BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Fungsi upper Hinge Pada Refrigerator Dalam dunia industry manufactur, khususnya industry refrigerator ( lemari pendingin ) terdapat berbagai jenis komponen atau part yang mempumyai kegunaan dan fungsi masing masing guna mendukung kerja alat. Bagian yang cukup berpengaruh dalam menjaga suhu ruang atau cabin bagian dalam refrigerator agar tetap terjaga yaitu pintu, pada jaman sekarang sudah banyak mengalami modifikasi. Hal ini tidak lepas dari standart yang sudah ditetapkan oleh masing masing industry refrigerator, terutama pada pintu bagian atas. Bagian atas merupakan ruang pendingin freezer yang memerlukan tingkat pendingin suhu yang cukup tinggi dan ini mengaharuskan pintu dapat berfungsi dengan baik. Agar pintu tersebut dapat bekerja dengan baik diperlukan factor pendukung seperti part yaitu Upper Hinge Pass ( engsel ) part ini merupakan factor pendukung utama agar pintu refrigerator dapat berfungsi dengan baik. Engsel pintu menduduki peringkat pertama pada bagian pintu refrigerator yang disebabkan oleh seringnya buka tutup pintu yang diisi cukup banyak beban yang cukup 6
berat seperti botol air minum, sirup, kecap dan lain-lain. Hal ini menyebabkan kontruksi hinge ( engsel ) diharuskan mampu menahan beban, baik pada saat proses assembling maupun pada saat digunakan oleh konsumen. Dalam hal modifikasi tidak jarang setiap perusahaan manufaktur melakukan penciutan pada cost material, hampir pada setiap part. Hal ini terjadi karena semakin mahalnya bahan yang digunakan untuk proses produksi dan juga demi menekan biaya produksi yang cukup tinggi. Pemakaian material yang low cost mendorong pihak engineering menggunakan bantuan media software seperti : Solidwork, Auto Cad, Catia dan lain lain, untuk membuat sketsa gambar part yang nantinya akan dimodifikasi pada struktur profilnya, sekaligus juga digunakan untuk melakukan simulasi kekuatan kontruksi struktur profil part tersebut. Pada tulisan ini, perhitungan matematis manual dari kekuatan konstruksi yang dimodifikasi profilnya, juga akan dilakukan sebagai pembanding hasil simulasi dari software. 2.2. Standar Nilai Keamanan Industri Pada Perancangan Menurut Juvinal dan Marshek (2000: 259), safety factor sebenarnya berasal dari kekuatan rentang mutlak material yang dibagi untuk mendapatkan nilai working stress atau design stress. Secara teoritis safety factor ini akan menjadi landasan dasar untuk merekayasa sebuah rancangan baru tentang sebuah konstruksi. Selain itu safety factor akan menjadi tolak ukur efisiensi dalam penggunaan bahan yang digunakan. Secara teoritis safety factor yang digunakan dalam skala industri yaitu berkisar antara 2-4. 7
Misalnya saja sebuah konstruksi setelah modelnya dilakukan pengujian strength wizard didapat angka sampai 20, berarti secara efisien bahan yang digunakan berlebihan. Hubungan antara besar tegangan pembebanan ( ) dengan tegangan izin bahan / maksimum ( ), dinyatakan oleh faktor keamanan (Sf), dimana : Sf = Machine Design, Khurmi Guppta Faktor keamanan dalam hal ini tentunya adalah sebagai faktor yang harus ditetapkan perancang untuk menghadapi kemungkinan dari pembebanan maksimum (diluar kondisi normal) yang akan diterima elemen mesin saat berfungsi. Sehingga dalam desain konstruksi mesin, besarnya angka keamanan harus lebih besar dari 1 (satu). Faktor keamanan diberikan pada desain konstruksi dan komponen mesin dengan tujuan agar desain tersebut mempunyai ketahanan terhadap beban yang diterima. Pemilihan Faktor Keamanan yang akan digunakan pada rancangan elemen mesin, tentunya tergantung dari sejumlah pertimbangan, seperti : a. Material / Bahan yang akan digunakan. b. Jenis pembebanan. c. Proses Pembuatan / manufacture d. Sifat kondisi kerja. e. Bentuk komponen. 8
Makin besar kemungkinan adanya kerusakan pada komponen mesin, maka angka keamanan diambil makin besar. Tabel di bawah ini memperlihatkan besarnya faktor kemanan untuk beberapa jenis bahan serta tipe pembebanan yang mengenainya. Tabel 2.1 Safety Factor bahan dan pembebanan A Text Book of Machine Design, R.S. Khurmi Bahan Beban tetap Beban dinamis Beban kejut Besi cor 5 s/d 6 8 s/d 12 16 s/d 20 Besi cor kelabu 4 7 10 s/d 15 Baja 4 8 12 s/d 16 Bahan paduan 6 9 15 Timber 7 10 s/d 15 20 Menurut Thumb, faktor keamanan dapat dengan cepat diperkirakan menggunakan variasi lima ukuran sebagai berikut : Sf = Sf material x Sf tegangan x Sf geometri x Sf analisa kegagalan x Sf keandalan Perkiraan kontribusi untuk material, Sf material : Sf = 1,0... jika properti material diketahui. Jika secara eksperimental diperoleh dari pengujian spesimen. 9
Sf = 1,1...jika properti material diketahui dari buku panduan atau nilai fabrikasi. Sf = 1,2 1,4...jika properti material tidak diketahui. Perkiraan kontribusi tegangan akibat beban, Sf tegangan : Sf = 1,0 1,1...jika beban dibatasi pada beban statik atau berfluktuasi. Jika beban berlebih atau beban kejut dan jika menggunakan metode analisa yang akurat. Sf = 1,2 1,3...jika gaya normal dibatasi pada keadaan tertentu dengan peningkatan 20% - 50%, dan metode analisa tegangan mungkin menghasilkan kesalahan dibawah 50%. Sf = 1,4 1,7...jika beban tidak diketahui atau metode analisa tegangan memiliki akurasi yang tidak pasti. Perkiraan kontribusi untuk geometri, Sf geometri Sf = 1,0...jika toleransi hasil produksi tinggi dan terjamin. Sf = 1,0...jika toleransi hasil produksi rata-rata. Sf = 1,1 1,2... jika dimensi produk kurang diutamakan. Perkiraan kontribusi untuk menganalisis kegagalan SF analisa kegagalan 10
Sf = 1,0 1,1...jika analisis kegagalan yang digunakan berasal dari jenis tegangan seperti tegangan unaksial atau tegangan statik multi aksial atau tegangan lelah multi aksial penuh. Sf = 1,2...jika analisis kegagalan yang digunakan adalah luasan teori yang sederhana seperti pada multi aksial, tegangan bolak balik penuh, tegangan rata-rata unaksial. Sf = 1,3 1,5...jika analisis kegagalan adalah statis atau tidak mengalami perubahan seperti kerusakan pada umumnya atau tegangan rata-rata multi aksial. Perkiraan kontribusi untuk keandalan, FS kehandalan Sf = 1,1...jika suatu komponen tidak membutuhkan kehandalan yang tinggi. Sf = 1,2 1,3...jika keandalan pada harga rata-rata 92%-98%. Sf = 1,4 1,6...jika keandalan diharuskan tinggi lebih dari 99%. Pihak pabrikan dari manapun didunia ini senantiasa akan berusaha menjaga kerahasiaan dari racikan rancang bangun teknologinya. Secara umum mereka bisa mematenkannya (licency/hak paten merek), tapi tidak semua hasil R&D tadi dengan mudah dan murah untuk dipatenkan. Alhasil, sesuai dengan hukum produksi massal, maka pemakaian material dan bentuk struktur konstruksi standar pasaran menjadi panutan bagi pihak 11
produsen agar bisa bertahan, guna menghadapi persaingan pasar global yang senantiasa berfluktuasi secara dinamis dari hari ke hari, bahkan detik ke detik waktu berjalan. Oleh karenanya, pihak pabrikan justru sangat membutuhkan kepiawaian para perancangnya di bagian produksi untuk merekayasa secara lansung bentuk struktur konstruksi profil, dibandingkan dengan mengutak atik kekuatan bahan yang sudah standar secara fabrikasi. Dengan demikian, maka nilai faktor keamanan yang diambil tentunya akan berkisar pada nilai faktor keamanan selain SF material. 2.3.Tegangan Lentur (Bending stress) Tegangan Lentur merupakan tegangan yang diakibatkan oleh bekerjanya momen lentur pada benda. Pelenturan benda disepanjang sumbunya kearah bawah menyebabkan terjadi tekanan di sisi bagian bawah, karena memendek. Sebaliknya sisi bagian atas tertarik, karena bertambah panjang. Dengan demikian struktur material benda dibawah sumbu akan mengalami tegangan tekan, sebaliknya dibagian atas sumbu akan menderita tegangan tarik. Sedangkan daerah diantara permukaan atas dan bawah, yaitu yang sejajar dengan sumbu benda tetap, tidak mengalami perubahan, ini disebut sebagai bidang netral. Persamaan hubungan momen lentur (M L ) dan tegangan lentur ( L ), adalah : M L / I = L / y = E / R.Machine Design, Khurmi Guppta Dengan : I = inersia pada sumbu benda (I xx atau I yy ). y = jarak dari bidang netral ke permukaan luar benda. 12
E = modulus elastisitas / Young. R = radius kelengkungan benda. Dari persamaan di atas, rumus tegangan lentur diformulasikan menjadi : L =. y Karena E dan R adalah konstan, oleh karena itu dalam batas elastis, tegangan pada sembarang titik adalah berbanding lurus terhadap y, yaitu jarak titik ke sumbu netral. persamaan di atas diformulasikan lagi menjadi : L =. y = / =.Machine Design, Khurmi Guppta Rasio I/y diketahui sebagai modulus penampang (section modulus) dan dinotasikan dengan Z. Balok lurus yang mengalami momen lentur M seperti pada gambar di bawah 2.4. Komponen Upper Hinge set : 1 2 3 5 6 4 Gambar 2.1 komponen upper hinge 13
1. Upper Hinge Cover : Berfungsi sebagai cover bodi dari upper hing agar refrigerator dapat terlihat lebih indah. 2. Upper Hinge : Sebagai penyangga pintu dan engsel, agar pintu dapat terbuka dan menutup dengan baik. 3. Front leg R dan L : Part ini berfungsi sebagai kaki refrigerator bagian depan kanan dan kiri. 4. Midle hinge : Berfungsi sebagai penghubung sekaligus penyangga pintu atas dan bawah. 5. Pin Dan Ring Middle Hinge : Berfungsi sebagai dudukan middle hinge agar pintu bawah dapat di assy dengan pintu bagian atas refrigerator 6. Nut : Untuk mengencangkan semua komponen upper hinge agar dapat terpasang di refrigerator 2.5. Macam Macam Model Dari Upper Hinge Gambar 2.2. Upper Hinge Model 1 14
Gambar 2.3. Upper Hinge Model 2 Gambar 2.4. Upper Hinge Model 3 15
Gambar 2.5. Upper Hinge Model 4 Gambar 2.6. Upper Hinge Model 5 16
Dari masing masing gambar model upper hinge pass diatas semuanya memiliki fungsi yang sama yaitu seabagai penopang dan engsel pintu refrigerator agar pintu dapat terbuaka dan tertutup dengan baik, Hanya aplikasi pemakainnya disesuaikan dengan jenis dan kontruksi pintu yang digunakan. 17