Contoh Perancangan Paku Keling (Riveted Joints)

Transkripsi

1 Contoh Perancangan Paku Keling (Riveted Joints) SAMBUNGAN PAKU KELING (RIVETED JOINTS) Jenis sambungan dengan menggunakan paku keling, merupakan sambungan tetap karena sambungan ini bila dibuka harus merusak paku kelingnya dan tidak bisa dipasang lagi, kecuali mengganti paku kelingnya dengan yang baru. Pemakaian paku keling ini digunakan untuk : - Sambungan kuat dan rapat, pada konstruksi boiler( boiler, tangki dan pipa-pipa tekanan tinggi ). - Sambungan kuat, pada konstruksi baja (bangunan, jembatan dan crane ). - Sambungan rapat, pada tabung dan tangki ( tabung pendek, cerobong, pipa-pipa tekanan). - Sambungan pengikat, untuk penutup chasis ( mis ; pesawat terbang). Sambungan paku keling ini dibandingkan dengan sambungan las mempunyai keuntungan yaitu : 1. Sambungan keling lebih sederhana dan murah untuk dibuat. 2. Pemeriksaannya lebih mudah 3. Sambungan keling dapat dibuka dengan memotong kepala dari paku keling tersebut. Bila dilihat dari bentuk pembebanannya, sambungan paku keling ini dibedakan yaitu : 1. Pembebanan tangensial. 2. Pembebanan eksentrik. 1. PEMBEBANAN TANGENSIAL Pada jenis pembebanan tangensial ini, gaya yang bekerja terletak pada garis kerja resultannya, sehingga pembebanannya terdistribusi secara merata kesetiap paku keling yang digunakan. Bila ditinjau dari jumlah deret dan baris paku keling yang digunakan, maka kampuh keling dapat

2 dibedakan yaitu : RENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING Kampuh Bilah Tunggal Dikeling Tunggal Bila paku tersebut mendapat pembebanan seperti terlihat pada gambar, maka seluruh penampang dari paku tersebut akan putus tergeser bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan pada kedua ujung plat tersebut. Tegangan yang terjadi pada penampang bahan yaitu :

3 Untuk menentukan ukuran plat yang sesuai yaitu : Bila tebal plat (t) dan lebar plat (b), maka plat tersebut akan putus tertarik, bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan. Sehingga tegangan yang terjadi pada penampang plat yaitu tegangan tarik. Contoh soal : Dua buah plat akan disambung dengan kampuh bilah tunggal dikeling tunggal, direncanakan menerima beban sebesar 10 kn. Bila bahan plat mempunyai tegangan tarik izin 137,3 N/mm 2 dan bahan paku dengan tegangan geser izinnya 109,8 N/mm 2 serta tebal plat 4 mm. Tentukanlah : a. Diameter paku keling yang sesuai. b. Lebar plat yang dibutuhkan. Kampuh Bilah Tunggal Dikeling Tunggal Satu baris

4 Bila kampuh bila tunggal dikeling tunggal satu baris seperti terlihat pada gambar. Dimana tegangan yang terjadi, pada paku keling yaitu : Teg.geser = F/A (N/mm2) Plat tersebut akan terpisah bila gaya luar (F) mampu memutuskan kedua luas penampang paku. Bila jumlah paku (z) buah maka plat tersebut akan terpisah jika gaya (F) luar tidak mampu memutuskan sebanyak luas penampang paku. Untuk luas penampang paku yang akan putus pada sistem pada sistem sambungan jenis ini sama dengan jumlah paku yang dipergunakan ( z = n) yaitu : Untuk menentukan ukuran plat yang sesuai yaitu : Bila tebal plat (t) dan lebar plat (b), jarak antara masing-masing sumbu paku (p), dan jumlah paku dalam satu baris (z), maka plat tersebut akan putus tertarik, bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan. Sehingga tegangan yang terjadi pada penampang plat yaitu tegangan tarik.

5 Contoh Soal : Dua buah plat akan disambung dengan kampuh bilah tunggal dikeling tunggal satu baris, direncanakan menerima beban sebesar 10 kn. Bila bahan plat mempunyai tegangan tarik izin 137,3 N/mm 2 dan bahan paku dengan tegangan geser izinnya 109,8 N/mm 2, tebal plat 5 mm dan jumlah paku yang digunakan sebanyak 2 buah. Tentukanlah : a. Diameter paku keling yang sesuai. b. Lebar plat yang dibutuhkan. c. Jarak antara paku. Kampuh bilah tunggal dikeling ganda. Untuk jenis sambungan kampuh bilah tunggal di keling ganda seperti terlihat pada gambar, maka kedua plat tersebut terpisah bila mampu memutuskan dua baris penampang, jika jumlah paku (n) buah maka paku terasabut akan putus tergeser, maka yang terjadi pada bahan adalah tegangan geser.

6 Untuk menentukan ukuran plat yang sesuai yaitu : Bila tebal plat (t) dan lebar plat (b), jarak antara masing-masing sumbu paku (p), dan jumlah paku dalam satu baris (z 1 ), maka plat tersebut akan putus tertarik, bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan. Sehingga tegangan yang terjadi pada penampang plat yaitu tegangan tarik. Contoh soal. Dua buah plat disambung seperti terlihat pada gambar diatas dimana pada kedua ujungnya bekerja gaya sebesar 10000( N ). Bila Tegangan yang di izinkan untuk plat N/mm tegangan geser izin untuk bahan paku N/mm2. Jumlah paku keling yang di gunakan berjumlah 6 buah serta ketebalan plat 5 mm. Ditanyakan :

7 1. Diameter paku keling. 2. Jarak antara paku. 3. Lebar plat yang dibutuhkan. Contoh Perancangan Sambungan Las Sebuah profil siku (20x15x1) cm, akan disambung dengan sebuah plat datar menggunakan sambungan las listrik pada kedua sisi parallel dari profil tersebut (lihat gambar).

8 Profil siku tersebut direncanakan mendapat pembebanan tarik sebesar 200 kn. Bila tegangan geser izin untuk bahan plat sebesar 7500 N/cm2. Tentukanlah panjang yang akan dilas (La dan Lb), bila gaya yang bekerja melalui titik berat dari profil siku tersebut?.

9

10 Cara Kerja Rem Prony ( Prony Brake) Rem prony dapat dikelompokan ke dalam salah satu jenis dari rem drum. Sistem dan mekanisme kerjanya hampir sama dengan rem drum, hanya saja rem prony sistem kerjanya berupa penekanan pada material yang sedang bergerak di bagian dalam sedangkan rem drum sebelah luar. Atau lebih spesifiknya rem prony mempunyai kanvas rem pada sisi permukaan bagian dalam sedangkan rem drum pada sisi bagian luar.

11 Komponen-komponen rem prony terdiri atas : sepatu rem kanvas rem blok rem pegas baut untuk engsel. Penggunaan rem prony ini lebih banyak diaplikasikan untuk pengereman batangan poros dari arah dalam dan secara umum sistem penekanan pegasnya manual. Cara Kerja Kopling Tidak Tetap (Clutch) Berikut ini dijelaskan cara kerja dari kopling tidak tetap (clutch) Pada saat pedal kopling ditekan/diinjak, ujung tuas akan mendorong bantalan luncur kebelakang. bantalan luncur akan menarik plat tekan melawan tekananpegas. Pada saat pelat tekan bergerak mundur, pelat kopling terbebas dari roda penerus dan perpindahan daya terputus. bila tekanan pedal kopling dilepas, pegas koplingakan mendorong pelat tekan maju dan menjepit pelat kopling dengan roda penerus dan terjadi perpindahan daya. Pada saat pelat tekan bergerak kedepan,pelat kopling akan menarik bantalan luncur, sehingga pedal kopling kembali ke posisi semula. selain secara mekanik,sebagai mekanisme pelepas hubungan. Sekarang sudah banyak digunakan sistem hidrolik dan booster. secara umum,sistem hidrolik dan hidrolik booster adalah sama. perbedaannya adalah pada sistem hidrolik booster, digunakan booster untuk memperkecil daya tekan padapedal kopling. pemilihan sistem yang digunakan disesuikan dengan kebutuhan. Pada sistem hidrolik, pada saat pedal kopling ditekan, maka batang penerus akan mendorong piston pada master silinder kopling, fluidapada sistem akan meneruskan daya ini keselinder pada unit kopling, dan piston silinder unit koplingakan mendorong tuas, dan seperti pada sistem mekanik, pelat kopling

12 terlepas,sehingga penerusan daya dari motor ke transmisi terputus.cara kerja sistem hidrolik ini sama seperti cara kerja pada sistem rem. Kebocoran sistem hidrolik akan mengganggu proses pelepasan hubungan. Contoh Perancangan Poros Mendapat Beban Puntir Diketahui sebuah pompa digerakkan dengan menggunakan motor listrik berdaya 300 Kw serta putarannya 900 rpm, bila poros tersebut dibuat dari bahan st 60 dengan faktor keamanan 10. ditanyakan : bila poros tersebut menerima beban puntir saja, tentukan diameter poros yang sesuai.

13 Contoh Poros Mendapat Beban Terpusat Sebuah gerbong kereta api di dukung oleh dua buah poros dan pada poros tersebut terpasang 4 buah roda, bila berat gerbong seluruhnya 100 kn, bahan poros dibuat dari St 60 dengan faktor keamanan diambil 10. Titik kerja gaya dan jarak antara kedua roda seperti gambar dibawah. Tentukanlah diameter dari poros tersebut, bila dianggap beban yang diterima oleh masing-masing gandar sama.

14 Pengertian Elemen Mesin

15 Elemen mesin adalah bagian dari komponen tunggal yang dipergunakan pada konstruksi mesin, dan setiap bagian mempunyai fungsi pemakaian yang khas. Dengan pengertian tersebut diatas, maka elemen mesin dapat dikelompokkan sebagai berikut : Elemen elemen sambungan - Sambungan susut dan tekan - Sambungan paku keling - Sambungan ulir sekrup - Sambungan baut dan pin - Sambungan pengelasan - Sambungan solder dan brazing - Sambungan Adhesif Bantalan dan elemen transmisi - Bantalan luncur - Bantalan gelinding

16 - Poros dukung dan poros pemindah - Kopling tetap& tidak tetap - Rem - Pegas - Tuas - Sabuk dan Rantai - Roda gigi Elemen-elemen transmisi untuk gas dan Liquid - Valve - Fittings PRINSIP-PRINSIP DASAR PERENCANAAN ELEMEN MESIN Perencanaan eleven mesin, pada dasarnya merupakan perencanaan bagian (komponen), yang direncanakan dan dibuat untuk memenuhi kebutuhan mekanisme dari suatu mesin. Dalam tahap-tahap perencanaan tersebut, pertimbangan-pertimbangan yang perlu diperhatikan dalam memulai perencanaan eleven mesin meliputi : 1. Jenis-jenis pembebanan yang direncanakan 2. Jenis-jenis tegangan yang ditimbulkan akibat pembebanan tsb. 3. Pemilhan bahan 4. Bentuk dan ukuran bagian mesin yang direncanakan 5. Gerakan atau kinematika dari bagian-bagian yang akan direncanakan. 6. Penggunaan komponen Standard 7. Mencerminkan suatu rasa keindahan (aspek estética) 8. Hukum dan ekonoomis 9. Keamanan operasi 10. Pemeliharaan dan perawatan Dengan memperhatikan pertimbangan tersebut diatas, maka tahap-tahap perencanaan totalnya yaitu sbb : 1. Menentukan kebutuhan 2. Pemilihan mekanisme 3. Beban mekanisme 4. Pemilihan material 5. Menentukan ukuran 6. Modifikasi 7. Gambar kerja 8. Pembuatan dan kontrol koalitas Yang dimaksud dengan tahap perencanaan tersebut diatas : 1.Menentukan kebutuhan Menentukan kebutuhan dalam hal ini adalah kebutuhan akan bagian-bagian yang akan direncanakan, sesuai dengan fungsinya 2. Pemilihan mekanisme

17 Berdasarkan fungsinya dipilih mekanisme yang tepat dari bagian mesin tersebut. Misalnya untuk memindahkan putaran poros keporos yang digerakan dipilih roda gigi payung. 3. Beban mekanis Berdasarkan mekanisme yang telah ditentukan, beban-beban mekanis yang akan terjadi harus dihitung berdasarkan data yang sesuai dengan kebutuhan, sehingga didapat jenis-jenis pembebanan yang bekerja pada elemen tersebut. 4. Pemilihan bahan (material) Untuk mendapatkan bagian mesin yang sesuai dengan kekuatannya, dilakukan pemilihan bahan dengan kekuatan yang sesuai dengan kondisi beban serta tegangan yang terjadi. Misalnya kekuatan direncanakan harus lebih kecil dari kekuatan bahan yang ditentukan dengan faktor keamanan sesuai dengan kebutuhan. 5. Menentukan ukuran Bila terjadi kesesuaian pemakaian bahan dan perhitungan beban mekanis dapat dicari ukuranukuran elemen mesin yang direncanakan dengan standart yang ada dalam standarisasi. 6. Modifikasi Modifikasi bentuk diperlukan bila bagian mesin yang direncanakan telah pernah dibuat sebelumnya. 7. Gambar Kerja Setelah mendapatkan ukuran yang sesuai, ukuran untuk pengambaran kerja didapat, baik gambar detail maupun gambar assemblynya. 8. Pembuatan kontrol kualitas Dengan gambar kerja dapat dibuat bagian-bagian mesin yang dibutuhkan, dengan mencatumkan persyaratan suaian, toleransi serta tanda pengerjaan, ini dimaksudkan untuk mendapatkan hasil pembuatan suaian dengan yang diinginkan. Dari penentuan suaian yang telah ditetapkan tersebut dapat digunakan sebagai pedoman kontrol kualitas yang disyaratkan Cara Menentukan Ukuran Baut Dalam perdagangan ulir sudah di standarisasikan & bentuk ulir nya dapat bermacam-macam yaitu: 1. Standard British Witworth ulir sekrup 2. British Association ulir sekrup 3. American National Standar ulir sekrup 4. Unified Standar ulir sekrup 5. Square thread ( Ulir sekrup bujur sangkar ) 6. Acme Thread 7. Ulir sekrup bulat ( Knuckle thread ) 8. Ulir sekrup trapesium ( Buttress thread ) 9. Ulir sekrup metris ( Metric thread ) Pada saat ini ulir yang terdapat di dalam perdagangan, ada dua standard yang dipakai yaitu : a. Standard British Witworth dengan ciri-ciri nya : - Simbol nya W misal nya W ½ artinya diameter luar nya adalah ½ inchi

18 - ukuran nya dalam satuan inchi - sudut puncak (alpha)= 55 derajat b. Standard Metris (SI) : - simbol nya (M), misal nya M20 artinya diameter luar nya adalah 20mm - semua ukuran dalam tabel dan gambar dalam satuan (mm) - sudu puncak (alpha)= 60 derajat. Ini adalah Tabel ukuran baut Standard Metris (SI) (klik tabel untuk memperbesar tampilan) Statika Pegas Statika Pegas Pegas apabila diberi beban akan mengalami perpendekkan/ lendutan, berdasarkan hukum aksireaksi, maka beban yang diberikan pada pegas sebanding dengan besarnya lendutan dikali dengan konstanta pegas.

19 Sistem Pegas Ekivalen Pegas disusun secara paralel Pegas disusun secara seri

20 Getaran Bebas Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent), dan jika ada gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar. Sistem Massa Pegas

21 Prinsip D Alembert Suatu sistem dinamik dapat diseimbangkan secara statik dengan menambahkan gaya kayal yang dikenal dengan gaya inersia, dimana besarnya sama dengan massa dikali percepatan dengan arah melawan melawan arah percepatan. Penyusunan persamaan diferensial gerak (PDG) Jawab Persamaan Diferensial Gerak

22 Setiap benda dapat bergetar bebas, jika benda tersebut mempunyai massa (m) dan kekakuan (k) dengan frekuensi pribadi (w n ) Contoh pada sistem massa-balok Balok ditumpu sederhana Balok Kantilever Balok ditumpu pegas

23 (sumber : Prof.Dr-Ing Mulyadi Bur. Lab Dinamika Struktur UNAND) Contoh perhitungan dan pemilihan ukuran baut pada tabel Suatu gantungan yang diikat kelangit-langit dengan 4 buah baut harus menahan beban sebesar N, Jika baut terbuat dari bahan Fe 490 dengan faktor keamanan yang direncanakan adalah 7, berapakah ukuran baut yang diperlukan? Jawab: Diketahui :

24 - Bahan baut Fe 490 mempunyai tegangan tarik maksimal 490 N/ mm2. - Safety factor, v = 7 - Jadi tengan tarik yang diizinkan bahan adalah : Teg.izin = Teg.mak / v = 490 / 7 = 70 N/ mm2 -F = N, - Z = 4, Penyelesaian : D c = (4.F / Z.π. Teg.izin ) = ( / 4.3,14. 70) = 6,7 mm (diameter terkecil) Maka besar diameter luar dari baut (d) : dc = 0,8 d ; d = 1,25.dc = 1,25 (6,7) = 8,375 (mm) (diameter terbesar) Dari tabel baut untuk d = 8, 375 mm diambil M 10 x 1,25 dengan diameter luarnya 10 mm dan jarak kisaarnya 1,25 mm. Dalam menentukan ukuran baut pada tabel disarankan untuk menggunakan jenis Fine Series terlebih dahulu jika diameter terbesar hasil perhitungan masih dibawah 39 mm Sistem Pendinginan Mesin Kendaraan Sistem pendinginan dalam Mesin Kendaraan adalah suatu sistem yang berfungsi untuk menjaga supaya temperatur mesin dalam kondisi yang ideal. Mesin pembakaran dalam (maupun luar) melakukan proses pembakaran untuk menghasilkan energi dan dengan mekanisme mesin diubah menjadi tenaga gerak. Mesin bukan instrumen dengan efisiensi sempurna, panas hasil pembakaran tidak semuanya terkonversi menjadi energi, sebagian terbuang melalui saluran pembuangan dan sebagian terserap oleh material disekitar ruang bakar. Mesin dengan efisiensi tinggi memiliki kemampuan untuk konversi panas hasil pembakaran menjadi energi yang diubah menjadi gerakan mekanis, dengan hanya sebagian kecil panas yang terbuang. Mesin selalu dikembangkan untuk mencapai efisiensi tertinggi, tetapi juga mempertimbangkan faktor ekonomis, daya tahan, keselamatan serta ramah lingkungan. Proses pembakaran yang berlangsung terus menerus dalam mesin mengakibatkan mesin dalam kondisi temperatur yang sangat tinggi. Temperatur sangat tinggi akan mengakibatkan desain mesin menjadi tidak ekonomis, sebagian besar mesin juga berada di lingkungan yang tidak terlalu jauh dengan manusia sehingga menurunkan faktor keamanan. Temperatur yang sangat rendah juga tidak terlalu menguntungkan dalam proses kerja mesin. Sistem pendinginan digunakan agar temperatur mesin terjaga pada batas temperatur kerja yang ideal. Prinsip pendinginan adalah melepaskan panas mesin ke udara, tipe langsung dilepaskan ke udara disebut pendinginan udara (air cooling), tipe menggunakan fluida sebagai perantara disebut pendinginan air.

25 Pendinginan Udara Dalam sistem ini, panas mesin langsung dilepaskan ke udara. Mesin dengan sistem pendinginan udara mempunyai desain pada silinder mesin terdapat sirip pendingin. Sirip pendingin ini untuk memperluas bidang singgung antara mesin dengan udara sehingga pelepasan panas bisa berlangsung lebih cepat. Sebagian dilengkapi dengan kipas (kipas eletkris atau mekanis) untuk mengalirkan udara melalui sirip pendingin, sebagian yang lain tanpa menggunakan kipas. Kelebihan Tipe ini memiliki kelebihan : Desain mesin lebih ringkas. Berat mesin secara keseluruhan lebih ringan dibandingkan tipe pendinginan air. Mudah perawatannya. Tipe ini memiliki kekurangan, harus ada penyesuaian untuk digunakan di daerah dingin atau panas terutama mesin berkapasitas besar. Tipe ini banyak diaplikasikan pada mesin pesawat, sebagian besar sepeda motor, mobil tipe lama dan sebagian kecil mobil tipe terbaru. Hampir semua mesin dengan kapasitas kecil menggunakan tipe ini, seperti mesin pemotong rumput, mesin genset dibawah 10 Kva, mesin pemotong kayu (chain saw) dan sebagainya. Pendinginan air Sistem ini menggunakan media air sebagai perantara untuk melepaskan panas ke udara. Komponen utama Komponen utama dalam sistem ini adalah : 1. Radiator berfungsi untuk melepaskan panas. 2. Saluran berupa pipa (tube) atau selang karet (hose).

26 3. Pompa berfungsi untuk sirkulasi air dalam sistem. 4. Thermostat berfungsi untuk menutup atau membuka jalur sirkulasi. 5. Kipas, berfungsi untuk membantu pelepasan panas pada radiator. Sistem ini sangat umum dipakai pada mobil, sedangkan sepeda motor jarang menggunakan tipe ini. Pendingin lain Oli mesin dalam bak poros engkol, selain berfungsi untuk pelumas bagian dalam mesin juga turut serta dalam proses pendinginan mesin. (sumber : wikipedia)