atau shkabsrber, sebagai penekan pada katup masuk atau katup buang pada mtr empat langkah, sehingga katup dalam psisi tertutup, penahan gaya centrifugal pada guvernr pada prs alat pengapian sehingga putaran tidak lari, Mengembalikan psisi sepatu rem pada rda rda kendaraan 209

218 bermtr, sendi sendi/engsel pada pintu, penahan gaya tekan pada mesin pres/pns, sebagai alat penyimpanan gaya pada jam-jam mekanik atau rbt-rbt mekanik dan semacamnya. b. Macam-Macam Pegas 1. Pegas ditinjau dari arah gaya yang bekerja pada pegas itu sendiri terdiri atas: a. Pegas tarik b. Pegas tekan c. Pegas trsi/puntir d. Pegas mmen (pegas daun) 2. Ditinjau dari knstruksinya pegas terdiri atas : a. Pegas tekan dengan penampang bulat b. Pegas ulir tekan dengan penampang bujur sangkar c. Pegas tekan kerucut dengan penampang bulat d. Pegas tekan dengan kerucut ganda (pegas keng) e. Pegas tekan kerucut dengan penampang segi empat f. Pegas ulir puntir (trsi) g. Pegas piring tunggal h. Pegas piring majemuk susunan searah i. Pegas piring majemuk dengan bergantian j. Pegas tarik silinris k. Pegas tarik tirus ganda penampang bulat l. Pegas daun m. Pegas spiral 210

219 Gambar 11.1 Macam-macam pegas c. Perhitungan Pegas Perhitungan pegas tekan atau pegas tarik ini meliputi perhitungan mmen yang terjadi pada pegas dan defleksi akibat pembebanan pada pegas, yang selanjutnya di gunakan untuk merencanakan pegas yaitu menghitung diameter-pegas, diameter kawat pegas, jumlah lilitan, bahan dan gaya maksimum yang diizinkan pada pegas itu sendiri. 1. Mmen puntir yang terjadi Jika pegas mempunyai ukuran diameter D (mm) bekerja gaya F (N) maka pada pe gas akan terjadi mmen puntir yaitu Mp F. D [N mm], lihat gambar berikut 2 Gambar 11.2 Mmen puntir pada pegad Keterangan: Mp = Mmen puntir dalam satuan (N mm) F = Gaya tekan atau tarik dalam (N) D = Diameter pegas alam dalam satuan (mm) 2. Mmen puntir yang diizinkan 211

220 Jika kawat pegas mempunyai ukuran d (mm) dengan bahan yang mempunyai tegangan puntir yang di izinkan, maka mmen puntir yang diizinkan adalah: M p p. Wp dan M p p. d 16 Wp d 3 [Nmm] Keterangan : M p = mmen puntir yang diizinkan (Nm) p = tegangan puntir yang diizinkan ( N/mm 2 ) d = diameter kawat pegas dalam satuan mm Wp = mmen tahanan puntir dalam satuan mm 3 Pada perencanaan pegas besarnya mmen puntir yang terjadi harus sama atau lebih kecil dari Mmen puntir yang di izinkan atau dapat ditulis Mp M p. 3. Perencanaan diameter kawat pegas (d) dan diameter pegas (D). Jika perencanaan diameter kawat pegas dan diameter pegas berdasarkan mmen Mp = M p maka : Mp p.. d 16 d 16. Mp. p 3 3 dengan memasukan persamaan diatas maka : d 3 8. F. D. p Selanjutnya untuk menentukan diameter D dengan persamaan berikut. D. p. d 8F 3 4. Defleksi pada pegas Jika pegas di tarik leh suatu gaya F maka pegas tersebut akan meregang bertambah panjang sebesar f dan panjangnya bertambah menjadi l l =(l + f), 212

221 lihat gambar, pertambahan panjang ini sesuai dengan gaya yang diberikan pada pegas dan reaksi dari pegas itu sendiri, yang mana gaya perlawanan (gaya reaksi) dari pegas adalah tergantung pada bahan pegas, ukuran diameter-pegas, ukuran diameter-kawat-pegas dan jumlah lilitannya. Gambar 11.3 Pegas tarik Pegas jika ditarik atau ditekan akan mengalami puntiran pada seluruh lilitannya secara merata, dan besarnya sudut puntir dapat kita gunakan persamaan dari mekanika-teknik M p. l I. G Mp = mmen puntir yaitu Mp = F. 2 D (Nmm) (a) l = Panjang kawat lilitan aktif, untuk diameter pegas D dengan jumlah lilitan n maka l = π.d.n (mm)... (b) I = mmen Inersia plar yaitu I =. 32 d 4 (mm 4 )....(c) G = mdulus geser dari bahan pegas dengan satuan N/mm 2 M p. l Jika persamaan (a), (b), (c) kita masukan pada persamaan maka I. G besarnya sudut puntir menjadi : D ( F. ).(. D. n) 2 4 (. d ). G 32 Atau sudut puntir 2 16F. D. n radial 4 d. G Jika defleksi dalam satuan mm maka f = φ. 2 D, karena 1 radial = 2 D 213

222 Atau f = F. D. n D. 4 d. G F. D. n f = 4 d. G (mm) Keterangan : f = penambahan panjang untuk pegas tarik atau pengurangan panjang untuk pegas tekan ( Defleksi ) (mm) F = Gaya tarik atau tekan dalam satuan ( N) D = Diameter pegas dalam satuan (mm) d = diameter-kawat pegas dalam satuan (mm) n = jumlah lilitan G = mdulus geser untuk bahan pegas dalam satuan (N/mm 2 ) mdulus geser untuk bahan pegas tersebut dapat kita lihat pada tabel berikut : Tabel Mdulus Geser Bahan Baja Baja tahan karat Perunggu Tegangan puntir yang diizinkan p (N/mm 2 ) 500 s/d Mdulus geser G (N/mm 2) s/d s/d Diagram gaya dan defleksi pada pegas Untuk pegas tarik maupun pegas tekan yang mempunyai ukuran tertentu yaitu : diameter pegas, diameter-kawat pegas, jum;lah lilitan dan bahan telah ditertentu nilainya, maka hubungan antara defleksi dengan gayanya merupakan persamaan linier yaitu : D. n 8. D. n f. F 4 d. G Jika. 4. = a (telah tertentu) d G 214

223 Maka f 1 = a. F 1 ; f 2 = a. F 2. f n = a. F n, dari angka angka yang diperleh didapat hubungan antara f dan F yang merupakan garis lurus (linier) lihat gambar berikut Gambar 11.4 Hubungan antara f dan F Diagram f F pegas tarik dan pegas tekan a. Pegas tarik Gambar 11.5 Pegas tarik b. Pegas tekan 215

224 Gambar 11.6 Pegas tekan 6. Panjang pegas Untuk pegas tarik biasanya di lilit dengan lilitan tertutup (rapat) sehingga panjang awal L = t. n dimana t=d maka L =d.n jika antara lilitan di beri kelnggaran sebesar fc maka t=d+fc dan panjang awal menjadi L O =n(d+fc) Keterangan : L = panjang awal pegas tarik (mm) n = jumlah lilitan aktif d = diameter kawat pegas (mm) t = jarak antara kawat pegas (mm) fc = kelnggaran antara kawat pegas (mm) Panjang pegas tekan Pegas tekan biasanya dililit dengan lilitan terbuka, sehingga jarak antara t > d dan panjang awalnya l L=t.n atau t= n untuk merencanakan jarak antara ini perlu dipertimbangkan mengenai defleksi maksimum dan kelnggaran pegas sewaktu mendapatkan beban. Ukuran panjang pegas sewaktu mendapat beban menjadi L 1 dan panjang awalnya L =L 1 +f lihat gambar.panjang L 1 216

225 diperleh dari : (L 1 =d.n) jika sewaktu mendapat beban maksimum pegasnya rapat (tertutup) dan L 1 = d.n + fc.n atau L 1 = n(d+fc) Jika antara pegas masih ada kelnggaran sebesar f. Dari persamaan di atas diperleh : L =n(d+fc)+f (mm) t.n = n(d+fc)+f f t = (d+fc) + (mm) n Gambar 11.7 Diagram defleksi Cnth 11.1: Pegas tekan (ulir silindris) mendapatkan gaya tekan sebesar F = 2009, 6 N, hitunglah diameter kawat-pegas tekan tersebut, jika ukuran diameter-pegas D = 50 mm dan p (tegangan puntir yang diizinkan) = 500 N/mm 2 Penyelesaian : Diketahui : Pegas ukuran tekan, Diameter pegas D = 50 mm Gaya tekan F = 2009, 6 N Tegangan puntir yang di izinkan p = 500 N/mm 2 217

226 Ditanya : diameter kawat pegas d Jawab : d 3 8. F. D p = 3 8x2009,6 x50 3,14x500 = d = 8 mm Cnth 11.2: Suatu pegas tekan mempunyai ukuran D = 6 d. pegas tersebut terbuat dari bahan dengan tegangann besar yang di izinkan 5400 N/mm 2 maksimum 1570 N. Hitunglah ukuran D dan d dari pegas tersebut. Penyelesaian : Diketahui : Ditanya: D dan d Jawab: D.. d 8. F 3 6X 8F d. d F d d.. d 8. F D = 6 d F = 1570 N p = 490 N/mm 2 48X1570 d = 48, 979 3,14X 490 d = 7 mm, dan diameter pegas D = 6.d D = 6 x 7 = 42 mm 3 dan beban Cnth 11.3: 218

227 Suatu pegas tekan tersebut dari bahan baja dengan tegangan puntir yang di izinkan p = 500 N/mm 2 dan mdulus geser G = N/mm 2. Ukuran diameter pegas 80 mm dengan jumlah lilitan 10 buah tentukan diameter kawat pegas dan hitung pula defleksinya, jika gaya tekan F = 2000 N. Diketahui : p = 500 N/mm 2 G = N/mm 2 D = 80 mm n = 10 lilitan, dan F = 2000 N Ditanyakan : (a) diameter kawat pega (d) (b) defleksi (f) Jawab a. Diameter kawat 8F. D d 3 p d 3 8X 2000X 80 3,14X 500 d = 9,34 mm dan selanjutnya diameter kawat pegas d = 10 mm b. Defleksi pada pegas (f) 3 8. F. D. n f 4 d. G 3 8X 2000X f 4 10 X f = 102,4 mm Cnth 11.4 Suatu pegas tekan terbuat dari bahan baja, diketahui sebagai berikut : - Mdulus geser G = N/mm 2 - Tegangan puntir yang diizinkan p = 500 N/mm 2 - Ukuran diameter pegas 69 mm - Jumlah lilitan n = 10 buah 219

228 - Beban maksimum F = 2500 N Tentukan : a. diameter kawat pegas (d) b. defleksi (f) c. Panjang pegas awal L jika sewaktu mendapatkan beban maksimum kelnggaran antara lilitannya fc = 1 mm d. Panjang pada saat dibebani maksimum e. Gambarkan diagram defleksinya Penyelesaian : a. diameter kawat pegas (d) d 3 8F. D p 8X 2500X 68 d 3 9,33 mm 3,14X 500 dibulatkan : d 10 mm b. Defleksinya (f) 3 8. F. D n d G f 4 3 8X 2500X 68 X10 f 4 10 X = 78,608 mm c. Panjang pegas awal (L ) dimana fc = 1 mm L = n (d+fc) + f = 10 (10 + 1) + 78,608 = ,608 L = 188,608 mm d. Panjang pada saat dibebani : L 1 = n (d+fc) = 10 (10+1) L 1 = 110 mm 3. Rangkuman Pegas digunakan sebagai alat peredam getaran pada kendaraan kendaraan bermtr yaitu pada suspensi atau shk-absrber, sebagai penekan pada 220

229 katup masuk atau katup buang pada mtr empat langkah, sehingga katup dalam psisi tertutup, penahan gaya centrifugal pada guvernr pada prs alat pengapian sehingga putaran tidak lari, Mengembalikan psisi sepatu rem pada rda rda kendaraan bermtr, sendi sendi/engsel pada pintu, penahan gaya tekan pada mesin pres/pns, sebagai alat penyimpanan gaya pada jam-jam mekanik atau rbt-rbt mekanik dan semacamnya. Pegas ditinjau dari arah gaya yang bekerja pada pegas itu sendiri terdiri atas: - Pegas tarik - Pegas tekan - Pegas trsi/puntir - Pegas mmen (pegas daun) Ditinjau dari knstruksinya pegas terdiri atas : - Pegas tekan dengan penampang bulat - Pegas ulir tekan dengan penampang bujur sangkar - Pegas tekan kerucut dengan penampang bulat - Pegas tekan dengan kerucut ganda (pegas keng) - Pegas tekan kerucut dengan penampang segi empat - Pegas ulir puntir (trsi) - Pegas piring tunggal - Pegas piring majemuk susunan searah - Pegas piring majemuk dengan bergantian - Pegas tarik silinris - Pegas tarik tirus ganda penampang bulat - Pegas daun - Pegas spiral 4. Tugas Suatu pegas tekan terbuat dari bahan baja tahan karat dengan tegangan puntir yang di izinkan p = 400 N/mm 2 dan mdulus geser G = N/mm 2. Ukuran diameter pegas 50 mm dengan jumlah lilitan 10 buah tentukan diameter kawat pegas dan hitung pula defleksinya, jika gaya tekan F = 2000 N 221

230 5. Tes Frmatif 1. Apa gunanya pegas?, dan jelaskan cnth penggunaanya. 2. Tuliskan macam-macam pegas di tinjau dari arag gaya yang bekerja pada pegas!. 3. Tuliskan macam-macam pegas di tinjau dari penampangnya!. 4. Gambarkan salah satu knstruksi pegas tersebut!. 5. Suatu gaya sebesar 400 N bekerja pada pegas-tekan yang berdiameter 50 mm. Berapakah mmen puntir yang bekerja pada pegas tersebut. 6. Tegangan-puntir yang di izinkan dari bahan pegas = 800 N/mm 2 dan diameter-kawat-pegas 8 mm. Berapa mmen puntir yang diizinkannya dari pegas tersebut!. 7. Suatu pegas tarik mempunyai diameter 40 mm dan tegangan puntirnya 600 N/mm 2. Hitunglah diameter-kawat pegasnya, jika gaya tarik maksimum 100 N. 8. Suatu perbandingan diameter-pegas dengan diameter-kawat-pegas D/d = 6, pegas terbuat dari bahan yang mempunyai tegangan puntir yang di izinkan 1000 N/mm 2. Hitunglah ukuran pegas tersebut. 9. Suatu pegas tekan terbuat dari bahan baja diketahui sebagai berikut : - Mdulus-geser G = N/mm 2 - Tegangan puntir yang di izinkan 600 N/mm 2 - Ukuran diameter pegas 70 mm - Jumlah lilitan 12 buah - Beban tekanan maksimum 3000 N Tentukan : a) Diameter kawat pegas b) Defleksi c) Panjang pegas awal, jika kelnggaran antara lilitan sewaktu mendapat beban maksimum fc = 1 mm d) Panjang saat beban maksimum e) Gambarkan diagram defleksi dan gaya tekannya (skala tentukan sendiri). 10. Suatu pegas tarik dengan lilitan tertutup di ketahui : - Perbandingan ukuran D/d = 8. - Tegangan puntir yang di izinkan 600 N/mm 2. - Mdulus geser N/mm 2. - Gaya tarik maksimum 1000 N. 222

231 Tentukan : a) Ukuran pegas tersebut b) Defleksi jika jumlah lilitannya 14 buah. c) Panjang awal (dengan lilitan tertutup). d) Panjang pada saat beban maksimum!. Gambarkan diagram gaya dan defleksinya (skala tentukan sendiri). BAB III EVALUASI Tes Akhir Isilah pertanyaan pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas. 1. Apa fungsi sambungan pada kmpnen mesin. 2. Tuliskan tiga macam ulir standar. 3. Apa yang dimaksud dengan tanda M 12 X 1,5 baut. 4. Suatu bahan akan dibuat ulir UNC dengan diameter dasar 3/4 inchi Tentukan ukuran diameter minr untuk ulir baut dan mur UNC tersebut, jika beban tarik pada baut 15 KN. 5. Hitung tegangan geser pada kepala baut standar M10 dengan tinggi kepala baut 0,7 d, jika beban geser adalah 10 KN 6. Apa yang dimaksud dengan sambungan permanen. 7. Apa fungsi sambungan kelingan. 8. Pada pekerjaan pelat, ditinjau dari kekuatannya sambugan kelingan ada berapa macam? jelaskan dengan cnthnya! 9. Suatu knstruksi dengan sambungan kelingan berimpit, lihat gambar halaman berikut!. Diketahui : 223

232 Beban F = 20 KN, Jumlah paku keling 2 buah Tegangan yang diizinkan g Hitung diameter paku keling. = 80 [N/mm2] 10. Suatu knstruksi sambungan kelingan seperti terlihat pada gambar berikut, diketahui :Diameter paku keling d = 22 [mm] Gaya F = 3000 N Hitung tegangan geser yang terjadi pada paku keling N Suatu knstruksi sambungan las seperti terlihat pada gambar dibawah : L = 50 mm, tegangan tarik yang di izinkan t = 120 [N/mm 2 ], dan tegangan geser yang di izinkan g = 0,8 t. Hitunglah besarnya beban F yang diizinkan. 224

233 12. Bagian dari knstruksi las seperti tampak pada gambar berikut, diketahui : - Elektrda yang di pakai E Faktr keamanan 5 - Tebal lasan h = 8 - Ukuran lainnya lihat gambar Hitung : a. Tegangan tarik yang di izinkan b. Luas penampang las c. Gaya tarik maksimum F 13. Suatu prs dengan panjang L=120 mm pada ujung sebelah kiri dilas dan ujung lainnya dibebani dengan gaya F= 1000 N, hitunglah tegangan lengkung pada prs tersebut jika diameter prs adalah d = 24 mm. lihat gambar berikut! 225

234 14. Suatu prs mempunyai knstruksi seperti terlihat pada gambar berikut 15. Suatu prs tegak dengan ujung rata ukurannya d= 200 mm mendapatkan gaya N dengan putaran 20 p/s kfisien gesek. = 0,05. Hitunglah: a. Gaya gesek b. Mmen gesek c. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan watt d. Daya yang hilang akibat gesekan dalam satuan TK e. Jumlah kalr yang timbul setiap jamnya 226

235 16. Suatu prs dari mesin br dengan transmisi rda sabuk seperti terlihat pada gambar berikut : diketahui prs A dengan puli penggerak mempunyai ukuran 200 mm, prs B dengan puli yang digerakan mempunyai ukuran 100 mm, putaran prs pada puli A yaitu 150 rpm. Tentukan angka transmisi dan putaran pada prs yang digerakannya! 17. Suatu bantalan radial diketahui : Diameter prs 40 mm; Panjang bantalan L =2.d ; Kefisien gesek 0,03 Putaran 30 p/s. Tentukan : a. Mmen gesek b. Daya yang hilang akibat gesekan 227

236 c. Jumlah kalr yang hilang akibat gesekan d. Tekanan bidang pada bantalan. 18. Lihat gambar berikut : Suatu bantalan radial diketahui : Diameter prs 75 mm; Panjang bantalan L=150 mm ; Kefisien gesek 0,03 ; Putaran 20 p/s. Beban pada bantalan W = 3000 [N] Tentukan : a. Mmen gesek b. Daya yang hilang akibat gesekan c. Jumlah kalr yang hilang akibat gesekan d. Tekanan bidang pada bantalan 19. Diketahui lihat gambar berikut Diameter puli kecil D 1 = 200 mm Diameter puli kecil D 2 = 300 mm Diameter puli kecil D 3 = 500 mm Putaran puli kecil n 1 = 1000 rpm Tentukan : Putaran prs n 2 dan n

237 20. Suatu rda berputar dengan gaya keliling F = 1500 N. Hitunglah mmen putarnya, jika diameter rda D=400 mm. Lihat gambar berikut 21. Diketahui lihat gambar Diameter puli kecil D 1 = 300 mm Diameter puli kecil D 2 = 600 mm Jarak antara prs A = 2000 mm Tentukan : a. Panjang ban sabuk yang dibutuhkan dalm satuan meter b. Sudut kntak dalam radial dan derajat 229

238 22. Dua prs masing masing prs penggerak dan prs yang digerakan, untuk menyambung kledua prs tersebut diperlukan alat alat / elemen mesin tertentu, sebutkan nama alat penyambung prs tersebut. 23. Apa perbedaan kpling tetap dengan kpling tidak tetap. 24. Sebutkan macam macam bentuk kpling tetap. 25. Kpling apa yang biasa digunakan pada kendaraan. 26. Sebutkan macam macam kpling gesek. 27. Sebutkan macam macam material / bahan untuk pembuatan kpling flens 28. Diketahui :kpling flens dengan data sebagai berikut : Jumlah baut 6 buah dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Diameter baut terkecil 14 mm Flens dengan faktr keamanan 6 dan faktr kreksi 2. Daya yang dipindahkan 42 Kw Putaran n = 15 p/s Tentukan : Mmen puntirnya 29. Apa gunanya rantai. 30. Tuliskan macam macam rantai. 31. Berapa ukuran standar rantai nmr 60?, gambarkan. 32. Apa fungsi rda gigi pada alat alat kmpnen mesin. 33. Sebutkan / tuliskan macam macam rda gigi. 34. Bahan apa yang dapat digunakan untuk membuat rda gigi pada peralatan mesin? 35. Sebutkan bagian bagian utama dari rda gigi berikut 230

239 36. Apa yang dimaksud dengan mdul gigi. 37. Apa yang dimaksud dengan angka transmisi. 38. Sepasang rda gigi lurus / silindris, masing mempunyai gigi 30 dan 50 gigi, dan mdulnya 3. hitunglah ukuran ukuran utama rda gigi tersebut. 39. Sepasang rda gigi akan dibuat degan mdul m = 2 mm, dengan lebar giginya b= 10 mm, angka transmisinya i = 4. Tentukan ukuran ukuran utama kedua rda gigi tersebut!, jika jumlah gigi pada rda gigi kecil = 24 gigi. Lihat gambar berikut : 40. Apa gunanya ring pegas 41. Jika ring dibebani dengan gaya aksial, tegangan apa yang terjadi pada ring terebut. 42. Tuliskan dua macam ring pegas. 43. Apa gunanya sil. 44. Tuliskan macam macam sil. 231

240 45. Apa gunanya pegas?, dan jelaskan cnth penggunaanya. 46. Tuliskan macam-macam pegas di tinjau dari arag gaya yang bekerja pada pegas!. 47. Tuliskan macam-macam pegas di tinjau dari penampangnya!. 48. Gambarkan salah satu knstruksi pegas tersebut!. 49. Suatu gaya sebesar 400 N bekerja pada pegas-tekan yang berdiameter 50 mm. Berapakah mmen puntir yang bekerja pada pegas tersebut. 50. Suatu pegas tarik mempunyai diameter 40 mm dan tegangan puntirnya 600 N/mm2. Hitunglah diameter-kawat pegasnya, jika gaya tarik maksimum 100 N. 232

241 DAFTAR PUSTAKA Anwari, Ir Sisttem Satuan Internasinal, Jakarta, Depdikbud Arif Darmali. Ir Ilmu Gaya.Jakarta ; depdikbud RI. Bambang Priambd, Ir, 1979, Teknlgi Mekanik, Jakarta, Erlangga. Djaidar Sidabutar, Drs. Sutart SM.1979, Petunjuk pengukuran dan pemeriksaan bahan, Jakarta Depdikbud. Jhn Steffrd dkk, Teknlgi kerja lgam. Jakarta, Erlangga Kasblah MP,Drs, Salipen TS, Drs Pengetahuan bahan dan perkakas tmtip, Jakarta, Depdikbud. Khurmi RS, JK Gupta Thery f Machine. New Delhi : S.Chan. Sarjn Bsc, Mashudi Bsc Pengetahuan bahan. Jakata, Depdikbud Sarjn, Wiganda BE, Teknlgi Mekanik I,II, Jakarta, Depdikbud. Semadi. Drs, Nazwir.Drs Ilmu Mekanika Teknik. Jakarta ; Depdikbud RI. Sptts Design f Machine Elements. Tky ; Maruzen. Sugihart Hartn N. Ir, Sudalih. Drs, Suarpraja Teja.Ir Ilmu Mekanika Teknik. Jakarta ; Depdikbud RI. Tata Surdia Ir. M.S.Met.E Kenji Chijiiwa Dr. Prf Teknik Pengecran Lgam, Jakarta, Pradnya Paramita. Thimshenc and Yung Enginering Mechanics. Tky : Mc Graw- Hill. Thimshenc and Yung Enginering Mechanics. Tky : Mc Graw- Hill Wahyudin K Ir. Wahyu Hidayat Drs 1979, Pengetahuan lgam,jakarta Depdikbud 233