4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Motor Motor adalah suatu komponen utama dari sebuah kontruksi permesinan yang berfungsi sebagai penggerak. Gerakan yang dihasilkan oleh motor adalah sebuah putaran poros. Komponen lain yang dihubungkan dengan poros motor adalah pulley atau pun roda gigi yang kemudian dihubungkan dengan sabuk atau rantai. Menurut jenisnya motor terbagi menjadi 2 yaitu motor bakar dan motor listrik. Motor bakar dibedakan menjadi 2 jenis yaitu motor bensin dan motor diesel. Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder (internal combustion engine). Motor bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yang membedakanya dengan motor diesel. Motor listrik adalah motor yang berputar karena adanya sumber daya listrik yang menghidupkan stator elektro motor sehingga menyebabkan terjadinya medan magnet dan memicu rotor untuk berputar. Sumber tenaga dari motor listrik adalah listrik dari PLN. Motor listrik di bagi menjadi beberapa tipe dengan kebutuhan daya sesuai yang di butuhkan. 2.1 Daya Penggerak Secara umum daya diartikan sebagai kemampuan yang dibutuhkan untuk melakukan kerja, yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP. Untuk menentukan harga daya perlu memperhatikan beberapa hal yang mempengaruhinya, diantaranya adalah harga gaya, torsi, kecepatan putar dan berat yang bekerja pada mekanisme tersebut. Berikut adalah rumus untuk mencari harga daya, gaya, torsi, kecepatan putar dan berat: a. Mencari harga daya ( P ): Berdasarkan besar usaha atau energi tiap satuan waktu, daya rumuskan: P =.......(2.1)
5 P = Daya (watt) w = Usaha (joule) t = Waktu (second) Berdasarkan putaran poros, maka daya dapat dihitung dengan rumus: P =......(2.2) n = Putaran poros (rpm) T = Torsi (kg.m) P = Daya (watt) b. Mencari harga gaya ( F ) Gaya adalah suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak. F = m. a ( N atau kg. m/s )...(2.3) F = Gaya ( N atau kg. m/s ) m = Massa (kg) a = Percepatan (m/s ) c. Mencari harga gaya berat ( W ) Berat suatu benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda itu. W = m. g (N atau kg. m/s )... (2.4)
6 W = Berat (N atau kg. m/s ) m = Massa (kg) g = Percepatan gravitasi 10 m/s d. Mencari harga torsi ( T ) Besarnya torsi merupakan hasil perkalian gaya dengan jarak terhadap sumbu: T = F. r... (2.5) T : Torsi (N.m) F : Gaya (N) r : Jarak terhadap sumbu (m) 2.2 Pulley Pulley adalah bagian atau elemen mesin yang berfungsi mentransmisikan atau meneruskan tenaga dari poros satu ke poros lain memakai sabuk. Pulley bisa dibuat dari besi tuang, baja tuang atau baja yang dicetak, dan biasa juga terbuat dari Alumunium, pulley pada umumnya terbuat dari besi tuang karena harganya rendah. Pulley dapat dibagi dalam beberapa jenis diantaranya: Sheaves/V-Pulley, paling sering digunakan untuk transmisi, produk ini digerakkan oleh V-Belt karena kemudahannya dan dapat diandalkan. 1) Variable Speed Pulley, perangkat yang digunakan untuk mengontrol kecepatan mesin. Dimana kondisi memproses kebutuhan penyetelan aliran dari pompa atau kipas, memvariasikan kecepatan dari drive. 2) Mi Lock Pulleys, digunakan pada pegas rem jenis ini menawarkan keamanan operasional yang tinggi semua aplikasi, melindungi personil, mesin dan peralatan, dapat diandalkan untuk pengereman yang mendadak atau fungsinya menahan pada mesin yang tiba-tiba mati atau karena kegagalan daya.
7 3) Timing Pulley, Ini adalah jenis lainnya dari katrol dimana ketepatan sangat dibutuhkan untuk aplikasi. Material khusus yang tersedia untuk aplikasi yang mempunyai kebutuhan yang lebih spesifik. a. Diameter pulley yang digerakkan: D =.... (2.6) D2 D1 n1 n2 = Diameter pulley yang digerakkan (mm) = Diameter pulley penggerak (mm) = Putaran pulley penggerak (rpm) = Putaran pulley yang digerakkan (rpm) 2.4 Statika Struktur Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi suatu obyek tinjauan utama dan meliputi gaya luar dan gaya dalam. Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gambar 2.1.Sketsa prinsip statika kesetimbangan Jenis bebannya dibagi menjadi: 1. Beban dinamis adalah beban sementara dan dapat dipindahkan pada konstruksi.
8 2. Beban statis adalah beban yang tetap dan tidak dapat dipindahkan pada konstruksi. 3. Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik. 4. Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan luas. 5. Beban terbagi variasi adalah beban yang tidak sama besarnya tiap satuan luas. 6. Beban momen adalah hasil gaya dengan jarak antara gaya dengan titik yang ditinjau. 7. Beban torsi adalah beban akibat puntiran. Gambar 2.2.Sketsa gaya dalam 2.4.1 Gaya Luar Adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gaya luar dapat berupa gaya vertikal, horisontal dan momen puntir. 2.4.2 Gaya Dalam Gaya-gaya yang bekerja di dalam struktur atau gaya yang merambat dari muatan kepada reaksi perletakan disebut gaya dalam. Gaya-gaya dalam dapat berupa. 1) Gaya Normal (N), yaitu gaya yang bekerja sejajar dengan sumbu memanjang batang 2) Gaya Lintang (L), yaitu gaya yang bekerja tegak lurus dengan sumbu memanjang batang. 3) Gaya Momen(M), yaitu yang hendak membengkokkan batang. 4) Reaksi adalah gaya lawan yang timbul akibat adanya beban. Semua reaksi gaya di dalam komponen struktur dapat di tentukan dengan menggunakan rumus keseimbangan statika, sebagai berikut.
9 = 0... (2.7) = 0... (2.8) = 0... (2.9) 2.4.3 Diagram Gaya Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram gaya dalam itu sendiri adalah sebagai berikut : 1. Diagram gaya normal (NFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi pada suatu konstruksi. 2. Diagram gaya geser (SFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi pada suatu konstruksi. 3. Diagram moment (BMD), diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedangkan dalam ilmu statika, tumpuan terdiri dari berbagai macam jenis, antara lain sebagai berikut : a. Tumpuan roll/ penghubung. Tumpuan rol hanya dapat menerima gaya tegak lurus, dan tidak mampu menahan momen. Dengan demikian tumpuan rol hanya dapat menahan satu gaya reaksi yang tegak lurus. Gambar 2.3.Sketsa reaksi tumpuan rol b. Tumpuan sendi.
10 Tumpuan sendi dapat menerima gaya dari segala arah tetapi tidak mampu menahan momen. Dengan demikian tumpuan sendi hanya mempunyai dua gaya reaksi yaitu reaksi vertikal dan reaksi horizontal. Gambar 2.4.Sketsa reaksi tumpuan sendi c. Tumpua jepit. Tumpuan jepit dapat menahan gaya kesegela arah dan dapat menahan momen. Dengan demikian jepit mempunyai tiga reaksi yaitu reaksi vertikal, reaksi horizontal, dan reaksi momen. Gambar 2.5.Sketsa reaksi tumpuan jepit 2.5 Poros Poros merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang berputar dimana fungsinya untuk meneruskan daya dari satu tempat ke tempat lain. Dalam penerapannya poros dikombinasikan dengan puli, bearing, roda gigi dan elemen lainnya. 1) Kekuatan poros Dalam perancangan pembuatan poros ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan misalnya : kelemahan, tumbukan dan pengaruh kosentrasi bila menggunakan poros bertangga atau pun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban tersebut.
11 2) Kekakuan poros Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan, tetapi adanya lenturan yang terlalu besar akan mengakibatkan getaran mesin dan suara. Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut. Material poros yang biasa digunakan dalam putaran tinggi dan bebas yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan dengan proses pengerasan kulit sehingga tahan terhadap keausan. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan pemilihan jenis heat treatment yang tepat untuk kekuatan maksimal. Dalam perhitungan poros dapat diketahui dengan melihat dari pembebanan: a. Torsi yang terjadi pada poros: =...... (2.10) T = Torsi pada poros (Nm) P = Daya (watt) N = Putaran poros (rpm) b. Momen yang terjadi pada poros: M = F. L... (2.11) M = Momen (kg mm) F = Gaya yang terjadi (kg) L = Jarak terhadap gaya (mm) c. Torsi Equivalen: = +... (2.12)
12 Keterangan : Te = Torsi Equivalen (kg mm) M = Momen bending atau lentur (kg mm) T = Torsi (kg mm) d. Diameter Poros: =..... (2.13) Keterangan : d = Diameter poros (mm) τs = Tegangan geser maksimum (kg/mm 2 ) 2.6 Permesinan dan Pengelasan 2.6.1.Mesin bubut Mesin bubut adalah suatu mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Gambar 2.6 Mesin Bubut. Proses pembubutan adalah salah satu proses permesinan yang mengunakan pahat dengan satu mata potong untuk membuang material dari permukaan benda kerja yang berputar. Pahat bergerak pada arah linier sejajar
13 dengan sumbu putar benda kerja seperti yang terlihat pada gambar. Dengan mekanisme kerja seperti ini, maka proses bubut memiliki kekhususan untuk membuat benda kerja yang berbentuk silindris. Benda kerja dipegang (dicekam) pada poros spindel dengan bantuan chuck yang memiliki rahang pada salah satu ujungnya, yaitu pada pusat sumbu putarnya, sementara ujung lainnya dapat ditumpu dengan center yang lain. Gerak rotasi benda kerja akan menghasilkan gerak potong, sementara pahat yang dibawa oleh eretan pada arah translasi sejajar dengan sumbu spindel dan sumbu putar benda kerja akan menghasilkankan gerak makan. Mesin bubut dirancang terutama untuk dapat membuat benda kerja dengan bentuk dasar silindris, misalnya membuat poros silindris, poros kerucut (tirus), lubang silindris dan membuat ulir. a) Pengerjaan Yang Bisa Dikerjakan Mesin Bubut 1. Pembubutan tepi (facing). Pengerjaan benda kerja terhadap tepi penampangnya atau tegak lurus terhadap sumbu benda kerja. 2. Pembubutan silindris (turning). Pengerjaan benda kerja dilakukan sepanjang garis sumbunya. Baik pengerjaan tepi maupun pengerjaan silindris posisi dari sisi potong pahatnya harus terletak center terhadap garis sumbu dan ini berlaku untuk semua proses pemotongan pada mesin bubut. 3. Pembubutan alur (grooving). Pembubutan yang dilakukan di antara dua permukaan. 4. Pembubutan tirus (chempering). Adapun caranya sebagai berikut: o Dengan memutar compound rest. o Dengan menggeser sumbu tail stock. o Dengan menggunakan taper attachment. 5. Pembubutan ulir. Bentuk ulir didapat dengan cara menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan referensi mal ulir (thread gauge). Bisa juga
14 menggunakan pahat tertentu ukurannya yang sudah dijual di pasaran, biasanya untuk ulir-ulir standar. 6. Drilling. Membuat lubang awal pada benda kerja. 7. Boring. Memperbesar lubang pada benda kerja. 8. Kartel (knurling). Membuat profil atau grif pegangan pada benda kerja seperti pada pegangan tang, obeng agar tidak licin. Gambar 2.7 Bentuk pengerjaan pada mesin bubut. a. Parameter Pada Permesinan Bubut Gambar 2.8 Parameter pahat bubut. 1. Kecepatan potong biasanya dinyatakan dalam istilah mm/menit, yaitu kecepatan dimana pahat melintasi benda kerja untuk mendapatkan hasil yang paling baik pada kecepatan yang sesuai. Kecepatan potong: V=..... (2.16)
15 Keterangan : V d o n = Kecepatan potong (mm/min). = Diameter awal benda kerja (m). = Kecepatan putaran (rpm). 2. Kedalaman pemotongan (depth of cut) adalah tebal bahan yang dipotong setiap satu siklus pengerjaan, satuannya adalah mm. 3. Pemakanan (feed) adalah tebalnya pemotongan setiap satu putaran benda kerja. Besarnya pemakanan ini ditentukan oleh jenis poros berulir pada mesin bubut. Satuan dari pemakanan adalah mm/revolution. 4. Jumlah langkah pemakanan i =... (2.17) i d o df t = Jumlah langkah pemakanan. = Diameter awal (mm). = Diameter akhir (mm). = Kedalaman pemakanan (mm). 5. Waktu pembubutan T =... (2.18) i d o df = Jumlah langkah pemakanan. = Diameter awal (mm). = Diameter akhir (mm).
16 t = Kedalaman pemakanan (mm). 6. Menentukan sudut yang akan digunakan tan =....(2.19) α = Besar sudut putaran eretan atas p = Panjang benda kerja tirus do = Diameter besar df = Diameter kecil 2.6.2. Mesin Gerinda Mesin gerinda adalah salah satu mesin perkakas yang digunakan untuk mengasah/memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja Mesin Gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan. 2.6.3. Mesin Bor Mesin bor adalah suatu jenis mesin gerakanya memutarkan alat pemotong yang arah pemakanan mata bor hanya pada sumbu mesin tersebut (pengerjaan pelubangan). Sedangkan Pengeboran adalah operasi menghasilkan lubang berbentuk bulat dalam lembaran kerja dengan menggunakan pemotong berputar yang disebut bor. Berikut ini merupakan jenis cutting tool (mata bor) yang digunakan dalam proses pengeboran: 1. Drilling yaitu proses yang digunakan untuk membuat suatu lubang pada benda kerja yang solid. 2. Step drill yaitu proses yang digunakan untuk pembuatan lubang dengan diameter bertingkat. 3. Reaming adalah cara akurat pengepasan dan finishing lubang yang sudah ada sebelumnya.
17 4. Boring yaitup roses memperluas sebuah lubang yang sudah ada dengan satu titik pahat. Boring lebih dipilih karena dapat memperbaiki ukuran lubang, atau keselarasan dan dapat menghasilkan lubang yang halus. 5. Counter Bor merupakan operasi ini menggunakan pilot untuk membimbing tindakan pemotongan. Digunakan untuk proses pembesaran ujung lubang yang telah dibuat dengan kedalaman tertentu, untuk mengakomodasi kepala baut. Gambar 2.9 Berbagai jenis proses pengeboran 2.6.4. Pengelasan Pengelasan adalah suatu sambungan yang permanen yang mana berasal dari peleburan dari dua bagian yang di gabungkan bersama, dengan atau tanpa penggunaan penekanan dan pengisian material. Panas yang dibutuhkan untuk meleburkan material berasal dari nyala api pada Las asitelin atau Las busur listrik pada Las listrik. Pada proses pengerjaan proyek akhir ini menggunakan Las listrik untuk membuat rangka.
18 Gambar 2.10. Mesin las Jenis jenis sambungan las yang dipakai pada pembuatan alat ini antara lain seperti pada gambar 2.7 dibawah ini. Gambar. 2.11. jenis jenis sambungan las a. Sambungan las sudut dalam b. Sambungan las sudut luar c. Sambungan las tumpang d. Sambungan las T