1 / 59

elemen-mesin

delu
Download Presentation

elemen-mesin

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. PENDAHULUANElemen Mesin Metode dan proses perencanaan serta perancangan bagian-bagian permesinan untuk memenuhi kebutuhan tertentu. Suatu rangkaian mesin yang terdiri dari beberapa kombinasi yang dirancang dengan konsep yang tepat, sehingga dapat bekerja dengan baik sebagai satu kesatuan.

  2. Tujuan perencanaan dan perancangan : Untuk mengetahui jenis sambungan dalam teknologi permesinan, memahami mekanisme kerja dan mendeteksi bagian-bagian mesin, serta menguasai metode perhitungan kekuatan.

  3. Beberapa pertimbangan perencanaan dan perancangan elemen mesin :1. Pembebanan2. Jenis elemen yang bergerak3. Sifat material bahan4. Kelayakan pemakaian yang ekonomis5. Faktor keamanan

  4. Pembebanan (Loading) Gaya yang bekerja pada suatu bidang. Sumber beban mencakup energi transmisi, berat elemen, hambatan gesek dan momen inersia.Jenis-jenis pembebanan :a. Beban tetap beban terpusat, beban merata, beban teratur dan beban tidak teratur.b. Beban tidak tetapc. Beban kejut

  5. Tegangan (Stress) Beban gaya setiap satuan luas bidang yang menahan beban.Jenis-jenis tegangan :a. Tegangan normal - Tegangan tarik (tensile) - Tegangan tekan (compressive)

  6. b. Tegangan geser (shear) c. Tegangan lentur (bend) Mσ = Z M = Momen inersia Z = Modulus luas

  7. d. Tegangan puntir G θ r T rτ = = ℓ I G = Modulus rigiditas θ = Sudut puntir r = Jari-jariℓ = Panjang I = Momen inersia polar

  8. Regangan (Strain) Pertambahan panjang (deformasi) sebuah benda/logam menjadi lebih panjang dari bentuk semula Jenis-jenis regangan :a. Regangan linierb. Regangan lateralc. Regangan volumetrikd. Regangan geser

  9. Modulus Elastisitas (Modulus Young) Adalah hubungan antara tegangan dan regangan.σE = ℓE = Modulus elastisitasσ = Teganganℓ = Regangan

  10. Diagram tegangan-reganganσ Keterangan : OA = Daerah elastisD AB = Daerah plastis BC = Daerah luluh D = Titik ultimateB C E E = Patah (failure)A0 ℓ

  11. SAMBUNGAN PAKU KELING (RIVET)Merupakan jenis sambungan tetap. Pemakaian sambungan paku keling :- Pekerjaan konstruksi ringan atau berat- Pekerjaan bangunan kapal dan pesawat terbang- Pekerjaan kilang minyak, turbin dan ketel

  12. Beberapa kegagalan dalam sambungan paku keling :1. Pelat melengkung Terjadi karena tegangan atau gaya F paku keling lebih besar dari pelatnya.2. Pelat sobek Terjadi karena jarak antar paku keling terlalu rapat atau berdekatan, dan tegangan atau gaya F paku keling lebih besar dari pelatnya, sehingga pelat menjadi sobek.3. Pelat tergunting Terjadi karena adanya tegangan geser, dan tegangan atau gaya F paku keling lebih besar dari pelatnya, sehingga pelat akan tergunting.

  13. 4. Pelat melumer Terjadi karena adanya tekanan bidang permukaan yang lebih kecil, sehingga pelat akan melumer.5. Tepi pelat tergunting Terjadi karena adanya tekanan bidang permukaan yang lebih kecil, sehingga tepi pelat akan tergunting dan paku keling menjadi remuk.6. Tepi pelat sobek Terjadi karena adanya tekanan bidang permukaan yang lebih kecil, sehingga tepi pelat akan sobek.Catatan :Kegagalan sambungan paku keling di atas merupakan dasar perhitungan kekuatan sambungan.

  14. 1. Sambungan Paku Keling Berhimpit Tunggal s d sBesarnya gaya F pada setiap kegagalan sambungana. Pelat sobek F = (s – d) t σtb. Pelat tergunting F = π/4 d2τp

  15. c. Pelat melumer F = d t σed. Tepi pelat tergunting F = 2 d t τtKeterangan : t = Tebal pelat (mm) d = Diameter paku keling (mm) s = Jarak antar paku keling (mm)

  16. Untuk menentukan efisiensi sambungan : Kekuatan sambungan η=x 100 % Kekuatan pelat utuh Gaya F terkecil diantara kegagalan sambunganη = t s σt

  17. 2. Sambungan Paku Keling Berhimpit Ganda s d sBesarnya gaya F pada setiap kegagalan sambungana. Pelat sobek F = (s – d) t σtb. Pelat tergunting F = 2 π/4 d2τp

  18. c. Pelat melumer F = 2 d t σeUntuk menentukan efisiensi sambungan : Kekuatan sambungan η=x 100 % Kekuatan pelat utuh Gaya F terkecil diantara kegagalan sambunganη = t s σt

  19. SAMBUNGAN PAKU KELING DENGAN BEBAN EKSENTRIK y ℓ F x Pusat gravitasi Jika seluruh ukuran paku keling dianggap sama maka pembebanan pusat gravitasi adalah : x1 + x2 + x3 + … + xnx = z

  20. y1 + y2 + y3 + … + yn z = Jumlah paku keling y = zPembebanan F F1Fn = ℓ1 ℓ2 F2 zBeban akibat momen puntir F1 F2 F3 F4 F4 ℓ3 ℓ4 = = =ℓ1 ℓ2 ℓ3 ℓ4 F3

  21. Sehingga :ℓ2 ℓ3 ℓ4F2 = F1 F3 = F1 F4 = F1ℓ1 ℓ1 ℓ1Persamaan momen F ℓ= F1ℓ1 + F2ℓ2 + F3ℓ3 + F4ℓ4F ℓ= F1 / ℓ1 (ℓ22+ ℓ32+ ℓ42)Beban resultan Ri = √ Fn2 + Fi2 + 2 Fn Fi cos θdimana : Ri = Resultan beban pada paku keling ke-i Fi = Beban terbesar yang dialami pada paku keling ke-i

  22. SAMBUNGAN MUR BAUTMerupakan jenis sambungan tidak tetap, karena ikatan sambungan dapat dilepas/dibuka.Berbeda dengan sambungan paku keling, sambungan mur baut memiliki bagian ulir yang berfungsi sebagai ikatan sambungan. Keterangan : D = Diameter luar (mm) D1 = Diameter inti (mm) D2 = Diameter kisar (mm) Dm = Diameter rata-rata (mm) = (D + D1)/4 p = Pitch/kisar (mm) t = Tinggi ulir (mm)

  23. Keuntungan yang dimiliki sambungan mur baut :1. Mudah dalam proses penyambungan2. Dapat dipasang atau dibongkar sesuai dengankebutuhan3. Memenuhi segala syarat pengoperasian4. Memiliki efisiensi yang baikKekurangan sambungan mur baut :1. Mudah terjadi pemusatan tegangan pada bagian ulir2. Bila tekanan sambungan lebih kecil, akan mudah lepas

  24. Ada beberapa jenis ulir, yaitu :1. Berdasarkan bentuk profil - Ulir persegi/trapesium - Ulir bulat - Ulir sayap kupu-kupu2. Berdasarkan arah putar - Ulir putar kiri - Ulir putar kanan

  25. Perhitungan Kekuatan Sambungan1. Tegangan permulaan karena kekuatan ikatan - Tegangan tarik pada batang baut Beban awal Fi = 2840 Dσ = Fi/A dimana A = π/4 [(Dm + D1)/2]2 - Tegangan geser akibat gesekan ulir Momen puntir awal M = Fi (0,16 p + 0,58 f D2) dimana f = koefisien gesek ulir

  26. 2. Tegangan karena beban luar - Tegangan tarikσ = F/A dimana A = π/4 D12 - Tegangan geserτ = Fg/A dimana A = π/4 D12 - Tegangan kombinasiσmax = σ/2 + 1/2 √σ2 + 4 τ2τmax = 1/2 √σ2 + 4 τ23. Beban gabungan Fg = Fi + [a/(1+a)] F dimana a = Perbandingan elastisitas antara komponen dengan baut

  27. SAMBUNGAN LASMerupakan jenis sambungan pengikat dan penyatuan suatu logam dengan proses metalurgi yang dilakukan dalam keadaan lumer.Alat yang digunakan untuk proses penyambungan adalah fluks yang dipakai untuk memperlancar perpindahan butiran metalurgi. Fluks merupakan sumber terak yang berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh luar (penetrasi unsur lain).

  28. Perhitungan Kekuatan SambunganTergantung pada jenis kampuh dan pembebanannya, sehingga menimbulkan tegangan tarik (σ) dan tegangan geser (τ).Faktor lain yang perlu diperhatikan adalah : - Luas penampang efektif - Panjang efektif las - tebal efektif las te t = Tebal kaki las te= Tebal efektif las = ½ √2 t t

  29. ℓ ℓe = Panjang efektif las = ℓ - 3 te1. Sambungan las penampang asimetris beban aksial ℓa t ℓ τF = a √2 bℓbℓ = ℓa + ℓb ………… (1) ℓa t τ a = ℓb t τ bℓa a = ℓb b ………… (2)

  30. Dari (1) dan (2) didapat :ℓa ℓ b ℓa = ℓb = a + b a + b2. Sambungan las dengan beban eksentrikBeban eksentrik = beban langsung + beban momen = F + Fe = (2 t ℓ τ)/√2 + σz = (2 t ℓ τ)/√2 + (σ2 t ℓ2)/6√2σmax = σ/2 + ½ √σ2 + 4 τ2τmax = ½ √σ2 + 4 τ2

  31. SAMBUNGAN POROSMerupakan jenis elemen mesin yang berputar, yang berfungsi sebagai transmisi daya atau pembawa daya dari ujung poros ke ujung poros yang lain.Sedangkan gandar merupakan jenis elemen mesin yang bersifat statis (diam), yang berfungsi sebagai pembawa momen

  32. Pembebanan yang terjadi pada poros :1. Beban puntir (torsi) D T T = (π/16) τ D32. Beban momen D M M = (π/32) τ D3Catatan :Untuk diameter berlubang perbandingan diameter luar (D0) dan diameter dalam (D1) adalah K = D0/D1.

  33. 3. Beban kombinasi Torsi ekivalen Te = √M2 + T2 Momen ekivalen Me = ½ (M + √M2 + T2)Sebuah poros yang mentransmisikan daya sebesar P pada putaran ω memberikan torsi T pada poros, sehingga :P = ω T dimana : P = Poros (Watt)ω = Putaran poros (rad/det) T = Torsi (N.m)

  34. Dalam satuan SI, maka hubungan putaran antara ω dan n adalah :ω = (2 π n)/60 dimana : n = putaran per menit (1/menit)Sehingga : P = (2 π n T)/60

  35. P E G A SMerupakan bagian elemen mesin yang berfungsi sebagai penahan beban yang maksimum dan akan kembali ke ukuran semula jika beban tersebut dihilangkan.Fungsi pegas : - Memberi beban pada rem atau kopling - Memberi pengukur beban pada timbangan pegas - Menyimpan energi pada pegas jam - Sebagai peredam kejut dan getaran pada pegas roda kendaraan bermotor atau sambungan kereta api

  36. Beban gaya yang terjadi pada pegas : - Beban tekan - Beban tarik - Beban torsi - Beban kejut/getaranJenis-jenis pegas : - Pegas ulir - Pegas daun

  37. Pegas Ulir1. Panjang Bebas Panjang normal pegas ulir tanpa ada pembebanan2. Panjang Terbeban Panjang pegas ulir selama pembebanan3. Panjang Tetap Panjang pegas ulir pada pembebanan maksimum4. Indeks Pegas Rasio antara diameter pegas dengan kawat pegas C = D/d

  38. 5. Konstanta Pegas Besarnya beban setiap satuan defleksi pegas k = F/δ6. Kisar (Pitch) Jarak aksial antara dua kawat berurutan pada keadaan normal (tidak ada pembebanan)Perhitungan Kekuatan1. Tegangan yang timbul akibat pembebanana. Tegangan geser τmax =τm + τd

  39. Dimana :τm= Tegangan geser akibat momen = 8 W D / (π/d3)τd = Tegangan geser langsung = 4 W / (π/d2)b. Efek kelengkungan kawat 4C – 1 0,615 K = + 4C – 4 4τmax= K {8 W D / (π/d3)}

  40. 2. Defleksi pegas ulir yang terjadi akibat pembebanana. Panjang kawat efektifℓ = π D nb. Defleksi angular akibat torsiθ = 16 W D2 n / (d4 G)c. Defleksi aksial δ = 8 W C3 n / (d G)d. Beban energi yang tersimpan E = ½ W δ

  41. 3. Pembebanan pegas ulir dengan beban torsia. Tegangan yang timbul akibat momenσ = 32 M K / (π/d3) Dimana : 4 C2 – C – 1 K = 4 C2 – 4 Cb. Defleksi angularθ = 64 M Dn / (E d2)

  42. Pegas DaunTerbuat dari bahan pelat datar dengan bentuk konstruksi tunggal maupun majemuk.Pegas daun berfungsi sebagai : - Penahan beban - Peredam getaran atau kejut

  43. Beberapa konstruksi dasar pegas daun :1. Pegas daun kantilever pelat tunggal Momen lengkung max, M = F ℓ t Modulus luas, Z = 1/6 b t2ℓ b Tegangan lentur, σ = M / Z Defleksi max, δ = F ℓ3 / 3 E ℓ2. Pegas daun beban terpusat pelat tunggalℓ1 F1 Kantilever ganda, Fi = 2F, t ℓi = 2ℓ ℓ bMomen lengkung max, M = F ℓ Modulus luas, Z = 1/6 b t2 Tegangan lentur, σ = M / ZDefleksi max, δ = F ℓ3 / 3 E ℓ

  44. 3. Pegas daun majemuk seragam tℓ b Jika pegas daun terdiri dari n daun seragam, maka : Tegangan lentur, σ = M / n Z Defleksi max, δ = 4 F ℓ3 / n E b t24. Pegas daun majemuk tak seragam F F b tℓ

  45. ng = Jumlah daun bertingkat nf = Jumlah daun seragam n = ng + nf Tegangan lentur pada daun seragam : σf = 18F ℓ / (2 ng + 3 nf) b t2 Tegangan lentur pada daun bertingkat : σg = 12F ℓ / (2 ng + 3 nf) b t2 Defleksi total : δ = 12F ℓ3 / (2 ng + 3 nf) E b t3

  46. KOPLING TETAPMerupakan elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara kontinu (tanpa terjadi slip), dimana kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus.Konstruksi kopling tetap selalu dalam keadaan tersambung, sehingga setiap elemen menjadi satu kesatuan gerak.

  47. Jenis-jenis kopling tetap adalah :1. Kopling kaku Kopling bus dan kopling flens2. Kopling luwes Kopling karet, kopling gigi dan kopling rantai3. Kopling universal Kopling Hook dan kopling universal tetap

  48. Ada beberapa pertimbangan dalam perencanaan kopling tetap :1. Pemasangan yang mudah dan cepat2. Konstruksi ringan dan fleksibel 3. Aman pada putaran tinggi dan tahan getaran4. Mencegah pembebanan yang berlebih5. Kemungkinan gerakan aksial pada porosnya sangat kecil

  49. Perencanaan PerhitunganDaya rencana, Pd = P ƒc P = Daya (kW)ƒc = Faktor koreksi untuk daya rata-rata yang diperlukan (1,2 – 2)Torsi, T = 9,74 x 105 (Pd / n1) n1 = Putaran (rpm)Tegangan tarik,σb = 100 h + 20 h = Konstanta kadar karbon pada bahan baja (0,2% - 0,3%)Tegangan geser,τa = σb / (Sf1 Sf2) Sf1 = Konstanta faktor keamanan (5 – 6) Sf2 = Konstanta faktor keamanan (1,5 – 2)

  50. Diameter poros kopling 5,1 1/3 Kt = Konstanta koreksi d = Kt Cb T tumbukan (1 – 2) τaCb = Konstanta lenturan (0,5 – 1)Dari perhitungan diameter didapat beberapa variabel d A B C L n F db25 112 75 45 40 4 18 10 28 125 85 50 45 4 18 10 35 140 100 63 50 4 18 10 45 160 112 80 56 4 20 14 50 180 132 90 63 6 20 14 56 200 140 100 71 6 22,4 16 63 224 160 112 80 6 22,4 16 71 250 180 125 90 6 28 20 80 280 200 140 100 6 28 20 90 315 236 160 112 6 35,5 25100 355 260 180 125 6 35,5 25

More Related