Konsep Rancangan Alat Uji Geser

commit to user IV-8 spesimen sesuai standar 76 mm x 20 mm x 12 mm menggunakan spesimen komposit serat alam berupa medium density fiberboard MDF. g. Faktor maintenance , alat uji geser perawatannya mudah. Cukup dibersihkan setelah melakukan pengujian, melakukan kalibrasi load cell secara berkala dan mengecek level oli pada tanki power pack. Terdapat lubang di bawah spesimen agar setiap pengujian bekas patahan spesimen langsung dapat terbuang. h. Faktor meja, meja utama sebagai peletakan fixture alat uji geser. Rancangan meja dibuat supaya meja tetap pada peletakannya namun fixture alat uji dapat diganti-ganti menyesuaikan proses pengujian yang dikehendaki. Meja dirancang mudah dipindah-pindah dengan memberi roda pada kaki-kaki meja.

4.1.3 Konsep Rancangan Alat Uji Geser

Konsep perancangan dilakukan untuk memberikan gambaran mengenai kebutuhan pengguna yang kemudian diwujudkan dalam spesifikasi produk hingga muncul satu konsep perancangan yang akan dijadikan acuan dalam perancangan alat uji geser. Konsep perancangan meliputi bentuk dasar, dimensi utama yang fungsional, dan mekanisme kerja. Gambaran secara garis besar alat uji geser yang akan dibuat mempermudah perhitungan teknik dalam menentukan konstruksi awal alat, memberikan bentuk awal dari alat dan penentuan peletakan komponen- komponen penyusun alat. Untuk selanjutnya penjabaran konsep perancangan alat uji geser lebih jelas lagi disajikan pada tabel 4.5. commit to user IV-9 Tabel 4.5 Penjabaran konsep perancangan penyusun utama alat uji No Fitur Penjabaran 1. Panjang : 1000 mm Dimensi panjang meja berukuran 1000 mm berdasarkan pertimbangan bahwa panjang dan lebar meja utama digunakan sebagai alas dan tempat peletakan silinder hidrolik dan fixture alat uji. 2. Lebar : 600 mm Dimensi panjang meja berukuran 1000 mm berdasarkan pertimbangan bahwa panjang dan lebar meja utama digunakan sebagai alas dan tempat peletakan silinder hidrolik dan fixture alat uji. 3. Tinggi : 990 mm Tinggi keseluruhan meja utama ditambah dengan roda jalan ditiap kaki-kaki meja 900 mm sesuai dengan tinggi siku berdiri pengguna alat uji. 4. Sistem pembebanan : Hidrolik power pack Penggunaan sistem hidrolik power pack sebagai sistem penggerak dengan tujuan alat mampu memberikan pembebanan secara bertahap berkelanjutan dan menghasilkan laju silinder yang halus dengan besar beban yang dihasilkan dapat diatur melalui pressure control valve 5. Penggerak : Motor listrik Media penggerak hidrolik power pack berupa motor listrik 3 phase 2 HP 1480 rpm dengan perantara ke gear pump berupa chain couple yang terletak antara motor listrik dan gear pump 6. Roda dan handle Supaya mempermudah pengguna alat uji ketika memindahkan alat uji dari atau ke tempat penyimpanan maka dibutuhkan kompenen pendukung berupa roda. Mekanik hanya perlu menarik atau mendorong seorang diri saja, tidak perlu mengangkat dengan bantuan orang lain. 7. Keakurasian alat : Load Cell Penggunaan sensor beban Load cell tipe LFB dengan jenis pembebanan langsung mampu memperlihatkan keakurasian nilai hasil pengujian dan keterulangan alat terhadap spesimen. 8. Sistem pembacaan : Weighing Incicator Hasil nilai pembebanan melalui load cell ditiap pengujian diperlihatkan melalui alat pembaca atau weighing indicator yang mendeteksi nilai tertinggi kepatahan spesimen. 9. Sistem kendali alat uji Sistem kendali sederhana yang digunakan untuk mengoperasikan alat uji geser. Tombol maju untuk menjalankan silinder maju, tombol mundur untuk memundurkan silinder, tombol untuk menjalankan dan memberhentikan motor listrik dan kendali pengatur besar pembebanan yang dikendalikan melalui inverter. 1. Bentuk dasar alat uji geser. Bentuk dasar alat uji geser disesuaikan dengan desain alat uji geser yang sudah ada, yaitu desain alat uji geser Iosipescu . Desain uji geser Iosipescu inilah yang kemudian diadopsi sebagai ASTM D5379-98 pada standarisasi internasional sehingga peneliti menggunakan dasar penelitian uji geser Iosipescu sebagai acuan dalam merancang alat uji geser. commit to user IV-10 Gambar 4.4 Bentuk dasar alat uji geser Sumber: ASTM international, 1999 2. Dimensi utama alat uji geser. Dimensi utama alat uji geser terdapat pada bagian pencekaman spesimen. Sistim pencekaman alat uji geser berusaha untuk tetap mempertahankan spesimen mengalami deformasi pada bagian tengah. Gambar 4.5 Gambar bagian dimensi utama alat uji geser Sumber: ASTM international, 1999 commit to user IV-11 Gambar 4.6 Gambar 3D rancangan alat uji geser tampak isometri Gambar 4.7 Gambar 2D rancangan alat uji geser tampak atas commit to user IV-12 4.1.4 Bill of Materials Alat Uji Geser Proses perancangan alat uji geser menyesuaikan dengan spesimen benda uji berbahan dasar komposit serat alam yang telah ditentukan pada ASTM D5379-98. Spesifikasi alat uji geser dan komponen penyusunnya dijelaskan melalui bill of material BOM. Bill of material BOM merupakan daftar dari semua material, parts , dan subassemblies , serta kuantitas dari masing-masing yang dibutuhkan untuk memproduksi satu unit produk atau parent assembly . BOM juga didefinisikan sebagai cara komponen-komponen itu bergabung ke dalam suatu produk selama proses produksi. Gambar 4.8 Rancangan alat uji geser Rancangan alat uji geser bekerja secara geser melintang atau horizontal. Sistem penggerak menggunakan tenaga hidraulic power pack , pengendalian Shear tester Panel box Silinder hidrolik Meja utama Pwer pack unit Load cell commit to user IV-13 keseluruhan alat pada panel box . Gambar 4.9 menjelaskan rancangan alat uji geser tersusun dari beberapa komponen. Alat uji geser Komponen meja utama Power pack inc. cylinder hydraulic Komponen kelistrikan Load cell Komponen utama Komponen pendukung R a n g k a p ro fil C G e a r p u m p 4 c c r e v M o to r l is tr ik 2 H P 1 4 5 rp m O n e w a y th ro ttl e v a lv e 4 3 s o le n o id v a lv e P u m p ta n k 2 l S u b d is tr ib u s io n p a n e l P e n d is tr ib u s i d a y a P e n e rim a d a y a P e ra la ta n k o n tr o l k o n ta k to r 3 p h a s e P u s h b u tto n P e n g a m a n u ta m a In v e rte r 2 h p 1 to 3 p h a s e M C B 3 p h a s e P e n g a m a n li s tr ik T h e rm a l o v e rlo a d r e la y K a b e l p e n g h a n ta r N Y Y 4 x 6 m m 2 K a b e l p e n g h a n ta r N Y Y 4 x 6 m m 2 W e ig h in g in d ic a to r A d ju s ta b le ja w m o v a b le g rip _ fix A d ju s ta b le ja w m o v a b le g rip B a s e p la te S to p p e r B u s h in g R a il F ix g rip M o v a b le g rip M e ja u ta m a C o n tr o l p a n e l Gambar 4.9 Bill of material alat uji geser Gambar 4.9 bill of material alat uji geser dijelaskan dari setiap komponen penyusun beserta fungsinya, yaitu: 1. Alat uji geser, serangkaian gabungan beberapa komponen penyusun yang berfungsi sebagai alat uji geser terhadap suatu material. 2. Komponen meja utama, berfungsi sebagai penyangga komponen-komponen penyusun alat untuk digunakan dalam pengujian. 3. Power pack unit , serangkaian gabungan komponen pendukung yang dirangkai menjadi sebuah alat yang berfungsi sebagai sumber penggerak dalam alat uji geser. 4. Komponen kelistrikan panel box , serangkaian komponen yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik ke peralatan-peralatan proses dari sumber listrik. commit to user IV-14 5. Load cell , sebagai media untuk mengetahui besar beban force yang dikenakan terhadap alat uji geser sehingga didapatkan nilai batas patah spesimen yang ditampilkan nilainya melalui weight indicator. 6. Komponen utama, merupakan komponen atau part utama sebagai penyusun alat uji geser. 7. Komponen pendukung, serangkaian gabungan beberapa komponen atau part penyusun alat uji geser yang digunakan sebagai pendukung komponen utama. Alat uji geser Komponen pendukung Standa rd part Komponen utama Movable grip Main table plate Fixed grip Panel box Meja Hidraulic power pack Load cell + Weighing indicator dan outside dial A. Jaw Movable Gr ip_Fix Tangki hidrolik Motor hidrolik Pompa hidrolik Silinder hidrolik A. Jaw Movable Grip Rail Bushing Stopper Gambar 4.10 Bill of materials parts alat uji geser BOM alat uji geser meliputi 3 komponen yaitu: komponen utama, komponen pendukung, dan standard part . Penjelasan tiap-tiap komponen sebagai berikut: 1. Komponen utama penyusun alat uji geser. Fixture uji geser merupakan bagian alat uji geser yang berhubungan langsung dengan spesimen uji geser. Alat uji geser dirancang sesuai dengan standar ASTM D5379-98 dengan kesesuaian geometri rancangan terhadap spesimen. commit to user IV-15 Gambar 4.11 Rancangan fixture uji geser Gambar 4.11 menjelaskan gambaran dari rancangan uji geser yang digunakan sebagai tempat meletakkan spesimen pada saat pengujian. Fixture tersebut memiliki beberapa part sebagai berikut: a. Fixed grip. Fixed grip merupakan salah satu part atau item yang menyusun alat uji geser secara keseluruhan. Pada part ini, fixed grip berfungsi sebagai pencekam clamp spesimen dan part pendukung lain Adjustable jaw movable grip fix yang pada pengoperasian alat uji, fixed grip berada dalam keadaan diam. Secara geometris fixed grip mempunyai dimensi panjang 100 mm, lebar 95 mm dan tebal 50 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai fixed grip adalah jenis baja steel 60 St 60 yang mempunyai nilai batas patah s b sebesar 600 Nmm 2 dengan batas minimum patah sebesar 420 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 4 jam dari raw material sampai produk jadi. commit to user IV-16 Gambar 4.12 Fixed grip b. Movable Grip. Movable grip termasuk salah satu part atau item sebagai penyusun komponen utama alat uji geser. Movable grip berfungsi sebagai pencekam clamp spesimen dan part pendukung lain Adjustable jaw movable grip yang pada pengoperasian alat uji geser, movable grip berada dalam keadaan bergerak. Proses terjadinya crack patah spesimen terjadi dikarenakan pergerakan dari movable grip yang bergerak mendesak spesimen secara linear. Secara geometris movable grip mempunyai dimensi panjang 100 mm, lebar 90 mm dan tebal 49 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai movable grip adalah jenis baja steel 60 St 60 yang mempunyai nilai batas patah s b sebesar 600 Nmm 2 dengan batas minimum patah sebesar 420 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 4 jam dari raw material sampai produk jadi. Gambar 4.13 Movable grip commit to user IV-17 c. Base plate. Base plate merupakan bagian paling dasar yang menopang fixed grip dan movable grip dalam peletakannya. Peletakan base plate terhadap komponen utama meja disesuaikan dengan ketinggian silinder hidrolik dan load cell. Pada base plate peletakan komponen penyusun alat uji geser. Secara geometris base plate mempunyai dimensi panjang 200 mm, lebar 180 mm dan tebal 10 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai base plate adalah jenis baja steel 37 St 37 atau setara dengan MS yang mempunyai nilai batas patah s b sebesar 370 Nmm 2 dengan batas minimum patah sebesar 280 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 1,5 jam dari raw material sampai produk jadi. Gambar 4.14 Base plate d. Adjustable jaw movable grip fix. Adjustable jaw movable grip fix berfungsi sebagai pencekam clamp spesimen terhadap fixed grip pada saat proses pengujian . Adjustable jaw movable grip fix dirancang dapat bergerak secara melintang supaya dapat menyesuaikan dengan lebar spesimen yang dicekam. Secara geometris adjustable jaw movable grip fix mempunyai dimensi panjang 50 mm, lebar 30 mm dan tebal 35 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai base plate adalah jenis baja steel 37 St 37 atau setara dengan MS yang mempunyai nilai batas patah s b sebesar 370 Nmm 2 dengan batas commit to user IV-18 minimum patah sebesar 280 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 1,5 jam dari raw material sampai produk jadi. Gambar 4.15 Adjustable jaw movable grip_fix e. Adjustable jaw movable grip. Adjustable jaw movable grip berfungsi sebagai pencekam clamp spesimen terhadap movable grip pada saat proses pengujian. Adjustable jaw movable grip dirancang dapat bergerak secara melintang supaya dapat menyesuaikan dengan lebar spesimen yang dicekam. Secara geometris adjustable jaw movable grip mempunyai dimensi panjang 50 mm, lebar 30 mm dan tebal 35 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai adjustable jaw movable grip adalah jenis baja steel 37 St 37 atau setara dengan MS yang mempunyai nilai batas patah s b sebesar 370 Nmm 2 dengan batas minimum patah sebesar 280 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 1,5 jam dari raw material sampai produk jadi. Gambar 4.16 Adjustable jaw movable grip commit to user IV-19 f. Stopper. Stopper merupakan komponen penyusun alat uji geser yang berfungsi sebagai batas pergerakan movable grip terhadap rail dengan panjang pergerakan yang telah dirancang dengan batas pergeseran patah spesimen. Secara geometris stopper mempunyai dimensi panjang 60 mm, lebar 30 mm dan tebal 30 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai stopper adalah jenis baja steel 37 St 37 atau setara dengan MS yang mempunyai nilai batas patah s b sebesar 370 Nmm 2 dengan batas minimum patah sebesar 280 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 1 jam dari raw material sampai produk jadi. Gambar 4.17 Stopper g. Rail. Rail termasuk komponen penyusun alat uji geser yang berfungsi sebagai jalan pergeseran alat uji geser secara keseluruhan. Fungsi lain dari rail adalah menopang movable grip supaya tetap alignment dalam pergerakannya. Secara geometris rail mempunyai diameter 10 mm, dan panjang 120 mm. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai rail adalah jenis baja VCL atau setara dengan baja paduan keras 7225 yang mempunyai nilai batas patah s b sebesar 1100 Nmm 2 dengan batas minimum patah sebesar 700 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan turning konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 0,5 jam dari raw material sampai produk jadi. commit to user IV-20 Gambar 4.18 Rail h. Bushing. Bushing merupakan komponen penyusun alat uji geser, namun fungsi bushing sebenarnya adalah sebagai komponen pendukung antara rail dengan movable grip dalam pergerakannya. Bushing dipilih menggunakan material kuningan brass dengan pertimbangan jika sering terjadi kontak gesek antara bushing dengan rail , pada part bushing yang mengalami kerusakan daripada part rail . Secara geometris bushing mempunyai diameter 25 mm, dan panjang 40 mm dan berjumlah 2 pc. Material yang dipilih untuk digunakan sebagai bushing adalah jenis material kuningan brass 320 Nmm 2 dengan batas minimum patah sebesar 265 Nmm 2 . Proses permesinan yang digunakan dalam proses pembuatan fixed grip meliputi proses mesin potong gergaji, permesinan milling konvensional atau otomatis dengan estimasi pengerjaan 1 jam dari raw material sampai produk jadi. Gambar 4.19 Bushing 2. Komponen pendukung alat uji geser. Rancangan alat uji geser diperlukan komponen pendukung utama main base unit yang merupakan komponen untuk mendukung proses pengujian alat uji geser secara keseluruhan sehingga diperoleh hasil pengujian yang memenuhi kebutuhan. Main base unit terbagi menjadi beberapa bagian sebagai berikut: commit to user IV-21 a. Meja utama. Berfungsi sebagai rangka utama dan tempat peletakan fixture alat uji keseluruhan yang terdiri dari komponen utama dan komponen pendukung yang terpasang menjadi satu kesatuan. Meja utama dirancang sefleksibel mungkin agar dapat dipindahkan dengan mudah dan tidak memakan banyak tempat pada saat penyimpanan. Gambar 4.20 Meja utama Pemilihan material penyusun meja utama adalah besi profil C tebal 3 mm. Geometri meja berukuran panjang 90 cm, lebar 60 cm dan tinggi 90 cm. Proses pembuatan meja utama melalui proses manufaktur konvensional dengan mesin gerinda potong sebagai alat potong dan menggunakan las listrik sebagai alat pembangun meja. b. Panel box. Kontrol alat uji diatur melalui panel box dimana panel box merupakan tempat peletakan seluruh komponen elektrik yang berfungsi sebagai pengatur kendali pengoperasian alat uji geser. Panel box berbahan dasar plat besi tebal 1 mm dengan dimensi panjang 400 mm, lebar 300 mm, dan tebal 150 mm. Peletakan komponen terbagi menjadi dua bagian yaitu sisi depan gambar 4.21 dan sisi dalam gambar 4.22. commit to user IV-22 Gambar 4.21 Sisi depan panel box keterangan: 1. Forward Push button 2. Reverse Push button 3. OnOff Push button 4. Inverter Gambar 4.22 Sisi dalam panel box keterangan: 5. MCB 6. Kontaktor 7. Relay 8. Overload 9. Terminal c. Hydraulic powerpack. Hydraulic powerpack merupakan penyedia sumber tenaga untuk pergerakan silinder hidrolik. Hydraulic powerpack memiliki komponen yang tersusun dari tangki kapasitas 20 liter, motor 3 phase , valve 53 double solenoid , pompa 4 ccrev, check valve , dan manometer . 7 6 5 4 3 2 1 8 9 commit to user IV-23 Gambar 4.23 Hydraulic powerpack d. Silinder hidrolik. Silinder hidrolik merupakan bagian yang melakukan kontak dari proses pembebanan terhadap alat uji. Silinder hidrolik meneruskan gaya yang dihasilkan dari pompa hidrolik Hydraulic powerpack dengan besaran yang dapat diatur. Silinder hidrolik dipilih melalui catalog silinder hidrolik standar dengan besar pembebanan maksimal sebesar 300 bar. Gambar 4.24 Silinder hidrolik e. Load cell. Load cell merupakan alat media pembaca beban yang digunakan untuk mengukur force yang terjadi saat silinder hidrolik menekan fixture alat uji. Load cell diambil dari jenis low profile tipe LFB dengan beban maksimum load cell sebesar 2 ton. Gambar 4.24 Load cell commit to user IV-24 f. Weighing indicator. Weighing indicator merupakan komponen yang berfungsi untuk menampilkan besar force yang dibaca load cell ke dalam tampilan berbentuk digital. Weighing indicator mampu melakukan penyimpanan data maksimum terakhir saat spesimen mengalami proses fracture. Gambar 4.26 Weighing indicator g. Dial indicator. Proses pengujian alat uji mengalami pergerakan fixture alat uji disertai pembebanan tehadap spesimen. Pergerakan yang terjadi pada fixture alat uji geser yang disertai proses deformasi atau fracture pada spesimen diukur menggunakan dial indicator . Gambar 4.27 Dial indicator 4.2 PERHITUNGAN TEKNIK DAN PENENTUAN KOMPONEN Tahap perhitungan teknik dilakukan pada tiap komponen yang membutuhkan perhitungan dan perancangan konstruksi sebagai dasar pemilihan rancangan. Pada tahap-tahap pengolahan data lebih lengkap dapat dilihat pada sub-bab selanjutnya. commit to user IV-25 4.2.1 Mekanika Struktur Rancangan Alat Uji Geser Mekanika struktur rancangan alat uji geser adalah urutan perhitungan awal untuk menentukan rancangan desain dan geometris alat uji geser sesuai dengan perhitungan mekanika teknik. 1. Perhitungan beban kekuatan spesimen. Konstruksi awal alat uji diperoleh melalui perhitungan beban maksimum yang digunakan sebagai acuan dasar untuk perhitungan mekanika konstruksi dan pemilihan hidrolik power pack . Besarnya pembebanan yang diperoleh pada saat pengujian ditentukan oleh ukuran dan kekuatan maksimum spesimen yang telah ditentukan terlebih dahulu. Besar nilai standar 100 MPa spesimen yang digunakan berasal dari pemilihan jenis serat fiber glass dengan matrix penyusun komposit dari polypropylene PP . Dengan menggunakan fiber glass sebagai penetapan penentuan kapasitas maksimum alat uji, diharapkan sudah mewakili atas kekuatan maksimum dari spesimen natural fiber yang sudah ada. Pada pengujian geser diasumsikan juga batas kekuatan geser spesimen mempunyai nilai sama dengan kekuatan geser spesimen yang ada pada literatur fiber-reinforced composites material, manufacturing and design 2007. Gambar 4.28 Spesimen uji geser Besar pembebanan maksimal tensile strength 100 MPa dan luas penampang bidang patahan 20 mm x 10 mm dapat dihitung besar force yang diperlukan dengan persamaan, sebagai berikut: commit to user IV-26 a. Luasan bidang geser spesimen. 2 200 10 20 mm A mm mm A t l A = ´ = ´ = b. Besar beban maksimal yang mampu diterima spesimen 100 MPa. N F mm MPa F mm F MPa A F P 20000 200 100 200 100 2 2 = ´ = = = dengan: P = Shear strength spesimen 100 MPa = 100 Nmm 2 . A= P x L . Luasan spesimen bidang kontak dengan alat uji geser. Bidang kontak dengan alat uji berupa persegi panjang, jika panjang 20 mm dan lebar 10 mm maka luasan bidang adalah 200 mm 2 . Pada rancangan ini tidak diberikan faktor overload dikarenakan pada pemilihan spesimen telah dipilih dari jenis spesimen fiber glass yang mempunyai shear strength diatas jenis spesimen natural fiber , maka besar gaya geser yang ditetapkan pada rancangan sebesar 20 KN. 2. Perhitungan beban kekuatan alat uji geser. Perhitungan mekanika konstruksi dihitung pada titik kritis yang terjadi pada konstruksi alat uji geser. Titik kritis pada konstruksi alat uji geser terjadi pada movable grip dan rail sebagai media penahan atau pencekam spesimen dan sebagai shaft penahan momen yang terjadi pada bibir pencekaman. commit to user IV-27 a. Perhitungan titik kritis movable grip. Gambar 4.29 Skema pembebanan titik kritis movable grip dengan; b = tebal benda = 49 mm h = tinggi benda = 25 mm F= beban hidrolik = 20 KN · Perhitungan titik berat bidang kontak c , c = titik berat benda = h 2 1 mm benda berat titik c 5 , 12 25 2 1 = = = · Perhitungan momen inersia bidang kontak I , 12 3 bh square inersia I = = 3 3 08 , 63802 12 25 49 mm square inersia I = = = commit to user IV-28 Gambar 4.30 Skema gaya pada movable grip Gambar 4.28 merupakan skema gaya pada movable grip . Jarak antar titik pembebanan sebesar F = 20 KN terhadap dinding bidang patahan berjarak l = 48 mm. · Perhitungan momen gaya M, M max = momen maksimum mm N M mm N M l F M 3 3 10 . 960 48 . 10 . 20 . = = = b. Perhitungan menentukan kekuatan material max s , 2 max 2 3 max max max 08 , 188 02 , 63802 5 , 12 . 10 . 960 mm N mm mm mm N I c M = = = s s s Sesuai hasil perhitungan kekuatan material didapatkan hasil 188,08 Nmm 2 , sedangkan pemilihan material pada penjelasan BOM St 60 memiliki kekuatan material 600 Nmm 2 . Perbandingan kekuatan material yang terjadi adalah 188,08 Nmm 2 ≤ 600 Nmm 2 . Jadi material yang dipilih dan digunakan sudah memenuhi syarat untuk konstruksi kekuatan. Langkah selanjutnya adalah perhitungan defleksi yang terjadi pada movable grip . Gambar 4.29 menjelaskan defleksi yang terjadi pada movable grip . Spesimen dianggap tegar dan kuat sebagai asumsi dasar perhitungan sehingga movable grip seakan-akan mengalami defleksi. commit to user IV-29 c. Perhitungan defleksi pada movable grip , yaitu: EI PL v 3 3 max = dengan; Vmax = Besarnya defleksi µ m P= Beban maksimum kN l = Jarak F 1 dengan F 2 m E= Modulus elastisitas Gpa I = Momen inersia m 4 m v x x x v EI PL v m 5 , 58 10 3 , 6 200 3 048 , 20000 3 max 8 3 max 3 max = = = - Gambar 4.31 Skema defleksi pada movable grip Syarat konstruksi aman yaitu defleksi material Vmax ≤ 110 dari pertambahan spesimen uji ∆ l . Pertambahan panjang dihitung sebagai berikut: Mencari besarnya regangan dengan E sp adalah 6000 Nmm 2 didapat dari modulus regangan serat alam menurut Pickering 2008. ∆ l = l x e s = E spesimen 0167 , 10 6 100 2 3 2 = ´ = = e e s e mm N mm N E sp sp commit to user IV-30 Peubahan panjang material akibat defleksi material, e ´ = D l l = 76 mm x 0,0167 = 1,2692 mm, dimana 110 ∆ l = 0,126 mm Perhitungan 110 pertambahan panjang spesimen 0,126 mm sedangkan defleksi maksimal yang terjadi pada lower jig 58,5 µ m. Maka perbandingannya adalah 58,5 µ m ≤ 0,126 mm. Jadi material dengan kekuatan dan dimensi yang dipilih dan digunakan sudah memenuhi konstruksi perhitungan kekuatan dan defleksi material. d. Perhitungan dan pemilihan material rail. Proses perhitungan dan pemilihan material rail dilakukan dengan tujuan untuk menentukan konstruksi geometri yang sesuai untuk rail. Besar beban yang diterima rail sangat besar karena menerima pembebanan akibat pergerakan movable grip pada saat proses pengujian berjalan. Perhitungan konstruksi rail diasumsikan letak movable grip berada ditengah-tengah rail saat proses pembebanan berlangsung. Gambar 4.32 Skema titik kritis pada rail shaft commit to user IV-31 KN F mm mm KN F mm x KN x F M l x F x F M M x x x Z x Z Z 14 45 2 1260 63 20 2 2 max max max max = = = å = = å = å · Perhitungan momen maksimal rail, KNm M KNmm M mm KN M X F M S T 210 , 210 15 . 14 . max max max max = = = = · Perhitungan menentukan kekuatan material max s , 2 max 4 8 max 4 8 4 4 max max 522 , 83 10 . 142857 , 3 0125 , 210 , 0125 , 5 , 12 25 2 1 2 1 10 . 142857 , 3 64 010 , 64 mm N m m x KNm m mm c d c m I m x I d circle inersia I I c M = = = = = = = = = = = - - s s p p s Hasil dari perhitungan konstruksi material rail didapatkan nilai untuk batas patah masimum max s sebesar 83,522 Nmm 2 , namun dalam pelaksanaannya dipilih material jenis baja St 60 dengan batas patah minimum 420 Nmm 2 Strength of Material. Suroto, 1998 sehingga material aman digunakan karena sesuai perhitungan konstruksi. Pemilihan material yang digunakan pada rail St 60 termasuk besi baja perlakuan commit to user IV-32 panas sehingga kekerasan material dapat ditinggikan dengan proses heatreatment . · Perhitungan defleksi pada rail terhadap force yang dikenakan pada movable grip , yaitu: EIL b L Pb 3 9 2 3 2 2 - dengan; P = Besarnya momen maks N a= Panjang bidang pembebanan m b = Xs = Jarak longgar stopper terhadap rail m E= Modulus elastisitas baja Gpa I = Momen inersia m 4 L= Jarak sumbu pembebanan m Gambar 4.33 Skema defleksi rail shaft m m x mm x GPa x m m m KN EIL b L Pb m 28 , 063 , 10 . 9087 , 4 200 3 9 015 , 063 , 015 , 14 3 9 2 2 4 10 2 3 2 2 2 2 2 3 2 2 = - = - = -

4.2.2 Elemen Mesin Penggerak Alat Uji Geser