ANALISA KEKUATAN RANGKA PADA MESIN BAND SAW. Disusun oleh : Idris Panutan ( )

Transkripsi

1 ANALISA KEKUATAN RANGKA PADA MESIN BAND SAW Disusun oleh : Idris Panutan ( ) POLITEKNIK NEGERI BATAM

2 Lembar Pengesahan ANALISA KEKUATAN RANGKA PADA MESIN BAND SAW Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Kelulusan Ahli Madya Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Batam Diajukan Oleh : Idris Panutan Menyetujui : Pembimbing I, Pembimbing II, Budi Baharudin ST Hendra Saputra, ST, M.eng NIK : NIK : Mengetahui: Ketua Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Batam Cahyo Budi Nugroho ST. MSc. NIK :

3 ANALISA KEKUATAN RANGKA PADA MESIN BAND SAW Idris Panutan, Budi Baharuddin*, Hendra Saputra Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Batam ABSTRAK Dalam perkembangan teknik-teknik perkayuan menuntut suatu produk yang berkualitas, maka diperlukan suatu proses pengerjaan yang efektif dan efisien salah satunya adalah mesin band saw. Cara kerja dari mesin ini adalah, gergaji yang digunakan tidak bergerak, hanya kayu yang akan kita potong dan diletakkan pada dudukannya yang bergerak. Salah satu hal yang paling penting dalam pembuatan mesin band saw yaitu mengetahui kekuatan rangka pada mesin band saw. Penulis melakukan pengujian menggunakan software solidwork dengan menghasilkan beberapa analisa yaitu tegangan (stress), perubahan bentuk (Displacement), dan faktor keamanan (Factor Of Safety). Tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui seberapa kuat kekuatan dari rangka mesin band saw. Dalam hal ini rangka utama menghasilkan FOS nya yang terkecil adalah 23,49 yang berarti rangka utama ini aman diberi beban statis sebesar 500 N (50kg). Dudukan mesin menghasilkan FOS nya yang terkecil adalah 364 yang berarti rangka utama ini aman diberi beban statis sebesar 120 N (12kg). Kata Kunci : analisa solidwork, band saw ABSTRACT In the development of techniques of timber requires a quality product, then in need of a process of effective and efficient one is bend saw machine. The workings of this machine is, saws are used not move, only wood we cut and placed on the stand that moves. One of the most important in the manufacture of band saw machines that determine the strength of the frame on a band saw machine. The author tested using solidwork software to produce some analysis that stress (stress), deformation (displacement), and the safety factor (Factor Of Safety). The purpose of this analysis is to determine how strong the power of the engine frame band saw. In this case the main frame produces its smallest FOS is 23.49, which means the main framework of safety given static load of 500 N (50kg). Mounting the engine produces its smallest FOS is 364 which means that the main frame is secure given the static load of 120 N (12kg). Keywords: band saw, analysis solidwork, Pendahuluan Teknologi setiap saat terus berkembang seiring dengan kemajuan zaman, tidak terkecuali pada dunia industri mebel. Dalam perkembangan teknik-teknik perkayuan menuntut suatu produk yang berkualitas, maka diperlukan suatu proses pengerjaan yang efektif dan efisien. Hal itu pula yang mendasari pekerjaan pemotongan kayu. Pada awalnya pemotongan kayu dilakukan secara manual dengan memanfaatkan tenaga manusia kemudian berubah menggunakan gergaji tangan. Dengan perkembangan zaman yang semakin maju, penggunaan gergaji tangan sudah mulai jarang digunakan dan beralih ke mesin gergaji. Karena hal itu maka di buatlah mesin gergaji vertikal. Mesin band saw vertical adalah suatu alat yang digunakan untuk membelah kayu secara vertikal, Cara kerja dari mesin ini adalah, gergaji yang digunakan tidak bergerak, hanya kayu yang akan kita potong diletakkan pada dudukanya yang bergerak. Mesin ini memberikan kemungkinan pembelahan lebih banyak dibandingkan dengan tipe mesin horizontal. Dan mesin ini dapat juga memotong berbagai bentuk profil yang diinginkan. Hanya saja material yang bisa di potong oleh mesin ini hanya kayu. Keunggulan dari mesin ini yaitu banyak digunakan oleh pabrik-pabrik furniture karena mesin ini lebih murah dan lebih mudah dalam hal pengoprasiannya. Salah satu hal yang paling penting dalam pembuatan mesin band saw yaitu mengetahui kekuatan rangka yang menompang beberapa komponen yang ada diatas rangka. Maka dari itu penulis memilih judul analisa kekuatan rangka pada mesin band saw. dengan adanya pembahasan ini maka akan di ketahui berapa kekuatan pada rangka mesin band saw. 3

4 Metode Penelitian Metode penelitian pada mesin bandsaw ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan rangka pada mesin band saw. Adapun langkah-langkah metode penelitian dengan prosedur dan peralatan yang digunakan sebagai berikut : Prosedur penelitian yang di lakukan melalui 3 tahap, pertama persiapan penelitian meliputi persiapan peralatan yang akan digunakan dalam penelitian yaitu timbangan, dan software solidwork. Kedua, menimbang berat beban yang ada pada rangka mesin band saw dengan menggunakan timbangan. Adapun berat beban yang di timbang adalah meja, pulley, cover penutup, poros, mesin, dan rangka cover. Ketiga, menggambar desain rangka menggunakan perangkat lunak solidwork. Kemudian membuat simulasi pengujian kekuatan dengan memberikan beban berat yang sudah didapat dari hasil timbangan. Permodelan 3D mesin band saw dalam penelitian dengan menggunakan software solidwork dapat dilihat pada gambar 1. 1 Rangka utama. 2 Rangka dudukan mesin. Gambar 1. Objek Penelitian Mesin Band saw Hasil Dan Pembahasan Sebelum melakukan pengujian analisa menggunakan software solidwork maka di perlukan data berat beban yang dilakukan dengan menimbang dan dihitung menggunakan rumus. Adapun tabel di bawah ini merupakan hasil menimbang dan menghitung berat beban dengan rumus. 4

5 Keterangan : W = m. g Ket: W : berat beban (N) m : masa beban (Kg) g : gravitasi (9.8)atau (10) (m/s^2) Tabel 1 hasil dari timbangn berat beban No Nama Benda Jumlah Hasil (kg) Hasil (newton) 1 Meja 1 17 kg 170 N 2 Pulley 2 2 kg 20 N 3 Poros 2 1 kg 10 N 4 Cover Penutup 1 5 kg 50 N 5 Rangka Cover 1 25 kg 250 N 6 Mesin N Dari hasil tabel 1 maka akan dibagi 2 bagian yang akan di uji yaitu pada rangka utama dan rangka dudukan mesin Tabel 2 berat beban untuk Rangka utama No Nama Benda Jumlah Hasil (kg) Hasil (newton) 1 Meja 1 17 kg 170 N 2 Pulley 2 2 kg 20 N 3 Poros 2 1 kg 10 N 4 Cover Penutup 1 5 kg 50 N 5 Rangka Cover 1 25 kg 250 N Total 50 kg 500 N Tabel 3 Berat beban untuk Rangka dudukan mesin No Nama Benda Jumlah Hasil (kg) Hasil (newton) 1 Mesin 1 12 kg 120 N Total 12 kg 120 N Pengujian Dengan Software Solidwork Dalam pengujian menggunakan software solidwork ada beberapa parameter yang harus di buat. Pertama menentukan material yang digunakan adalah alloy steel. Kedua, memberikan fixed geometry / tumpuan mati, karena rangka mesin ini diam maka bagian yang menjadi tumpuan adalah bagian alas keempat kaki rangka mesin. Ketiga, memberikan force / gaya pada bagian yang akan di uji dengan beban berat sesuai dengan data hasil menimbang. Kemudian di run untuk mendapatkan hasil perhitungan yang di jalankan oleh software. 5

6 Dari parameter yang sudah di buat di atas maka pengujian pertama akan di lakukan pada rangka utama. Pada rangka utama ini di beri beban antara lain adalah meja, pulley, poros, cover penutup, dan rangka cover dengan menghasilkan beban sebesar 500 N bisa di lihat pada tabel 2. Setelah itu beban 500 N di berikan pada bagian atas rangka utama. Bisa di lihat pada gambar 2 di bawah ini : Gambar 2. Rangka utama yang akan di uji Setelah rangka utama di lakukan pengujian simulasi maka ada 3 hasil analisa yang di dapat yaitu : - Tegangan (stress) - Perubahan bentuk (displacement) - Faktor keamanan (Factor of safety) Hasil hasil analisa diatas bisa dilihat dibawah ini : Tegangan (stress) pada rangka utama Gambar 3. Hasil tegangan (stress) pada rangka utama Dari hasil simulasi di atas maka di dapat analisa yaitu tegangan (stress). Tegangan terbesar ditunjukkan pada warna paling merah, terkecil adalah paling biru. Sedangkan area dengan tegangan sedang adalah area dengan warna kuning, hijau, dan biru muda. Pada rangka ini, tegangan terbesar senilai 26,40 KN/m^2 terjadi pada rangka bagian depan yang berwarna paling merah. Kemudian bagian tegangan sedang warna kuning senilai 19,80 KN/m^2, warna hijau senilai 13,20 KN/m^2, warna biru muda senilai 6,60 KN/m^2, dan tegangan terkecil senilai 0,0 KN/m^2. 6

7 Perubahan bentuk (displacement) pada rangka utama Gambar 4. hasil perubahan bentuk (Displacement)pada rangka utama Dari hasil simulasi di atas maka di dapat perubahan bentuk (displacement) pada rangka utama yang di kenai gaya. Dalam hal ini bagian paling melengkung dari rangka utama adalah daerah berwarna paling merah sebesar 0,281 mm, dan bagian yang paling lurus adalah bagian yang paling berwarna biru sebesar 0,19 mm. Melengkungnya rangka ini terjadi apabila beban 500 N diletakkan diatas rangka secara tiba tiba. Sehingga jika diletakkan pelan pelan maka rangka tidak akan melengkung. Faktor keamanan (factor of safety) pada rangka utama Gambar 5. hasil faktor keamanan (Factor Of Safety/FOS) pada rangka utama Dari hasil simulasi di atas maka di dapat faktor keamanan (Factor Of Safety/FOS). Hasil FOS merupakan patokan utama untuk menentukan kualitas rangka utama pada mesin band saw. Patokannya, jika nilai FOS minimal kurang dari 1, maka produk tersebut kualitasnya jelek, tidak aman untuk di konsumsi, cenderung membahayakan, sebaliknya jika nilai FOS lebih dari 1 (biasanya antara 1-3) maka produk tersebut berkualitas baik, aman dan layak di konsumsi. Namun apabila nilai FOS minimal mencapai 3 digit atau lebih (misal 100 atau lebih) maka produk tersebut aman, berkualitas baik namun harganya sangat mahal dan cenderung berbobot besar, karena material yang digunakan 7

8 terlau banyak[1]. Pada rangka ini telah di dapat nilai FOS nya yang terkecil adalah 23,49 yang berarti rangka utama ini aman diberi beban statis sebesar 500 N (50kg). Nilai FOS terkecil terdapat pada daerah warna yang paling merah. Sedangkan nilai FOS terbesar adalah 10,00. Nilai FOS terbesar ada pada daerah warna paling biru. Pengujian yang kedua adalah bagian pada rangka dudukan mesin. Rangka dudukan mesin ini diberi beban antara lain adalah mesin motor listrik dengan menghasilkan beban sebesar 120 N bisa di lihat pada tabel 3. Setelah itu beban 120 N di berikan pada bagian atas rangka utama. Bisa di lihat pada gambar 6 di bawah ini : Gambar 6. rangka kedudukan mesin yang akan di uji Setelah rangka dudukan mesin di lakukan pengujian simulasi maka ada 3 hasil analisa yang di dapat yaitu : - Tegangan (stress) - Perubahan bentuk (displacement) - Faktor keamanan (Factor of safety) Hasil hasil analisa diatas bisa dilihat dibawah ini : Tegangan (stress) pada rangka dudukan mesin Gambar 7. Hasil tegangan (stress) pada dudukan mesin Dari hasil simulasi di atas maka di dapat analisa yaitu tegangan (stress). Tegangan terbesar ditunjukkan pada warna paling merah, terkecil adalah paling biru. Sedangkan area dengan tegangan sedang adalah area dengan warna kuning, hijau, dan biru muda. Pada rangka ini, tegangan terbesar senilai 1,70 KN/m^2 terjadi pada rangka bagian depan yang berwarna paling merah. Kemudian bagian tegangan sedang warna kuning senilai 1,27 KN/m^2, warna hijau senilai 851 KN/m^2, warna biru muda senilai 425 KN/m^2, dan tegangan terkecil warna paling biru senilai 0,0 KN/m^2. 8

9 Perubahan bentuk (displacement) pada rangka dudukan mesin Gambar 8. Hasil perubahan bentuk (Displacement)dudukan mesin Dari hasil simulasi di atas maka di dapat perubahan bentuk (displacement) pada rangka dudukan mesin yang di kenai gaya. Dalam hal ini bagian paling melengkung dari rangka utama adalah daerah berwarna paling merah sebesar 0,00322 mm, dan bagian yang paling lurus adalah bagian yang paling berwarna biru sebesar 0,19 mm. Melengkungnya rangka ini terjadi apabila beban 120 N diletakkan diatas rangka secara tiba tiba. Sehingga jika diletakkan pelan pelan maka rangka tidak akan melengkung. Faktor keamanan (factor of safety) pada rangka dudukan mesin Gambar 9. Hasil faktor keamanan (Factor Of Safety/FOS) dudukan mesin Dari hasil simulasi di atas maka di dapat faktor keamanan (Factor Of Safety/FOS). Hasil FOS merupakan patokan utama untuk menentukan kualitas rangka dudukan mesin pada mesin bandsaw. Patokannya, jika nilai FOS minimal kurang dari 1, maka produk tersebut kualitasnya jelek, tidak aman untuk di konsumsi, cenderung membahayakan, sebaliknya jika nilai FOS lebih dari 1 (biasanya antara 1-3) maka produk tersebut berkualitas baik, aman dan layak di konsumsi. Namun apabila nilai FOS minimal mencapai 3 digit atau lebih (misal 100 atau lebih) maka produk tersebut aman, berkualitas baik namun harganya sangat mahal dan cenderung berbobot besar, karena material yang digunakan terlau banyak[1]. Pada rangka ini telah di dapat nilai FOS nya yang terkecil adalah 364 yang berarti rangka utama ini aman diberi beban statis sebesar 120 N (12kg). Nilai FOS terkecil terdapat pada 9

10 daerah warna yang paling merah. Sedangkan nilai FOS terbesar adalah 10,00. Nilai FOS terbesar ada pada daerah warna paling biru. Kesimpulan Dari hasil-hasil penelitian, pembahasan dan hasil pengujian pada rangka mesin band saw ini maka dapat disimpulkan bahwa dari simulasi yang di uji menggunakan software solidwork maka di dapatkan beberapa hasil yaitu : Pada rangka utama dan dudukan mesin menghasilkan tegangan (stress), perubahan bentuk (displacement), dan faktor keamanan (Factory Of Safety/FOS) Pengujian rangka utama menghasilkan FOS nya yang terkecil adalah 23,49 yang berarti rangka utama ini aman diberi beban statis sebesar 500 N (50kg). Pengujian rangka dudukan mesin menghasilkan FOS nya yang terkecil adalah 364 yang berarti rangka utama ini aman diberi beban statis sebesar 120 N (12kg). Daftar pustaka 1. (dikases pada 8 juli 2014) 2. (diakses pada 14 juli 2014) 10