16
Dimana : T
m
= waktu pengeboran min l = panjang pengeboran mm
d = jari-jari lubang benda kerja mm S
r
= feed motion mmrev n = kecepatan putaran rpm
II.4.2. Mesin Gerinda Tangan
Mesin gerinda tangan merupakan mesin yang berfungsi untuk menggerinda benda kerja. Awalnya mesin gerinda hanya ditujukan untuk benda
kerja berupa logam yang keras seperti besi dan stainless steel. Menggerinda bertujuan untuk mengasah benda kerja seperti pisau dan pahat, atau dapat juga
bertujuan untuk membentuk benda kerja seperti merapikan hasil pemotongan, merapikan hasil las-lasan, membentuk lengkungan pada benda kerja yang
bersudut, menyiapkan permukaan benda kerja untuk dilas, dan lain-lain. Mesin Gerinda didesain untuk dapat menghasilkan kecepatan sekitar
11.000 – 15.000 rpm. Dengan kecepatan tersebut batu gerinda yang merupakan komposisi aluminium oksida dengan kekasaran serta kekerasan yang sesuai, dapat
menggerus permukaan logam sehingga menghasilkan bentuk yang diinginkan. Dengan kecepatan tersebut juga, mesin gerinda juga dapat digunakan untuk
memotong benda logam dengan menggunakan batu gerinda yang dikhususkan untuk memotong.
Pada umumnya mesin gerinda tangan digunakan untuk menggerinda atau memotong logam. Dengan menggunakan batu atau mata yang sesuai mesin
gerinda juga dapat digunakan pada benda kerja lain seperti kayu, beton, keramik, genteng, bata, batu alam, kaca, dan lain-lain. Tetapi sebelum menggunakan mesin
gerinda tangan untuk benda kerja yang bukan logam, memerlukan perhatian khusus, karena penggerindaan bemda bukan logam memiliki resiko yang lebih
besar.
commit to user
17
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR
III.1. Perencanaan Gambar
Dalam perancangan suatu mesin, desain dan perhitungan kekuatan rangka menjadi hal paling penting untuk kesempurnaan suatu rancangan mesin. Dalam
proyek akhir ini prencanaan yang dilakukan adalah desain gambar dan analisa perhitungan rangka mesin press yang sudah ada. Mesin press dalam proyek akhir
ini adalah modifikasi antara mesin press batako styrofoam dan press botol plastik dengan sistem hidrolik manual.
Gambar 3.1. Desain mesin press batako styrofoam dan botol plastik
Presure Gauge Konstruksi Rangka
Punch
Molding Pengungkit Molding
Hand Pump Selang oli
commit to user
18
III.2. Analisa Kekuatan Rangka
Rangka mesin press batako syrofoam dan botol plastik ini terbuat dari baja ST 37 profil U 100 dan U 120, berikut informasi yang berkaitan dengan bahan
tersebut lampiran 2. a.
Bahan ST 37 profil U100 Tegangan Ultimate
σ
u
= 370 Nmm
2
Tegangan ijin σ
u
= 370 Nmm
2
4 = 92,5 Nmm
2
Tegangan geser τ = 370 Nmm
2
8 = 46,25 Nmm
2
Momen inersia I : I
Y
= 29,3. 10
4
mm
4
I
X
= 189. 10
4
mm
4
Ukuran penampang Panjang H
= 100 mm Lebar B
= 50 mm Tebal d
= 6 mm Luas penampang A = 1350 mm
2
b. Bahan ST 37 profil U120
Tegangan Ultimate σ
u
= 370 Nmm
2
Tegangan ijin σ
u
= 370 Nmm
2
4 = 92,5 Nmm
2
Tegangan geser τ = 370 Nmm
2
8 = 46,25 Nmm
2
Momen inersia I sumbu lentur Y - Y : I
Y
= 43,2. 10
4
mm
4
I
X
= 364. 10
4
mm
4
Ukuran penampang Panjang H
= 120 mm
commit to user
19
Lebar B = 60 mm
Tebal d = 7 mm
Luas penampang A = 1700 mm
2
III.2.1. Analisa Kekuatan Rangka Utama
a. Beban maximum pengepresan.
P = 75 bar = 75. 10
5
Nm
2
A = π . r
2
Dimana diameter piston = 5 cm = 3.14 2,5. 10
-2
m
2
A = 7,85. 10
-4
m
2
Beban maximum pengepresan adalah F = P x A
= 75. 10
5
Nm
2
x 7,85. 10
-4
m
2
= 5,9 ton Jadi beban maximum yang akan diterima rangka adalah 5,9 ton, karena
rangka atas terdapat 2 profil U yang menahan beban jadi tiap profil akan menerima beban 2,95 ton.
a. Kerangka kaku yang akan ditinjau 2,95 TON
commit to user
20
b. Diagram benda bebas rangka utama Gambar 3.2. Kerangka kaku mesin press batako styrofoam
dan botol plastik -
Jarak batang A – B L
1
= 1570 mm -
Jarak batang B – C L
2
= 600 mm -
Jarak batang C – D L
3
= 600 mm a.
Menentukan momen ujung terjepit pada tiap anggota. -
Momen ujung terjepit pada batang A-B M
O1
= 0 N.mm -
Momen ujung terjepit pada batang B-C M
O2
= - M
O3
= 8
.L P
−
= mm
N. 10
. 1
, 22
8 600
. 10
. 95
, 2
5 4
= −
M
O2
= - mm
N. 10
. 1
, 22
5
M
O3
= mm
N. 10
. 1
, 22
5
Momen ujung terjepit pada batang C-D M
O4
= 0 N.mm 2,95 TON
commit to user
21
b. Persamaan-persamaan perubahan sudut pada tiap anggota.
- M
1
= M
O1
+
2 L
2EI
B 1
A
θ θ
+
= 0 +
2 1570
2EI
A B
θ θ
+
M
1
= 0,0026 EI θ
B
+ 0,0013 EI θ
A
- M
2
= M
O2
+
2 L
2EI
B 2
C
θ θ
+
= -22,1. 10
5
N +
2 600
2EI
C B
θ θ
+
M
2
= -22,1.10
5
+ 0,0066 EI θ
B
+ 0,0033 EI θ
C
- M
3
= M
O3
+
2 L
2EI
C 3
B
θ θ
+
= 22,1. 10
5
N +
2 600
2EI
B C
θ θ
+
M
3
= 22,1. 10
5
+ 0,0066 EI θ
C
+ 0,0033 θ
B
- M
4
= M
O4
+
2 L
2EI
4 D
C
θ θ
+
= 0 +
2 1570
2EI
D C
θ θ
+
M
4
= 0,0026 EI θ
C
+ 0,0013 EI θ
D
Pada kerangka kaku diatas dapat dilihat tumpuan yang dipakai untuk menumpu tiang utama adalah sendi, sehingga tidak terjadi perubahan sudut dan
momen pada titik A dan D atau nilainya adalah 0. Pada batang B – C dijepit ujung – ujungnya sehingga akan timbul momen dan perubahan sudut pada ujung batang
B – C . Persamaan-persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi lebih mudah seperti dibawah ini :
M
1
= 0,0026 EI θ
B
M
2
= -22,1. 10
5
+ 0,0066 EI θ
B
+ 0,0033 EI θ
C
M
3
= 22,1. 10
5
N + 0,0066 EI
θ
C
+ 0,0033 EI θ
B
M
4
= 0,0026 EI θ
C
c. Syarat keseimbangan titik hubung
commit to user
22
- M
1
+ M
2
= 0 0,0026 EI θ
B
+ -22,1. 10
5
N + 0,0066 EI
θ
B
+ 0,0033 EI θ
C
= 0 0,0092 EI
θ
B
+ 0,0033 EI
θ
C
= 22,1.10
5
N -
-M
3
- M
4
= 0 -22,1. 10
5
N + 0,0066 EI θ
C
+ 0,0033 EI θ
B
- 0,0026 EI θ
C
= 0 -0,0033 EI
θ
B
- 0,0092 EI θ
C
= 22,1. 10
5
N Dari keseimbangan titik hubung diatas didapat dua persamaan untuk
menentukan nilai dari perubahan sudut titik hubung B dan C. 0,0092 EI
θ
B
+ 0,0033 EI θ
C
= 22,1. 10
5
N 1 - 0,0033 EI
θ
B
- 0,0092 EI θ
C
= 22,1. 10
5
N 2
d. Mencari nilai
θ
B
dan θ
C
: - Merubah persamaan 1 menjadi persamaan di bawah :
0,0092 EI θ
B
+ 0,0033 EI θ
C
= 22,1. 10
5
N 0,0092 EI
θ
B
= 22,1. 10
5
N - 0,0033 EI θ
C
EI θ
B
= 2402,2. 10
5
N - 0,359 EI θ
C
3 Subtitusi persamaan 3 ke dalam persamaan 2 :
-0,0033 EI θ
B
- 0,0092 EI θ
C
= 22,1. 10
5
N -0,0033. 2402,2. 10
5
N - 0,359 EI θ
C
- 0,0092EI θ
C
= 22,1. 10
5
N 0,0012 EI
θ
C
- 7,93. 10
5
- 0,0092 EI θ
C
= 22,1. 10
5
N - 0,0080 EI
θ
C
= 30,03. 10
5
N EI
θ
C
= -3753,75. 10
5
N EI
θ
B
= 3749,79. 10
5
N e.
Mencari nilai momen yang muncul pada tiap anggota. Dengan memasukkan nilai EI
θ
B
dan EI θ
C
kedalam persamaan perubahan sudut diatas maka nilai momen dapat didapatkan sebagai
berikut : M
1
= 9,76. 10
5
N.mm M
2
= - 9,74. 10
5
N.mm M
3
= 9,7. 10
5
N.mm M
4
= - 9,75.10
5
N.mm
commit to user
23
Pada profil U100 sebagai tiang penyangga akan menerima beban sebesar 5,9 ton, sedangkan dalam perhitungan momen-momen yang muncul pada
tiang penyangga hanyalah momen akibat dari beban 2,9 ton, jadi momen- momen pada tiang penyangga dikalikan dua kalinya. Nilai momen pada tiang
penyangga akan menjadi sebagai berikut : M
1
= - 19,52. 10
5
N.mm M
4
= - 19,5. 10
5
N.mm f. Momen maximum pada batang B-C.
4 .
max
L P
M =
=
4 600
. 10
. 95
, 2
4
M
max
= 44,25. 10
5
N.mm g.
Gambar diagram yang dihasilkan : -
Diagram momen. Penggambaran momen dilakukan pada sisi tekan, tanpa penunjukan
tanda positif dan negatif dan penggambaran kurva elastik disesuaikan dengan kenyataan rotasi titik hubung Chu-kia wang, Ph.D., 1987,192.
a.`Diagram momen lentur b. Kurva elastis
Gambar 3.3. Diagram momen lentur dan kurva elastis rangka utama
Mmax perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
24
III.2.2. Analisa Kekuatan Rangka Landasan Molding. Analisa rangka landasan molding ini dilakukan pada posisi beban
terpusat pada anggota.
a. Rangka yang ditinjau
b. Anggota pada kondisi terjepit Gambar 3.4. Kerangka kaku rangka landasan molding
Jarak A – B = 600 mm a.
Momen ujung terjepit
M
O1
=
-
M
O2
= 8
.L P
−
= mm
N. 10
. 1
, 22
8 600
. 10
. 95
, 2
5 4
− =
− M
O2
= 22,1. 10
5
N.mm b.
Persamaan perubahan sudut -
M
1
= M
O1
+
2 L
2EI
A B
θ θ
+
= -22.1.10
5
N + 2
600 2EI
A B
θ θ +
= -22,1. 10
5
N + 0,66.10
-2
Ei θ
A
+ 0,33. 10
-2
Ei θ
B
- M
2
= M
O2
+
2 L
2EI
A B
θ θ
+
= 22,1.10
5
+
2 600
2EI
A B
θ θ
+
Mmax
Mmax
commit to user
25
= 22,1. 10
5
+ 0,66. 10
-2
Ei θ
B
+ 0,33. 10
-2
Ei θ
A
c. Syarat keseimbangan titik hubung.
- M
1
= 0 0,66.10
-2
EIθ
A
+ 0,33.10
-2
Ei θ
B
= 22,1. 10
5
1 -
M
2
= 0 0,66.10
-2
Ei θ
B
+ 0,33.10
-2
Ei θ
A
= -22,1. 10
5
2 Dari hasil eliminasi dan subtitusi persamaan 1 dan 2 diatas, maka harga
sudut kemiringan atau perubahan sudut dapat ditentukan harga θ
A
dan θ
B
: EI
θ
A
= -1339,4. 10
5
N EI
θ
B
= 1339,4. 10
5
N d.
Mencari nilai momen dengan memasukkan nilai EI θ
A
dan EI θ
B
dalam persamaan perubahan sudut :
M
1
= - 22,1. 10
5
N.mm M
2
= 22,1. 10
5
N.mm 4
.
max
L P
M =
=
4 600
. 10
. 95
, 2
4
M
max
= 44,2. 10
5
N.mm f. Diagram momen dan kurva elastis.
Gambar 3.5. Diagram momen lentur dan kurva elastis landasan molding
commit to user
26
III.2.3. Analisa Kekuatan Bahan Profil Rangka
a. Kekuatan bahan ditinjau dari tegangan tarik
σ
u
= 370 Nmm
2
σ
max
= σ
y
= 92,5 Nmm
2
- Tegangan tarik pada rangka utama
Io M.Y
=
t
σ
=
4 4
5
425.10 N.mm.30mm
150.10 mm
= 31,2 Nmm
2
Karena σ
max
σ
t
, jadi rangka aman memakai profil U120 untuk menahan beban pengepresan maximum.
- Tegangan tarik pada tiang penyangga
Io M.Y
=
t
σ
4 4
5
206.10 mm
N.mm.25 19,52.10
mm =
= 26,69 Nmm
2
Karena σ
max
σ
t
, jadi tiang aman memakai profil U100 untuk menahan beban pengepresan maximum.
- Tegangan tarik pada rangka landasan molding
o
I M.Y
=
t
σ
=
4 4
5
425.10 N.mm.30mm
150.10 mm
= 105,88 Nmm
2
Karena σ
max
σ
t
, jadi rangka untuk landasan molding aman memakai
profil U120 menahan beban pengepresan maximum.
commit to user
27
III.3 Analisa Kekuatan Baut Pada Sambungan Rangka
Pada perencanaan baut ini, baut mengalami pembebanan beban eksentris sehingga baut akan mengalami :
- Geser langsung akibat beban langsung.
- Bending karena ada momen.
- Baut terbuat dari baja karbon JIS B 1051 dengan spesifikasi :
- Bilangan kekuatan no 4.8 tertera pada kepala baut
- Tegangan tarik
σ
t
= 550 Nmm
2
- Tegangan geser τ = 275 Nmm
2
Tabel 3.1. Kekuatan bahan baut
1. Perencanaan baut untuk sambungan rangka.
Gambar 3.6. Diagram benda bebas baut untuk sambungan rangka
commit to user
28
a. Beban geser langsung yang diterima baut :
n P
P
s
=
2 10
. 475
, 1
4
N =
= 0,7375. 10
4
N b.
Momen yang muncul akibat beban eksentris : M = P . e
= 1,475. 10
4
N . 275 mm = 405,625. 10
4
N.mm c.
Jarak baut 1 dan baut 2 terhadap titik G :
Gambar 3.7. Uraian arah beban geser dan sudut putarnya l
1
= l
2
= 30 mm d.
Beban yang akan diterima tiap baut akibat beban eksentris F
1
dan F
2
: Dapat dilihat pada gambar 3.7 bahwa arah F
1
dan F
2
sama, dengan besar sudut putar yang sama pula. Sehingga dapat ditinjau salah satu baut
saja : .
l
2 2
2 1
1 1
l l
F M
+ =
30 30
. 30
10 .
625 ,
405
2 2
1 4
+ =
F F
1
= 6,76. 10
4
N Dimana sudah ditentukan bahwa harga F
1
= F
2
= 6,76. 10
4
N.
commit to user
29
e. Sudut putar dari baut
θ, dimana harga θ
1
sama dengan θ
2
. Cos
θ
1
= Cos θ
2
= 90
°
= 0 f.
Menentukan resultan maximum Rmax. Dari nilai-nilai yang sudah dicari diatas, maka dapat digunakan untuk
menentukan harga resultan maximum.
1 1
2 1
2 max
cos .
. .
2
θ
F P
F P
R
s s
+ +
= .
10 .
7375 ,
. 10
. 76
, 6
. 2
10 .
76 ,
6 10
. 7375
,
4 4
2 4
2 4
max
+ +
= R
10 .
7 .
45 544
,
8 max
+ +
= R
8 max
10 .
24 ,
46 =
R R
max
= 6,8.10
4
N g.
Menentukan diameter baut yang akan dipakai.
τ π
. .
4
2 max
c
d R
= 6,8.10
4
N = 3,14 . d
c 2
. 275 Nmm
2
4
27,2.10
4
N = 863,5,2 Nmm
2
. d
c 2
315,10 N = d
c 2
d
c
= 17,75 mm Berdasarkan perhitungan diatas didapatkan nilai d
c
= 17,75 mm. Untuk keamanan baut agar aman dipakai pada konstruksi rangka yang akan menerima
beban 5,9 ton maka ukuran minimum baut yang digunakan adalah ukuran M22 dengan kunci pas ukuran 19 mm. lampiran 2
commit to user
30
BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN
IV.1. Persiapan Proses Produksi
Sebelum melakukan proses produksi, hal-hal yang harus dilakukan adalah persiapan. Persiapan merupakan bagian penting untuk mewujudkan sebuah
rancangan menjadi sebuah produk yang bisa digunakan. Dengan melakukan sebuah persiapan diharapakan operator benar-benar memahami apa yang akan
dikerjakanya sehingga dapat dihasilkan komponen-komponen yang batik sesuai dengan ukuran dan fungsi masing-masing. Kesesuaian ukuran sangat berpengaruh
pada alat yang akan dibuat sehingga alat tersebut nantinya dapat digunakan secara tepat. Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah pembacaan gambar kerja,
urutan pengerjaan, ukuran dan toleransi. Perencanaan pembuatan ini dibuat dengan memperhatikan efisiensi waktu, kemudahan proses pengerjaan dan faktor
perakitan. Dalam persiapan proses produksi, perlu dilakukan untuk memperlancar
proses tersebut. Adapun langkah-langkah yang harus dipersiapkan sebelum melaksanakan proses produksi antara lain :
a. Memahami sketsa gambar yang akan dibuat
b. Menentukan alternatif pengerjaan dengan memprhitungkan cara yang paling
efektif dan efisien. c.
Membersihkan mesin atau alat yang akan digunakan dari debu dan kotoran untuk memastikan mesin dan operator aman dari lingkunan sekitar.
d. Mengecek kesiapan mesin antara lain mengecek baut-bautnya dan pelumasan
pada bagian yang perlu dilumasi agar kerja mesin dapat maksimum. e.
Menyiapkan alat bantu, bahan dan alat pelindung diri yang akan digunakan. f.
Menjalankan mesin dengan hati-hati dan sesuai prosedur. g.
Mematikan mesin seteah selesai digunakan dan membersihkannya dari sisa hasil pengerjaan.
h. Memastikan mesin benar-benar aman sebelum ditinggalkan.
commit to user
