BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Airfoil Sebuah airfoil atau aerofoil, dalam Bahasa Inggris merupakan sebuah bentuk profil melintang dari sebuah sayap, blade, atau turbin. Bentuk ini memanfaatkan fluida yang melewati bentuk tersebut, agar dihasilkan gaya-gaya aerodinamik. Gaya yang bekerja secara tegak lurus dengan arah pergerakan, dinamakan Lift / gaya angkat, sedangkan gaya yang paralel dengan arah gerak, dinamakan Drag gaya hambat. Lift atau gaya angkat di hasilkan dri perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh fluida yang bergerakn sepanjang profil airfoil tersebut, perbedaan tekanan pada bagian atas upper surface lebih kecil dari pada tekanan pada bagian bawah lower surface, sehingga timbullah gaya ke atas. Drag atau yang lebih dikenal dengan gaya hambat, merupakan sebuah gaya yang timbul akibat adanya bentuk profil dan udara. Gaya ini timbul sebagai akibat gesekan dari fluida dengan profil dari sebuah airfoil yang lebih dikenal dengan friction dtrag, dan adanya separasi aliran fluida yang dinamakan dengan pressure drag. II-5
6 Gambar II.1 Gaya Aerodinamika Untuk mendapatlkan gaya angkat digunakan rumus berikut : (1) Drag dapat di cari dengan menggunakan persamaan berikut : (2) Bagian terdepan dari sebuah airfoil dinamakan Leading Edge, dimana terletak di sebelah kiri, pada gambar II.1. Aliran udara diasumsikan mengalir dari kiri ke kanan, sementara gaya angkat Lift, bekerja ke atas. Garis lurus yang menghubungkan antara Leading edge dan Trailing Edge, dinamakan garis chord Chord Line, (c). Permukaan atas sebuah airfoil dinamakan Upper Surface, dan bagian bawah Lower Surface. Sudut serang, atau Angle of Attack ( ), merupakan sudut yang terbentuk antara kecepatan free stream, dan Chord Line.
7 Gambar II.2 Bagian-bagian Airfoil Pada umumnya penggunaan profil airfoil, menggunakan standar yang dinamakan dengan "NACA, yang merupakan standar acuan, yang data-datanya telah diketahui melalui pengujian dan penelitian. Penamaan dari sebuah airfoil NACA, menggunakan empat dijit angka, yang menentukan karakter dari airfoil tersebut. Digit ke 1, 2, 3, dan 4, digit pertama mengidentifikasikan chamber, sebagai persentasi dari chord (c), untuk bagian yang simetris nilai adalah nol. Digit kedua mengidentifikasikan chamber terjadi pada X*10% (c). Dan digit ke-3 dan ke-4 mengidenifikasikan ketebalan maksimal, thickness (t), dalam persen, dijit tiga+empat %. 2.2 Autodesk Inventor CAD (Computer Aidded Design) adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan perancangan mekanik, dengan bantuan dari komputer, bermedia penyimpanan, sehingga dapat mempermudah pekerjaan perancangan, dan juga mampu melakukan pekerjaan dengan lebih teliti dengan hasil yang baik, dalam waktu yang singkat. Pada umumnya pekerjaan perancangan yang dilakukan berupa perancangan 2-dimensi dan 3-dimensi. Beberapa software CAD yang umum digunakan di Industri ataupun lingkungan Pendidikan :
8 1. CATIA 2. Autodesk Inventor 3. AUTOCAD 4. Solid Work 5. Dan sebagainya. Autodesk Inventor merupakan sebuah perangkat lunak CAD Computer Aidded Design atau lebih dikenal dengan Solid Modelling, yang umum digunakan dalam penyelesaian permasalahan-permasalahan perancangan mekanis dalam tiga dimensi. o PerancanganPart Perancangan sebuah part, merupakan proses pembuatan sebuah komponen dari sebuah mesin, diawali dengan pembuatan sketsa model, yang dibentuk dengan garis, atau menggunakan bentuk bangun dua dimensi sederhana seperti bujursangkar, segitiga, lingkaran, dsb., dan dilanjutkan dengan pembuatan model solid (solid modelling), seperti extrude, loft, swap, dsb. o Perakitan Part Part-part yang telah dibuat pada Autodesk Inventor, kemudian dikumpulkan dalam sebuah file sedemikian sehingga dilakukan perakitan untuk membuat sebuah kesatuan, yang membentuk sebuah Rangakain Assembly (Assembly Line). o Pembuatan Gambar Teknik Pada software CAD khususnya Autodesk Inventor, terdapat aplikasi untuk membuat gambar teknik, file berektensi *.dwg. Tidak hanya part, namun keseluruhan rangkaian assembly, dapat dibuat gambar teklniknya.
9 2.3 Pemesinan Dalam pengerjaan tugas akhir ini, menggunakan metoda CNC dalam proses produksi blade dan hub, dan beberapa proses pemesinan tambahan, dalam proses akhirnya. 2.3.1 CNC Computer Numerically Controlled (CNC), merupakan sistem automasi mesin perkakas yang dioperasikan oleh perintah-perintah yang terprorgram dan disimpan dalam media penyimpanan. Baris-baris perintah yang berisikan kode-kode numerik program yang diterjemahkan oleh komputer sebagai CPU (Central Processing Unit) kedalam baris-baris kode yang dapat dibaca oleh sebuah mesin CNC, yang berisikan perintah untuk melakukan pergerakan, perintah pemakanan benda kerja, dan proses-proses lainnya. Gambar II.2 Mesin CNC Milling SIEMENS 2.3.1.1 Gambar Kerja Gambar kerja adalah gambar dari suatu benda kerja atau produk yang hendak dibuat, yang berisikan dimensi-dimensi ukuran dari benda kerja tersebut. Digunakan sebagai patokan dalam pembuatan sebuah benda kerja atau produk.
10 2.3.1.2 Working Plan/ Perencanaan Kerja Dalam pembuatan benda kerja menggunakan mesin CNC, perencanaaan kerja berfungsi untuk mempermudah pekerjaan, biasanya sebuah tabel yang berisikan tool-tool yang hendak digunakan, cutting speed, dan letak-letak tool tersebut pada toolset pada mesin CNC. 2.3.1.3 G-CODE G-CODE adalah nama unum dari bahasa pemrograman CNC, yang memiliki banyak implementasi dalam automasi mesin perkakas, G-CODE berisikan instruksi-instsuksi mesin CNC, seperti pergerakan, pemakanan, pengaturan kecepatan pasa mesin CNC. Sintak G-CODE, diawali dengan kata G+dijit angka, dimana dijit angka terbsebut merupakan fariasi intruksi pada mesin CNC. Namun beberapa sintaks tidak menggunakan awalan huruf G sebagai intruksi. Beberapa sintaks G-CODE yang umum digunakan dilampirkan dalam halan lampiran. 2.3.2 Proses Pemesinan Tambahan 2.3.2.1 Gurdi Proses gurdi adalah proses pembuatan lubang pada benda kerja, atau pembesaran lubang (hole) pada benda kerja, dengan menggunakan alat yang dinamakan mesin bor/ gurdi.
11 Gambar II.3 Bagian-bagian mesin bor Penentuan RPM (n) dalam pemboran benda kerja dirumuskan sebagai : (3) Tahap pemboran yang baik, adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan garis acuan, dengan menggunakan penggores. 2. Penitikan awal sebagai titik acuan menggunakan penitik besi, dan sebagai permulaan dari pelubangan menggunakan bor, hal ini dimaksudkan agar tingkat ketelitian pengeboran akan semakin baik, dan mengurangi resiko kesalahan pemboran. 2.4 Static Balancing Static balamcing, adalah sebuah metoda dalam upaya memperoleh keseimbangan putaran benda, tujuan dari metoda ini adalah untuk memperoleh keseimbangan perputaran benda. Perputaran sebuah benda dikatakan seimbang
12 apabila benda berputar dengan sebuah titik acuan kemudian berhenti pada titik yang berbeda setelah perutaran dilakukan 2.5 Teori Mekanik 2.5.1 Hukum Newton 1 Sebuah benda dikatakan setimbang apabila benda tersebut tidak ada gaya yang bekerja padanya, atau gaya yang bekerja adalah sama besarnya dengan gaya yang berlawanan arah dengan gaya yang bekerja tersebut. Hukum Newton 1 dirumuskan dengan : (4) 2.5.2 Moment Sebuah gaya cenderung memutar suatu benda terhadap suatu sumbu. Sumbu ini dapat merupakan sembarang garis yang tidak berpotongan maupun sejajar dengan garis kerja gaya tersebut. Momen adalah sebuah vektor M yang tegak lurus terhadap bidang benda. Arah M adalah tergantung daripada arah berputarnya benda akibat F. Momen dapat dirumuskan sebagai beikut : (5) 2.5.3 Tegangan Tegangan atau Stress, dirumuskan sebagai gaya per satuan luas. (6)
13 2.5.4 Modulus Elastisitas Nilai batas ketahanan maksimal terhadap sebuah gaya baik tarikan maupun tekan, dan puntiran sebelum sebuah benda mengalami perpatahan, dinamakan modulus elastisitas E, moulus elastisitas dirumuskan sebagai tegangan dibagi dengan nilai, sebagai nilai perbandingan perpanjangan yang dialami sebuah benda. (7)