MATERI KULIAH ELEMEN MESIN I
Disusun oleh : SUPRIYONO
Disusun Oleh: Achmad Risa Hari!" ST#
$AKULTAS TEKNOLO%I INDUSTRI &URUSAN TEKNIK MESIN UNI'ERSITAS %UNADARMA $E(RUARI
2
)**+ (A( I (E(AN DAN TE%AN%AN PENDAHULUAN
Elemen mesin (onderdil) dibagi menjadi 3 : 1.Komponen 2.Unit 3.Rakitan KOMPONEN :Bagian terkecil dari suatu komponen mesin ang merupakan satu kesatuan. !onto" : #orak$ blok silinder$ katup$ pasak$ poros$ dsb.
: Kumpulan dari beberapa komponen mesin ang tersusun se"ingga menjadi UNIT : suatu bagian mesin. !onto" : Kopling$ presneling$ rem$ dsb. Kumpulan lan dari dari beber beberap apa a kompo kompone nen n dan dan unit unit mesin mesin RAKITAN ( Assembling Assembling ) : Kumpu se"ingga terbentuk suatu alat pakai%mesin. !onto" : &esin mobil$ sepeda motor$ mesin perkakas Elemen mesin menurut 'ungsina : 1.EER*+ ,UR,-E : ,enggunaan secara umum eperti : ,egas$ mur/baut$ pasak$ poros$ dsb. 2.,E!0*+ ,UR,-E : ,enggunaan secara k"usus eperti : aap pesaat terbang$ baling2 kapal$ dsb. !onto" 'ungsi elemen mesin : 1. U U0 0 &E* &E*&BU &BU : &eng &engant antark arkan an dan dan meneru meneruska skan n gaa gaa ang ang tidak tidak disertai gerakan. !onto" : amb. Keling$ samb. +as$ dsb. 2. U U0 0 &ER* &ER*K K*0 *0 : &enga &enganta ntarka rkan n atau atau memin meminda" da"ka kan n gaa gaa disert disertai ai gerakan. !onto" : Kopling/poros$ roda gigi$ sabuk$ rantai$ dsb. 3. U0 U0 &E4UK &E4UKU U : &eneruska &eneruskan n gaa tanpa tanpa disertai disertai gerakan gerakan.. !onto" !onto" : Kerangka$ pondasi$ dsb. 5. U0 &EU#U : &eneruskan gaa disertai gerakan gerakan . !onto" : Bantalan luncur%gelinding$ dsb. 6. U0 U0 &E+U&* &E+U&* : Ba"an peluma pelumas s padat$ padat$ cair dan dan gas. 7. U0 &E+04U0 &E+04U0 : +apisan cat$ lapisan lapisan ta"an ta"an aus aus . ungsi elemen "ampir selalu bersi'at mekanik$ sering ditamba" si'at termal$ kimia$ elektrik$ dsb.
2
)**+ (A( I (E(AN DAN TE%AN%AN PENDAHULUAN
Elemen mesin (onderdil) dibagi menjadi 3 : 1.Komponen 2.Unit 3.Rakitan KOMPONEN :Bagian terkecil dari suatu komponen mesin ang merupakan satu kesatuan. !onto" : #orak$ blok silinder$ katup$ pasak$ poros$ dsb.
: Kumpulan dari beberapa komponen mesin ang tersusun se"ingga menjadi UNIT : suatu bagian mesin. !onto" : Kopling$ presneling$ rem$ dsb. Kumpulan lan dari dari beber beberap apa a kompo kompone nen n dan dan unit unit mesin mesin RAKITAN ( Assembling Assembling ) : Kumpu se"ingga terbentuk suatu alat pakai%mesin. !onto" : &esin mobil$ sepeda motor$ mesin perkakas Elemen mesin menurut 'ungsina : 1.EER*+ ,UR,-E : ,enggunaan secara umum eperti : ,egas$ mur/baut$ pasak$ poros$ dsb. 2.,E!0*+ ,UR,-E : ,enggunaan secara k"usus eperti : aap pesaat terbang$ baling2 kapal$ dsb. !onto" 'ungsi elemen mesin : 1. U U0 0 &E* &E*&BU &BU : &eng &engant antark arkan an dan dan meneru meneruska skan n gaa gaa ang ang tidak tidak disertai gerakan. !onto" : amb. Keling$ samb. +as$ dsb. 2. U U0 0 &ER* &ER*K K*0 *0 : &enga &enganta ntarka rkan n atau atau memin meminda" da"ka kan n gaa gaa disert disertai ai gerakan. !onto" : Kopling/poros$ roda gigi$ sabuk$ rantai$ dsb. 3. U0 U0 &E4UK &E4UKU U : &eneruska &eneruskan n gaa tanpa tanpa disertai disertai gerakan gerakan.. !onto" !onto" : Kerangka$ pondasi$ dsb. 5. U0 &EU#U : &eneruskan gaa disertai gerakan gerakan . !onto" : Bantalan luncur%gelinding$ dsb. 6. U0 U0 &E+U&* &E+U&* : Ba"an peluma pelumas s padat$ padat$ cair dan dan gas. 7. U0 &E+04U0 &E+04U0 : +apisan cat$ lapisan lapisan ta"an ta"an aus aus . ungsi elemen "ampir selalu bersi'at mekanik$ sering ditamba" si'at termal$ kimia$ elektrik$ dsb.
3
,#, ,#, (E(A (E(AN N NOMIN NOMINA AL DAN DAN (E(A (E(AN KER&A KER&A
BEB* -&0*+ -&0*+ : aitu gaa atau kopel ang diperole" leat kalkulasi dari data renca rencana na ang ang diberi diberikan kan.. elan elanjut jutn na a beba beban n nomin nominal al dikal dikalii 'akto 'aktorr tamba tamba"a "an n berdasar pengalaman untuk menentukan BEB* KER8* . aktor tamba"an tersebut : 1. KETI KETIDA DAK K TELIT TELITIA IAN N BEBAN BEBAN aitu jika jika tidak ada pola pola beban beban 9 peruba"an peruba"an periodik a1 1$2 ; 1$5
(selama periode periode kerja)
2. BEKE BEKERJ RJAN ANYA YA MESI MESIN N #ergantung pada jenis serta cara kerja mesin . (a2)$ ada dalam tabel berikut :
#abel 1 : aktor Kerja &enis Mesin
EeTum.uRingan
$a-!or Ker/a 0a)1 1$< ; 1$1
&esin torak (uap$ motor bakar$ pompa$ kompresor) kompresor) msn.ketam$ instalasi keran pelabu"an$ msn.cela"
edang
1$2 ; 1$6
&esi &esin n pres pres (tem (tempa pa$$ temp tempa a ceta cetak$ k$ ulir ulir skr skrup) up) msn.pres msn.pres eksentr eksentris$ is$ msn.ben msn.bengkok gkok$$ gunting gunting pro'il$ pro'il$ msn.pons$ keran tangkap$ dsb.
Berat
1$7 ; 2$<
&esin &esin gilas gilas$$ pemec pemeca" a" batu batu dan dan pemec pemeca" a" biji" biji" tambang
angat berat
2/3
&esin putar (turbin$ kompresor sentri'ugal$ motor listrik$ mesin gerinda)
3. RESI ESIKO PAT PATAH aktor keandalan mesin *3 1$2 ; 1$6
Ketiga 'aktor tsb. *K#-R #*&B*=* KER8* (a) a1.a2.a3 Untu Untuk k mene menent ntuk ukan an elem elemen en mesi mesin$ n$ maka maka digu diguna naka kan n "ubu "ubung ngan an dari dari ilmu ilmu keelastikan$ sbb :
• U2 TARIKAN ATAU TEKANAN : #egangan normal nominal
σ
=
F A
• U2 LENTURAN :
aa geser (kg) * +uas penampang penampang (mm2)
4
#egangan lentur nominal
&b &omen lentur (kg.mm)
Mb
σ b =
>b #a"anan lentur (mm 3)
Wb =arga ta"anan lentur : 1. ,enampang
siku2 1 2 Wb = b.h 6
2. +ingkaran Wb =
3. !incin
Wb =
4imana
: #inggi (") +ebar (b)
π
32
D 3 ≈ 0,1. D 3
π
D 4 − d 4
32
D
4imana : 4 garis tenga"
D 4 − d 4 ≈ 0,1. D
?
4 diameter luar d diameter dalam
• U2 PUNTIRAN : #egangan puntiran normal σ w
=
Mw & &omen puntir (kg.mm)
Ww > #a"anan puntir (mm 3)
=arga ta"anan puntir : 1. +ingk ngkara aran
2. !incin
Wb =
Wb =
π
16
D 3 ≈ 0,2. D 3
π
D 4 − d 4
16
D
D 4 − d 4 ≈ 0,2. D
,#3 ,#3 %ARI %ARIS S LEN%K LEN%KUN UN% % DAN DAN %AYA %AYA TARI TARIK K
8ika sebua" specimen baja dibebani gaa tarik$ maka terjadila" terjadila" perpanjangan perpanjangan dan "asilna dapat dili"at dalam diagram tegangan/regangan$ sbb :
5
Keterangan : -/* Batas proporsional σ+ #egangan lulu"%lumer σE #egangan elastis σ, #egangan proporsional ! ield point σu #egangan ultimate (maks) -B@ Regangan elastis (<$2 A)
4ari daera" (-/*) regangan sebanding dengan tegangan$ disebut daera" proporsional dan berlaku =UKU& =--KE : 1.
ε
=
σ
E
4imana:
ε ,erpanjangan spesi'ik ??. ε =
∆ L Lo
Regangan
σ #egangan ??. σ = 2.
∆ l =
P Lo F E
4imana:
P F
∆+ ,ertamba"an panjang (cm) , Beban (kg) +uas penampang ba"an (cm 2) +o ,anjang batang mula2 (cm)
4ATATAN : Untuk ba"an pada umumna diberi batas regangan (Re) ang tetap • sebesar <$2A. Untuk pemili"an ba"an dengan tujuan tertentu$ maka "arus ta"u nilai • batas regang$ kekuatan tarik 9 regangan (keuletan ba"an).
,#5 PERU(AHAN TE%AN%AN
Ketika membebani elemen mesin$ tegangan ba"an mempunai nilai ang beruba"2 secara konstan atau periodik$ ang dapat dibedakan menjadi 5 keadaan tegangan tipikal : 1.
2.
3.
TEGANGAN KONSTAN KE*4** #E** 0 : #egangan setela" diadakan beban bertamba" besar dari < / σ&aks$ setela" itu konstan. TEGANGAN LOMPAT KE*4** #E** 00: #egangan setela" diadakan beban berosilasi antara < / σ&aks . σRata2 1%2 σ&aks σa TEGANGAN TUKAR MURNI
6
4.
KE*4** #E** 000 : #egangan setela" diadakan beban berosilasi sekeliling nilai nol antara σ&aks dan σ&in . σRata2 < . σa &aks σ&in TEGANGAN OSILASI KE*4** #E** 0 : #egangan setela" diadakan beban berosilasi antara nilai σ&aks dan σ&in.
σ Rata 2 =
σ Maks + σ Min 2
4ATATAN : ,ada elemen mesin ang dibebani secara periodik$ dapat terjadi pata" (pada tegangan ang jau" lebi" renda" dari batas regangan)$ ang diiringi ole" pembentukan retak gejala ini disebut KE+E+*=*.
,#6 DIA%RAM 7OHLER
Kekuatan lela" baja diperole" dengan menerapkan peruba"an tegangan sinus pada batang$ dengan diameter (7$6 ; 16 mm) dan dipoles sampai pata". #ernata u% material baja$ potong. &endatar o"ler terjadi pada 1< C siklus tegangan atau σ&aks (kekuatan lela"). elain pengujian lengkung ( σb) juga dilakukan pengujian kelela"an tarik ( σt) dan puntir (σ) .
,#8 DIA%RAM LELAH SMITH KETERAN%AN : • aris batas atas : merupakan jalanna tegangan maks. σ&aks σRata2 D σ * (sebagai 'ungsi teg. Rata2) aris batas baa" : aitu jalanna tegangan minimum. 4iperole" dengan • dengan mengukur nilai turunan amplitudo ( σ *) ertical ke baa" pada garis σRata2. 8alanna σRata2 dengan skala ang sama$ aitu sebua" garis di baa" • 56° dengan sumbu/F σRata2. -rdinat ttk. ,otong garis σRata2 dengan garis σ&aks $ menggambarkan • kekuatan tarik (Rm) u% batang baja ang diuji. ebela" atas dibatasi ole" grs. Untuk kekuatan regang (Re)$ se"ingga • di"indari peruba"an bentuk plastik . aris 0 : Keadaan tegangan konstan (#eg. 0) • aris 00 : Keadaan tegangan lompat (#eg. 00) aris 00 : Keadaan tegangan tukar murni (#eg. 000) aris 000?00 : 4aera" kekuatan tukar aris 00?..0 : 4aera" kekuatan osilasi aris 0 : Keadaan tegangan umum U% teg. -silasi 4imana kekuatan osilasi σ&aks σRata2 D σ * 4an σ&in σRata2 / σ *
7
(A( II SAM(UN%AN PAKU KELIN%
)#,TIPE SAM(UN%AN
•
ambungan paku keling dibagi menjadi 2 tipe : 1. ambungan tumpang (lap joint) 2. ambungan temu : / Keling tunggal / Keling ganda • ambungan tekanan : #ipe samb.keling dimana biasana terdiri dari beberapa baris kelingan dengan samb.temu$ dimana plat utama luar lebi" kecil dari plat tutup dalam. • ,enampang pemisa" : ,anjang pola pemisa" pada suatu jenis sambungan paku keling jarak panjang untuk menetapkan kekuatan paku keling. E''isiensi samb.keling menunjukkan kesempurnaan rancangan • sambungan
Effisiensi. samb.keling =
kekua tan . sambungan kekua tan . plat . padat
8
)#) KEKUATAN SAM(UN%AN TUMPAN% SEDERHANA ambungan keling dianggap sebagai conto" tegangan merata$ dimana persamaan umumna ?P 9 A #
#ipe kerusakan sambungan keling : 1.Beban rusak dalam geser (ambar 12/3)
Ps
=
As .σ
=
π
4
d 2 .τ
??..
dimana : d 4iameter lubang 9 paku keling . 2.Beban rusak dalam tarik (ambar 12/5)
Pt
=
At .σ t
=
( p
−
d )t .σ t
9
4imana :
p +ebar plat atau panjang penampang pemisa" # tebal (p/d) lebat netto plat
3.Kerusakan dukung (ambar 12/6)
• 4imana terjadi pergerakan relati' antara plat utama$ aitu dari peruba"an bentuk tetap atau pembesaran lubang paku keling ang disebabkan ole" kelebi"an tekanan dukung (paku keling bisa rusak). • ,ada praktekna kerusakan dukung ( σb) dianggap merata di sepanjang luas persegi lubang paku keling. • Kerusakan beban dukung : Pb Ab.σ b (t .d )σ b =
4.
G G
=
Koakan sisi belakang plat lubang paku keling (ambar 12/7a). Kerusakan plat geser belakang lubang (br. 12/7b)$ atau gabungan keduana .
)#3 SAM(UN%AN PAKU KELIN% (E(AN EKSENTRIS
BEB* EKE#R0 : Beban pada sambungan paku keling melalui ttk.berat kelompok paku keling$ dimana distribusi beban tdk. merata disemua beban (gbr.12/13a).
10
•
*gar stabil dipasang 2 paku keling dengan ara" berlaanan aitu gaa kolinier (,1 9 ,2)$ se"ingga beban eksentris (,o) diganti beban terpusat (,) dan kopel torsi (# ,.e)$ (ambar 12/13b) .
•
E'ek beban terpusat (,) dita"an ole" beban langsung ( Pd =
P n
)$ (br 12/
15a).
•
Kopel torsi (#) dita"an ole" beban torsi (,t) (br.12/15b) ang bekerja tegak lurus jari2 pusat kelompok paku (,).
•
Resultante beban setiap paku jumla" ector beban langsung dan torsi paku keling (ambar 12/15c).
11
•
Rumus torsi :
4imana : τ =
T ρ
τ #egangan geser rata2 tiap paku
J
ρ 8arak radial dari pusat ke ttk.berat kelompok paku # Kopel torsi J =
∑ A ρ 2 Karena (*) sama untuk semua paku$ 4an (ρ) bisa dinatakan dalam 2 sumbu$ (ambar 12/15b)
[ ρ
2
2
2
= X + Y
]
2 2 e"ingga : J = A(∑ X + ∑ Y )
4an rumus torsi menjadi :
Beban torsi : Pt =
τ =
T ρ A( ∑ X 2 + ∑ Y 2 )
T ρ ∑ X 2 + ∑ Y 2
??.dimana: ,t *.
τ
Resultante beban paku keling diperole" dari jumla" ector (,d) dan (,t) (ambar 12/15c)
Pt = Pt .sin α = Pt
Y
dan
Pt! = Pt . cosα
=
X Pt
ρ
ρ
4engan mensubstitusikan "arga (,t) ke rumus (,tH) didapatkan :
Pt
=
T
∑ X + ∑ 2
Y
2
. !
dan
Pt!
Resultante beban paku keling :
Pr =
( Pd + Pt ) 2 + ( Pd! +
Pt! )
2
=
T
∑ X + ∑ 2
Y
2
.
12
(A( III (E&ANA TEKAN
3 #, TEKANAN PADA 'ESSEL (ERDINDIN% TIPIS
•
Bentuk paling umum dari essel dengan sambungan dikeling atau dilas adala" silinder$ seperti :pada ketel$ tangki kompresor udara$ tangki air bola (U% essel preasure). • U% 'luida gas : maka tekanan diseluru" essel konstan U% 'luida cair : #ekanan terkecil pada puncak dan naik secara kasar <$6 psi/per kaki ke dalam cairan. Bila tekanan disebabkan ole" air (spt.pada tangki air terbuka)$ tekanan • pada tiap titik berat kolom air pada setiap titik tegak sampai tinggi permukaan air bebas. (jarak tegak ini disebut Itinggi tekanJ atau I"J) &isal : Berat air 72$6 pc'$ maka tekanan (p) pada tiap ttk.menjadi 72$6. " (ps') atau 72$6 "%155 <$535. " (psi) . 8ika tinggi tekanan air (") 1< 't akan menimbulkan tekanan <$535 (1<) 5$35 (psi) • *gar sambungan pada essel ini dirancang dengan baik$ maka dalam ara" longitudinal (keliling)$ maka gaa ang dita"an per/sat. panjang kampu" "arus diketa"ui dulu. 8ika tebal dinding tdk.melampaui 1
13
•
#egangan pada irisan longitudinal dari silinder (gbr.3/2<): 0ntensitas tekanan (p) adala" konstant disepanjang luas dl$ maka P 9 #d#L dan T 9 S!#!#L . e"ingga dl 9 ) S!#!#L
•
#egangan tarik satuan pada dinding
4imana :
"t =
p.d 2.t
p #ekanan dalam (psi$ &pa) 4 4iameter dalam silinder (inc"i$ mm) # Ketebalan ba"an dinding (inc"i$ mm) t #ekanan dalam dinding (,si$ &pa)
#egangan pada kampu" longitudinal adala" tegangan keliling (karena ara" tegangan mengelilingi diameter essel)$ demikian juga sebalikna.
•
,ada rancangan kampu" essel ang dikeling atau dilas maka : G aa tiap penampang longitudinal L9 S!#!#L G aa per/in panjang dimana :
Tl = "t =
"t .t . L L
=
"t .t
P .d 2.t
G e"ingga gaa per/in kampu" longitudinal G Ketebalan min dinding silinder g dibutu"kan
•
Tl =
P .d 2
t =
P .d
2."t
E''isiensi kampu" ang dilas bisa mencapai 1<
14
•
#egangan pada kampu" keliling silinder atau bola$ menunjukkan ba"a gaa (#e) per/in linier dari kampu" keliling "ana L dari kampu" longitudinal (gambar 3/21).
•
*nggap silinder diisi dengan cairan$ dengan tekanan (p) per/in$ maka :
G +uas potong penampang silinder = G aa total ter"adap ujung =
P .π 4
π 2 d 4
d 2 (aitu gaa ta"anan total ang diberikan
ba"an dinding silinder sekitar kampu" keliling). G 8ika #e aa ta"anan per/in linier keliling ( π.d)$ maka gaa ta"anan total 9 Te# #d dan Te# #d =
P .π 4
d 2
; 8adi gaa per/in kampu" keliling
Te =
P .d 4
G #egangan pada kampu" keliling
"t
Te t
=
=
P .d 4.t
Ta.el 3<): #egangan batas dan tegangan iNin$ kode ketel *&E disarankan untuk ketel dan tangki &enis !e=an=an
Sim.ol
Ke-ua!an .a!as"Psi 0Ma1
$a-!or Keamanan
Te=an=an I>in"Psi 0Ma1
15
#arik
t
66.<<< (3M<)
6
11.<<< (C7)
eser
s
55.<<< (3<<)
6
M.M<< (7<)
4ukung
e
6.<<< (76<)
6
1.<<< (13<)
(A( I' SAM(UN%AN LAS
,EE+** : adala" metode mengikat logam dengan leburan$ dengan panas dari busur listrik atau semburan oHiacetline logam pada sambungan dilebur dan di'uses dengan logam tamba"an dari batang las. Untuk melindungi lasan dari kelebi"an oksidasi$ dipakai batang las ang dilapis (guna meng"ilangkan gas mulia ang menelubungi busur arus)$ disebut Iproses busur perisaiJ ( siel!e! "#$ %#&$ess).
5#, METODE PEN%ELASAN &etode pengelasan dibagi menjadi 2 : 1. ,EE+** #EK* : Bagian ang "endak disambung ditekan satu sama lain dalam keadaan panas tanpa dicairkan dan tanpa ba"an tamba"an.
2. ,EE+** !*0R : Ruangan antara bagian ang disambung (kampu") diisi sedemikian rupa dengan ba"an cair$ se"ingga tepi bagian ang berbatasan mencair (4imana kalor ang diperlukan dibangkitkan dengan jalan kimia dan jalan listrik). METODE LAS TEKAN : 1. PEN'ELASAN API (pengelasan tempa) : Kedua bagian dipanaskan sampai temperatur cair$ lalu disambung dengan pukulan atau dipres. !onto" : mata rantai . 2. PEN'ELASAN 'AS AIR : ,engelasan dilakukan dengan membakar gas air$ lalu kampu" digiling rapat. !onto" : pabrik baja (u% pipa dengan diameter besar$ silinder api ketel) . 3. PEN'ELASAN TERMIT TEKAN : Kalor dari reaksi eksoterm dalam campuran "alus serbuk aluminium dengan oksida besi. #emperatur sekitar 2M<< °! se"ingga saling melumer dan bagian ang disambung ditekan dengan gaa besar. !onto" : Rel$ reparasi bag. &esin berat. 4. PEN'ELASAN OTO'EN TEKAN : +uasan dipanaskan dengan oksigen asetelin sampai cair. +alu saling ditekan (temperatur api ≈ 3<<< °!) !onto" : ,engelasan tumpul pipa.
16
5. PEN'ELASAN
TAHANAN LISTRIK : 4engan arus tinggi 9 oltase renda" di"antarkan leat 2 bagian ang disambung sampai cair$ karena tekanan maka terjadi sambungan$ dibedakan menjadi sbb : 5.1 PEN'EL.TEMU TEKAN (b()) *el!ing ) : elama meng"idupkan arus saling ditekan$ menebabkan penebalan setempat. !onto" : besi/beton$ rantai jangkar. 5.2 PEN'EL.TEMU BUN'A API : Kedua bagian disinggungkan berulang kali$ se"ingga diperole" busur dan setela" cair keduana ditekan dg keras. !onto" : rantai$ poros engkol . 5.3
PEN'ELASAN TITIK + 4ua elektroda mengapit benda kerja g bertumpang tindi"$ se"ingga kerapatan arus tinggi setempat$ sampai benda kerja saling melekat. !ocok untuk baja$ paduan non 'errous (tebal plat <$6 ; 6 mm). !onto" : pada karoseri$ mebel baja$ perkaatan. 5.4 PEN'EL. PRESS (proeksi) : ejumla" pengelasan titik dibentuk serentak$ sala" satu plat ada tonjolan untuk ditekan dengan elektroda datar sampai menambung. 5.5 PEN'EL.ROL KAMPUH TUMPAN' TINDIH : Kedua elektroda dibuat rol tekan berkali2 arus di"idup matikan sampai terjadi seri pengelasan titik. !onto" : pembuatan (mobil$ ember$ kaleng susu$ radiator) . 5.6 PEN'EL.ROL KAMPUH TUMPUL : Kedua elektroda dibuat rol tekan berkali2 di"idup matikan dan plat ditekan tumpul ole" rol ertical. METODE LAS 4AIR : 1. ,EE+.+EBUR -#-E : Kalor dari gas (kebanakan asetelin) dengan oksigen$ ba"an isi berbentuk batang las. ,enerapan ang penting O memotong plat$ pro'il 9 pipa dengan otogen. !onto" : plat baja tipis 9 pipa kecil$ paduan non 'errous$ las reparasi besi cor. ,EE+.+EBUR #ER&0# : Kalor dari reaksi eksoterm dalam campuran "alus 2. serbuk aluminium dengan oksida besi. #emperatur sekitar 2M<< °! se"ingga saling melumer$ tapi tanpa penekanan benda kerja. #ermit sangat banak se"ingga terjadi penangas lebur besar. !onto" : ,enampang besar (rol giling$ dll). 3. ,EE+.BUUR +0#R0K : Kalor dari busur ang diperta"ankan antara elektroda$ dibedakan menjadi : 3.1,EE+.!E+U, : ,ena%baut ditarik jau" dari benda kerja se"ingga terjadi busur sampai cair$ lalu pena tadi dicelup dengan cepat ke baa". 3.2,EE+.BE*& (union melt) : Busur tertutup ole" serbuk las ('luH) se"ingga penangas lebur tertutup dari udara luar. !onto" : bangunan kapal$ pembuatan jembatan dan kapal. 3.3,EE+.BUUR * +04U : Busur dari elektroda ol'ram ang tidak mencair 9 benda kerja dalam atmos'er gas netral. !onto" : plat baja tipis$ baja ta"an karat
17
G G
G
ama kumpulanna pengel.TI% (T(ngs)en "#$ Ine#) '"s) gas lamban busur tungsten. MI% (Me)"l Ine#) '"s ) pengelasan gas lamban logam. as netral (argon%"elium) diganti asam carbon (!o2) atau campuran -2 asam karbon argon. &* (Me)"l A$)i,e '"s) pengelasan akti' logam.
5. ,EE+.4E* E+EK#R-4* BUKU : +ogam ang cair "arus dilindungi dari -2 dan nitrogen$ aitu dengan membungkus elektroda.
18
5#) MAMPU LAS
#ipe utama las :
1. +as temu (ambar 12/17) 2. +as sudut Ke-ua!an las !emu9 Te=# i>in ? an/an= las ? !e.al la! Kekuatan las sudut sisi%melintang 4itetapkan dengan ta"anan geser le"er las dengan mengabaikan ara" beban terpasang.
• ,ada las sudut 56 ° (gambar 12/1C) +uas geser le"er ?. A 9 L! sin 56 9 L 0*"@*@ !1 mm )
19
4imana :
+ ,anjang las (mm) # +ebar le"er (mm)
!onto" : Elekroda E/C< untuk mengelas baja *37. #e gangan geser ijin (σ) 156 &pa =itung : Kekuatan las sudut 56 ° P ,enelesaian : , σ .* (156H1< 7)(<$C
• Biasana kekuatan las sudut dinatakan dalam terminologi gaa iNin (Q) per (mm) panjang las :
• #
•
•
=
P L
=
103 .t
?.
4imana : Kekuatan las (%mm)$ p Beban ()$ + ,anjang las (mm) Berdasarkan rekomendasi *0! ( Ame#i$"n Ins)i)() &- S)eel &ns)#($)i&n )$ ukuran las sudut maks. : T ( )!!* + uku"an las sudu !aks. , -2 )!!* T ( )!!* + uku"an las sudu !aks. )!!* aktor2 g penting dalam mengukur kemampuan las : 1. i'at 'isik 9 kimia ba"an$ termasuk prasejara" (cara pengola"an$ metode pemberian bentuk perlakuan panas). 2. #ebal$ bentuk 9 konstruksi g akan dibuat. 3. &etode las$ si'at 9 susunan elektroda$ urutan pengelasan$ perlakuan panas (sebelum$ selama 9 sesuda" pengelasan)$ temperatur sekitar$ kea"lian juru las . 5. i'at beban (statis$ dinamis$ tumbukan)$ dan keadaan pekerjaan selanjutna (temperatur$ pengaru" korosi').
4ATATAN : 1. edapat mungkin g dilas adala" baja bukan paduan$ dengan kadar carbon (<$16 ; <$1CA !) termasuk baja konstruksi biasa e 37< (pro'il$ pipa$ batang$ plat). 2. emakin tinggi kadar ! (<$2 ; <26A !) akan timbul gejala pengerasan setela" pengelasan.
5#3SAM(UN%AN LAS DEN%AN (E(AN EKSENTRIS
Bila resultante gaa , tidak melalui titik berat (las tidak dibebani merata per/mm panjangna) mengakibatkan terjadina ariasi de'ormasi elastis dalam las. ,R-E* :
20
•
Kita tamba" sepasang gaa kolinier (,) besarna sama$ ara"na berlaanan pada ttk berat ! (garis putus2 gambar 12/21a). Beban eksentris (,) diuba" menjadi beban terpusat , (gbr.12/21b) dan • kopel torsi T9 P#e (gbr.12/21c).
ambar 12/21: *nalisa sambungan las dibebani eksentris. Bagian (a) adala" jumla" ector bagian (b) dan (c) 4alam gambar 12/21b : beban terpusat , dita"an gaa langsung (Qd) per/mm las$ terbagi merata sepanjang las.
#d =
P ∑ L
∑+ ,anjang total las
4alam gambar 12/21c : kopel torsi dita"an ole" ariable gaa torsi (Qt) per/mm las. 4engan memisalkan kerja las elastis tetapi plat kaku dan memuntir ter"adap pusat !$ maka intensitas gaa torsi dengan menggunakan rumus torsi (dg.menukar "arga 8) bisa didapatkan. Y
C
L
x
y ~
X
•
Untuk panjang las (+)$ "arga ttk.berat ( 8) ,enjumla"an momen inersia empat persegi panjang ter"adap sumbu melalui pusatna sepanjang 9 ara" tegak lurus panjangna. ( < ; 1%12 + 3).
•
+ L.d 2 J = J
4imana : 8 &omen inersia 8 #itik berat
21
1
L3 + L.ρ 2 =
1
2 + ! 2 ) L3 + L (
•
J =
•
e"ingga modi'ikasi 8 dari rumus torsi menjadi :
•
J = ∑ L(
12
1 12
12
2 + ! 2 ) L2 +
•
Rumus torsi untuk meng"asilkan gaa torsi (Qt)$ ang tegak lurus lokasi radial (ρ) adala" :
T .ρ
#t = ∑ L (
•
1 12
2 + ! 2 ) L2 +
Qt diuraikan menjadi QtH dan Qt :
T . !
#t = ∑ L (
1 12
#t! =
2 + ! 2 ) L2 +
T . 1 2 + ! 2 ) ∑ L ( L2 + 12
•
0ntensitas maksimum gaa las terjadi pada titik QdH maks. (Qd dan Qt maks.). e"ingga secara ector :
#
=
(#d + #t) 2 + (#d! + #t! ) 2
(A( ' SAM(UN%AN MUR (AUT
ungsi mur baut (skrup) adala" : 1. ,EU*#* : U% samb. ang dapat dipisa"kan. 2. ,EE* : U% proses penegang. 3. ,EU#U, : U% menutup lobang. 4. 4U4UK* : U% dudukan atau menetel kembali goa"an atau keausan. 6. EKRU, ,EUKUR : U% jarak dekat (micrometer). 7. ,E&04*= ** : U% membuat gaa memanjang ang besar dari ang kecil (press ulir$ tanggem). C. EKRU, ,EER*K : U% berputar menjadi memanjang (tanggem$ ulir pengara") atau sebalikna (ulir pengebor). 8. EKRU, 40ERE0*+ : U% menimbulkan lintasan ang kecil dalam putaran ang besar. KEKUR** :
• • • •
E''isiensi dan umur pemakaian renda" Keausan dari sisi ulir Kelonggaran ulir dan kerusakan sentries ulir E'ek momen dalam ter"adap 'ungsi
22
23
24
,R-E ,E&BU*#* : • 4alam pembuatan alur ulir dengan pengepresan atau pengerolan$ ang tidak dipotong (tdk.ada penerpi"an ba"an) dari alur ulir dan pencetakan kepala sekrup. • ,roses snei dan tap$ dengan pemutaran atau penggilingan dengan pro'il gigi penggerus secara manual atau dengan bantuan alat pemutar.
6#, SEKRUP" MUR DAN PERLEN%KAPANNYA • EKRU, B0** : 4alam konstruksi mesin sekrup dengan kepala segi enam dan murna$ paling banak digunakan dan puna penerapan penting. &acamna : / ekrup tembus (baut skrup) / ekrup kepala (tanpa mur) / tud (tanpa kepala dan mur)
• EKRU, K=UU : / Untuk plat baja tipis 9 plastik sering pakai sekrup plat. / 4engan kepala mur 9 sekrup silindris. / U% pengerjaan penguncian digunakan sisi ang diratakan atau dilobang radial$ alur memanjang % lekukan bergigi.
• &UR K=UU : &ur tarik u% meningkatkan kekuatan dinamis sambungan$ conto" : &ur plat jepit (dengan e'ek pengaman) &ur kapsul (u% sekrup elastis) &ur spindle$ dsb.
25
• ,E*&** : ,engamanan ang paling seder"ana ter"adap pemutaran kendor sendiri dari sekrup adala" peman'aatan gesekan dalam ulir dan di baa" dudukan kepala$ conto" : - U% meng"indari pemutaran kendor sekrup : bentuk bila"$ plat pengaman sirip$ ulir g dibor melintang. - U% mengurangi penegangan : dari cincin pegas$ plat gerigi . - &ur ang mengamankan sendiri : mur kontra. - Resin cair (loktite) sering digunakan u% pengaman skrup.
%am.ar ,*2): ,engaman skrup$ ,engaman ang didapat dari bentuk : a) &ur ma"kota dg bila" melintangO b) ,lat pengamanO c) Kaat pengamanO ,engamanan g didapat dari gaa: d) !incin pegasO e),lat pegasO '),lat gerigiO g) 4ududkan kerucutO ")&ur g mengamankan sendiriO i) &ur ma"kotaO j) &ur pengamananO k) !incin pengaman plastik
• &*!*& *&BU* EKRU, : / amb. lens / ekrup batang pemutar / Baut pena"an (connecting rod) / ekrup stud / ,enguatan selubung penutup / sekrup di''erensial / 4engan beban melintang B : ,ada sekrup penguatan$ penegang ang benar adala" sampai C
•
Untuk mena"an beban tarik 9 beban geser dari luar atau gabungan keduana$ maka ang baik digunakan sambungan baut dengan cincin pena"an g diperkeras. 8ika beban terbesar jenis geseran$ maka disarankan menggunakan • kelingan (sebab kelingan mengisi penu" lobang). • ,engaru" beban/aal pada sambungan baut : 1. U% menempatkan anggota komponen g dibautkan dalam tekanan. 2. *gat ta"anan lebi" baik ter"adap beban titik luar.
26
3.
U% menciptakan gaa gesekan antara bagian2 untuk mena"an beban geser (gambar M/C).
•
Konstanta pegas ( s%#ing $&ns)"n) ) atau konstanta kekakuan ( s)i--nes $&ns)"n) ) adala" : %aa an= .e-er/a Lendu!an an= dihasil-an
• δ
+endutan batang g menerima beban tarik atau tekan seder"ana adala" : F L =
. A. E
4imana :
δ +endutan aa * +uas E &odulus Elastisitas
•
k =
Konstanta Kekakuan :
F δ
=
A. E L
•
Bila beban luar (,) diberikan pada baut ang tela" menerima beban aal$ maka ada peruba"an de'ormasi baut dan anggota2 ang disambungkan. ,enamba"an de'ormasi baut :
4imana :
•
∆ δ b =
Pb kb
, Beban luar total i Beban aal ,b Bagian , g diterima baut ,m Bagian , g diterima anggota2 g disambung b Resultante gaa baut m Resultante gaa anggota
,enurunan de'ormasi dari anggota2na
(akibat beban luar) :
∆ δ m =
Pm km
27
•
4engan asumsi anggota2 tidak terpisa"$ penamba"an de'ormasi baut sama dengan pengurangan de'ormasina:
Pb kb
=
Pm km
•
4an P 9 P.BPm maka : Pb
•
&aka Resultante beban pada baut :
Fb = Pb + Fi = •
kb. P kb + km
=
kb. P km
+ Fi
4an Resultante beban pada anggota2 g disambungkan :
Fm
=
km. P kb + km
− Fi
•
!*#*#* : Bila gaa luar cukup besar untuk meng"ilangkan gaa tekan aal ini sama sekali$ maka anggota2 tersebut akan terpisa" 9 seluru" beban akan diterima baut.
ambar M.M ,erilaku aa/+endutan / aris km kekakuan anggota / setiap beban (seperti beban aal$ i) akan menebabkan de'ormasi tekan$ m pada anggota. / aa g sama menebabkan de'ormasi tarik$ . pada baut. / Bila beban luar diberikan$ maka m akan berkurang m$ dan . bertamba" sejumla" . 9 m . 8adi beban pada baut naik dan beban pada anggota akan turun.
28
!-#-= -*+ : uatu sambungan mur/baut (li"at gbr. M/C) *mbil km M kb Beban aal (i) 1<<< lb Beban luar (,) 11<< lb Berapaka" Resultante gaa tarik dalam baut (b) dan gaa tekan anggotana (m)P
• Resultante beban tarik baut (b) :
Fb
kb. P
=
kb + km
=
1100 9
kb (1100)
+ Fi =
+ 1000 =
kb + 8kb
122,2 + 1000
+ 1000 =
1122lb
• Resultante beban tekan anggotana (m) : km. P 8kb (1100) Fm = − Fi = − 1000 kb + km kb + 8kb =
8800 9
−
1000
=
−
22 lb
29
(A( 'I SAM(UN%AN SUSUT TEKAN
• Bila 2 bagian berbentuk silinder disambung secara pengerutan atau penekanan$ maka tekanan kontak akan terjadi antara kedua bagian tersebut. • #ekanan kontak (p) g timbul pada radius (b) menebabkan tegangan radial ( σr /p) pada masing2 permukaan kontak tersebut. • #egangan tangensial pada permukaan sebela" luar dari silinder dalam ( σit)??.
σ it =
b2 − p 2 b
+ −
a2 a2
• #egangan tengensial pada permukaan sebela" dalam dari silinder luar ( σot) $2 + b2 ???. σ ot = p $2 − b2 • Untuk mendapatkan samb.kerut$ diameter silinder dalam dibuat lebi" besar dari diameter silinder luar. ,erbedaan ukuran dimeter tersebut R0#** . e"ingga kedua silinder tersebut akan mengalami de'ormasi. • ,erpanjangan tangensial dari silinder luar pada radius sebela" dalam Pe&ubahan.keliling 2π .(b + δ o ) − 2π .b δ o (∈ ot ) = ∈ ot = = %eliling .mula − mula 2π .b b 4imana : δo ,enamba"an radius dari lubang silinder luar δ0 ,engurangan radius dari silinder dalam
∈
e"ingga 0 o 9 . o!1 dan
ot =
σ ot
Eo
−
µ .σ o&
Eo
• 8adi penamba"an radius lubang silinder luar :
$ 2 + 2 δ o = Eo $ − bp
b2 b2
+
µ
• ,engurangan radius silinder dari silinder dalam ( δ0) :
δ i
δ
=
= −
bp b 2 2 Ei b
δ o − δ i
=
+ −
a2
−
µ
a2 &aka de'ormasi total ( δ) : • bp $ 2 + b 2 bp b 2 + a 2 2 2 + µ + 2 2 Eo $ − b Ei b − a
−
µ
• e"ingga jika kedua silinder tersebut dari ba"an ang sama maka (Eo E1 E)
p
=
E δ b
($ 2 − b 2 )(b 2 − a 2 ) 2 2 2 2b ($ − a )
30
(A( 'II POROS
@#, MA4AM
&enurut pembebananna dibedakan menjadi 3 : 1. POROS TRANSMISI : ,oros macam ini mendapat beban puntir murni dan lentur. 4aa ditransmisikan biasana melalui (kopling$ roda gigi$ puli sabuk$ sproket rantai$ dll). 2. SPINDEL : ,oros transmisi g relati' pendek seperti poros utama mesin perkakas$ dimana beban utama berupa puntiran. arat utama : / 4e'ormasina kecil / Bentuk 9 ukuranna teliti 3. 'ANDAR :,oros g mana tidak mendapat beban puntiran$ ba"kan kadang2 tidak bole" berputar. 8adi "ana menerima beban lentur (kecuali jika digerakkan ole" penggerak mula untuk beban puntir). !onto" : ,oros g dipasang pada kereta$ dll. &enurut bentukna : ,oros lurus umum ,oros engkol ,oros lues (u% transmisi daa) @#) HAL PENTIN% DALAM PEREN4ANAAN POROS 1. Kekuaan p/"/s + ('aktor/'aktorna) • ,oros mengalami beban puntir$ lentur atau gabungan dari keduana (seperti : poros transmisi). • &endapat beban tarik atau tekan (seperti : poros baling/baling kapal$ turbin) • Kelela"an$ tumbukan atau pengaru" konsentrasi tegangan (bila poros diperkecil atau mempunai alur pasak). 2. Kekakuan p/"/s + *kibat lenturan dan de'leksi puntir g terlalu besar$ maka akan mengurangi ketelitian mesin perkakas$ atau getaran 9 suara (pada turbin 9 kotak roda gigi). 3. Pua"an k"iis + Bila putaran mesin dinaikkan pada "arga tertentu$ maka dapat terjadi getaran g luar biasa. &isalna: pada turbin$ motor bakar$ motor listrik$ dll. 4. K/"/si + • Untuk poros propeller dan pompa$ bila terjadi kontak dengan 'luida maka ba"an "arus dipili" g ta"an korosi
31
• 8uga untuk poros g terancam kaitasi 9 poros mesin g ber"enti lama. 0. a#an p/"/s + • ,oros untuk mesin umum biasana dari baja batang g ditarik dingin dan di'inis. • U% konstruksi mesin adala" baja karbon (ba"an /!) aitu dari ingot g dikill ( baja g dioksidasikan dengan 'erro silikon dan dicor).$(#abel 1.1). #etapi ba"an ini kelurusanna agak kurang tetap 9 mengalami de'ormasi (karena adana tegangan g kurang seimbang dan adana tegangan sisa diterasna. • U% poros g meneruskan putaran tinggi 9 beban berat$ umumna dari baja paduan dengan pengerasan kulit g ta"an aus. eperti : baja krom nikel$ baja krom nikel molibden$ baja krom$ baja krom molibden. (#abel 1.2) • U% poros g bentukna sulit$ seperti poros engkol (biasana dari besi cor nodul). • andar untuk kereta rel dari baja karbon (#abel 1.3) Baja dapat diklasi'ikasikan : (#abel 1.5) 1. Baja liat (U% poros) 2. Baja agak keras (U% poros) 3. Baja lunak (umumna agak kurang "omogen ditenga") 5. Baja keras (umumna berupa baja g dikil).
@#3 POROS DEN%AN (E(AN PUNTIR 8ika poros g akan direncanakan "ana mendapat beban torsi$ maka diameter poros biasana dapat lebi" kecil dari g diperkirakan$ seperti : poros motor dg. sebua" kopling. #etapi jika diperkirakan terjadi beban lenturan (tarikan atau tekanan)$ misalna : sabuk$ rantai$ roda gigi g dipasang pada poros motor. e"ingga pembebanan tamba"an tersebut perlu per"itungan (dalam 'aktor tamba"an g diambil). Ta!a cara erencanaan : 1. 4** RE!** (,d) : Pd 9 c# P 0-71 4imana : 'c 'actor koreksi (tabel 1.7)
!*#*#* : • 8ika , adala" daa rata2 maka "arus dibagi dengan e''. &ekanis ( sistem transmisi untuk mendapatkan daa penggerak mula. • Konersi satuan : 1 , <$C36 K> 1 K> 1 K8%dt <$M7 =, 1 =, C57 > C6 Kg.m%dt 2. &-&E ,U#0R (&omen rencana)$ # :
Pd =
(T / 1000)(2π .n1 / 60) 120
η) dari
32
e"ingga:
T = 9,74 10 5
Pd (Kg.mm) n1
4imana : n1 ,utaran poros (Rpm) 3. #E** EER ( τ) :
τ
T (π .ds 3 / 16 )
=
=
5,1.T 2 3 (Kg%mm ) ds
4imana :ds diameter poros (mm) 5. #E** EER * 40080K* ( τ) :
τ a =
σ b ( %g / mm 2 ) ( "f 1 "f 2)
4imana :
σb Kekuatan tarik (Kg%mm 2) '1 'aktor keamanan ba"an dari tegangan g lain 6$7 (U% ba"an ) 7$< (U% ba"an /!) '2 *ngka keamanan dari alur pasak 9 bertangga$ kekasaran permukaan. 1$3 ; 3$<
6. 40*&E#ER ,-R- (ds) :
ds
5,1 = %t .$b.T τ a
1/ 3
CC Kt aktor koreksi dari momen puntir
1$< (U% beban secara "alus) 1$1$6 (U% sedikit kejutan%tumbukan) 1$6/3$< (U% kejutan%tumbukan besar) cb aktor kemungkinan adana pemakaian beban lentur dimasa mendatang. 1$2 ; 2$3 1$< (8ika tidak terjadi beban lentur)
33
(A( 'III PASAK
• ,**K : adala" suatu elemen mesin g dipakai untuk menetapkan bagain2 mesin (seperti : roda gigi$ sproket$ puli$ kopling$ dll) pada poros.
• ungsi g serupa dg pasak adala" dilakukan ole" : 1.
eplain : dimana gigi pada seplain biasana besar atau sedang . 2. erigi (serration) : gigi kecil2 dengan jarak bagi g kecil juga . Keduana dapat digeser secara aksial saat meneruskan daa.
• &enurut letakna pada poros$ pasak dibedakan : 1. ,asak pelana 5. ,asak singgung 2. ,asak rata 6. ,asak tembereng 3. ,asak benam 7. ,asak jarum Umumna berpenampang segi empat$ dalam ara" memanjang dapat berbentuk prismatic atau tirus.
!*#*#* : • ,aling banak dipakai adala" pasak benam$ karena dapat meneruskan momen g besar. • Untuk momen dg tumbukan dapat dipakai pasak singgung
34
#, PEREN4ANAAN PASAK =al2 g penting dalam perencanaan pasak : 1. ,asak benam kadang2 diberi kepala$ dengan maksud untuk memuda"kan pencabutan. 2. Kemiringsn pasak tirus umumna 1%1<< dan dalam pengerjaan dijaga agar na' tidak eksentrik. 3. ,ada pasak rata sisi samping "arus pas dengan alurna. 2 4. Ba"an pasak umumna dipili" dengan kekuatan tarik ( σb) S 7< kg%mm (lebi" kuat dari porosna). (+i"at standar pasak dalam #abel 1.M)
•
F =
** #*E0*+ ,*4* ,-R- () :
T ( ds / 2)
( %g )
4imana :
# &omen rencana poros (kg.mm) ds 4iameter pors (mm)
•
#E** EER 40#0&BU+K* ( τk) :
F
τ k =
b.l
( kg / mm 2 )
4imana :
b +ebar pasak (mm) l ,anjang pasak (mm) aa (kg)
•
#E** EER 40080K* ( τka) :
τ ka ≥
F b.l 1
atau
τ k =
σ b "fk 1 "fk 2
35
4imana : l1 ,anjang pasak g diperlukan σb Kekuatan tarik 'k1 Umumna 7 'k2 1 ; 1$6 (Beban secara perla"an) 1$6 ; 3 (Beban tumbukan ringan) 2 ; 6 (Beban tiba/tiba 9 tumbukan berat)
•
p =
#EK** ,ER&UK** (p) :
F L(t 1.atau.t 2)
( kg / mm2 )
4an "arga tekanan permukaan g diijinkan (pa) :
pa ≥
F L (t 1.atau.t 2)
4imana :
t1 Kedalaman alur pasak pada poros (mm) t2 Kedalaman alur pasak pada na' (mm) pa M (,oros diameter kecil) 1< (,oros diameter besar) 4an untuk poros putaran tinggi$ "arga pa L dari "arga tersebut.
!*#*#* : • +ebar pasak sebaikna 26 ; 36A dari diameter poros • ,anjang pasak (<$C6 ; 1$6)ds.
36
(A( I PE%AS
+#, MA4AM
ecara umum menurut jenis beban g diterima$ pegas dapat digolongkan$ sbb : a. ,egas tekan '. ,egas piring : / ,aralel b. ,egas tarik / eri c. ,egas puntir g. ,egas cincin d. ,egas olut ". ,egas batang ulir e. ,egas daun i. ,egas spiral%pegas jam
ungsi pegas : 1. ,elunak tumbukan atau kejutan (eHp. ,egas kendaraan) 2. ,enimpan energi (eHp. ,egas pada jam) 3. ,engukur (eHp. ,ada timbangan) 5. ,enegang atau penjepit 6. ,embagi rata tekanan
37
+#) (AHAN PE%AS &enurut pemakainna pegasa dapat dibuat dari bebarapa jenis ba"an (#abel C.11). ,egas dari baja dengan penampang lingkaran adala" g paling banak dipakai.
Untuk pemakai umum : ,egas dengan diameter s%d $2 mm dibuat dari kaat tarik keras g • dibentuk dingin (kaat g ditemper minak). Untuk diameter S $2 mm dibuat dari batang rol g dibentuk panas. • ,ada pegas dari kaat tarik keras$ setela" dibentuk pegas maka tidak dilakukan perlakuan panas. KE#ER** : • 4iantara kaat tarik keras g paling bermutu adala" kaat untuk musik%piano (>,). • Kaat baja keras (>) dipakai u% tegangan renda" atau beban statis (dg mutu lebi" renda" dari >,). • ,egas dari baja g paling umum dipakai adala" pegas g dibentuk panas$ aitu baja pegas (U,). • Baja ta"an karat (U) dipakai untuk keadaan lingkungan g korosi'. • 0nconel dipakai untuk keadaan temperatur g tinggi dan korosi'. • ,erunggu pospor (,B>) ba"an g anti magnet dan mempunai daa konduksi listrik g baik. • Kaat g ditemper dalam minak diberikan perlakuan panas saat proses pembuatan$ untuk memperole" si'at 'isik g ditentukan.
+#3 PEREN4ANAAN PE%AS ULIR #atacara perencanaan pegas diberikan dalam (diagram 3<)$ pertimbangan lainna g perlu diketa"ui (ber"ubungan dengan pemakaian adala"): 1.Besar lendutan g diijinkan 2.Besar energi g akan diserap 3.*paka" kekerasan pegas akan dibuat tetap atau bertamba" (dengan membesarna beban). 5.Besar ruangan g dapat disediakan. 6.!orak beban : berat$ sedang atau ringan serta dengan kejutan atau tidak. 7.+ingkungan kerja : korosi'$ temperatur tinggi$ dsb.
•
=ubungan antara lendutan dengan beban : 4imana : >1 Beban (kg) 7, 9 - # +endutan (mm) δ k Konstanta pegas (kg%mm)
G Kekakuan pegas ditentukan ole" besarna tegangan geser (τ) atau tegangan lentur. G edangkan kekakuanna ditentukan ole" modulus elastisitas$ E(kg%mm 2) atau modulus geser$ (kg%mm 2).
38
• T =
Besarna momen puntir (#) :
D 2
W 1(kg .mm)
4imana : 4 4iameter lilitan rata/rata (mm)$ g diukur dalam sumbu kaat.
• τ =
Besarna tegangan geser ( τ) :
T 'p
( k / mm 2 )
4imana : Tp
&omen ta"anan puntir =
π
.d 3
16 d 4iameter kaat (mm)
e"ingga:
•
τ =
8. D.W 1
π .d 3
#egangan maks. pada permukaan dalam lilitan pegas ulir
τ = % .
8. D.W 1
π .d 3
(kg / mm 2 )
W 1 =
e"ingga :
CCCC
= % .
8 D W 1
π d d 2
π .τ .d 3 8. % . D
4imana: K aktor tegangan dari >a"l$ g merupakan 'ungsi indeks pegas c4%d % =
4$ − 1 4$ − 4
+
0,615 $
<<<<<
; Bisa dicari dari gra'ik C.27
G ,ada pegas ulir "arga (4%d) 5/ 1< !*#*#* : G 4alam pegas kompresi$ dimana: = panjang lilitan 4 diameter rata/rata Untuk pemakaian umum "arga (=%4) ≤ 5. G ,egas ulir tekan ujung ulir "arus rata dan tegak lurus sumbu ulir (u% tempat dudukan). G =arga tegangan maks. g diijinkan pada pegas ulir tekan diberikan pada (gambar C.2C)$ untuk beban statis. 4alam perencanaan besarna tegangan diambil : M
•
Keadaan pembebanan atau keadaaan kerja pada pegas : 1<<< siklus?.U% kerja ringan (beban dikenakan pelan2) 1<.<<< ; 1<<.<<.U% kerja rata2 (seperti kerja berat
39
dengan umur pendek). !onto": kopling$ rem ≥ 1.<<<.<<< siklus?.U% kerja berat (beban dengan lendutan besar jangka panjang 9 ber'ariasi). !onto" : ,egas katup motor bakar
•
#egangan rencana g diambil : #egangan mulur geser: 4ibagi 1$6 ?(u% kerja ringan). 4ibagi 1$ (1$6%<$M)? (u% kerja rata2). 4ibagi 2$3 (1$6%<$76)...(u% kerja berat).
•
#egangan g diijinkan pada pegas tarik 2
•
•
N9 nB0,"6 s2d )1 4imana: 8umla" seluru" lilitan n jumla" lilitan akti' 3 atau lebi"
+endutan ( δ):??.
4imana:
δ
8 .n. D 3 .W 1 ( mm ) 4 d .(
=
>1 Beban (kg) 4 4iameter lilitan rata/rata (mm) d diameter kaat (mm) &odulus geser (kg%mm 2)
•
Konstanta pegas (k):??.
•
)f − )s = δ o =
4imana:
•
δ
=
k =
( .d 4 8.n. D 3
Wo k
=' ,anjang pegas (mm) =s ,anjang terpasang (mm) >o Beban aal terpasang (kg) δo +endutan aal terpasang (mm)
)f − )l = h + δ o =
)s = )l + δ
=
4imana:
)l +
Wl k
Wl = Wo + k .δ
(Wl − Wo)
" >l =l
k +endutan e'ekti' (mm) +endutan pada pembukaan katup Beban pada lendutan maks. (kg) #inggi pegas pada lendutan maks. (mm)
40
•
8ika pegas dimampatkan "ingga mampat$ maka ,anjang padat pegas
(=c):
)$ = (n + 1,5)d .......atau..... )$ = (n + 2,3) d (mm) 4imana: jumla" lilitan mati pada ujungna 1 atau 1$6 lilitan
•
8ika jumla" lilitan mati1$ maka kelonggaran kaat :
G ,ada aal terpasang:
*s =
• ,ada lendutan maks. : *l =
( )s − )$ ) (n + 1,5)
( )l − )$) (n + 1,5)
Untuk pegas katup bias diambil :
!s !l
1$< ; 2$< (mm) <$2 ; <$7 (mm)
!*#*#* : 1. ,ada pegas g cukup ramping$ maka agar tidak terjadi tekukan : G Untuk panjang bebas ≤ 74$? maka lendutan ( δ) ≤ 5
+#5 PE%AS DAUN ,egas batang tekuk satu sisi dengan penampang segi empat mengecil :
•
•
aa kemampuan:
F =
,eminda"an pegas: f =
σ
.b.h 2 6 L
( + )
#1.4 F . L3 (m) 3 E .b.h
41
4imana:
σ #egangan pegas (%mm 2) b +ebar pangkal pegas (mm) " #ebal pangkal pegas (mm) + ,anjang pegas (mm) E &odulus elastisitas ba"an pegas ≈ 2$1H1< 6 (%mm2)
•
Kemiringan:
•
Kerja pegas: W
•
ilai guna pegas: η A
# 2.6 F . L2
tan α =
=
E .b.h 3
F
f
=
2 4 #1 9 (1 + bo / b )(1 + ho / h )
42
(A( KOPLIN%
• Klasi'ikasi kopling: 1.
Kolin= !e!a: suatu elemen mesin g ber'ungsi untuk penerus putaran dan daa dari poros penggerak ke poros g digerakkan tanpa slip$ dimana kedua poros tersebut terletak pada satu garis lurus atau sedikit berbeda sumbuna dan selalu dalm keadaan ter"ubung.
2.
Kolin= !ida- !e!a : elemen mesin dimana proses peng"ubungan poros dengan putaran g sama serta dapat melepaskan "ubungan kedua poros tersebut baik dalam keadaan diam atau berputar.
• &acam/macam kopling tidak tetap : 1. Kopling kaku:
/ Kopling bus / Kopling 'lens kaku / Kopling 'lens tempa
2. Kopling lues : / Kopling 'lens lues / Kopling gigi / Kopling karet ban / Kopling rantai / Kopling karet bintang 3. Kopling uniersal: Kopling uniersal "ook Kopling uniersal kecepatan tetap -
• KE#ER** : Kopling kaku: #idak mengijinkan ketidaklurusan kedua poros Kopling lues ('leHible): &engijinkan sedikit ketidaklurusan sumbu poros. Kopling uniersal: Bila kedua poros akan membentuk sudut g cukup
-
besar.
• &acam/macam kopling tidak tetap: 1.
Kopling cakar: meneruskan momen dengan kontak positi' (tidak dengan perantara gesekan) "ingga tidak dapat slip.
2.
Kopling plat: meneruskan momen dengan perantara gesekan berupa plat se"ingga beban berlebi" bias di"indari.
3.
Kopling kerucut: menggunakan bidang gesek g berbentuk kerucut.
5.
Kopling 'riil: "ana dapat meneruskan momen dalam satu ara" putaran.
43
44
,*#,
KOPLIN% KAKU Kopling kaku digunakan bila kedua poros "arus di"ubungkan dengan sumbu g segaris. Kopling ini dipakai pada poros mesin dan transmisi umum di pabrik/ pabrik.
• 8ika ba"an ditentukan$ misalna dari baja liat maka kadar ! (<$2/<$3)A$ jika diambil <$2A ! maka "arga kekuatan tarik 0 .1 9 0*")?,**1B)* 0-=2mm )1 • Bagian g perlu diperiksa adala" baut$ biasana dalam per"itungan dianggap "ana 6
T =
, π .db 2 .τ b.ne. ( kg .m) 4 2
4imana:
db 4iameter baut (mm) e 8umla" baut e'ekti' g. &enanggung beban B 8arak baut atas 9 baa" (mm)$ (tabel 2.1)
• #egangan geser baut ( τb): 2.T τ b = ( kg / mm 2 ) 2 π .db .ne. , Wτb ≤ τba ?.. 4imana: τba #egangan geser baut g diijinkan =
τ b
"fb
(kg / mm2 )
• 8ika ada tumbukan$ maka : σ b τ ba = 4imana: Kb 1$6 / 3 %b."fb • &omen pada 'lens (#) : * T = π .* . F .τ F . ( kg .mm) C#4imana: ! dan (li"at tabel 2.1) 2 • #egangan geser 'lens ( τ): 2T τ F = dan F $ 2 π .* . F
$aG
• #egangan geser g diijinkan u% 'lens ( τa): σ b τ Fa = aktor koreksi dari tumbukan CC# K %F ."fb 2/3 !*#*#*:
45
*da juga 'lens g ditempa menjadi satu dengan poros pada ujung poros$ disebut poros 'lens tempa. Keuntunganna diameter 'lens bias kecil se"ingga tidak perlu na'. DA$TAR ISI
B*B 0
BEB* 4* #E** ????????????????. 1.1 ,E4*=U+U* ??????????.????????. 1.2 BEB* -&0*+ 4* BEB* KER8* ??????...?. 1.3 *R0 +EKU 4* ** #*R0K ???????? 1.5 ,ERUB*=* #E** ?????????????? 1.6 40*R*& >-=+ER ????????????????? 1.7 40*R*& +E+*= &0#= ???????????..???.
1 1 2 3 5 6 6
B*B 00
*&BU* ,*KU KE+0 ?????????..?????. 2.1 #0,E *&BU* ????????????????? 2.2 KEKU*#* *&BU* #U&,* E4ER=** ?.... 2.3 *&BU* ,*KU KE+0 BEB* EKE#R0 ??..?
7 7 C M
B*B 000
BE8** #EK* 3.1 #EK** ,*4* EE+ BER4040 #0,0
???.....
11
B*B 0
*&BU* +* ???????????????????.. 5.1 &E#-4E ,EE+** ?..?????????????.. 5.2 &*&,U +* ????????????????????. 5.3 *&BU* +* 4E* BEB* EKE#R0 ???...
15 15 1C 1M
B*B
*&BU* &UR B*U# ???????????????... 6.1 EKRU,$ &UR 4* ,ER+EK*,** ?????? 6.2 *&BU* B*U# 4*+*& #*R0K* ????????.
2< 22 23
B*B 0
*&BU* UU# #EK* ??????????????.
2C
B*B 00
,-R- ????????????????????????. 2M C.1 &*!*& ; &*!*& ,-R- ?????????????? 2M C.2 =*+ ,E#0 4*+*& ,ERE!*** ,-R- ????? 2M C.3 ,-R- 4E* BEB* ,U#0R ??????????? 2
B*B 000
,**K ?????????????...???????????. M.1 ,ERE!*** ,**K ???????????????.
31 32
B*B 0F
,E* ????????????????????????? .1 &*!*& ; &*!*& ,E* ?????????????... .2 B*=* ,E* ???????????????????... .3 ,ERE!*** ,E* U+0R ????????????.... .5 ,E* 4*U ????????????????????
35 35 36 36 3M
B*B F
K-,+0 ???????????????????????.. 5< 1<.1 K-,+0 K*KU ??????????..???????? 52