BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Dasar perlunya perencanaan pembelajaran upaya perbaikan pembelajaran ini dilakukan dengan asumsi sebagai berikut: untuk memperbaiki kualitas pembelajarn perlu diawali dengan perencanaan pembelajaran yang diwujudkan dengan adanya desain pembelajaran untuk merancang suatu pembelajaran perlu menggunakan pendekatan pe ndekatan system perencanaan desain pembelajaran diacukan pada bagaimana seseorang belajar untuk merencanakan suatu desain pembelajaran diacukan pada siswa secara perorangan pembelajaran yang dilakukan akan bermuara pada ketercapaian tujuan pembelajaran, dalam hal ini aka nada tujuan langsung pembelajaran dan tujuan pengiring dari pembelajaran sasaran akhir dari perencanaan desain pembelajaran adalah mudahnya siswa untuk belajar. Perencanaan pembelajaran harus melibatkan semua variabel pembelajaran inti dari desain pembelajaran yang dibuat adalah penetapan metode pembelajaran yang optimal untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan. Prinsip umum yang harus dijadikan pegangan guru dalam melaksanakan proses belajar mengajar adalah sebagai berikut: mengajar harus berdasarkan pengalaman yang sudah dimiliki siswa. Apa yang telah dipelajari merupakan dasar dalam mempelajari bahan yang akan diajarkan. Oleh karena itu, tingkat kemampuan siswa sebelum proses belajar mengajar berlangsung harus diketahui guru. Tingkat semacam ini disebut entry behavior.Entry behavior dapat diketahui diantaranya d iantaranya dengan melaksanakan pre test. Hal ini sangat penting agar proses belajar mengajar dapat berlangsung secara efektif dan efisien. Pengetahuan dan keterampilan yang diajarkan harus bersifat praktis.Bahan pelajaran yang bersifat praktis berhubungan dengan situasi kehidupan.Hal ini dapat menarik minat sekaligus mendorong memotivasi belajar. mengajar harus memperhatikan perbedaan individu setiap siswa. Ada perbedaan individual dalam kesanggupan belajar.Setiap individu mempunyai kemampuan potensial seperti bakat dan inteligensi yang berbeda antara satu dengan lainnya.Apa yang dapat dipelajari siswa secara cepat, mungkin tidak dapat dilakukan oleh yang lain dengan cara
1
yang sama. Oleh karena itu, mengajar harus memeperhatikan perbedaan tingkat kemampuan masing-masing siswa.Kesiapan (readiness) dalam belajar sangat penting dijadikan landasan dalam mengajar.Kesiapan adalah kapasitas (kemampuan potensial) baik bersifat fisik maupun mental untuk melaksanakan sesuatu. Apabila siswa siap untuk melaksanakan proses belajar, hasil belajar dapat diperoleh hasil yang baik. Oleh karena itu, pengajaran dilaksanakan kalau individu mempunyai kesiapan.Tujuan pengajaran harus diketahui siswa. Tujuan pembelajaran merupakan rumusan tentang perubahan perilaku apa yang diperoleh setelah proses belajar mengajar. Apabila tujuan pengajaran diketahui, siswa mempunyai motivasi untuk belajar. B. Tujuan Penulisan CBR
Adapun tujuan dari penulisan CBR ini adalah untuk: 1. Menambah wawasan dan kita dapat berpikir kritis dalam mengemukakan pendapat mengenai buku tersebut. 2. Meningkatkan cara untuk mengetahui serta dapat menganalisis baik buruknya isi buku. 3. Menguatkan dan memilih mana buku yang baik dan mudah dipahami gaya bahasanya, serta yang mudah diterapkan dalam pembelajaran. 4. Dapat mengambil manfaat dari buku tersebut.
C. Manfaat CBR
Manfaat yang yang dapat kita peroleh dari penulisan CBR ini adalah: 1. Kita dapat mengetahui buku mana yang cocok diterapkan dalam pembelajaran. 2. Mengetahui perbedaan dan persamaan dari buku tersebut. Kepada penulis dapat mengetahui kesalahan-kesalahan dari buku ini sehingga nanti ketika menulis tidak mengulangi kesalahan lagi, dan dapat mengambil pelajaran dari kritik yang diberikan reviewer atau pembaca
2
yang sama. Oleh karena itu, mengajar harus memeperhatikan perbedaan tingkat kemampuan masing-masing siswa.Kesiapan (readiness) dalam belajar sangat penting dijadikan landasan dalam mengajar.Kesiapan adalah kapasitas (kemampuan potensial) baik bersifat fisik maupun mental untuk melaksanakan sesuatu. Apabila siswa siap untuk melaksanakan proses belajar, hasil belajar dapat diperoleh hasil yang baik. Oleh karena itu, pengajaran dilaksanakan kalau individu mempunyai kesiapan.Tujuan pengajaran harus diketahui siswa. Tujuan pembelajaran merupakan rumusan tentang perubahan perilaku apa yang diperoleh setelah proses belajar mengajar. Apabila tujuan pengajaran diketahui, siswa mempunyai motivasi untuk belajar. B. Tujuan Penulisan CBR
Adapun tujuan dari penulisan CBR ini adalah untuk: 1. Menambah wawasan dan kita dapat berpikir kritis dalam mengemukakan pendapat mengenai buku tersebut. 2. Meningkatkan cara untuk mengetahui serta dapat menganalisis baik buruknya isi buku. 3. Menguatkan dan memilih mana buku yang baik dan mudah dipahami gaya bahasanya, serta yang mudah diterapkan dalam pembelajaran. 4. Dapat mengambil manfaat dari buku tersebut.
C. Manfaat CBR
Manfaat yang yang dapat kita peroleh dari penulisan CBR ini adalah: 1. Kita dapat mengetahui buku mana yang cocok diterapkan dalam pembelajaran. 2. Mengetahui perbedaan dan persamaan dari buku tersebut. Kepada penulis dapat mengetahui kesalahan-kesalahan dari buku ini sehingga nanti ketika menulis tidak mengulangi kesalahan lagi, dan dapat mengambil pelajaran dari kritik yang diberikan reviewer atau pembaca
2
Identitas Buku Utama yang dikritik
Judul buku
: Elemen Mesin
Penulis
: G Nieman. H. Winter
Penerbit
: Erlangga
Halaman buku yang dikritik
: 162 – 162 – 229 229
Bab
: 9 s/d 12
Jilid
: Pertama
Kota terbit
: Jakarta
3
Identitas Buku Pembanding
Judul Buku
: dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin
Penulis
: Ir. Sulasro, MSME, lector kepala, Departemen mesin ITB
Penerbit
: PT. Pradnya Paramita
Edisi
: kesembilan
ISBN
: 979-408-126-4
Kota Terbit
: Jakarta
4
BAB II RINGKASAN ISI BUKU A. Ringkasan Buku Utama Bab 9. Sambungan Keling
1. Penggunaan dan penempatan Penggunaan: Penggunaan: Sambungan keling seperti halnya sambungan las dapat dipakai untuk: Sebagai sambungan kekuatan dalam konstruksi baja dan konstruksi logam ringan (konstruksi bertingkat, konstruksi jembatan dan konstruksi pesawat pengengkat) pada setiap kontruksi mesin pada umumnya. Sebagai sambungan kekuatan kedap dalm kontruksi ketel (ketel, tangki dan pipa dengan tekanan tinggi). Tetapi sekarang ketel umumnya di las. kedap untuk tangki, cerobong asap plat, pipa penurunan dan Sebagai sambungan kedap pipa pelarian yang tidak memiliki tekanan. Sebagai sambungan paku paku untuk kulit plat (konstruksi kendaraan dan konstruksi pesawat udara). Dalam banyak kasus penggunaan, sambungan keling diganti dengan sambungan las. Sambungan keling memerlukan waktu lebih lama, juga komponen las seringkali lebih sederhana sehingga lebih murah. Pada sisi lain sambungan keling terlihat jauh lebih aman dan mudah untuk dilakukan pengontrolan yang baik (dibunyikan dengan pukulan). Khususnya untuk sambungan logam ringan orang lebih menyukai pengelingan, untuk menghindarkan penurunan kekuatan disebabkan tingginya suhu seperti karena pengelasan (pengaruh dari struktur pengelasan). 2. Tegangan dan Pengukuran Keterangan A mm2
An
a
mm2
Mm
Penampang melintang yang tidak dilemahkan dari plat profil Penampang melintang yang berguna Jarak 5
n
-
Jumlah patahan tiap keling
S1, s2, s3
mm
Tebal plat
U1,u2,...
mm
Jarak keling
v
-
Faktor
bL
Mm
d
Mm
d'
Mm
e
Mm
e',
mm
F
N
I min
mm4
ƖK
Mm
Ɩ'
Mm
keling Lebar keping Diameter lubang keling Diameter keling Jarak tepi dalam arah gaya Jarak tepi dalam arah tegak lurus gaya Gaya
perlemahan Jumlah keling Derajat kelangsingan
z
-
λ
-
μ
-
Ta
N/mm2
Ta diizinkan
N/mm2
Tegangan geser yang diizinkan
σ1
N/mm2
Momen inersia permukaan terkecil ( I x dan I y)
σ1 diizinkan
N/mm2
σ diizinkan
N/mm2
Panjang tekukan Panjang batang keling semula
ω
-
T diizinkan
N/mm2
Tekanan badan lubang Tekanan badan lubang yang diizinkan Tegangan tekanan tarik yang diizinkan dalam konstruksi Jumlah tekukan Tegangan geser dalam konstruksi yang diizinkan
Koefisien kekasaran Tegangan geser
3. Perhitungan Kekuatan untuk Konstruksi yang dikeling Dalam DIN 1050 adalah untu konstruksi bertingkat, dalam DIN 120 (yang berhubungan dengan IDN 15018) untuk konstruksi pesawat pengangkat dan dalam DIN 1073 untuk konstruksi jembatan maka tegangan tarik dan desak yang diizinkan di berikan untuk baja St 37 dan St 52. Untuk pembebanan H , berarti perhitungan hanya dengan jumlah dari beban utama, suatu angka keamanan s yang besar dimasukan dalam perhitungan untuk mengatasi pelarian, sedangkan untuk pembebanan HZ , berarti perhitungan dengan
6
jumlah dari beban utama dan beban tambahan (S = 1,7 untuk pembebanan H dan s = 1,5 untuk pembebanan HZ ) Lubang keling yang melemahkan penampang melintang A dari plat atau batang. Penampang melintang berguna yang tersisa harus dapat meneruskan gaya total F . Orang menamakan hubungan dari penampang melintang berguna terhadap penampang melintang A yang tidak dilemahkan dengan faktor pelemahan v
= = . ≤
Dari padanya didapatkan tegangan plat atau profil pada pembebanan tarik menjadi:
Derajat kelangsingan
=
4. Perhitungan kekuatan untuk keling a) Badan lubang Perhitungan badan lubang menggunakan jumlah keling z dengan
= . . ≤ Tabel 9/3 Konstruksi baja
4.... 6
5.. 7
6. .. 8 1 6 2. .3 ,2
7. 9... 10.. 13.. 16.. .. 11 .14 .17 .21 9 12 14 1 20 22 24 27 8 Konstruksi Sam 1,4 3. 4,5 6.... 7... 8.... logam pai ..2 .. ...7 9 10 12 ringan 1,3 4, 5 2 3 5 7 10 14 16 20 (1) diamater lubang d sekitar 1 mm lebih besar dari d` (2) sampai d` = 10 mm diameter lubang d sekitar 0,1 sampai 0,2 mm lebih besar dari d`
` `
b) Pemotongan Orang memotong dengan jumlah keling z untuk tegangan geser dalam penampang melintang patahan demgan
= . . ≦ 4 7
5. Keling-keling konstruksi baja a) Material Perhitungan tegangan nilai yang diizinkan. Umumnya diambil material U St 36-1 dan untuk bagian konstruksi dari material kelas tinggi seperti St 52-3 umumnya diambil material RSt 44-2 seabgai material keling b) Bentuk keling Terdapat keling setengah bulatan menurut DIN 124 dan 660 dan keling terbenam menurut DIN 302 dan 661. Sampai diameter keling d` =10 mm adalah dipukul angin, selebihnya dipukul panas dalam keadaan merah pijar. c) Nilai batas Spesifikasi untuk pemilihan diameter keling tersedia pada tabel 9/3. Sebagai pendekatan
≈ √ 50. 2
pertama adalah d dengan s adalah tebal plat yang paling tipis dari bagian akan disambungkan. d) Bentuk Garis berat dari batang harus ditutup dengan garis net (penyambungan titik hubung). Mungkin juga sumbu berat dari sambungan keling berimpit dengan sumbu batang, kalau tidak maka akan menimbulkan tegangan tekuk. Tetapi hal ini misalnya pada batang siku tunggal, tidak dimungkinkan. Maka dengan demikian perlu dipertimbangkan momen tekuk tambahan. e) Perhitungan Untuk pemeriksaan ulang suatu momen penghubung . Maka dianggap suatu distribusi linear dari gaya pada group keling seperti distribusi tegangan dalam tegangan tekuk dari penampang. Maka dengan maka sambungan keling diperiksa ulang terhadap pematahan dan bahan lubang:
Dan
= . . ≦ 4 = . . ≤
6. Kelingan proses konstruksi logam ringan s Contoh perhitungan Contoh 1. Kelingan konstruksi baja bertingkat sambungan keling suatu kepingan baja diberikan : gaya batang terbesar = 450.000 N (tarik) ; bahan St 37 ; pembebanan Hz; Perhitungan ; plat :
= = / = 2542
Dengan =177 N/mm2 menurut tabel , pembebanan HZ;v=0,75 diperkirakan A=An/v=3389 mm2. Maka dipilih A=bL . s = 260 . 14 mm2 Menurut tabel diamaeter keling d`= 22 mm, sehingga dipilih d=23 mm
8
450000 = . . = 23 .14 .314 = 4,45 = × × = . 23450000 ×2×157 = 3,4 4 4
Jumlah keling yang diperlukan dari
:
Jumlah keling yang diperlukan menurut
(material keling Ust 36-1):
Jika dibulatkan jumlah keling 4,45 menjadi z = 5.
Bab 10 Sambungan Sekrup
1. Penggunaan dan penempatan Sekrup adalah yang paling sering digunakan sebagai elemen mesin. Orang-orang menggunakan sebagai : 1) Sebagai sekrup penguatan untuk sambungan yang dapat dipisahkan. 2) Sebagai sekrup pemegang untuk proses penegangan (baut penegang). 3) Sebagai sekrup penutup untuk menutup lubang, misalnya lubang pembuangan oil. 4) Sebagai sekrup dudukan untuk menundukkan atau menyetel kembali goyahan atau kehausan. 5) Sebagai sekrup pengukur untuk jarak dekat (mikrometer). 6) Sebagai pemindah gaya untuk membuat gaya memanjang yang besar dari gaya yang kecil (pres ulir, tanggem). 7) Sebagai sekrup penggerak untuk gerakan berputar menjadi gerakan memanjang (tanggem, ulir pengarah) atau dari gerakan memanjang menjadi gerakan berputar (ulir pengebor). 8) Sebagai sekrup diferensial untuk menimbulkan lintasan yang kecil dalam putaran yang besar. 2. Sekrup, mur, perlengkapan Sekrup, untuk sambungan sekrup di samping memiliki sekrup yang kuat, pada baut sekrupnya (misalnya pada sekrup penggerak dan ulir penggerak), juga murnya memiliki ulir dalam yang sesuai, untuk itu digunakan cincin pengamanan dan pengamananyang lain. Sekrup biasa, dalam kontruksi mesin, sekrup dengan kepala segi enam atau mur segi enam memegang peranan utama, dan sebagai sekrup tembus (juga disebut baut sekrup), sebagai sekrup kepala (tanpa mur), dan sebagai stud (tanpa kepala dan mur) untuk penempatan terbenam digunakan sekrup segi enam dalam, jarang dipakai sekrup terbenam atau sekrup silinder (dengan alur).
9
Pengamanan yang paling sederhana dan paling terandalkan terhadap pemutaran kendor sendiri dari sekrup adalah pemanfaatan gesekan dalam ulir dan di bawah dudukan kepala. 3. Bentuk ulir Bentuk dasar dari ulir adalah garis sekrup. Dia berbentuk melalui penggulungan suatu garis lurus dengan sudut kemiringan kepada suatu silinder dengan jari-jari r. Dapat
dikenali dari konstruksi penggulungannya, yaitu
= tan = /2
, dari padanya
disebut kenaikan P dan sudut kenaikan Garis sekrup dapat beralur ke kanan, seperti pada ditunjukan dan dipakai di semua konstruksi mesin atau beralur ke kiri. Dapat juga diatur menjadi beberapa garis sekrup berjalur sejajar (ulir beralur banyak pada sekrup penggerak) 4. Penerusan gaya dan efisiensi
= 0° = .tan tan = /
Pada ulir datar dengann diberikan pada ulir di pertengahan diameter sisi suatu gaya memanjang F dan gaya keliling . Disebabkan gesekan, maka harus terjadi pada keseimbangan gaya suatu resultan dalam arah normal (tegak lurus bidang). Maka dengan . Efisiensi (perbandingan antara kegunaan terhadap pengeluaran) dari gerakan sekrup (baut + mur) bersasarya : Pada perubahan momen putar menjadi gaya memanjang Pada perubahan gaya memanjang menjadi momen putar
= −` +` ` =
5. Momen pemakaian dan gaya penegangan Pada pengetatan sekrup tidak hanya didapatkan gesekan di dalam ulir saja, melainkan juga gesekan di bawah lapisan kepala dan lapisan mur yang berhubungan (diameter gesekan ). Dari padanya maka jumlah momen keseluruhan untuk suatu gaya penegangan adalah
-
= /2 = = [2 .tan∝ ±` ± 2 .] < 0 = 60° = 0,16× 0,5 ×`× 0,5 × ×
+ untuk momen pemakaian Untuk momen pelepasan
Untuk sekrup yang dinormalisasi dengan disederhanakan menjadi
Dengan P, d 2 dan d A dalam mm.
10
maka momen pemakaian dapat
`
Nilai dan berfluktuasi menurut permukaan luar dan pelumasannya dalam suatu batasan dari 0,08....0,4, untuk perhitungan praktis dapat diambil untuk dan nilai .
`
6. Contoh-contoh Contoh 1: sekrup dengan panjang klem L = 50 mm tanpa cincin pengaman ditegangkan. Beban kerja tetap setiap sekrup =17.000 N. Flens dari baja. Gaya flens yang diperlukan . Dicari besarnya sekrup (kekuatan sekrup 8.8, yaitu :
= 170 , = 640 / = =1,5,/(0, = 725.×500,)= 25500/0,7×640 = 56,91 = 0,5 . == 30,.3 11 5 = 14 = 1,1210000 5 . 50 = 4 10 = 4 × 50 17 10 10 = 1,27×10/ . Pemilihan sekrup yang diperkirakan dengan
Dari
padanya
penampang
tegangan
yang
.
diperlukan
, maka perbandingan klem L/d =50/10=5,0. Maka diambil kira-kira titik kerja gaya di pertengahan, juga . Pengendoran tegangan karena dudukan : tiga sambungan terpisah; maka . Konstanta pegas dari flens, :
Bab 11 Sambungan Baut dan Pasak
11.1 Penggunaan Untuk pengamanan posisi dari dua bagian, contohnya bagian atas dan bagian bawah suatu kotak roda gigi dengan dua buah pasak pas yang jaraknya diatur sejauh mungkin satu sama lain untuk pengaturan kekuatan putar atau kekuatan luncur dari naf terhadao poros untuk kuat dari perletakan dari gandar dengan pasak melintang atau pasak memajang. 11.2 Desain Kekuatan dari baut harus lebih tinggi daripada benda kerjanya, umumnya St 50, St 60 atau C 35 untuk baut dan pasak yang berhubungan dengan baja pegas untuk sobek penegang dan sebagainya. Baut penyambung berbeban tinggi (contohnya baut poros) adalah dikeraskan dan dipoles. Pada baut berlubang (pipa) sebaiknya diameter dalam d 1 , baut piston, baut gandar, untuk pengaman sekrup.
≤ /15
Berbagai bentuk konstruksi baut dan pasak:
11
Pasak kerucut bekerja memusatakan, tetapi menyebabkan keausan dari lubang. Pasak kerucut dengan tap berulir (DIN258) dapat juga dikelurkan dari benam dengan mengetatkan sebuah mur. Pasak silinder membutuhkan untuk dudukannya yang kuat (bertegangan melintang) suatu ketaatan terhadap toleransi lubang yang ketat.
≈ 1400/²
Soket penegang yang bercelah (lebar celah- kekuatan pita pegas). . Pada soket penegang maka pemegasan tergantung dari arah pembebanannya . pemegasan pasak pemegang spiral adalah sama setiap arah, tetapi pada dasarnya lebuh keras dari soket penegang. Pada pasak penegang spiral ringan maka besarnya gaya geser sekitar 80-90% dan pada pasak penegang spiral berat sekitar 130%. Soket penegang bercelah dapat juga dipakai sebagai bus belah untuk sekrup dan sebagai bus bantalan untuk sambungan (suatu soket penegang kedua sebagai baut). Pada pasak bertaktik maka dudukan yang kaut dihasilkan oleh tatikan berlapis pada pasak yang pada permukaan maka pasaknya berubah bentuk secara plastis-elastis maka lubang yang dibor halus mencukupi (toleransisamapi H9 sampai H 11 di atas .
3
3
11.4 Tegangan dan Perhitungan Tegangan tambahan karena dudukan pres dalam lubang adalah untuk berbagai cara perpasakan dan berbagai ukuran serta disamping itu untuk perlampauan (ukuran yang lebih) yang berhubungan pada pasak kerucut yang tergantung dari gaya pemukulannya. Kasus ekstrim adalah tekanan badan yang secara setempat melampaui betas elastisitas. Dari sini menghasilkan gaya perusak pada bagian kontruksi yang tertinggal harus diperhatikan. Gaya perusak dalam mata garpu dengan
= ,
≤ ≥3,..5 = .. =
kemudian
untuk naf baja dan GS maka
dengan
,
Bab 12 Pegas Elastis
12.1 Penggunaan Semua benda yang terbuat dari bahan elastic melenting" berarti dia berubah bentuk pada pembebasan dengan penyimpangan kerja (energi potensial),sedangkan kalau bebannya dilepaskan maka bentuknya kembali kebentuk semula disni kerja yang disimpan diberikan kembali.pegas roda, gandar, penopang dan pegas kejut pada kendaraan, serta pada kopling pada kopling poros yang elastic berputar untuk pendistribusian gaya, contohnya pada pembebanan roda pada kendaraan.
12
12.2 Cara Pemegasan. Koleksi, Sifat khusus Tergantung pada sudut pandangan yang ditonjolkan maka pegas yang sama diberi nama berlainan maka pegas yang sama diberi nama yang berlainan sebagai contoh pegas bentuknya sesuai dengan pegas kerucut, pengenannya sesuai dengan pegas putar, pemberian gayangya sesuai dengan pemberian pegas tekan, penggunaanya sesuai dengan pegas penopang dan bahannya sesuai dengan pegas penopang dan bahannya sesuai dengan pegas baja. Dalam kontruksi mesin maka pemakaian yang menonjol adalah pegas sekrup dari kawalan baja yang dapt dibuat dengan mudah untuk pengukuran dan pemasangan dan juga dipakai untuk gaya panrik serta gaya penekan. Berat yang kecil serta volume yang kecil pada kerja pegas tertentu memungkinkan pemakaian pegas karet, pegas cincin bernilai tinggi dari baja dan kawat baja tipis untuk penarikan . ketinggina kontruksi yang rendah memungkinkan pemakaian pegas daun dan pegas batang putar. Pengaturan permukaan yang sempit memberikan kemungkinan pemakaian pegas spiral biasa dan pegas piringan. Pemindahan pegas yang besar disbandingkan dengan panjang kontruksi memberikan kemungkinan pemakaian pegas karet, pegas sekrup dari sekrup tipis dengan diameter besar dan pegas piringan tipis dengan diameter gulunga besar dan pegas piringan tipis dalam banyak kasus dibandingkan dengan banyaknya kontruksi dari pegas karet batang tekuk. Pegas karet dapat dipakai untuk pegas penyangga, pegas kendaraan dan pegas pondasi khusunya untuk peredam ayunan dan peredam kebisingan,selanjunya dipakai untuk pemegasan yang ringannya khusus atau berat khusus. Pegas udara (udara tertutup) dan pegas cairan, serta pegas kompresi terutama dipakai dalam kontruksi kendaraan. 12.4 Garis Pengenal dan Nilai Pengenal
Kekakuan pegas
=
Atau kekersan pegas yang ditunjukkan pada garis pengenal yang lurus (a) dengan sebagai angka pegas atau dahulu konstanta pegas dan diberikan dalam N/m,
∆/∆
m atau Nmm/rad.
13
=
12.4.3 kerja pegas W = SF. Df juga disebut pengambilan kerja atau kemampuan kerja adalah sama dengan luas di bawah garis pengenal. Untuk garis pengenal yang lurus adalah pegas tarik,tekan atau tekuk.
= . = ./2 = . = ./2
N.mm
Dan pegas untuk putar N.mm.rad
. , . . 2.
12.4.4 Nilai guna jenis atau faktor penggunaan sebanding dengan volume pegas efektif V , dengan kuadrat dari tegangan maksimal atau , dari jumlah perpanjangan 1/ E atau jumlah geseran 1/G dan suatu nilai jumlah yang tergantung pada jenis pegas dan mutu karekteristik penggunaan bahan daripadanya dapat dihitung dengan nilai guna jenis
= . . /
(2.G) yang berhubungan dengan W=
12.4.5 Nilai Guna volume dan Berat
Pada berbagai fungsi kontruktif adalah berdasarka keuntungan yang didekati dari perbandingan kerja pegas terhadap volume pegas v yang diperlukan atau terhadap berat pegas Q. digambarkan
= = ./2. = /
N/mm2
Nilai guna volume Nilai guna berat
mm
12.4.6 Efisiensi dan Angka peredaman
Pada penambahan gesekan luar atau dalam maka efisiensi dari pegas adalah perbandingan antara kerja yang diberikan terhadap kerja yang diambil w.
Pada proses ayunan dan peredaman semuanya dihitung dengan Angka peredaman
= +− = +−
14
12.5 Kekuatan dan Tegangan yang Diizinkan 12.5.1 Kekuatan
Disini kerja pegas yang dapat diambil adalah meningkat dalam kuadrat dari tegangan yang diizinkan maka dikehendaki suatu kekuatan yang tinggi dari pegas. Maka dikehendaki suatu kekuatan yang tinggi dari pegas. Pada pegas baja maka disini digunakan baja pegas khusus, yang kekuatanya disamping kekerasannya sangat ditingkatkan melalui pengukuran khusus. 12.5.2 Tegangan yang diizinkan
Sehubungan dengan masing- masing standar dati batas kekuatan dan umurnya maka tegangan yang diizinkan pada pembebanan jarang atau pembebanan tenang.
. = = = 2 =
Pada pegas bertegangan dinamis, contohnya pegas katup maka seringkali untuk perencanaan dari pegas hanya diketahui pembebanannya (gaya penegangan) lintasan dalam operasinya dan tegangan yang diizinkan dan Maka garis pengenal yang lurus (c= constant) adalah
Dari sini dihasilkan :
= 2 = 2 =
Untuk penempatan pegas. 12.6 Pegas bertegangan tarik atau tekan
12.6.1 Pegas tarik dari kawat Dari teori dan kekuatan dan elastic diberikan hubungan untuk perhitungan sebagai berikut:
= . = . = .
Gaya kemampuan Kerja pegas
15
= . = ..
Pemindahan pegas
12.6.2 Pegas cincin sebagai pegas penyangga pegas terdiri atas cincin dalam dan luar, yang saling bersinggungan pada permukaan kerucutnya, sehingga disini gaya aksial F diubah menjadi gaya radial. Tanda e untuk nilai cincin luar,i untuk cincin dalam, y
dan
pasangan kerucut didapatkan untuk perhitungan
= =
= ∝− ∝+ = ..+. = . = . = +
Gaya kemampuan
Pemindahan pegas tiap pasangan Tebal cincin
Nilai guna jenis
(pada tegangan yang distribusi merata)
12.7 Pegas bertegangan tekuk
Setiap penekukan benda bertegangan , dalam penampang melintang tegangannya tidak sama besar, sehingga dari nilai ideal 1 tidak dapat tercapai. Didapatkan juga bahwa tegangan tekuk disepanjang pegas tekuk besarnya tidak sama , maka lebih berkurang lagi. Perhiutngan dari pegas tekuk memungkinkan untuk bentuk kontruksi keseluruhan untuk mengembalikan pegas baja tekuk yang di pegsa baja tekuk yang ditegakkan satu sisinya.
12.7.1 Pegas Batang Tekuk Satu sisi dengan Penampang Melintang segi Empat
Pegas daun sederhana. Gaya tekuk F satu sisi menimbulkan pada sembarang penampang melintang dalam jarak x dari pengenaan gaya momen satu tekuk meningkat secara linear dengan x dari nol sampai nilai tertinggi F.L pada tempat pemegangan. Demikina juga tegangan tekuk dengan penampang melintang dan akibatnya tahanan momen tetap sama. Garis pengenalnya suatu garis lurus. Untuk perhitungan pegas diberikan petunjuk sebagai berikut asalkan f/L kecil sampai f/L kesalahan masih dibawah 4%.
= .
Gaya kemampuan
≤ 0,2
= ℎ/6 = 4/ℎ tan = 6/ℎ
Pemindahan pegas Kemiringan ujung
16
Nilai guna jenis
= 1/9
12.7.2 Pegas Batang Tekuk Satu sisi dengan penampang melintang segi empat mengecil
Batang tekuk tempat penegangan sampai tempat pengenaan gaya lebarnya meurun linear dari b sampai atau juga tebalnya menurun lineat dari h sampai , sehingga tegangan disepanjang batang tidak lagi sangat berbeda seperti pada paragraph. Kemudian pada F dan L yang sama dengan dalam pengampang pegangan volume pegasnya kurang disbanding pada 1 tetapi f dan w lebih besar demikian juga nilai guna meningkat.
h
σ
1) Pengaruh takikan dari tempat pemegangan dikurangi dengan ketelitian kontrukstif seperti pembulatan yang baik, penyanggan lunak dan sebagainya 2) Persamaan garis elastic yang berhubungan.
. . = 6. 23 ∝= 2. = ℎ/6 = 4/ℎ tan = 6/ℎ = /2 = + + /
Gaya kemampuan Pemindah pegas Kemiringan Kerja pegas
Nilai guna jenis
12.7.3 pegas tekuk dari dua sisi
Setengah dari pegas dapat dipandang dan dihitung sebagai pegas batang tekuk satu sisi dengan panjang L dan gaya F diberikan yaitu, gaya ditengah gaya adalah 2F 12.7.4 pegas daun yang dilengkungkan atau pegas daun yang dibentuk
Sebagai pegas bentuk pipih atau pegas bentuk kawat dalam berbagai bentuk untuk berbagai penggunaan misalnya dalam teknik pekerjaan halus . perhitungannya lihat literature atau perhitungan pendekatan sebagai pegas daun biasa. Pada sisi dalam lengkungan terjadi
17
tegangan yang lebih besar dari pada sisi luar,khususnya pada jari- jari yang kecil. Sebagai jari jari yang kecil dipilih sekitar 1,2….1,4 d atau h. 12.7.5 pegas tekuk yang sekrup yang digulung menurut gambar 12/12
(atau pegas kaki menurut DIN 2088) dengan penampang melintang konstan dapat sebisa mungkin dibebani dalam arah penggulungan kakinya harus dipasangkan kuat atau pegas dipegang dengan suatu pena ( pena dengan d=0,8…0,9 diamater dalam pegas) kaki yang digerakkan hanya dapat menggerakkan gaya yang berpasangan.penggunaanya untuk empel, pegas dan sebagainya.perbandingan gulungan w=D/d momen yang dibebankan F.R bekerja sebagai momen tekuk dan sepanjang pegas konstan dan sehingga juga tegangan tekuk . Maka nilai jenis untuk penampang melintang segi empat.
./
=
n = 1/3
Untuk melakukan perhitungan dapat dihitung untuk penegangan dalam arah menggulung dengan kembalikan dari arah menggulung dengan
Gaya kemampuan
σx = q3.
= /
Gaya maksimum pada penegangan kebalikan arah menggulung :
Sudut putar
=
σx = q. dalam rad. 1 rad = 57,30
Pemuluran panjang pegas L= kerja pegas
= /2
12.7.7. Pegas piringan menurut gambar
Merupakan piringan cincin berbentuk kerucut, yang terdapat gaya F bekerja sebagai gaya penceblosan. Nilai guna jenis adalah paling menguntungkan untuk 0,5….0,65
n
D/D =
Maka pegas digunakan pegas piringan dengan garis pengenal yang mendatar kompensasi kelonggaran aksial pada bantalan rol. Pegas piringan yang beralur memperbesar bagian yang horizontal dari garis pengenal. Penegangan dan perhitungan : dalam piringan bekerja dalam arah memanjang tegangan tarik dan dalam arah radial gaya tekuk. Besar gaya pegas F (menurut Almen dan Lazslo):
18
4 = 1 [ℎ 2ℎ 21] 4 = 1 [ℎ 2] 4 = 1 [ℎ 2] 4 = 1 [2 ℎ 2]
Dan tegangannya adalah
12.8 Pegas bertegangan putar
12.8.1 Pegas batang putar menurut gambar 12/18
M = F.R n = 0,5
Momen putar yang dibebankan adalah constant disepanjang batang, sehingga pada penampang melintang seragam maka tegangan puntir maksimum disepanjang batang juga konstan. Tetapi dianggap bahwa tegangan puntir menurun dari lingkaran tepi sampai ketitik berat, sehingga nilai guna
Dalam konsruksi kendaraaan juga dipakai pegas putar terbuat dari batang-batang pipih yang berlapis-lapis; ia menempati pengendalian sejajar dari pegas tunggal disana dan lebih pendek daripada batang penuh dengan kapasitas dan kekerasan p egas yang sama. Distribusi dari tegangan puntir pada berbagai bentuk penampang melintang lihat pragraf 3.1.10. khususnya yang paling berbahaya adalah tempat pemegangnya, sehingga bagian ini harus diperkuat. Dicobakan takikan gerigi pada kepala batang dengan dan 2d
= 1,4.
sebagai jari-jari pembulatan pada tempat transisi yang dipoles atau permukaannya dicetak lebih baik (melalui penyemburan peluru maka dipertinggi sampai 12%). Pada pegas batang putar yang bebannya sangat besar maka dapat dipertinggi sampai 55% dengan “pendudukan mula-mula” (pembebanan lebih yang sesuai untuk montasi sampai perubahan bentuk plastis). Garis pengenal dari pegas batang putar adalah garis lurus (lihat Gambar 12/1).
Untuk perhitungan berlaku (lihat juga DIN 5091): Momen putar
= =
,
19
= ∙ = ∙ = = = ∙, = . = ∙ ℎ ∙ = ∙ ℎ ∙ ≈ 1500 ≈ < ≤ : ≈ 90 ≈ 290 = 2,0 . Kerja pegas
,
Sudut putar
,
Nilai guna jenis
Pemindahan pegas
Untuk penampang melintang segi empat: dan
.
dan
lihat table 3/1.
Nilai praktis untuk pegas batang putar: Bahan seluruhnya 50 CrV4 (DIN 17221). Untuk itu N/ , G = 80.000 N/ . untuk beban tetap yang menonjol untuk beban dinamis (untuk d
700 (untuk d
40mm).
40mm dan penegangan mula-mula
N/
≤
340
a) Distemper, diperoleh
b) Dikontrol, distemper, dikedapkan
Untuk tegangan sangat besar
12.8.2. Pegas sekrup silinder dengan penampang melintang konstan menurut gambar 12/19.
Didalam konstruksi mesin merupakan jenis pegas yang paling sering digunakan dan menempatinya dalam bentuk suatu garis sekrup pegas batang tarik yang digulung, yang dibebani dengan gaya tekan atau tarik F dalam poros pegas. Disain: disain dari ujung pegas menurut Gambar 12/19. Untuk kerja gaya sentris adalah disukai, kalau ujung pegas terletak berurutan pada (jumlah gulungan totaldengan ½ ujung-ujungnya) dan kalau pada pegas tekan pada setiap ujung pegas ¾ gulungan ditekan (tidak memegas lagi!) dan dipoles datar. Disini maka pegas tekan “lebih keras” (kurva b Gambar 12/1), tepat setelah letak yang berdekatan dengan gulungan yang ditekan.
180
20
Penegangan: Melalui gaya F dan lengan tuasnya D/2 dihasilkan suatu penampang melintang kawat, terletak tegak lurus terhadap garis sekrup (sudut ken aikan . Suatu momen putar (FD cos
∝ ∝ ∝
∝
)/2,
Suatu gaya melintang F cos , Suatu momen tekuk (FD sin )/2,
∝
Suatu gaya tarik atau tekan F sin .
∝
Kebalikan dari tegangan putarnya yang dikenakan dari momen putar, kalau pada kecil dan d/D kecil, maka tegangan sisa kembali. Perhitungannya hanya sesuai dengan momen putar, FD/2, bahwa cos , dan dianggap untuk dapat dibebani dinamis suatu tegangan geser yang ditinggikan dari sisi dalam gulungan melalui kuparan kawat karena suatu nila k yang tergantung pada perbandingan kumparan (Tabel 12/5). Pemindahan pegas f tidak begitu terpengaruh oleh penegangan tambahan, sepanjang gulungan p egas tidak disentuh.
∝≈ 1
Untuk perhitungan berlaku: a. Umum: Gaya kemampuan (statis) F = 2
W τ/D
Pemindahan pegas f = Angka pegas
= ∆∆ = GJ
, gaya kemampuan (dinamis) F = 2
GJ
,
.
b. Pegas dengan penampang melintang dari kawat
τ ∙π∙d/8∙D
F=
(statis),
d
Maka diameter kawat dengan perbandingan kumparan w =
d = = w F = τ∙π∙d/k∙8∙D d ,
(dinamis),
Maka diameter kawat :
21
D/d
;
W τ/kD
,
d = = w k f = G c = G = G w
,
,
,
Jumlah dari gulungan yang memegas:
i = G k i
(statis k =1).
Pada pegas tarik bertegangan mula maka dalam (15/52) dimasukkan nilai ( Fdan yang sesuai dihitung.
F
) untuk F,
Table 12/5. Nilai k untuk penampang melintang lingkaran, tergantung pada w = D/d, D/d
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
k
2,05
1,55
1,38
1,29
1,23
1,20
1,17
1,15
1,13
1,11
15
Untuk pegas dengan penampang melintang segi empat dari kawat berlaku. Gaya
kemampuan = 2τ ∙ ∙ ℎ ∙/
Dan jumlah gulungan yang memegas
= G DIN
.
2098 Lembar 2 memberikan kembali untuk (12/49) suatu tabel petunjuk untuk perhitungan disain dari pegas sekrup biasa dengan kawat berbentuk lingkaran. Panjang pegas: a) Panjang dari pegas tekan tidak berbeban:
=
,
22
Panjang blok dari pegas yang ditekan bersama secara penuh:
= = 1,0∙ < 10 0,1…0,3. .
untuk ujung gulungan yang ditekan dan dipoles.
Pada
untuk gulungan yang hanya ditekan.
(menurut DIN 2095) dengan jumlah gulungan total
= 2
;
Jarak minimal antara gulungan pada penekanan bersama paling besar yang diizinkan (beban coba ): . Nilai yang tepat dari lihat DIN 2095; pendekatan kira-kira .
≈
b) Panjang dari pegas tarik tidak berbeban:
= 1
tinggi mata
= /
Pada pegas tekan terdapat bahaya, bahwa pegas dengan derajat kelangsingan yang besar ditekuk oleh pemegasan yang besar. Gambar 12/20 menunjukkan pemegasan paling tinggi yang diizinkan untuk derajat kelangsingan yang sesuai. Pegas yang tidak aman tekuk harus diarahkan dengan bus atau pena. Nilai tertinggi yang diizinkan dari pemegasan tergantung pada derajat kelangsingan Pegas tekan dengan pemasangan yang diarahkan dan permukaan lapisan pegas yang dipoles sejajar, 2 untuk semua pegas tekan dengan sebagai kondisi permukaan lapisan. Tegangan geser yang diizinkan untuk pegas tekan yang dibentuk dingin 10% lebih rendah. Penengangan mula yang diizinkan untuk pegas tarik dibentuk dingin yang ditegangkan mula D/d = 4(12) untuk kumparan oleh pengumpan otomatis: , oleh bangku pengumpar .
∶1
≈ 0,240,12 .
≈ 0,130,06
1. Kawat pegas ditarik yang dipatenkan klas A. 2. Klas B. 3. Klas C. 4. Klas II. 5. Kawat pegas ditemper. 6. Kawat pegas katup ditemper. 7. Kawat baja pegas tidak berkarat.
23
Tegangan geser diizinkan untuk pegas tekan dibentuk panas dari baja nobel da baja derajat tinggi pada panjang blok .
Nilai standar untuk pegas sekrup dalam N/ Modulus geser
≈ 83000 ≈ 80000 ≈ 73000 ≈ 42000 ≈ 35000
.
Pegas dari kawat pegas ditarik yang dipatenkan. Kawat pegas dan kawat pegas katup ditemper, dari baja murni (DIN 17223). Baja dibentuk panas (DIN 17221). Baja tidak berkarat (DIN 17224). Brons seng SnBz 8 (DIN 17662). Bras (kuningan) Ms 63 (DIN 17660).
untuk pembebanan hampir tetap atau jarang berubah:
a. Pegas dibentuk dingin ( diizinkan
< 17
= 0,5 . = 0,45 .
dibawah gaya pegas paling tinggi yang
Pegas tekan:
(lihat Gambar 12/21).
Pegas tarik:
(lihat Gambar 12/21).
b. Pegas dibentuk panas (d = 10 … 60 mm) Pegas tekan dibawah gaya blok Pegas tarik dibawah gaya pegas paling tinggi yang diizinkan ( N/ ). untuk pembebanan berayun: Perhitungan dengan melalui nilai k! c. Pegas dibentuk dingin (d 5 mm). Pegas tekan ( lihat gambar 12/23). Pegas tarik (disebabkan puncak tegangan pada mata dan sebagainya sedapat mungkin dihindarkan; tergantung pada bentuk mata, potongan ujung dan sebagainya. 12.8.3. Pegas kerucut dengan penampang melintang konstan
= 590
24
= .
Tegangan puntir menanjak dengan membesarnya jari-jari gulungan r sampai nilai paling besar / . Kasus yang sesuai dari nilai guna berlawanan dengan pegas sekrup silinder. Untuk perhitungan berlaku dengan pendekatan yang baik untuk penampang yang melintang lingkaran sepanjang gulungan tidak bertambah.
= / = . . = = /2 = . = (+)
Gaya kemampuan (statis)
.
Gaya kemampuan (dinamis) Pemindahan pegas Nilai gung jenis Kerja pegas
12.9. Pegas karet
12.9.1. Tinjauan umum Dalam ukuran yang besar maka karet dimanfaatkan untuk pemegasan dari mesin, kendaran dan peralatan, dan kesemuanya untuk peredam dari ayunan, kejutan dan kebisingan. Juga pemakaiannya ideal untuk koplinhg penyeimbang dan sambungan yang bebas pemeliharaan dengan sedikit sudut pembngkokan (contohnya untuk suspensi kendaraan) karena dengan kemungkinannya yang mudah untuk pengaturan pemegasan yang lunak atau yang keras, pemegasan serempak dari seluruh sisi dan untuk kesemuanya adalah kombinasi dari pemegasan dan peredam. Untuk pemencaran yang sangat maka pegas karet juga menyumbangkan nilai guna berat yang khusus. Pada peretakan permukaan maka karet di robek lebih jauh pada pembebanan tarikan. Pada penegangan geser dapat di bedakan atas geseran sejajar, geseran putar, dan penegangan dari gesekan gerakan puntir. 12. 9. 2. Cara Pembebanan dan garis pengenal Blok kare dapat ditegakkan terhadap, tarik, tekanan atau geser dengan geris pengenal yang memberikan perbedaan dasr dari lintasannya, yaitu sesuai dengan pengembangan atau penyusutan penampang melintang pada perbedaan dan sesuai dengan banyak atau kurangnya hambatan pemuaian yang ada gesekan atau pelekatan kuat (vulkanikasi) pada plat-plat ujung.
25
Kekerasan pegas adalah tergantung pada penegangan dari karet, baik dari modulus geser maupun dari modulus-E. Modulus geser adalah sesuatu dari bentuk konstruksi pegas yang tidak tergantung karakteristik nilai bahan (jenis karet). Angka yang normal dari hambatan pemuaiannya adalah diperkirakan. Yaitu ditentukan dari aktor bentuk k’, yang perbandingan antara permukaan berbeban dan berpermukaan bebas dari karet telah di berikan. Tabel nilai standart untuk tegangan yang di izinkan pada pegas karet menurut goebel dalam N/ .
Cara penegangan Tekan Geser sejajar Geser putar Geser puntir
Statis 3,0 1,5 2,0 1,5
±1,0 ±± 0,0,47 ± 0,4
Tabel persamaan pegas untuk pegas karet dalam batasan linearitas (menurut Gobel) Nama
Pegas piringan
Cara pertegangan Geser sejajar
Persamaan pegas
= . = 2..ℎ. = 4.1 ..1 1,57. = 8 = 4.ℎ. .
Batasan berlaku sampai sekitar 35% Pereseran/ 0,35.s
<
A= permukaan geser Pegas Bus
Geser sejajar
Pegas putar
Geser putar
Pegas puntir
Geser (torsi)
Pegas tekan silinder
Tekan
puntir
26
<
35% Pereseran/ 0,35.(r2-r1) 40% pemutaran
20% puntiran
20% penekanan bersama
B. Ringkasan Isi Buku Pembanding Bab 1. Poros dan Pasak
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. 1.1.Macam-macam poros 1. Poros Transmisi Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan pada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk, atau sproket, rantai dll. 2. Spindel Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurann ya harus teliti. 3. Gandar Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kreta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lrntur kecuali jiga di gerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga. 1.2.Hal-hal penting dalam perencanaan poros Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan: 1. Kekuatan poros 2. Kekakuan poros 3. Putaran kritis 4. Korosi 5. Bahan poros 1.3.Poros dengan beban puntir
27
Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil dari pada yang dibayangkan.Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa lenturan,tarikan, atau tekanan, misalnya jika sebuah sabuk, rantai atau roda gigi dipasanglcan pada poros motor, maka kemungkinan adanya pembebanan tambahan terseuut diperhiturrgkan rtnu dalam faktor keamanan yang diambil. Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam faktor keamananb iasanyad apat diambil dalam perencanaans, ehinggak oreksi pcrtama dapat diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah fc (Table 1.6) mala daya rencana Pd (kW) sebagai patokan adalah
Tabel 1.6 Faktor-faktor koreksi daya yang akan di transmisikan, Daya yang akan di transmisikan fc Daya rata-rata yang di perlukan 1,2-2,0 Daya maksimum yang diperlukan 0,8-1,2 Daya normal 1,0-1,5
.
Jika daya yang diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW. Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana) adalah T (kg. mm) maka
/ = / = 9,74×10 / = = ,
Sehingga
Bila momen rencana z (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros tegangan geser ( ) yang terjadi adalah
(mm), maka
1.4.Poros dengan beban lentur murni Jika beban pada satu gandar didapatkan sebagai ll2 dari berat kendaraan dengan muatan maksimum dikurangi berat gandar dan roda, maka besarnya momen lentur M1(kg'mm) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitung. Dari bahan yang dipilih dapat ditentukan tegangan lentur yang diizinkan . Momen tahanan lentur dari poros dengan
/
28
= /32 ≥ = / = , / , =
diameter adalah dapat diperoleh dari:
, sehingga diameter
yang diperlukan
suatu gandar yang digerakkan oleh suatu penggerak mula juga mendapat beban puntir. Namun demikiart gandar ini dapat diperlakukan sebagai poros pengikut denganjalan mengalikan ketiga momen tersebut di atas (yang ditimbulkan oleh gaya-gaya statis, vertikal dan horizontal) dengan faktor tambahan (faktor m) dalam tabel.
Pemakaian gandar Gandar pengikut (tidak termasuk gandar dengan rem cakera) Gandar yang digerakka; ditutup pada ujungnya Gandar yang digerakkan; lenturan silang Gandar yang digerakkan; lenturan terbuka
Faktor tambahan tegangan m 1,0 1,1-1,2 1,1-1,2 1,2-1,3
Dari hal-hal diatas dapat disimpulkan bahwa
/ 10, 2 ≥ [ ] / = 10,2 = ≥ 1
setelah ditentukan maka tegangan lentur (kg/mm2) yang terjadi pada dudukan roda dapat dihitung. selanjutnya jika sama dengan I atau lebih, maka
1.5.Poros dengan beban puntir dan lentur
29
Porosp adau mumnyam eneruskand ayam elalui sabuk,r oda gigi dan rantai. Dengan demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur sehinggap ada permukaan poros akan terjadi tegangan geser
karena momen lentur.
= (/)
karena momen puntir T dan tegangan
= 32 = 16/ = 5,1/
Pada poros pejal dengan penampang bulat,
= /
sehingga
1.6.Macam-macam Pasak Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling, dll. pada poros. Momen diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros.Fungsi yang serupa dengan pasak dilakukan pula.oleh seplain (spline). yang mempunyai gigi luar pada poros dan gigi dalam dengan jumlah gigi yang sama pada naf dan saling terkait yang. satu dengan yang lain.Gigi pada seplain adalah besar-besars, edangp ada gerigi adalah kecil-kecil denganjarak bagi yang kecil pula. Kedua duanya dapat digeser secara aksial pada waktu meneruskand daya. Pasak pada umumnya dapat digolonglan atas beberupa macam sbb.: Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung, yang umumnya berpenampang segi empat. Dalam arah memanjangdapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus. Pasak benam prismatis ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur. Di samping macam di atas ada pula pasak tembereng dan pasak jarum.Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dll. pada porosnya, seperti pada seplain, Yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang besar. Untuk momen dengan tumbukan, dapat dipakai pasak singgung.
1.7.Hal-hal penting dan tata cara Perancanaan Pasak
30
Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat di mana terdapat bentuk prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepalauntuk memudahkan pencabutannya. Kemiringan pada pasakt irus umumnya sebesar l/100, dan pengerjaan harus hati-hati agar naf tidak menjadi eksentrik. Pada pasak yangrata, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi goyah dan rusak. JIka momen rencana dari poros adalah z(kg.mm), dan diameter poros adalah (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah F
= / × = ≥ .
Menurut lambang pasak yang diperhatikan dalam gaya geserbekerja pada penampang mendatar oleh gaya F(kg). Dengan demikian tegangan geser yang
(/)
ditimbulkan adalah:
Dengan tegangan geser yang diijinkan diperlukan dapat diperoleh:
/
panjang pasak
yang
Gaya keliling lr (kg) yang sama seperti tersebut di atas dikenakan pada luas permukaan samping pasak. Kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan , dan kedalamana lur pasak pada naf dengan . Abaikan pengurangan luas permukaan oleh pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan p (kg/ ) adalah
= ×
Dari harga tekanan permukaan yang di ijinkan pa(kg), panjang pasak yang diperlukan dapat di hitung dari:
≥ ×
Harga pa adalah sebesar8(kg/ )u ntuk poros dengand iameterk ecil, l0 (kg/ ) untuk poros dengand iameterb esar,d an setengahd ari harga-harga di atas untuk poros berputaran tinggi. Bab 2. Kopling Tetap Kopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa terjadi slip), di mana sumbu kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau dapat sedikit berbeda
31
sumbunya. Berbeda dengan kopling tak tetap yang dapat dilepaskan dan dihubungkan bila diperlukan, maka kopling tetap selalu dalam keadaan terhubung. 2.1.Macam-macam koplin tetap Kopling tetap mencakup kopling kaku yang tidak mengizinkan ketidak lurusan kedua sumbu poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengizinkan sedikit ketidak lurusan sumbu poros, dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan membentuk sudut yang cukup besar. a. Kopling kaku Kopling bus Kopling flens kaku Kopling flens tempa b. Kopling luwes Kopling flens luwes Kopling karet bintang Kopling karet ban Kopling gigi Kopling rantai c. Kopling universal Kopling universal hook Kopling universal kecepatan tetap 2.2.Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Kopling Tetap Dalam merencanakans uatuk oplingletap, hal-halb erikut ini menjadip ertimbangan. 1. Pemasanganya ng mudah dan cepat. 2. Ringkas dan ringan. 3. Aman pada putaran tinggi; getaran dan tumbukan kecil. 4. Tidak ada atau sesedikit mungkin bagian yang menjorok (menonjol). 5. Dapat mencegah pembebanan lebih. 6. Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros sekiranya terjadi pemuaian karena panas, dll.
2.3.Kopling Kaku Kopling kaku dipergunakan bila kedua poros harus dihubungkan dengan sumbusegaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik-pabrik. Kopling flens kaku terdiri atas naf dengan flens yang terbuat dari besi cor atau baja cor, dan dipasang pada ujung poros dengan diberi pasak serta diikat dengan baut pada flensnya. Dalam beberapa hal naf dipasang pada poros dengan sambungan pres atau kerut.
32
Kopling ini tidak mengizinkan sedikitpun ketidak lurusan sumbu kedua poros serta tidak dapat mengurangitumbukan dan getaran transmisi. Pada waktu pemasangan, sumbu kedua poros harus terlebih dahulu diusahakan segaris dengan tepat sebelum baut-baut flens dikeraskan. Biasanya dalam perhitungan di anggap bahwa hanya 50% saja dari seluruh baut yang berjumlah n yang menerima seluruh beban secara merata. Jika jumlah baut efektif yang menanggung beban dinyatakan dengan maka besarnya tegangan geser baut dapat di hitung dengan menggunakan:
= ′ = / ≤
2.4.Kopling Karet Ban Getaran dan tumbukan yang terjadi dalam penerusan daya antara mesin penggerak dan yang digerakkan tidak dapat diredam, sehinggadapat memperpendek umur mesin serta menimbulkan bunyi berisik' Untuk menghindari kesulitan-kesulitan di atas dapat dipergunakan kopling karet ban. Kopling ini dapat bekerja dengan baik meskipun kedua sumbu poros yang di: hubungkannya tidak benar-benar lurus. Selain itu kopling ini juga dapat meredam tumbukan dan getaran yang terjadi pada transmisi. Disini faktor konsentrasi tegangan dapat diambil sebesar 3,0. Maka besarnya tegangan geser yang diijinkan pada baut adalah;
= / × , = ×× =
Jika diameter inti baut adalah
maka:
2.5.Kopling Fluida
33
Kopling fluida sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan daya besar. Keuntungan dari kopling ini adalah bahwa getaran dari sisi penggerak dan tumbukan dari sisi beban tidak saling diteruskan. Demikian pula pada waktu terjadi pembebanan lebih, penggerak mulanya tidak akan terkena momen yaog melebihi batas kernampuan. Oleh karena itu umur mesin dan peralatan yang dihubungkannya akan menjadi' lebih panjang dibandingkan dengan pemakaian kopling tetap uiasa. Selain hal di atas, diameter poros.juga dapat diambil lebih kecil. Start dapat dilakukandenganl ebih mudah dan perc'epatand apat berlangsungd enganh alus, karena kopling dapat diatur sedemikian rupa hingga penggerak mula diputar lebih dahulu sampai mencapai momen maksimumnya dan baru setelah itu momen diteruskan kepada poios yangd igerakkan.J ika beberapak opling fluida dipakai untuk menghubungkanb eberapa penggerak mula secara serentak, distribusi beban yang merata di antara mesin-mesin penggerak mula tersebut dapat diperoleh dengan mudah. Misalkan mesin yang digerakkan dalam keadaan bekerja dengan kapasitas beban maksimum. Jika gaya tahanan pada sabuk yang menarik adalah F(kg), diameter puli adalah D (m), dan kecepatank onveyora dalah v (mlmin\, maka mornenp untir tahanan f (kg.m) adalah:
= × /2 = /
Putaran
(rpm) dari puli pergerak adalah:
Dengan efisiensi mekanis sebesar
,
daya rata-rata yang di perlukan adalah:
× = ×(/) = = 2 /60 / / = 2/60 ., = = ×, . Jika kecepatan sudut , maka besarnya percepatan sudut
Jika moment percepatan adalah
dicapai dalam jangka waktu percepatan adalah:
maka:
34
Dalam keadaan pembebanan secara maksimum, momen puntir yang diperlukan untuk start adalah
=
Bab 3 Kopling Tak Tetap Dan Rem
Sebuah kopling tak tetap adalah suatu elemen mesin yang menghubungkan poros yang digerakkan dan poros penggerak, dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta dapat melepaskan hubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam maupun berputar. Rem adalah alat untuk menghentikan putaran suatu poros dengan perantaraan Gesekan Berbeda dengan kopling tak tetap yang membuat kedua poros berputar dengan Kecepatan sama, maka rem berfungsi untuk menghentikan poros atau benda yang sedang berputar. Sering kali penghentian ini harus dilakukan dalam waktu singkat hingga berhenti sama sekali, dengan carayang aman. Kadang-kadang rem juga dipergunakan untuk mengatur putaran suatu poros dengan mengurangi atau membatasi putaran. 3.1 Macam- macam kopling tak tetap 1) 2) 3) 4) 5)
Kopling cakar Kopling plat Kopling kerucut Kopling friwil Kopling macam lainnya misalnya kopling fluida kering atau kopling serbuk, yang meneruskan momen dengan perantaraan sentrifugal pada butiran- butiran baja didalam suatu rumah, dan kopling yang bekerja atas dasar gaya sebtrifugal pada minyak pengisinya.
3.2 Kopling cakar Kontruksi kopling ini adalah yang palign sederhana dari anatara kopling tak tetap yang lain. Kopling cakar persegi dapat meneruskan momen dalam dua arah putaran, tetapi tidak dapat dihubungkan dalam keadaan berputar.
35
n
Jika daya yang akan diteruskan adalah P (kW) dan putaran poros adalah (rpm) serta faktor koreksi dan bahan poros dipilih maka diameter poros dapat dihitung menurut tata cara diagram.
f Dds = 1,2ds 10 = 2ds 25 ℎ = 0,5 8 = 9,74×10 × /
D
Diameter dalam (mm), diameter luar (mm), dan tinggi h(mm) dari cakar untuk suatu diameter poros (mm) dapat ditentuka secara empiris.
(mm)
(mm)
(mm)
momen puntir yang diteruskan adalah (kg.mm)
Dan jika gaya tangensial
bekerja pada jari-jari rata-rata r m (mm), maka
Jika luas akar cakar adalah ½ dari timbul pada akar cakar adalah
r = /4 = / /4 , 8 = .ℎ, /2
Momen lentur yang bekerja pada cakar adalah dimana n adalah jumlah cakar.
maka tegangan geser (kg/mm2) yang
Alas dari penampang cakar segi empat adalah
36
jika
dikenakan pada ujung cakar,
dan tingginya adalah
/4 /
[
]
. Sehingga momen tahanan lenturnya adalah
Besarnya tegangan lentur
Z = 16 . D 2 D .πD4π D² σb = τs = 4/2
Tegangan geser maksimum
adalah
3.3 Kopling Plat
Kopling plat adalah suatu kopling yang menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang diantara kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga terjadi penerusan daya melalui gesekan antar sesamanya. Kopling plat ini dibagi atas kopling plat tunggal dan kopling plat banyak yaitu berdasarkan atas banyaknya gesekan yang dipakai. Juga dapat dibagi atas kopling basah dan kering.
Lambang – lambang untuk kopling plat
DD/D
adalah diameter dalam dan jarang lebih dari 0,5.
D
adalah diameter luar bidang gesek. Besar perbandingan
Vesaranya tekanan pada bidang rata-rata pada bidang gesek adalah (kg/mm2), maka besarnya gaya yang menimbulkan tekanan ini adalah
,
= 4
Jika koefisien gesekan adalah dan seluruh gaya gesekan dianggap bekerja pada keliling rata-rata bidang gesek, maka momen gesekan adalah
= 4
Harga dan harga koefisien gesek yang diizinkan ditulis dalam tabel. (1) Momen puntir
37
i) Momen yang dihitung dari gaya penggerak mula. Jika daya penggerak mula adalah P (kW), faktor koreksi
, dan putaran poros kopling n1 mka momen puntir
Jika P adalah daya nominal motor, mencakup beberapa tambahan ii)
1
= 974
dapat dipandang cukup karena sudah
Momen yang dihitung dari beban, jika gaya yang ditimbulkan oleh beban adalah F (kg), kecepatan beban adalah V (m/min), putaran poros kopling adalah dan efisiensi mekanis adalah n =, maka momen beban dapat dinyatakan oleh.
rpm
T = 974 6120.FV. = = 4 ω = = , 2 2 1 = 4×9, 8 60 60 = 375
Dimana T= momen dari luar (kg.mm), J= momen inersia (kg.m.s2), g =9,8(m/s2), kecepatan sudut awal (rad/s), kecepatan sudut akhir (rad/s).
ω =
Maka karena momen luar
Bila GD2 dan momen beban adalah kecil pada penghubungan dan momen beban berat dikenakan setelah terjadi hubungan, serta jika momen beban maksimum adalah , dimana:
T
= . < maka kopling tersebut dapat dianggap bekerja dengan momen gesekan statis. Dalam keadaan demikian, pilihlah kopling dengan sebagai kapasitas momen gesekan statis dalam daerah berikut
T > . T = 375. > 12
Sebaliknya, meskipun beban berat dikenakan kemudian, jika:
38
(2) Kerja penghubungan Setelah pemilihan kapasitas momen, perlu dibahas panas gesekan atau kerja perhubungan oleh skip pada waktu berlangsung proses penghubungan.
ω
ω
Kerja yang dilakukan dalam jangka waktu penghubungan yang sesungguhnya dari kecepatan sudut menjadi dengan kapasitas momen adalah perkalian antara sudut yang ditempuh oleh putaran poros dalam jangka waktu rata-rata sebesar ( kali. Kapasitas momen adalah perkalian antara sudut yang ditempuh oleh poros dalam jangka waktu rata-rata.
ω ω/2
= ω 2 ω = 260 260 2 = 19,1 . = 19,1 . 375 . = 4. E ≤
Jika kerja penghubungan yang diizinkan adalah
(kg.m/hb) maka haruslah
(3) Waktu pelayanan dan penghubungan (waktu kerja) Pada permulaan perhitungan, momen percepatan yang diperlukan untuk memenuhi waktu perhubungan yang direncanakan dicari terlebih dahulu, dan momen puntir serta nomor kopling ditentukan.
Rumus yang diperoleh dalam (2) dapat disusun sebagai berikut. i)
pada percepatan
ii)
bila sisi beban berputar beban berputar dengan arah putaran poros penggerak
= 375 . = 375 39
Waktu yang diambil sejak permulaan pelayanan hingga tercapai hubungan adalah waktu perhubungan yang sesungguhnya seperti tersebut di atas ditambah wajtu yang diambil sejak operator memulai pelayanan sampai saat gaya mulai bekerja pada bagian kopling. (4) Perhitungan panas Kerja penghubungan pada kopling akan menimbulkan panas karena gesekan hingga temperatur kopling akan naik. Temperatur permukaan plat gesek biasanya naik sampai 2000 C dalam sesaat. Tetapi untuk seluruh kopling umumnya dijaga agar suhunya tidak lebih tinggi dari pada 800C. (5) Umur plat gesek Umur plat gesek kopling kering adalah lebih rendah dari pada kurang lebih sepersepuluh umur kopling basah. Karena laju keausan plat gesek sangat tergantung pada macammacam bahan gesejnya, tekanan kontak, kecepatan keliling, temperatur dan lain-lain . sekalipun sedemikian taksiran kasar dapat diperoleh dari rumus berikut ini.
3.4 kopling kerucut
= .
Kopling kerucut adalah suatu kopling gesek dengan kontruksi sederhana dan mempunyai keuntungan di mana dengan gaya aksial yang kecil dapat ditransmisikan momen yang besar. Kopling ini dahulu banyak dipakai, tetapi sekarang tidak lagi, karena daya yang diteruskan tidak seragam. Meskipun demikian dalam keadaaan di mana bentuk plat tidak dikehendaki, dan ada kemungkinan terkena minyak. 3.5 kopling Friwil Dalam permesinan sering kali diperlukan kopling yang dapat lepas dengan sendirinya bila poros penggrak mulai berputar lebih lambat atau dalam arah yang berlawanan dan poros yang digerakkan. Maka dalam hal ini lah koling friwil dibutuhkan. Jika poros penggerak berputar berlawanan arah jarum jam atau jika poros yang digerakkan berputar lebih cepat maka bola atau rol akan lepas dari jepitan. 3.6 klasifikasi Rem Fungsi utama rem adalah menghentikan putaran poros, mengatur putaran poros , dan juga mencegah putaran yang tidak dikehendaki, seperti telah dikemukakan dimuka. Efek pengereman secara mekanis diperoleh dengan gesekan, dan secara listrik dengan serbuk magnit.
40
Rem gesekan dapat diklasifikasikan lebih lanjut atas: (a) (b) (c) (d)
Rem blok Rem drum Rem cakera Rem pita
Jika engsel tuas terletak diluar garis kerja gaya f maka persamaan diatas menjadi agak berberda. Dalam engsel digeser mendekati sumbu poros sejauh c. persamaan keseimbangan momen pada tuas berbentuk sebagai berikut.
= 0 = = =
Untuk putaran berlawanan dengan jarum jam
Bila engsel menjauhi garis kerja gaya f dengan jarak c dalam arah menjauhi sumber poros, maka untuk arah putaran sesuai dengan arah jarum jam
=
3.9 Rem Drum Rem untuk otomobil umumnya berbentuk rem drum (macam ekspansi) dan rem cakera (disk). Rem drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindung, dapat menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur lapisan rem cukup panjang. Suatu kelemahan rem ini adalah pemancaran panasnya buruk' Blok rem dari ren ini disebut sepatu rem karena bentuknya yang mirip sepatu. Gaya rem tergant pada letak engsel sepatu rem dan silinder hidrolik serta arah putaran roda.
= /
Dalam keadaan darurat, pengereman dilakukan dengan perlambatan sebesar dimana e=0,5-0,8 , g=9,8 (m/s2 )
Jika pengereman dilakukan dalam keadaan darurat, gaya inersia sebesar akan timbul pada titik berat. Jika titik singgung antara roda belakang dengan permukaan jalanan
41
dapat diambil sebagai engsel, maka pertambahan gaua reaksi yang timbul pada roda depan adalah
= ..ℎ ; = ..ℎ/ W = ..ℎ/ = W.e.h/l W = ..ℎ/ BD = BB B ;BD = BB B = ..BD; = ..BD =es = = BD ℎ/ / K = E2ABD .t K = E2ABD .t
Dengan demikian, beban dinamis roda depan
adalah
Jika titik singgung roda depan dengan jalan diambil dengan jalanan sebagai engsel, maka pengurangan gaya reaksi pada roda belakang adalah , sehingga beban dinamis roda belakang adalah
Perbandinga distribusi gaya rem (BD) adalah
Gaya rem yang sebenarnya dikenakan pada roda depan dan belakang adalah
Titik dimana dinyatakan dengan
dan maka
disebut kunci sinkron jika pada titik ini e
Harga e biasanya diambil sebesar 0,5 sampai 0,7
3.10 Rem Cakera Rem cakera terdiri atas sebuah cakera dari baja yang dijepit oleh lapisan rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman. Rem ini mempunyai sifat-sifat yang baik seperti mudah dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi panas yang baik.
42
R = 1,5R
Perhitungan ini dilakukan untuk membuat keausan lapisan seragam baik didekat poros maupun diluar, denga jalan mengusahakan tekanan kontak yang merata. Jika , maka :
K = 1,021 = 25 K = 1,04 = 45 KR = r untuk
untuk
×
Satu cakera ditekan oleh gaya P (kg) 2 dari kedua sisinya. Jika pusat tekanan ada di , maka faktor efektivitas rem (FER) adalah (FER)=
2/ = 2
Bab 4 Bantalan 4.1 klasifikasi bantalan
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut (1) (a) (b) (2) (a) (b) (c)
Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros Bantalan luncur Bantalan gelinding Atas dasar arah beban terhadap poros Bantalan radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini tegak lurus sumbu poros Bantalan radial. Arah beban bantalan sejajar dengan sumbu poros Bantalan gelinding khusu
4.2 Perbandingan antara bantalan luncur dan bantalan gelinding Bantalan luncur dapat menumpu poros berputaran tinggi dengan beban besar. Bantalan ini sederhana kontruksinya dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah. Pelumasan pada bantalan ini tidak sederhana. Bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara. Bantalan gelinding pada umumnya cocok digunakan pada beban yang kecil dari pada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya. Pada bantalan ini dibatasi gaya sentrifugal. 4.3 Klasifikasi Bantalan Luncur Adapun macam- macam bantalan adalah sebagai berikut: (1) Bantalan radial (2) Bantalan aksial (3) Bantalan khusus biasanya berbentuk bola dan lain- lain
43
4.4 Bahan Untuk Bantalan Luncur
Bahan untuk bantalan luncur harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Mempunyai kekuatan cukup (tahan beban dan kelelahan) 2. Dapat menyesuaikan diri terhadapa benturan poros yang tidak terlalu besar atau terhadap perubahan bentuk yang kecil 3. Mempunyai sifat nati las (tidak dapat menempel) terhadap poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam 4. Sangat tahan karat 5. Cukup tahan aus 6. Dapat membenamkan kotoran debu kecil yang terkurung didalam bantalan 7. Murah harganya 8. Tidak terlalu berpengaruh oleh temperatur 4.5 Hal hal Penting Dalam Perencanaan Bantalan Radial 1. kekuatan bantalan
Panjang bantalan dinyatakan dengan l (mm), beban persatuan panjang dengan w (kg/mm) dan beban bantalan dengan W (kg) serta reaksi pada tumpuan dihitung. Maka :
= Besarnya momen lentur maksimum yang ditimbulkan oleh gaya- gaya dapat dihitung dengan
= /2 = /2 2. pemilihan l/d
Untuk bantalan, perbandingan antara panjang dan diameternya sangat penting maka perlu diperhatikan: (i) (ii) (iii) (iv) (v)
Semakin kecil l/d semakin rendah kemampuannya untuk menahan beban Semakin besar l/d semakin besar pula panas yang timbul karena gesekan Dengan memperbesar l/d kebocoran pelumas pada ujung bantalan dapat diperkecil. Jika pelumasa kurang dapat diratakan dengan baik keseluruhan permukaan bantalan, harga l/d harus dikurangi. Banyak yang dapat lagi dan lain- lain
3. Tekanan bantalan
44
Bantalan dapat berbentuk silinder, bola atau kerucut. Yang paling banyak berbentuk silinder. Yang dimaksud dengan tekanan bantalan adalah beban radial dibagi luas proyeksi bantalan, yang besarnya sama dengan beban rata- rata yang diterima oleh permukaan bantalan jika dinyatakan denga P (Kg/mm2). Beban rata- rata ini adalah
4. Harga pv
=
Tegangan geser (dyne/cm2) dari minyak dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
=
Dimana Z1 adalah psikositas atau kekentalan minyak, R adalah kecepatan selaput minyak peratuan tabel selaput. Jika kecepatan permukaan atas selaput tersebut adalah v (cm/s) dan tebalnya adalah h1 (cm) maka
Dari ketiga persamaan diatas diperoleh
= /ℎ = ℎ = ℎ
5. Tebal Minimum Selaput Minyak
Diameter dalam bantalan dinyatakan dengan D (mm), diameter poros dengan d (mm)kelonggaran diametral dengan D – d. harga kelonggran yang dikehendaki kira- kira sebesar 1/1000 diameter.selanjutnya jarak pusat dinyatakan dengan e (mm), tebal selaput minyak dengan h(mm) dan eksentrisitas dinyatakan dengan
=
. Karena
= ℎ
Dibawah ini diberikan persamaan yang memasukkan faktor l/d dalam perhitungan,
Bilangan Ocvirk
0
Persamaan diatas akan merupakan persamaan dasar dalam perencanaan yang akan datang. Dari viskositas minyak kelonggaran diametral,variabel somerfeld dapat ditentukan , yang selanjutnya akan menentukan pula eksentrisitas.maka
45
2 1√ = 2 1
6. kenaikan Temperatur Selaput Minyak dan Minyak Pengisi
= 427 = / = / C =
Kerja gesekan bantalan permenit
=
(kg) dan
Kcal/min) di mana kecepatan keliling v (m/min)= 60 v
(kcal/kg0C) diberikan oleh persamaan berikut:
Jika berat blok bantalan adalah (kg) dan panas jenisnya yang diperlukan untuk menaikkan temperatur sebesar 10C
(Kcal/kg.0C) maka panas
(Kcal/oC)
Maka kenaikan temperatur yang akan dialami oleh blok bantalan Karena kerja gesekan permernit adalah
∆ = /
(oC/min)
Panas yang timbul didalam bantalan adalah ekuivalen dengan daya yang diperlukan untuk melawan gesekan besarnya dapat dinyatakan sebagai
4.6 Bantalan Aksial
= = = 1000×60 .
Bantalan aksial dipergunakan untuk menahanan gaya aksial. Pada dasarnya ada macam bentuk, yaitu bantalan telapak dan bantalan kerah.
/4 = /4000 2 60 = 4 = 30000 v
Kerena jari- jari bantalan adalah
maka besarnya momen tahanan gesek,
Jika kerja persatuan luas waktu dinyatakan dengan N , maka
Besarnya kecepatan keliling pada diameter rata- rata
46
dan putaran poros dinyatakan dengan
(m/s) adalah
Maka
= /30000
= /2×60×1000
4.7 Cara Pelumasan Untuk Bahan Luncur
Dalam pemilihan cara pelumasan sangat perlu diperhatikan kontruksi, kondisi kerja, dan letak bantalan. Jadi dasar pelumasan harus direncanakan atas dasar pengalaman (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
Pelumasan Tangan Pelumasan Tetes Pelumasan Sumbu Pelumasan Percik Pelumasan Celup Pelumasan pompa Pelumasan gravitasi Pelumasan celup
4.8 Jenis – jenis Bantalan Gelinding
Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil dibadingkan dengan bantalan luncur. Bantalan gelinding, seperti pada bantalan luncur, dapat diklarifikasikan atas bantalan radial, yang terutama membawa beban radial dari sedikit beban aksial dan bantalan aksiala yang membawa beban yang sejajar poros. 4.9 Kelakuan Bantalan Gelinding
(1) (2) (3) (4)
kemampuan membawa beban aksial kelakuan terhadap putaran kelakuan gesekan kelakuan dalam bunyi dan getaran
4.10 Bahan Bantalan Gelinding
Cincin dan elemen gelinding pada bantalan umumnya dibuat dari baja bantalan khrom karbon tinggi. Baja ini dapat memberikan umur panjang dengan keausan sangat kecil. Untuk bantalan yang memerlukan ketahanan khusus terhdapat kejutan, dipakai baja paduan karbon rendah yang kemudian diberi perlakuan panas denga sementasi. 4.11 Nomor Nominal Bantalan Gelinding
Nomor nominal bantalan gelinding terdiri dari nomor dasar dan pelengkap. Nomor dasar yang terdapat merupakan lambang jenis, lambang ukuran (lambang lebar diameter luar)
47
nomor diameter lubang, dan lambang sudut kontak, lambang lambang perlengkap mencakup lambang sangkar, lambang sekat (seal), bentuk cincin, pemasangan, kelonggaran dan kelas. Lambang jenis menyatakan jenis bantalan. Baris tunggal alur dalam diberi tanda 6; rol silinder diberi tanda huruf seperti N,NF, dan NU yang menyatakan macam kerahnya. Lambang ukuran menyatakan lebar untuk bantalan radial dan tinggi untuk bantalan aksial dapat juga dinyatakan, diameter luar dari bantalan bantalan tersebut. nomor diameter lubang dinyatakan dengan angka 4.12 Kapasitas Nominal Bantalan Gelinding
Ada dua macam kapasitas nominal yaitu kapasitas nominal dinamis, spesifik dan kapasitas nominal statis spesifik. Rumus-rumus perhitungan beban dinamis spesifik dulu belum diseragamkan diseluruh dunia. Hal ini dapat dilihat pada perbedaan besarnya harga dinamis spesifik C dari bantalan yang sama ukurannya tetapi dibuat oleh pabrik yan berbeda. 4.13 Perhitungan Beban Dan Umur Bantalan Gelinding
(1) Perhitungan beban Ekivalen Jika suatu deformasi permanen ekivalen dengan deformasi permanen maksimum yang terjadi karena kondisi beban statis yang sebenarnya pada bagian dimana elemen gelinding membuat kontak dengan cincin pada tegangan maksimum, maka beban yang menimbulkan deformasi tersebut dinamakan beban ekivalen statis. (2)Perhitungan Umur Nominal Umur nominal L (90% dari jumlah sampel, setelah berputar 1 juta putaran tidak memperlihatkan kerusakan karena kelelahan gelinding ) dapat di tentukan sebagai berikut:
f = ,/ / , f = f = f P L L = 500f
Untuk bantalan bola, Untuk bantalan rol,
Faktor umu adalah:
Untuk kedua bantalan, Umur nominal
adalah
Untuk bantalan bola,
48
Untuk bantalan rol,
L = 500f /
(3)faktor beban dan rata-rata (4)ketelitian dan pasan bantalan Ketelitian ukurtan mempengaruhi ketelitian pasangan bantalan. Ketelitian yang tinggi memberikan kelonggaran yang sesuai dan mengurangi kesalahan pasangan. Hal ini merupakan dasar bagi kerja yang yang tenang dan umur panjang. Ketelitian poros dan rumah juga harus disesuaikan dengan ketelitian bantalan. 4.14 Pelumasan Bantalan Gelinding
Pelumasan bantalan gelinding terutama dimaksud untuk mengurangi gesekan dan keausan antara elemen gelinding dan sangkar, membawa keluar panas yang terjadi , mencegah korosi dan menghindari masuknya debu. Cara pelumasan ada dua macam yaitu pelumasan gumuk dan pelumasan minyak. Bab 5 Sabuk dan Rantai
5.1 Transmisi Sabuk V Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai 2 kali diameter puli besar. Karena sabuk V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi dimana
> 1,
= = = 1 ;= 1 = 60×1000
Kecepatan linier sabuk V (m/s) adalah
5.2 Tranmisi Sabuk gilir
Tranmisi sabuk yang bekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murah harganya, sederhana konstruksinya, dan mudah untuk mendapatkan perbandingan putaran yang dinginkan 5.3 Transmisi Rantai Rol
49
Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan dimana jarak poros lebih besar pada transmisi roda gigi tetapi lebih pendek dari pada dalam transmisi sabuk.
Bab 7 Ulir dan Pegas
Untuk memasang mesin, berbagai bagian harus disambung atau diikat untuk menghindari gerakan terhadap sesamanya. Baut, pena, pasak, dan paku keling banyak dipakai untuk maksud ini. Ada pula cara menyambung dengan pengelasan, pasan kerut atau pres dan peralihan, dan lain-lain. 1. Hal Umum Tentang Ulir Bentuk ulir dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segi tiga digulung pada sebuah silinder. Dalam pemakaian, ulir selalu bekerja dalam pasangan antara ulir luar dan ulir dalam. Ulir pengikat pada umumnya mempunyai profil penampang berbentuk segi tiga sama kaki. Jarak antara satu puncak berikutnya dari profil ulir disebut jarak bagi. Ulir tunggal disebut atau satu jalan bila hanya ada satu jalur yang melilit silinder, dan disebut dua atau tiga jalan bila ada dua atau tiga jalur. Jarak antara puncak-puncak yang berbeda satu putaran dari satu jalur, disebut “kisar”. Jadi, kisar pada ulir tunggal adalah sama dengan jarak baginya, sedangkan untuk ulir ganda triple, besarnya kisar berturut-turut sama dengan dua kali dan tiga kali jarak baginya. Ulir juga dapat berupa ulir kanan dan ulir kiri, di mana ulir kanan akan bergerak maju bila diputar searah jarum jam, dan ulir kiri akan maju bila diputar berlawanan dengan jarum jam. Umumnya ulir kanan lebih banyak dipakai. 1) Jenis Ulir Ulir digolongkan menurut bentuk profil penampangnya, yaitu: ulir segitiga, persegi, trapesium, gigi gergaji, dan bulat. Bentuk persegi, trapesium, dan gigi gergaji, pada umumnya dipakai untuk penggerak dan penerus gaya, sedangkan ulir bulat dipakai untuk menghindari kemacetan karena kotoran. Tetapi bentuk yang paling banyak dipakai adalah ulir segitiga. Ulir segitiga diklasifikasikan lagi menurut jarak baginya ukuran metris dan inch, dan menurut ulir kasar dan ulir lembut sebagai berikut: i)
Seri ulir kasar metris.
50
ii)
Seri ulir kasar UNG.
iii)
Seri ulir lembut metris.
iv)
Seri ulir lembut UNF.
v)
Seri ulir lembut lebih.
Ada juga ulir pipa yang dipakai untuk menyambung pipa dan bagian-bagiannya. Selain itu, ada juga ulir untuk pemakaian seperti pada sepeda, mesin jahit, dan pipa halus, yang distandarkan. 2) Kelas Ulir Ukuran ulir luar dinyatakan dengan diameter luar, diameter efektif (diameter di mana tebal alur dalam arah sumbu adalah sama), dan diameter. Untuk ulir, ukuran tersebut dinyatakan dengan diameter efektif, ukuran pembatas yang diizinkan, dan toleransi. Atas dasar besarnya toleransi, ditetapkan kelas ketelitian seabagai berikut: Untuk metris: kelas 1, 2, dan 3. Untuk ulir UNC, UNF, UNEF: Kelas 3A, 2A, d an 1A, untuk ulir luar. Kelas 3B, 2B, dan 1B, untuk ulir dalam. 3) Bahan Ulir Penggolongan ulir menurut kekuatannya distandakan dalam JIS. Arti dari bilangan kekuatan untuk baut, yaitu: angka di sebelah kiri tanda titik adalah 1/10 harga minimum kekuatan tarik (Kg/ ), dan dibelah kanan titik adalah 1/10 . Untuk mur bilangan yang bersangkutan menyatakan 1/10 tegangan beban jaminan.
/
4) Jenis Ulir Menurut Bentuk Bagian Dan Fungsinya Baut digolongkan menurut kepalanya, yaitu segi enam, soket segi enam, dan kepala persegi. Baut dan mur dapat dibagi sebagai berikut: baut penjepit, baut untuk pemakaian khusus, sekrup mesin, sekrup pengetap, dan mur. 2. Pemilihan Baut dan Mur Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sangat penting. Untuk mencegah kecelakaan, atau keruskan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai.
51
Untuk menetukan ukuran baut dan mur, beberapa faktor harus diperhatikan seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, syarat kerja, kekuatan bahan, kelas ketelitian, dll. Adapun gaya-gaya yang bekerja dapat berupa: i)
Beban statis aksial murni.
ii)
Beban aksial, bersama dengan beban puntir.
iii)
Beban geser.
iv)
Beban tumbukan aksial.
Pertama-tama akan ditinjau kasus dengan pembebanan aksial murni. Dalam hal ini, persamaan yang berlaku adalah:
= = 4 ≥ 3 ≈ 0, 8 0,64. = 40,8 ≤ ≥ 4 × 0.64 ≥ 2
Di mana W (Kg) adalah beban tarik aksial pada baut, adalah tegangan tarik yang terjadi dibagian yang berulir pada diameter inti (mm). pada sekrup atau baut yang mempunyai diameter luar (mm), umunya besar diameter inti , sehingga Jika (Kg/ ) adalah tegangan yang diizinkan, maka:
/ ≈
Sehingga diperoleh:
Harga tergantung pada macam bahan yaitu SS, SC atau SF. Jika difinis tinggi, faktor keamanan dapat diambil sebesar 6-8, dan jika difinis biasa, besarnya antara 8-10. Untuk baja lihat yang mempunyani kadar karbon 0.2 sampai 0.3 persen, tegangan yang dizinkan umumnya adalah sebesar 6(kg/mm2) jika difinis tinggi, dan 4,8(kg/mm2) jika difinis biasa. Jika tinggi dalam profil yang bekerja menahan gaya adalah h(mm), jumlah lilitan ulir adalah Z, diameter efektif ulir luar , dan gaya tarik pada baut W(kg) maka, besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir q(kg/mm2) adalah
52
= ℎ ≤
Dimana adalah tekanan kontak yang diizikan, dan besarnya tergantung kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir.
...
Gaya W juga akan menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder ( dimana k.p adalah tebal akar ulir luar. Besar tegangan geser ini, (kg/mm2) adalah,
= . . . =
Jika akar tebal akar ulir dinyatakan dengan j.p, maka tegangan gesernya adalah
Jika beban aksial baut adalah W(kg), maka besar tekanan dudukan adalah
= 4 ≤
3. Alat Pencengah dan Peredam Getaran a. Pegas Karet Mempunyai sifat menyerap getaran dengan amplitude kecil karena elastisitanya yang sangat besar pegas ini juga tidak cenderung tidak memperbesar getaran seperti pada pegas logam pada frekuesi pribadinya. Dengan dikembangkannya karet sintesis yang tahan minyak dan tahan panas serta kemajuan dalam teknik pengelasan karet pada permukaan logam, maka kini dapat dihasilkan karet pencegah getaran untuk tumpuan mesin. b. Pegas Udara Memanfaatkan kompresibilitas udara yang dikurung dalam suatu bellows. Pegas ini pada umunya dipakai dikendaraan karena dapat menyerap getaran kecil kecil lebih baik daripada pegas logam. Keuntungannya yang lain adalah bahwa tinggi pegas dapat dibuat tetap meskipun bebanya berubah, dengan jalan mengatur tekanan udara didalam bellows. c. Peredam Fluida
53
Pada umumnya berbentuk silinder dengan torak dan berisi cairan yang umumnya berupa minyak. Silinder tersebut tertutup seluruhnya dan pada torak terdapat lubang tembus sempit yang menghubungkan ruangan di kedua sisi torak tersebut. jika torak bergerak, maka minyak akan berpindah melalui lubang sempit tersebut dengan tahanan besar, hingga gerakan torak akan terhambat. Semakin besar kecepatan torak, maka semakin besar pula gaya yang menghambatnya.
BAB III PEMBAHASAN ISI BUKU
Buku utama yang kami bahas mulai dari Bab 9 karena buku yang dibahas tersebut sesuai dengan materi yang kami pelajari selama satu semester ini. Terimakasih. Kelebihan Isi Buku Utama
Buku Elemen Mesin yang ditulis oleh G. Niemann. H. Winter mempunyai kelebihan yaitu buku tersebut menyajikan materi dengan lengkap dimulai dari penggunaan atau manfaat dari setiap pembahasan per BAB dan dilanjutkan dengan membahas perhitungan pada setiap materi. Buku ini juga melengkapi tabel- tabel atau data yang dibutuhkan dalam perhitungan serta gambar yang mempermudah pemahaman mahasisiwa jika dibaca. Selain itu juga pada setiap akhir BAB dituliskan referensi yang mendukung terhadap pengembangan materi, sehingga lebih mudah dalam mencari sumber yang mendukung terhadap pembahasan materi. Kelemahan Isi Buku Utama
Adapun kelemahan isi buku tersebut adalah pada pembahasan buku tersebut terdapat rumus yang berbeda dengan buku yang lain yang kami bahas. Sehingga menjadi pertimbangan
54
