BAB III PROSES PERANCANGAN TRIBOMETER

Transkripsi

1 BAB III PROSES PERANCANGAN TRIBOMETER 3.1 Diagram Alir Dalam proses perancangan tribometer, ada beberapa tahapan yang harus dilaksanakan. Diagram alir (flow chart diagram) perancangan ditunjukkan seperti gambar berikut : Mulai Identifikasi Kebutuhan Persyaratan dan tujuan perancangan Penyusunan dan analisa konsep desain Pemilihan desain Detail Desain Tidak Pembuatan Alat Kalibrasi Alat Pengujian alat (berfungsi baik) Ya Kesimpulan Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir Rancang Bangun Tribometer 23

2 Identifikasi Kebutuhan Identifikasi kebutuhan merupakan bagian penting dalam proses perancangan. Daftar kebutuhan pelanggan yang dihasilkan digunakan sebagai acuan perancang dalam menetapkan spesifikasi produk yang akan dirancang. Pada proses perancangan tribometer ini ada beberapa kebutuhan maupun persyaratan yang harus ada pada tribometer diantaranya adalah : 1. Mampu membaca gaya gesek. 2. Gaya gesek bisa disimpan di komputer. 3. Holder pin dapat digeser kanan kiri. 4. Konstruksi tribometer kuat. 5. Triboometer sudah terkalibrasi. 6. Output tribometer voltase. 7. Harga pembuatan terjangkau. 3.3 DR & O (Design requirement and objectives) Tahapan design requirement and objectives merupakan tahapan yang berfungsi menjabarkan kebutuhan pelanggan menjadi spesifikasi produk yang lebih detail. Spesifikasi produk adalah hal-hal teknis yang harus dipenuhi oleh sebuah produk untuk memenuhi fungsi kerja dari produk tersebut. Dalam perancangan tribometer ini, ada beberapa spesifikasi yang harus dipenuhi oleh alat yaitu : 1. Bisa mengukur gaya gesek sampai 200 N. 2. Gaya gesek terbaca dan tersimpan dalam komputer. 3. Holder pin dapat digeser 100 mm. 4. Ukuran pin maksimal Æ 11 mm, l = 24 mm 5. Rakitan baut tribometer tidak mudah kendor karena getaran. 6. Output berupa voltase. 7. Harga pembuatan kurang dari 100 juta.

3 Konsep Desain Pemecahan masalah konsep desain yang komplek membutuhkan pembagian masalah tersebut yang menjadi sub-masalah yang lebih sederhana. Salah satu cara yang dilakukan yaitu dengan membuat kotak hitam (black box). Secara umum, black box terdiri dari tiga unsur yaitu aliran bahan, energi dan sinyal. Pada perancangan tribometer, black box terdapat aliran energi yaitu perubahan dari energi listrik yang berubah menjadi energi gerak. Aliran bahan/material yaitu pin yang bergesekan dengan disk menghasilkan material debris akibat gesekan. Aliran sinyal yaitu kontrol inverter yang dapat untuk mengatur putaran motor seperti dijelaskan gambar 3.2. Energi listrik Energi gerak Material Tribometer Material sisa gesekan Sinyal Gerak putar Gambar 3.2 Black box tribometer. Langkah berikutnya yaitu membuat black box menjadi sub fungsi yang lebih spesifik. Energi Listrik Memutar disk Memberi beban Mengatur jarak holder pin terhadap center disk Memasang pin pada holder Sensor pendeteksi beban mengalami regangan Memberi tegangan input Penguatan sinyal dari sensor Pengkondisian sinyal Menampilkan sinyal output Gaya gesek Gambar 3.3. Sub fungsi tribometer

4 26 Gambar 3.3 menjelaskan tentang sub fungsi tribometer yang lebih terperinci. Sub fungsi diuraikan sesuai dengan urutan pengoperasian tribometer. Sehingga setiap tahapan pengoperasian bisa dicari alternatif alternatif desain dari tribometer yang disusun dalam bentuk matrik morfologi. Tabel 3.1 Matrik morfologi tribometer A. Memasang pin pada holder 1. Holder pin persegi dipasang di lengan pembebanan. B. Mengatur jarak holder pin terhadap center disk 1. Holder pin dengan 2 baut diatas 2. Holder pin dengan 2 baut disamping C. Memberi beban 1. Beban pada ujung lengan 2. Beban menggantung diujung lengan

5 27 D. Memutar disk 1. Transmisi sabuk pully (Vbelt) 2. Transmisi sabuk pully (bergerigi) 3. Transmisi rantai - sproket E. Sensor pendeteksi beban mengalami regangan 1. Load cell dipasang pada lengan beban 2. Load cell dipasang terpisah dengan lengan F. Penguatan sinyal dari sensor 1. Strain amplifier 2. Charge amplifier G. Pengkondisian sinyal 1. Hardware Advantech 2. Hardware National Instrument H. Menampilkan sinyal output 1. Software Adamview 2. Software Labview Matrik morfologi pada tabel 3.1 digunakan untuk menyusun alternatif konsep desain dari tribometer sehingga didapatkan beberapa konsep. Berikut ini adalah konsep desain dari tribometer.

6 28 Konsep 1 = A.1 + B.1 + C.1 + D.1 + E.1 + F.1 + G.1 + H.1 Gambar 3.4 Konsep desain tribometer 1 Keterangan : Tribometer konsep 1 merupakan model tribometer dengan transmisi daya dari motor ke poros disk menggunakan pully - V belt. Poros pada ujung lengan holder sebagai tempat logam pembebanan. Holder pin dapat diatur kanan kiri. Cara kerja konsep ini yaitu motor listrik memutar disk dan pin yang diberi beban bergesekan, maka terjadi gaya gesek antara pin dan disk. Kemudian poros lengan holder pin menekan load cell dan terjadi regangan. Perubahan regangan pada load cell kemudian masuk ke strain amplifier. Sinyal dari strain amplifier masuk ke data akuisisi agar bisa ditampilkan di komputer.

7 29 Konsep 2 = A.1 + B.1 + C.2 + D.2 + E.1 + F.1 + G.1 + H.1 Gambar 3.5 Konsep desain tribometer 2 Keterangan : Tribometer konsep 2 merupakan model tribometer dengan transmisi daya dari motor ke poros disk menggunakan pully belt bergerigi atau biasa disebut timing belt. Pembebanan menggantung pada ujung lengan holder. Holder pin dapat diatur kanan kiri. Cara kerja konsep ini yaitu motor listrik memutar disk dan pin yang diberi beban bergesekan, maka terjadi gaya gesek antara pin dan disk. Kemudian poros lengan holder pin menekan load cell dan terjadi regangan. Perubahan regangan pada load cell kemudian masuk ke strain amplifier. Sinyal dari strain amplifier masuk ke data akuisisi agar bisa ditampilkan di komputer.

8 30 Konsep 3 = A.1 + B.1 + C.2 + D.3 + E.1 + F.1 + G.1 + H.1 Gambar 3.6 Konsep desain tribometer 3 Keterangan : Tribometer konsep 3 merupakan model tribometer dengan transmisi daya dari motor ke poros disk menggunakan rantai - gear. Pembebanan menggantung pada ujung lengan holder. Holder pin dapat diatur kanan kiri. Cara kerja konsep ini yaitu motor listrik memutar disk dan pin yang diberi beban bergesekan, maka terjadi gaya gesek antara pin dan disk. Kemudian poros lengan holder pin menekan load cell dan terjadi regangan. Perubahan regangan pada load cell kemudian masuk ke strain amplifier. Sinyal dari strain amplifier masuk ke data akuisisi agar bisa ditampilkan di komputer.

9 31 Konsep 4 = A.1 + B.1 + C.1 + D.2 + E.1 + F.1 + G.1 + H.1 Gambar 3.7 Konsep desain tribometer 4 Keterangan : Tribometer konsep 4 merupakan model tribometer dengan transmisi daya dari motor ke poros disk menggunakan pully belt bergerigi atau biasa disebut timing belt. Pembebanan berada poros pada ujung lengan holder. Holder pin dapat diatur kanan kiri. Cara kerja konsep ini yaitu motor listrik memutar disk dan pin yang diberi beban bergesekan, maka terjadi gaya gesek antara pin dan disk. Kemudian poros lengan holder pin menekan load cell dan terjadi regangan. Perubahan regangan pada load cell kemudian masuk ke strain amplifier. Sinyal dari strain amplifier masuk ke data akuisisi agar bisa ditampilkan di komputer Pemilihan Konsep Metode pemilihan konsep desain tribometer ini menggunakan metode perbandingan relatif. Metodenya yaitu dengan memilih satu desain sebagai referensi. Kemudian konsep lainnya dibandingkan dengan konsep yang dijadikan referensi. Sehingga nanti menghasilkan tiga penilaian yaitu lebih baik, sama baik atau lebih buruk. Penilaian konsep : - Nilai lebih baik diberi tanda (+) - Nilai sama commit baik diberi to user tanda (S)

10 32 - Nilai lebih buruk diberi tanda (-) Penentuan bobot ditentukan berdasarkan penting tidaknya kriteria terhadap tribometer yang akan dibuat. Apabila kriteria sangat penting dalam pembuatan tribometer, maka bobot yang diberikan juga besar. Berikut ini penjelasan tentang pemberian bobot skala 0 4 : a. bobot 0 : tidak penting d. bobot 3 : penting b. bobot 1 : kurang penting e. bobot 4 : sangat penting c. bobot 2 : cukup penting Penilaian total dilakukan dengan menghitung selisih jumlah nilai (+) dan jumlah nilai (-) yang sudah dikalikan dengan bobot. Nilai total yang tertinggi merupakan konsep yang akan dijadikan produk. Berikut ini akan dijelaskan tentang kriteria yang ada pada tribometer yaitu: 1. Mampu membaca gaya gesek Kriteria ini merupakan kriteria yang harus ada pada tribometer. Karena saat proses uji keausan terjadi gaya gesek antara pin dan disk. Sehingga bobot untuk kriteria ini adalah Gaya gesek terbaca dan tersimpan di komputer. Kriteria ini berfungsi agar gaya gesek yang terbaca oleh tribometer bisa terekaman oleh komputer. Dengan adanya rekaman gaya gesek, maka analisa gaya potong bisa lebih mudah. Sehingga bobot untuk kriteria ini adalah Holder pin bisa diatur kanan kiri Kriteria ini berfungsi agar holder dapat digeser kanan kiri, karena disk juga dapat aus jika di pakai untuk menguji aus. Agar dapat dipakai pada titik lain maka holder pin dapat digeser kanan kiri. Sehingga bobot untuk kriteria ini adalah Konstruksi tribometer kuat. Kriteria ini merupakan kriteria yang cukup penting dalam pembuatan tribometer. Maksud dari kriteria ini adalah agar baut tribometer bisa kokoh dan tidak kendor saat proses uji keausan. Karena getaran dari mtor listrik dapat mengakibatkan putaran disk tidak konstan dan akan mempengaruhi pembacaan gaya gesek. Sehingga bobot untuk kriteria ini adalah 4.

11 33 5. Model pembebanan. Kriteria ini merupakan kriteria yang cukup penting. Karena model pembebanan dapat mempengaruhi gesekan antara pin dan disk. Oleh karena itu bobot untuk kriteria ini adalah Output berupa voltase. Kriteria ini merupakan kriteria yang cukup penting pada tribometer. Sehingga saat proses uji keausan berlangsung, gaya gesek yang terjadi bisa langsung terbaca oleh tribometer dengan output voltase dari load cell. Oleh karena itu, bobot untuk kriteria ini adalah Harga pembuatan terjangkau. Kriteria ini merupakan kriteria yang cukup penting. Karena selama ini, harga tribometer di pasaran cukup mahal. Sehingga dengan harga pembuatan yang terjangkau. Oleh karena itu,bobot yang diberikan adalah 4. Untuk menentukan konsep terbaik, perlu diketahui kelebihan dan kekurangan dari masing masing konsep desain. Sehingga penentuan nilai bisa lebih akurat. Berikut adalah tabel kelebihan dan kekurangan dari masing masing konsep. Tabel 3.2 Kekurangan dan Kelebihan Konsep 1 : Kekurangan Kelebihan 1. Dapat terjadi slip karena memakai 1. Holder spesimen dapat diatur sesuai transmisi pully dan v belt kebutuhan Tabel 3.3 Kekurangan dan Kelebihan Konsep 2 : Kekurangan Kelebihan 1. Beban yang menggantung pada 1. Holder spesimen dapat diatur sesuai ujung holder tidak rigid kebutuhan Tabel 3.4 Kekurangan dan Kelebihan Konsep 3 : Kekurangan Kelebihan 1. Transmisi gear-rantai terlalu bising 1. Holder spesimen dapat diatur sesuai 2. Beban yang menggantung pada kebutuhan ujung holder tidak rigid

12 34 Tabel 3.5 Kekurangan dan Kelebihan Konsep 4 : Kekurangan Kelebihan 1. Motor listrik AC cepat panas 1. Holder spesimen dapat diatur sesuai kebutuhan 2. Tidak bising karena menggunakan transmisi timing belt. Kekurangan dan kelebihan dari masing-masing konsep, maka dapat disusun tabel pemilihan konsep terbaik yang membandingkan keempat konsep. Tabel 3.6 Pemilihan konsep terbaik Alternatif Konsep No Kriteria Bobot Mampu membaca gaya gesek 4 S S S Gaya gesek bisa terbaca dan 2 tersimpan dan di komputer 4 S S S R E F E R E N S I 3 Holder pin dapat digeser kanan kiri 3 S S S 4 Konstruksi tribometer kuat 4 S S S 5 Model pembebanan Output berupa voltase 4 S S S 7 Harga pembuatan terjangkau 4 S S S Jumlah (+) dikalikan bobot Jumlah (-) dikalikan bobot Nilai akhir Lanjutkan tidak tidak tidak ya Berdasarkan tabel penilaian alternatif konsep diatas, dari tiga konsep tersebut kemudian dipilih konsep 4 yang kemudian akan dibuat menjadi tribometer.

13 Perancangan Detail Setelah dilakukan perhitungan terhadap desain tribometer, maka tahapan selanjutnya adalah membuat gambar 3 dimensi tribometer yang ukurannya disesuaikan dengan perhitungan yang telah dilakukan. Oleh karena itu, dengan perhitungan yang ada, diharapkan tribometer berfungsi dengan baik sesuai dengan kapasitas yang diharapkan. Proses menggambar 3 dimensi menggunakan software SolidWork 11 yang kemudian didrafting menjadi gambar 2 dimensi agar bisa digunakan untuk acuan saat proses pengerjaan tribometer di bengkel. Gambar detail dari tribometer akan dijelaskan di lampiran. Gambar 3.8 Rakitan Tribometer 3D