1 / 62

Perencanaan Elemen Mesin

Perencanaan Elemen Mesin. Mata Kuliah lanjut : Prasyarat : Pengetahuan Bahan Teknik Statika dan dinamika Kekuatan Bahan Penerapan Komputer Matematika. Tujuan Umum. Mempelajari proses perencanaan elemen mesin dengan menggunakan salah satu Standar perencanaan yang ada (JIS)

mirit
Download Presentation

Perencanaan 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. PerencanaanElemenMesin Mata Kuliahlanjut : Prasyarat : PengetahuanBahanTeknik Statikadandinamika KekuatanBahan PenerapanKomputer Matematika

  2. TujuanUmum • Mempelajari proses perencanaanelemenmesindenganmenggunakansalahsatuStandarperencanaan yang ada (JIS) • Menentukandimensidanjenisbahan yang digunakandarielemenmesin yang direncanakan • Mengintegrasikan proses perencanaandalambentuk software aplikasi

  3. MateriPerkuliahan • PorosdanPasak • KoplingTetap • KoplingtidakTetapdan REM • Bantalan • SabukdanRantai • Roda Gigi • UlirdanPegas

  4. Penilaian • KomponenPenilaian • Tugas-Tugaskecil (10%) • Kuiz (10%) • UTS (30%) • UAS (30%) • TugasBesar (grup) (20%) • Jadwalpengumpulantugasbesar, 2 minggusebelum UAS

  5. Materi 1.PorosdanPasak • Porosmerupakan bag ygsangatpentingdarimesin • FungsiPoros : • MeneruskanTenagakeporos yang lan • MeneruskanPutarankeporos yang lain • Macam_macamPoros : ada 3 • PorosTransmisi : poros yang menerimabebanlentur, puntirataukedua-duanya. Dayadiruskanmelalui : kopling, rodagigi, pulisabukatausproketrantai • PorosSpindel : Bebanutamanyaadalahpuntiran. Contohnyaadalahporos yang adapadamesinbubut. Syaratbahan yang digunakanharusmempunyaideformasi yang kecil • Gandar : adalahporos yang murnimenerimabebanlentur, contohnyaadalahporos yang digunakanpadagerobakbarang. Gandarada yang berputaratau yang benar-benardiam

  6. Lanjutan • Bentukporosada 3 macam : poroslurus, porosengkol, porosluwes (agar terdapatkebebasanbagiperubahanarah) • Hal-halpentingdalamPerencanaanPoros • KekuatanPoros • Kekakuanporos • Putarankritis • Korosi • BahanPoros

  7. Lanjutan • KekuatanPoros • BebanPorosadalahpuntir, lenturataukombinasi, bebantarikatautekan (sptpada as baling-baling) • Pengaruhkonsentrasi : porosbertangga, alurpasak • Porosharusdirencanakanuntukmenerimabeban-beban external tsb • KekakuanPoros • Bahanporoswalaupunkuattetapibiladefleksilenturataupuntirtinggimenyebabkanketidaktelitian. Makakekakuanporosharusdiperhatikandalamperancangan • PutaranKritis • Jikaputaranmesindinaikansampainilaitertentumakaakanterjadigetaran yang luarbiasabesarnya. Putarantsbdisebutputarankritis. Didalam design putaranoperasionalmesinharusdibawahputarankritis

  8. Lanjutan • Korosi • Bahantahankorosiharusdipilihuntukbahanporosataumelakukanperlindunganterhadapbahanporos yang digunakan, mis dg coating • BahanPoros • Bahan S-C (Steel Construction) ; baja yang ddioksidasikan dg ferrosilikondan di cor : kadarkarbonterjamin

  9. Lanjutan • Baja KarbonuntukKonstruksiMesindan Baja Batang yang difinisdinginuntukporos

  10. LanjutanPoros • Poros-Poros yang digunakanuntukputarantinggidanbebanberatumumnyadibuatdaribajapaduanspt : bajakhromnikel, bajakhromnikelmolibdendll • Baja paduanumumnyasangatmahal, makatidakselaludianjurkanuntukpenggunaanlogamjenis-jenisini. Penggantinyamenggunakanbaja SF dimanakekuatannyadijamin

  11. LanjutanPoros Baja PaduanUntukPoros

  12. LanjutanPoros

  13. LanjutanPoros • UmumnyabajadiklasifikasikanberdasarkanKandunganKarbonnya

  14. LanjutanPoros

  15. Diagram PerencanaanPorosdenganBebanPuntirMurni Mulai 1. Daya yang ditransmisikan P(kW), putaranporos (rpm) 2. Faktorkoreksi 3. DayaRencanaPd (kW) A

  16. Lanjutan A 4. MomenPuntirRencana T (kg.mm) BahanPoros, perlakuanpanas, kekuatantarikσB (kg/mm2),apakahporosbertanggaatauberalurpasak, faktorkeamanan sf1, sf2 Tegangangeser yang diijinjanτa (kg/mm2) F B

  17. Lanjutan B F 7. Faktorkoreksiuntukmomenpuntir KT, FaktorlenturanCb 8. Diameter poros ds (mm) 9. Jari-jari filet dariporosbertangga r (mm) Ukuranpasakdanalurpasak MenggunakanTabel D C

  18. Lanjutan C D 10. Faktorkonsentrasiteganganpadaporosbertanggaβ , padapasakα MelihatGambar 12. < ≥ E

  19. Lanjutan E 13. Diameter poros ds (mm), Bahanporos, Perlakuanpanas, jari-jari filet dariporosbertangga, ukuranpasakdanalurpasak STOP END

  20. Lanjutan Tabel. Faktorkoreksidaya yang ditransmisikan fc = DayaRencana Torsi Rencana (kg.mm)

  21. Lanjutan • Torsi rencanabiladibebankanpadaporosdengan diameter ds, makategangangeser yang terjadiadalahτ (kg/mm2) • Tegangangeser yang diijinkanτadihitungatasdasarbataskelelahanpuntir yang besarnyadiambil 40% daribataskelelahantarikygbesarnyakira-kira 45% darikekuatantarikσB (kg/mm2), jadibesarnyaadalah 18% darikekuatantarikσB, sesuai dg standar ASME.

  22. Lanjutan • Untuknilai 18 %, makafaktorkeamananyadiambil 1/0.18 = 5.6, nilaidigunakanuntukbahan SF dan 6 untukbahan SC. Faktorkeamananinidiberinotasi sf1. • Untukmemberikanfaktorkeamananpadaporosbertanggaatauberalurpasakakibatkonsentrasiteganganmakaditambahkanfaktorkeamanankedua sf2. Besarnya sf2 menurut JIS adalah 1.3 s/d 3.0 danbesarnyaτadapatdihitung :

  23. Lanjutan • Faktorkoreksiuntukmomenpuntir (Kt) perludipertimbangkandanbesarnyaadalah 1 s/d 3 tergantungkondisibeban external • Faktorkoreksiuntukmomenlenturjugadipertimbangkandanbesarnyadiambilantara 1.0 s/d 2.3 tergantungada/tidaknyalenturan yang terjadipadasistem, dan diameter poros yang direncanakandihitungdenganpersamaansbb :

  24. UkuranUtamapadaPoros

  25. Ukuran diameter bahan yang adadipasaran (mm)

  26. PenentuanFaktorkonsentrasiteganganakibatalurpasak (α)

  27. Penentuanfaktorkonsentrasiteganganakibatporosbertangga (β)

  28. ContohAplikasi • Tentukan diameter sebuahporosbulatuntukmeneruskandaya 10 (kW) pada rpm 1450 (rpm). Disampingbebanpuntir, diperkirakan pula akandikenakannyabebanlentur. Porosbekerjapadabebanmaksimal. Sebuahalurpasakperludibuat, dandalamsehariakanbekerjaselama 8 jam dengantumbukanringan. Bahandiambilbajabatangdifinisdingin S30C-D • Solusi • P = 10 kW, n1 = 1450 rpm • Fc = 1 • Pd = 1.0 x 10 = 10 kW • T =

  29. Lanjutancontoh • S30C-D, , sf1 = 6.0 dan sf2 = 2.0 (standar JIS) • (tegangangeser yang diijinkandaribahan yang digunakan) • Cb = 2.0 Kt = 1.5 (dilihatpadaTabel) • Diameter poros ds = 28 mm (lihatukuranporos yang ada) • Dianggap diameter bagian yang menjaditempatbantalanadalah = 30 mm • Jari-jari filet =(30 -28)/2 = 1.0 mm • Alurpasak 8 x 4 x filet 0.4 ( besardari JIS) • Konsentrasiteganganpadaporosbertanggaadalah : • 0.4/28 = 0.034, 30/28 = 1.07, β = 1.37 ( βdilihatdigambar) • Konsentrasiteganganpadaporosdenganalurpasakadalah • 0.4/28 = 0.014, α = 2.8 makaα>β (αdilihatdigambar)

  30. LanjutanContoh • Dari persamaanuntuktegangangeseraktual • (tegangangeserakibatbeban external) • 4.83 x 2.0/2.8 = 3.45 (kg/mm2) (kekuatan internal bahan) • 1.56 x 2.0 x 1.5 = 4.86 (Beban external akibatpuntiran) • < (Proses pengujiankekuatanporos) • Berarti diameter porosbelummemenuhisyarat JIS harusdiulangperhitungannyadenganmenaikan diameter ds menjadi = 31.5 mm, danmengambil diameter untuktempatbantalan = 35 mm. • Jari-jari filet (35 -31.5)/2 = 1.75 mm • Alurpasak 10 x 4.5 x 0.6 (0.6 besardari JIS) • Konsentrasitegangandariporosbertanggaadalah • 1.75/31.5 = 0.056, 35/31.5 = 1.11, β = 1.30 • Konsentrasitegangandariporosdenganalurpasakadalah : • 0.6/31.5 = 0.019, α = 2.7 α>β

  31. Lanjutan • τ = 5.1 x 6717/(31.5)3 = 1.10 (kg/mm2) • 4.83 x 2.0/2.7 = 3.58 kg/mm2. • 1.10 x 2 x 1.5 = 3.3 kg/mm2. • Makaτa xsf2/α > τx Cb x Ktartinyabaik • Ds = 31.5 mm: s30C-D • Diameter poros : ds1 = 31.5 dan ds2 35 • Jari-jari filet : 1.75 mm • Pasak : 10 x 8 • Alurpasak : 10 x 4.5 x 0.6

  32. PerencanaanPorosdenganBebanLenturMurni • Contohdariporos yang menerimabebanmurniberupalenturanadalahGandar. Beban yang diterimaolehsatugandaradalahsetengahdaribeban total dikurangiberatgandardanroda. M1 adalahmomenlenturpadadudukanrodadapatdihitung. Bahanmempunyaiteganganlentur yang diijinkanσa (kg/mm2), Momentahananlenturdariporosdengan diameter ds (mm) adalah Z = (π/32) ds3 (mm3) • Adahubunganantaramomenlentur (M1), momentahananlentur (Z) danteganganlentur yang diijinkanσa

  33. Lanjutan • Dimana σa = • rumus yang digunakanuntukmenghitung diameter porosakibatbebanlentur. • Dalamperhitungan diameter gandarpengaruhgerakdinamisharusdiperhitungkanbaik yang sifatnyamendataratau yang tegakdanbesarnyabebandinamisiniharusditambahknpadabebanstatis. Gandar yang digerakanolehsuatupenggerakmulajugamendapatbebanpuntir yang manaakanmelibatkanfaktor m, yang dapatdijelaskandalamtabelsbb:

  34. FaktorTeganganPadaGandar

  35. DimensiPorosGandar

  36. Persamaan Yang Digunakan • (Momenkarenabebanstatispada as roda) • (αvdilihat di tabel)

  37. AlurPerencanaanPorosdenganBebanLenturMurni

  38. Lanjutan • αh: Bebantambahankrn get horisontal/bebanstatis • M1 : Momenpadatumpuanrodakrnbebanstatis (kg.mm) • M2 : Momenpadatumpuanrodakarenagayavertikaltambahan (kg.mm) • M3 : Momenlenturpadanaftumpuanrodasebelahdalamkarenabebanhorisontal (kg mm) • P : bebanhorisontal (kg) • Q0 : Bebanpadabantalankarenabebanhorisontal (kg) • R0 : Bebanpadatelapakrodakarenabebanhorisontal (kg)

  39. Lanjutan • W : Bebanstatispadasatugandar (kg) • g : Jaraktelapakroda (mm) • j : Jarakbantalan radial (mm) • h : Tinggititikberat (mm) • v : Kecepatankerjamaksimum (km/jam) • r : Jari-jaritelapakroda (mm) • αv: Bebantambahankrn get vertikal/bebanstatis

  40. Tabeluntukfaktorakibatgetaranbaikhorisontalatauvertikal

  41. Perhitungan diameter Poros • Setelah dsdihitung, makateganganlenturaktualσb (kg/mm2) yang terjadipadadudukanrodadapatdihitung, selanjutnyabila ≥ 1maka :

  42. ContohAplikasi • Sebuahkeretatambangberatnya 2.6 ton memakai 2 gandardengan 4 roda. Gandartersebuttetap, danberatnyasendiriadalah 950 kg. Lebarrel 610 mm danjaraktumpuanpdgandardenganpenampangpersegiadalah 420 mm. Berapakah diameter gandar yang harusdiambilpadabantalankerucutyangdipasangpadajarak 285 mm daritengahgandar. • Solusi : Bebanpadagandaradalah (950 + 2600)/2 = 1775 kg • Panjanglenganmomenpadabantalanrolkerucutadalah :(610/2) – 285 = 20 mm. Besarnyamomenlentur : • M = (1775/2) x 20 = 17750 kg.mm

  43. Gambarskematisdarikeretatambang.

  44. Lanjutan • Jika bahan yang dipakai S45C, makaσB = 58 kg/mm2. Jikafaktorkeamananuntukbebanstatisdiambil 6 danfaktorperkalianuntukbebandinamisdiambil 4, sehinggaseluruhnyamenjadi 6 x 4 = 24, makaσa= 58/24 = 2.4 kg/mm2 • Dari persamaan yang ada

  45. ContohAplikasi 2 • Gandardarisebuahkendaranrelsepertiditunjukanpadagambar, mendapatbebanstatissebesar 12000 kg. Tentukan diameter gandarpadadudukanroda. Kecepatanmaksimumdanggapsebesar 100 km/jam, danbahangandardiambil JIS E4502 kelas 3.

  46. Gambaranskematisdarigandar

  47. AnalisaPerhitungan • W = 12000 kg, g = 1120 mm, j = 1930 mm • h = 970 mm, V = 100 km/jam, r = 430 mm • αv = 0.3 danαh= 0.4 • M2 = 0.3 x 2.43 x 106 = 0.729 x 106 kg.mm • a = 345 mm dan l = 128 mm • P = 0.3 x 12000 = 3600 kg • Q0 = 3600 x 970 /1930 = 1809 kg • R0 = 3600 x (970 + 430)/1120 = 4500 kg • M3 = 3600 x 430 + 1810 x (345 + 128) -4500x(345 + 128 – (810/2)0 = 2.188 x 106 kg.mm

  48. lanjutan • Poros pengikutkelas 3, σwb = 11 kg/mm2 • Untukporospengikut m = 1 • Dibulatkan ds = 175 mm • n = 11/10.64 = 1.03 baik

  49. PerencanaanPorosdenganbebanPuntirdanLentur • Pada umumnyaporosmenerukandayadanputaranmelaluisabuk, rodagigidanrantai, sehinggaporosmenerimabebanpuntirdanlentursekaligus. • Tegangangeser yang terjadi : τ = T/Zpdantegangan normal σ = M/Z • Tegangangesermaksimumdapatdihitngdenganpersamaan :

  50. Lanjutan • Untuk porosbulatdanpejalmaka : • Sehinggaτmax = • Ada faktorkoreksiuntukMomenlenturyaitu Kmdimananilainya (1.5 s/d 3) sedangkanfaktorkoreksiuntuk Torsi yaituKtdimananilainya (1 s/d 3)

More Related