Keterangan gambar : 1.
Ball knob 2.
Poros 3.
Pin 4.
Dudukan pin 5.
Pegas
a. Ball knob
Ball knob terbuat dari plastik jenis thermosetting yaitu Epoxy dimana kekuatan tarik maksimumnya 5 – 20 kpsi. Sesuai dengan fungsinya ball knob ini
berfungsi sebagai pengikat poros sekaligus sebangai pegangan saat menarik poros sehingga garpu dapat terlepas dari fingger board dan garpu dapat digeser
sepanjang fingger board.
Gambar 3.10. Ball knob Kekuatan tarik Ball knob adalah 5 - 20 kpsi atau 3,5 – 14 kgmm
2
. Dalam hal ini direncanakan 8,75 kgmm
2
. Jadi,
σ
t
=
V
tmaks
σ v = 3 direncanakan, dengan range 3-4 pada beban statis.
=
9 ,
2 3
75 ,
8 =
kgmm
2
q
o
= 0,5. τ
t
Universitas Sumatera Utara
= 0,5.2,9 = 2,03 kgmm
2
Jika ditinjau terhadap titik murni : σ
t
=
A W
dimana : W = beban angkat A = luasan bidang yang mengalami tarik,
= π4 L
2
– L
2
→ dianggap sebagai silinder berongga D = diameter luar ulir dalam
= 10 mm, untuk M10 A
= π4 24
2
– 10
2
= 373,8 mm
2
Jadi, σ
t
=
8 ,
373 10
= 0,027 kgmm
2
Karena tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan tarik ijin, maka ball knob aman terhadap tarik.
b. Poros
Pada poros ini terjadi tarik dan geser,sedangkan pada ulirnya terjadi tarik, geser dan tekanan bidang. Poros ini merupakan bagian dari ball Knob, dimana
poros ini berfungsi sebagai pengunci garpu agar dapat menggeser garpu sepanjang finger board, yang prinsip kerjanya sama dengan kopling yaitu untuk
menghubungkan dan melepaskan garpu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11. Poros Bahan untuk poros ini dipilih dari baja carbon AISI 1010 dengan kekuatan
tarik maksimum 33 kgmm
2
. σ
t
=
V
tmaks
σ v = 4 dipilih
=
25 ,
8 4
33 =
kgmm
2
kekuatan tarik yang terjadi : σ
t
=
2 1
4 d
W π
dimana : W = gaya tarik kg d
1
= diameter inti ulir luar = 8,376 mm, untuk M10
Jadi, σ
t
=
2
376 ,
8 4
10 π
= 0,18 kgmm
2
, aman
Universitas Sumatera Utara
kekuatan geser yang terjadi pada dudukan pegas yaitu: τ
t
=
t d
W .
.
π =
13 .
10 .
10
π = 0,024 kgmm
2
, aman
c. Pegas
Pegas ini adalah komponen dari knob, dimana pegas ini terdiri dari lilitan kawat piano SWP B dengan kekuatan tarik 220 – 240 kgmm
2
. Fungsi dari pegas ini adalah sebagai penahan atau pendorong poros agar garpu dapat terkunci
dan apabila ball knob ditarik maka pegas akan tertarik dan garpu dapat bergerak sepanjang finger board.
Gambar 3.12. Pegas Dari mekanisme pergerakan ini, direncanakan H
c
solid length = 8 mm, Jumlah seluruh lilitan,
N = n + 1,5 ÷ 2
Universitas Sumatera Utara
Dimana : n = jumlah lilitan aktif = 4 lilitan
Jadi : N = 4 + 2 dipilih
= 6 lilitan. H
c
= n + 1,5.d Dengan demikian,
8 = 4 + 1,5.d → d kawat = 1,45 mm, dari standard terlampir,
dipilih d kawat = 1,40 mm ........................................................... lit 6, hal 316 Jadi, H
c
= 4 + 1,5 1,40 = 7,7 mm Untuk menyesuaikan dengan pergerakan pegas, maka D = 13 mm ditentukan
Jadi, c = d
D =
40 ,
1 13
= 9,285 Dimana:
c = factor koreksi D = diameter lilitan
d = diameter kawat Harga c ini masih dalam batas 4 – 10 baik.
Faktor Wahl, K = c
c c
615 ,
4 .
4 1
. 4
+ −
−
= 1,156 Tegangan maksumum yang terjadi dipermukaan dalam lilitan pegas ini, adalah :
τ
3 3
4 ,
1 10
13 8
156 ,
1 .
8 π
π =
= d
DW K
=139,53 kgmm
2
Universitas Sumatera Utara
Bahan dipilih dari kawat piano SWP B, dengan kekuatan tariknya 220-240 kgmm
2
. Besarnya tegangan harus diambil maksimum 80 dari tegangan tariknya.
Jadi, τ
d
= 0,8 220 = 176 kgmm
2
. Karena tegangan yang terjadi lebih kecil dibandingkan harga ini,maka aman
digunakan. Lendutan maksimum dapat diketahui dengan persamaan :
δ =
G d
W D
n .
. .
. 8
4 3
Dimana : n = jumlah lilitan aktif = 4
D = diameter lilitan = 13 mm W = gaya yang bekerja = 10 kg
d = diameter kawat pegas = 1,40 mm G = modulus geser bahan pegas = 8.10
3
kgmm
2
.............. lit.6, hal.313 Jadi,
δ = 10
. 8
40 ,
1 10
13 4
8
3 4
3
= 13.40 mm Konstanta pegas,
K = 745
, 13
. 4
. 8
40 ,
1 .
10 .
8 .
. 8
.
3 4
3 3
4
= =
D n
d G
kgmm.................................... lit.6, hal 318 Tinggi pegas dalam keadaan bebas Hf
Hf = δ + Hc = 13,40 + 7,7 = 21,1 mm.
Universitas Sumatera Utara
Tinggi pegas dalam keadaan terpasang Hs direncanakan 20 mm. Perbandingan antara tinggi pegas dalam keadaan bebas dengan diameter lilitan pegas harus lebih
kecil dari 4 untuk menghindari tekuk pada pegas. ........................... lit.6, hal. 316 Hf D = 21.113 = 1.7 4 ; berarti aman.
3.1.5. Pengarah Bawah
Pengarah bawah tidak mendapat beban, oleh karena itu pada pengarah bawah tidak dilakukan analisis gaya – gaya. Namun demikian bahan pengarah
bawah ditentukan sama dengan bahan pengarah atas, yaitu baja AISI 1035. demikian juga, bahan las ditentukan sama dengan bahan las pada pengarah atas.
Pengarah bawah hanya berfungsi sebagai pengarah untuk pergerakan garpu pada Finger Board Bawah.
3.1.6. Finger Board Atas
Gambar 3.13. Finger Board Atas y =
45 .
20 100
. 65
110 45
. 20
50 100
. 65
. .
2 1
2 2
1 1
+ +
= +
+ A
A y
A y
A
= 57,3 mm
Universitas Sumatera Utara
x = 45
. 20
100 .
65 5
, 42
45 .
20 5
, 32
100 .
65 .
.
2 1
2 2
1 1
+ +
= +
+ A
A x
A x
A
= 33,7 mm. Berat Finger Board Atas dapat dihitung dengan rumus :
W = W
1
+W
2
Dimana : W
1
= berat finger board atas elemen pertama W
2
= berat finger board atas elemen kedua. Karena W =
ρ.v ; Maka, W =
ρv
1
+ ρv
2
Dimana : ρ = massa jenis bahan
v = volume. Bahan yang digunakan untuk Finger Board atas ini dipilih dari baja
dengan berat jenis bahan baja 7850 kgmm
3
. Jika dimisalkan Finger Board atas adalah pejal penuh.
Maka : W = 7850.10
-9
65.100.1060 + 7850.10
-9
20.45.1060 = 61,6 kg.
Ix
1
= 112.bh
3
+ A
1
.a
2
= 112 65 100
3
+ 645.100 57,3-50
2
= 5763051,667 mm
4
Ix
2
= 112.bh
3
+ A
2
.a
2
= 112 45 20
3
+ 45.20 110-57
2
= 2529561 mm
4
Universitas Sumatera Utara
Jadi, Ix = Ix
1
+ Ix
2
= 8292612,667 mm
4
. Iy
1
= 112.h.b
3
+ A
1
.c
2
= 112 100 65
3
+ 100.65 33,7-32,5
2
= 2297901,667 mm
4
Iy
2
= 112.h.b
3
+ A
2
.c
2
= 112 20 45
3
+ 20.45 42,5-33,7
2
= 221571 mm
4
Jadi, I
y
= I
y1
+ I
y2
= 2519472,667 mm
4
.
a. Analisa gaya geser dan momen lengkung lentur.
Gambar 3.14. Gaya –gaya pada Finger Board atas Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa :
F
xC
= F
xD
= 2573,4 kg maksimum F
yC
= F
yD
= 1318,39 kg maksimum
Universitas Sumatera Utara
Posisi garpu titik C dan D yang menyebabkan bahan maksimum pada Finger Board atas adalah pada saat garpu pengarah atas berada pada posisi terluar dari
Finger Board atas. Berikut ini dibahas gaya geser dan momen lengkung yang bekerja pada Finger Board atas. .................................................. lit.8, hal. 188
b. Gaya-gaya yang bekerja searah dengan sumbu X, berat backrest diabaikan. R
xA
= R
xB
=
2573,4 2
2573,4 2573,4
2 =
+ =
+
XD XC
F F
kg M
C
= 0 M
A
= - F
XC
.260 = -2573,4260 = - 669084 kgmm M
B
= - F
XC
.640 +R
XA.
380 = -2573,4640 + 2573,4 380 = -669084 kgmm
M
D
= 0
Gambar 3.15. Diagram gaya geser dan diagram momen
Universitas Sumatera Utara
Momen tahan lengkung lentur, W
bt
=
x Iy
Dimana : Iy = momen inersia luasan terhadap sumbu Y x = jarak titk berat kesisi luar terbesar pada sumbu X.
Jadi, W
bt
=
8 ,
74761 7
, 33
667 ,
2519472 =
mm
3
Tegangan lengkunglentur yang terjadi pada arah sumbu X, adalah : σ
b
= =
bt b
W M
95 ,
8 8
, 74761
669084 =
kgmm
2
Tegangan geser yang terjadi ; τ
g
= A
F
dimana : A = luas penampang geser = A
1
+ A
2
= 100.65 + 45.20 = 7400 mm
2
Jadi, τ
g
=
35 ,
7400 2573,4 =
kgmm
2
c. Gaya – gaya yang bekerja searah sumbu Y, berat diperhitungkan R
yA
= R
yB
=
2
backresr yD
yC
W F
F +
+
=
99 .
1328 2
2 ,
21 1318,39
1318,39 =
+ +
kg
Universitas Sumatera Utara
F
yE
= F
yF
=
6 ,
10 2
2 ,
21 2
= =
backresr
W
kg M
E
= 0 Mc = - F
yE
.80 = -10,6 . 80 = -848 kgmm. M
A
= - F
yE
. 340 - F
yC
. 260 = - 10,6340 – 1318,39260 = - 346385,4 kgmm. M
B
= - F
yE
. 720 - F
yC
. 640 + R
yA
. 380 = - 10,6720 – 1318,39640 + 1328.99380
= - 346385,4 kgmm. M
D
= - F
yE
. 980 - F
yC
. 900 + R
yA
. 640 + R
yB
. 260 = - 10,6980 – 1318,39900 + 1328.99640 + 1328,99260
= - 848 kgmm. M
E
= M
F
= 0
Gambar 3.16. Diagram gaya geser dan momen lengkung
Universitas Sumatera Utara
Momen tahanan lengkunglentur untuk arah sumbu Y, W
bt
=
y Ix
Dimana : Ix = momen inersia luasan terhadap sumbu X, y = jarak terjauh dari titik berat kesisi luar pada sumbu Y.
Jadi, W
bt
=
15 ,
144546 37
, 57
667 ,
8292612 =
mm
3
Tegangan lengkunglentur yang terjadi pada arah sumbu Y adalah: σ
b
= 4
, 2
15 ,
144546 4
, 346385
= =
bt b
M M
kgmm
2
Tegangan geser yang terjadi, τ
g
=
18 ,
7400 99
, 1328
= =
A F
kgmm
2
Dari perhitungan di atas dapat diketahui bahwa momen lengkunglentur maksimum yang terjadi adalah 8,95 kgmm
2
dan tegangan geser maksimum yang terjadi adalah 0,35 kgmm
2
. Bahan untuk finger board atas ini ditentukan dari baja AISI 1050, dengan tegangan tarik maksimumnya adalah 105 kpsi = 73,7
kgmm
2
Tegangan tarik ijin bahan, σ
n
=
v
maks
σ
=
4 ,
18 4
7 ,
73 =
kgmm
2
Tegangan lengkunglentur ijin, σ
b
= σ
t
= 18,4 kgmm
2
Dengan v = vaktor keamanan v = 4 dipilih
Universitas Sumatera Utara
Tegangan geser ijin, τ
g
=0,7. σ
t
= 0,718,4 = 12,9 kgmm
2
Karena tergangan geser dan tegangan lengkunglentur yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser dan tegangan bengkok ijin bahan, maka bahan aman untuk
digunakan.
3.1.7. Finger Board Bawah
Gambar 3.17. Finger Board Bawah y =
7 ,
62 45
. 20
100 .
65 10
45 .
20 70
100 .
65 .
.
2 1
2 2
1 1
= +
+ =
+ +
A A
y A
y A
mm
x = 7
, 33
45 .
20 100
. 65
5 ,
42 45
. 20
5 ,
32 100
. 65
. .
2 1
2 2
1 1
= +
+ =
+ +
A A
x A
x A
mm
Berat finger board bawah dianggap sama dengan berat finger board atas Yaitu 61,6 kg sama-sama dianggap pejal penuh.
Ix = 8292612,667 mm
4
, telah dihitung Iy = 2519472,667 mm
4
, telah dihitung.
Universitas Sumatera Utara
a. Analisa gaya geser dan momen lentur
Gambar 3.18. Gaya-gaya pada Finger Board bawah Posisi garpu titik C dan D yang menyebabkan momen maksimum pada
finger board bawah adalah pada saat garpu pada alur terluar dari finger board bawah.
Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa : F
xC
= F
xD
= 2573,4 kg R
xA
= R
xB
=
2573,4 2
2573,4 2573,4
2 =
+ =
+
XD XC
F F
kg M
C
= 0 M
A
= F
XC
.260 = 2573,4260 = 669084 kgmm M
B
= F
XC
.640 - R
XA.
380 = 2573,4640 - 2573,4 380 = 669084 kgmm
M
D
= 0
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.19. Diagram gaya geser dan momen lengkung Bahan untuk finger board bawah ini dipilih dari baja carbon AISI 1050,
yang mana tegangan tarik maksimumnya 105 kpsi = 73,7 kgmm
2
. Pengaruh dan jenis pembebanan pada finger board bawah ini, sama dengan
pengaruh jenis pembebanan pada finger board atas dalam arah sumbu X, hanya arahnya saja yang berbeda. Oleh karena itu, tegangan lentur dan geser yang terjadi
pada finger board bawah ini, sama dengan pada finger board atas. Dengan demikian,untuk bahan AISI 1050 finger board bawah aman terhadap tegangan
bengkok dan geser yang terjadi.
Universitas Sumatera Utara
3.1.8. Dudukan Finger Board
Gambar 3.20. Dudukan Finger Board Berat Fork Assembly yang didukung rantai terdiri dari berat beban, garpu,
Finger Board atas , Finger Board bawah, pengarah atas, pengarah bawah, dudukan Finger Board, bantalan dan Backrest.
Berat Fork Assembly yang didukung rantai : 1. Garpu W
g
2 x 68,39 kg = 136,78 kg
2. Beban W
b
= 2500 kg 3. Backrest W
br
= 21,2 kg 4. Pengarah atas bawah W
pa
+W
pb
= 3,2 kg 5. Finger Board atas W
fa
= 61,6 kg 6. Finger Board bawah W
fb
= 61,6 kg 7. Dudukan Finger Board
= 25 kg 8. Bantalan diperkirakan
= 10 kg
Universitas Sumatera Utara
Berat total = 2777,8 kg Apabila ditinjau hanya sebagian saja, maka F
y
= 28002 = 1400 kg Dengan demikian dapat diketahui reaksi yang terjadi pada titik A dan B.
M
A
= 0 W
b
.975 + W
g
.600 + 2
W Wfb
Wfa Wbr
pb
+ +
+ +
pa
W . 132,5 - F
B
.350 = 0
1250975 + 68,39600 + 2
3,2 61,6
61,6 21,2
+ +
+ 132,5 – F
B
.350 = 0 F
B
= 3627,3 kg ∑F
X
= 0 F
A
= F
B
= 3627,3 kg Momen lengkunglentur maksimum pada dudukan finger board dapat diketahui
dengan persamaan : MA = F
B
. 350 = 3627,3 350
= 1269555 kg.mm Momen Inersia luasan penampang A terhadap sumbu Z yaitu:
I
Z
=
3
. .
12 1
b h
=
3
100 30
12 1
= 2500000 mm
4
Momen tahanan lengkunglentur dapat diketahui dengan persamaan: W
bt
= 33
, 833333
30 000
. 500
. 2
= =
Z Z
I mm
3
Universitas Sumatera Utara
Jadi tegangan lengkunglentur yang terjadi : σb =
52 ,
1 33
, 833333
1269555 = =
bt b
W M
kgmm
2
Baja dipilih dari baja AISI 3240 dengan tegangan tarik maksimumnya adalah 237 kpsi = 166,5 kgmm
2
. σt =
v t
maks
dengan v = 4 dipilih.
=
6 ,
41 4
5 ,
166 =
kgmm
2
σb = σt = 41,6 kgmm
2
Karena tegangan lengkung lentur yang terjadi lebih kecil dari tegangan lengkunglentur ijinya, maka bahan aman digunakan.
a. Perhitungan kekuatan pengelasan
Gambar 3.21. Pengelasan terhadap Finger Board Pengelasan direncanakan berbentuk fillet joint. Untuk Finger Board atas
terjadi tegangan lentur, tarik, dan geser, sedangkan untuk Finger Board bawah terjadi tegangan lengkunglentur dan tegangan tekan.
Universitas Sumatera Utara
Luas bidang lasan : A = 1,414 . h . d + b
Dimana : h = tebal pengelasan = 6 mm direncanakan
d = panjang pengelasan jadi,
A = 1,414690 + 30 = 1018,08 mm
2
Momen inersia satuan terhadap sumbu X dapat dihitung dengan persamaan : I
u
=
3 6
2
d b
d +
=
243000 90
30 .
3 6
90
2
= +
mm
3
Momen inersia berdasarkan leher las, I = 0,707 . h . I
u
= 0,7076243000 = 1030806 mm
4
b. Tinjau pada pengelasan Finger Board atas :
Kategori