Rancang bangun mesin copy camshaft (Sistem rangka) AWAL
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
RANCANG BANGUN MESIN COPY CAMSHAFT
(SISTEM RANGKA)
PROYEK AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
Oleh:
AFRIKO JADI PRAYOGA PUTRA PRATAMA
NIM I8613002
PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit
to user
2016
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah menimpahkan rahmat, taufik, dan
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan proyek Akhir ini
dengan judul “Rancang Bangun Mesin Copy Camshaft (Sistem Rangka)”. Hal ini
ditempuh sebagai salah satu langkah menambah ilmu pengetahuan dan teknologi
khususnya di bidang Teknik Mesin.
Dalam rangka memenuhi salah satu syarat kelulusan tingkat Diploma di
Program Studi Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas
Maret Surakarta, maka selaku mahasiswa dapat mengambil kesempatan dalam
proyek akhir untuk menerapkan ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan.
Laporan ini disusun berdasarkan hasil proyek akhir dari bulan Maret sampai
dengan Juni 2016.
Atas
terselesaikannya
laporan
proyek
akhir
ini,
maka
penulis
mengucapkan terimakasih kepada:
1.
Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program DIII Teknik
Mesin UNS.
2.
Ibu Indri Yaningsih, S.T., M.T. selaku pembimbing I proyek akhir sekaligus
koordinator proyek akhir.
3.
Bapak D.Danardono Dwi Prija T, ST., MT., Phd selaku pembimbing II
proyek akhir.
4.
Seluruh laboran dan rekan mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Otomotif
dan Produksi serta seluruh pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
5.
Bapak dan Ibu tercinta yang telah memberikan doa serta motivasi yang tak
terhingga dalam penyusunan proyek akhir ini.
Dalam penulisan laporan dengan judul “Mesin Copy Camshaft”, penulis
menyadari masih banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang
membangun sangat diharapkan untuk kesempurnaan laporan ini.
Surakarta, Juni 2016
Penyusun
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
1.
Jangan berhenti ketika lelah, tapi berhentilah ketika selesai.
2.
Bersyukur itu tidak berhenti pada menerima apa adanya saja, tapi kerja keras,
kerja smart dan kerja ikhlas untuk mengadakan yang terbaik.
3.
Penerimaan terbaik datang setelah perjuangan dan perjuangan adalah
pelaksanaan kata-kata
2.
Man Jadda Wa Jada, barangsiapa yang bersungguh-sungguh maka akan
berhasil.
PERSEMBAHAN
Hasil karya ini aku persembahkan kepada :
1.
Bapak dan ibu tercinta, yang selalu memberi dorongan, doa serta nasihatnasihat. Terima kasih selalu bersabar dalam mendidik. Semoga engkau selalu
bangga dengan putramu ini.
2.
Guru-guru yang selalu memberi bimbingan dan nasihat dalam segala hal.
3.
Rekan-rekan D3 Teknik Mesin 2013, kalian adalah sumber kekuatan di dalam
diri. Aku bangga mempunyai teman seperti kalian. Dari hati yang paling
dalam kuucapkan maaf atas diriku yang banyak kekurangan, yang mungkin
meninggalkan lubang menganga di hati kalian. Manusia tempatnya salah dan
sebaik-baik manusia adalah yang saling memaafkan.
4.
Rekan-rekan saya Lestari dan Maharani yang sudah memberi nasihat dalam
penyusunan karya tulis.
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
AFRIKO JADI PPP, 2016, “RANCANG BANGUN MESIN COPY
CAMSHAFT (SISTEM RANGKA)”, Proyek Akhir, Program Studi Diploma
III Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta
Mesin Copy Camshaft merupakan mesin yang digunakan untuk
menggerinda Camshaft pada sepeda motor 4 tak khususnya Shogun SP 125 secara
otomatis menggunakan motor listrik sebagai penggerak roda gerinda dan motor
weapher sebagai penggerak camshaft. Dari proyek akhir ini diharapkan dapat
menghasilkan camshaft yang lebih presisi.
Tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang dan membuat mesin copy
camshaft serta menganalisis kekuatan dari rangka atau frame pada mesin copy
camshaft dan kekuatan masing-masing komponen yang melakukan kerja berat.
Metodologi yang digunakan dengan pengamatan dan pengumpulan data
dipasaran. Tahap selanjutnya adalah perencanaan yang meliputi mendesain
gambar dan perhitungan desain angka keamanan 8 untuk menentukan komponenkomponen yang akan digunakan dalam proyek akhir ini. Tahap terakhir yaitu
proses produksi dan perakitan serta pengujian produk.
Hasil dari proyek akhir ini adalah rangka atau frame yang digunakan pada
mesin copy camshaft dengan konsep removeable dan mempunyai estetika yang
bagus. Desain rangka mempunyai FOS min 12, dan defleksi 0,034 mm dari hasil
simulasi solidwork dan dinyatakan aman digunakan.
Kata kunci: mesin copy camshaft, rangka (frame), duplikat camshaft.
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ ii
HALAMAN BERITA ACARA ............................................................................ iii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...........................................................................v
ABSTRAK ............................................................................................................. vi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ....................................................................................................x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi
DAFTAR PERSAMAAN .................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................xv
DAFTAR NOTASI .............................................................................................. xvi
BAB I.PENDAHULUAN .......................................................................................1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................2
1.4 Tujuan dan Manfaat ..............................................................................3
1.5 Sistematika Penulisan ...........................................................................3
BAB II. DASAR TEORI .........................................................................................4
2.1 Camshaft ...............................................................................................4
2.2 Rangka ...................................................................................................9
2.2.1 Prinsip Statika .............................................................................9
2.2.2 Analisa Kekuatan Rangka .........................................................13
2.3 Puli dan Sabuk ....................................................................................16
2.3.1 Puli ............................................................................................16
2.3.2 Sabuk ........................................................................................17
2.3.3 Perencanaan Puli dan Sabuk .....................................................20
2.4 Poros ....................................................................................................
22
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.4.1 Jenis-jenis Poros .......................................................................22
2.4.2 Perencanaan Poros ....................................................................22
2.5 Pemilihan Mur dan Baut .....................................................................24
2.6 Program CAD Solidwork .....................................................................25
BAB III. PERENCANAAN DAN GAMBAR ....................................................27
3.1 Diagram Alur Proses Perencanaan ......................................................27
3.2 Prinsip Kerja .......................................................................................28
3.3 Daya yang Dibutuhkan Dalam Perencanaan .......................................29
3.4 Perencanaan Puli dan Sabuk ...............................................................30
3.5 Perencanaan Poros ............................................................................34
3.5.1 Kesetimbangan Gaya Luar .......................................................35
3.5.2 Kesetimbangan Gaya Dalam ....................................................36
3.5.3 Analisa Kekuatan Poros ............................................................39
3.6 Kekuatan Rangka ................................................................................40
3.6.1 Kesetimbangan Gaya Luar .......................................................41
3.6.2 Kesetimbangan Gaya Dalam ....................................................41
3.6.3 Analisa Tegangan .....................................................................43
3.7 Perencanaan Mur dan Baut ................................................................45
3.7.1 Baut pada Motor Terhadap Dudukan Motor .............................45
3.7.2 Baut pada Dudukan Motor Terhadap Plat .................................48
3.7.3 Baut Pada Dudukan Roda Gerinda ...........................................51
3.8 Simulasi Analisis Rangka ....................................................................54
3.8.1 Tegangan (Stress) ......................................................................54
3.8.2 Perubahan Bentuk (Displacement) ............................................56
3.8.3 Faktor Keamanan (Factor of Safety) .........................................57
BAB IV. PROSES PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ......................................58
4.1 Proses Pembuatan ..............................................................................58
4.1.1 Langkah Pemotongan ...............................................................58
4.1.2 Langkah Penyambungan Material dengan Las .........................60
4.1.3 Proses Pengecetan .....................................................................61
4.2 Proses Perakitan .................................................................................61
4.3 Pengujian ............................................................................................
63
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB V. PENUTUP ............................................................................................... 66
A. Kesimpulan .........................................................................................66
B. Saran ...................................................................................................66
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................67
LAMPIRAN ..........................................................................................................68
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Perkembangan Jumlah Kendaraan Bermotor Tahun 2010 – 2014 ...1
Tabel 2.1
Requirement properties dan kisaran nilai .........................................5
Tabel 2.2
Modulus of elasticity (E) in GPa ......................................................5
Tabel 2.3
Physical properties of metals ...........................................................5
Tabel 2.4
Yield Strength, tensile strength and ductility....................................5
Tabel 3.1
Hasil reaksi pada potongan kesetimbangan gaya dalam ................38
Tabel 3.2
Hasil reaksi pada potongan kesetimbangan gaya dalam ................42
Tabel 3.3
Momen inersia untuk penampang rectangle ..................................43
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Camshaft ...........................................................................................4
Gambar 2.2
Tune Lobe Separatin Angel ..............................................................9
Gambar 2.3
Tumpuan Sendi ...............................................................................10
Gambar 2.4
Tumpuan Rol ..................................................................................10
Gambar 2.5
Tumpuan Jepit ................................................................................10
Gambar 2.6
Gaya Normal Positif .......................................................................11
Gambar 2.7
Gaya Normal Negatif .....................................................................11
Gambar 2.8
Gaya Geser Positif ..........................................................................11
Gambar 2.9
Gaya Geser Negatif ........................................................................11
Gambar 2.10 Momen Lentur Positif.....................................................................12
Gambar 2.11 Momen Lentur Negatif ...................................................................12
Gambar 2.12 Batang prismatik yang dibebani gaya aksial ..................................13
Gambar 2.13 Tensile Stress and strain .................................................................14
Gambar 2.14 Compressive Stress and Compression Stress ................................ 14
Gambar 2.15 Batang mengalami tegangan geser (Normal Stress) .......................15
Gambar 2.16 Batang dengan beban lentur (Shear Stress) ....................................15
Gambar 2.17 Tipe-tipe Sabuk (Bending Stress) ...................................................17
Gambar 2.18 Sabuk Tipe Standar.........................................................................18
Gambar 2.19 Sabuk Tipe Sempit .........................................................................19
Gambar 2.20 Sabuk Tipe Beban Ringan ..............................................................19
Gambar 2.21 Open Belt Drive ..............................................................................20
Gambar 2.22 Template Solidwork. .......................................................................26
Gambar 3.1
Diagram Alur Perencanaan.............................................................27
Gambar 3.2
Mesin Copy Camshaft .....................................................................28
Gambar 3.3
Skematik Puli dan Sabuk ................................................................31
Gambar 3.4
Luas Penampang Sabuk ..................................................................32
Gambar 3.5
Poros ...............................................................................................34
Gambar 3.6
Reaksi Pembebanan Poros ..............................................................35
Gambar 3.7
Potongan Gaya Dalam ....................................................................36
Gambar 3.8
Potongan x-x ...................................................................................36
commit to user
Potongan y-y...................................................................................
37
Gambar 3.9
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 3.10 Potongaan z-z .................................................................................37
Gambar 3.11 Gaya normal, gaya geser dan momen lentur ..................................38
Gambar 3.12 Rangka mesin copy camshaft .........................................................40
Gambar 3.13 Kesetimbangan Gaya ......................................................................40
Gambar 3.14 Potongan x-x ...................................................................................41
Gambar 3.15 Potongan y-y...................................................................................42
Gambar 3.16 Normal Force Diagram ..................................................................42
Gambar 3.17 Shear Force Diagram .....................................................................43
Gambar 3.18 Bending Moment Diagram .............................................................43
Gambar 3.19 Profil L 40 x 40 x 3.........................................................................43
Gambar 3.20 Skematik Inersia .............................................................................44
Gambar 3.21 Dudukan Sistem Transmisi.............................................................45
Gambar 3.22 Baut Atas Dudukan Motor Listrik ..................................................46
Gambar 3.23 Alas Dudukan Motor Listrik ..........................................................46
Gambar 3.24 Baut Dudukan Motor Listrik Bawah ................................................49
Gambar 3.25 Panjang Baut Dudukan Motor ........................................................49
Gambar 3.26 Dudukan Roda Gerinda ..................................................................51
Gambar 3.27 Properties material .........................................................................54
Gambar 3.28 Hasil Simulasi Tegangan Pada Rangka ..........................................55
Gambar 3.29 Hasil Simulasi Displacement Pada Rangka. ...................................56
Gambar 3.30 Hasil Simulasi Factor of Safety Pada Rangka ...............................57
Gambar 4.1
Dimensi Rangka .............................................................................58
Gambar 4.2
Dimensi Plat ...................................................................................58
Gambar 4.3
Proses Pemotongan rangka .............................................................59
Gambar 4.4
Proses Pemotongan Sudut Rangka .................................................59
Gambar 4.5
Proses Pemotongan Plat Meja ........................................................59
Gambar 4.6
Rangka kaki ....................................................................................60
Gambar 4.7
Pengelasan Plat Meja ......................................................................60
Gambar 4.8
Elektroda.........................................................................................60
Gambar 4.9
Hasil Proses Pengecetan .................................................................61
Gambar 4.10 Benda kerja camshaft. ....................................................................63
Gambar 4.11 Pemasangan centercommit
mesin...............................................................
63
to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.12 Penyetelan roda copy.. ....................................................................64
Gambar 4.13 Camshaft setelah digerinda.............................................................64
Gambar 4.14 Ukuran camshaft setelah digerinda. ...............................................64
Gambar 4.15 Uji kekasaran penggerindaan. ........................................................65
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR PERSAMAAN
Rumus 2.1
Kesetimbangan gaya luar (horizontal)............................................. 9
Rumus 2.2
Kesetimbangan gaya luar (vertikal)..................................................9
Rumus 2.3
Momen poros ....................................................................................9
Rumus 2.4
Tegangan Normal (Normal Stress) .................................................14
Rumus 2.5
Tegangan Geser (Shear Stress) ......................................................15
Rumus 2.6
Tegangan Lentur (Bending Stress) .................................................16
Rumus 2.7
Factor Safety ..................................................................................16
Rumus 2.8
Factor Safety untuk material ductic ...............................................16
Rumus 2.9
Factor Safety untuk material brittel ...............................................16
Rumus 2.10
Perbandingan kecepatan .................................................................20
Rumus 2.11
Kecepatan linier sabuk ...................................................................20
Rumus 2.12
Panjang sabuk .................................................................................21
Rumus 2.13
Sudut kerja puli...............................................................................21
Rumus 2.14
Sudut kontak ...................................................................................21
Rumus 2.15
Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor ............21
Rumus 2.16
Torsi yang terjadi pada poros .........................................................22
Rumus 2.17
Momen yang terjadi pada poros .....................................................23
Rumus 2.18
Torsi ekuivalen ...............................................................................23
Rumus 2.19
Momen ekuivalen ...........................................................................23
Rumus 2.20
Diameter poros terhadap torsi ekuivalen ........................................23
Rumus 2.21
Diameter poros terhadap momen ekuivalen ...................................23
Rumus 2.22
Tegangan tarik ijin mur dan baut....................................................24
Rumus 2.23
Beban geser langsung yang diterima baut ......................................24
Rumus 2.24
Beban tarik yang terjadi akibat putaran motor ...............................24
Rumus 2.25
Beban tarik ekuivalen pada baut.....................................................25
Rumus 2.26
Beban geser ekuivalen pada baut ...................................................25
Rumus 2.27
Tegangan tarik baut ........................................................................25
Rumus 2.28
Tegangan geser baut .......................................................................25
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Gambar Teknik Rangka Copy Camshaft ........................................69
Lampiran 2
Gambar 3D Copy Camshaft............................................................78
Lampiran 3
Tabel faktor keamanan. ..................................................................79
Lampiran 4
Tabel konstruksi umum. .................................................................80
Lampiran 5
Tabel spesifikasi mur dan baut. ......................................................81
Lampiran 6
Tabel dimensions of standard V-belt. .............................................82
Lampiran 7
Tabel massa jenis sabuk. ................................................................83
Lampiran 8
Tabel dimensions of standard V-grooved pulleys. .........................84
Lampiran 9
Tabel poison ratio (µ).....................................................................85
Lampiran 10 Tabel tegangan yield berdasarkan tebal ..........................................86
commit to user
xv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI
A
= Luas penampang (mm2)
D1 = Diameter puli penggerak (mm)
D2 = Diameter puli pengikut (mm)
d
= Diameter poros (mm)
Fx = Gaya horisontal (N)
Fy = Gaya vertikal (N)
I
= Momen inersia (mm4)
L
= Jarak beban terhadap tepi (mm)
L2 = Jarak antar sumbu baut (mm)
L1 = Jarak sumbu baut terhadap tepi (mm)
l
= Panjang las (mm)
L
= Jarak terhadap gaya (mm)
M = Momen (N.m)
Me = Momen lentur ekuivalen (kg.mm)
N1 = Kecepatan puli penggerak (mm)
N2 = Kecepatan puli pengikut (mm)
n
= Putaran poros (rpm)
n
= Jumlah baut
P
= Beban (N)
P
= Daya (Watt)
r1
= Jari-jari puli kecil (mm)
r2
= Jari-jari puli besar (mm)
s
= Tebal plat (mm)
sf
= Faktor keamanan
Te = Torsi ekuivalen (kg.mm)
T1 = Tegangan sisi kencang (tight side) sabuk (N)
T2 = Tegangan sisi kendor (slack side) sabuk (N)
T
= Torsi (N.m)
V
= Kecepatan libier sabuk (m/s)
WS = Baut yang menerima bebancommit
geser langsung
to user (N)
xvi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
W = Beban (N)
Wt = Beban tarik akibat tarikan sabuk motor (N)
x
= Jarak titik pusat puli penggerak dan pengikut (mm)
y
= Jarak sumbu netral ke titik yang ditinjau (mm)
s
= Tegangan geser ijin bahan poros (kg/mm2)
b
= Tegangan lentur ijin bahan poros (kg/mm2)
t
= Tegangan tarik ijin (N/mm²)
= Tegangan tarik bahan (N/mm²)
t
= Tegangan tarik maksimum (N/mm²)
= Sudut kontak (rad)
μ
= Koefisien gesek
β
= Sudut alur puli (o)
= Tegangan (N/mm2)
= Tegangan geser (N/mm2)
commit to user
xvii
digilib.uns.ac.id
RANCANG BANGUN MESIN COPY CAMSHAFT
(SISTEM RANGKA)
PROYEK AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
Oleh:
AFRIKO JADI PRAYOGA PUTRA PRATAMA
NIM I8613002
PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit
to user
2016
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah menimpahkan rahmat, taufik, dan
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan proyek Akhir ini
dengan judul “Rancang Bangun Mesin Copy Camshaft (Sistem Rangka)”. Hal ini
ditempuh sebagai salah satu langkah menambah ilmu pengetahuan dan teknologi
khususnya di bidang Teknik Mesin.
Dalam rangka memenuhi salah satu syarat kelulusan tingkat Diploma di
Program Studi Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas
Maret Surakarta, maka selaku mahasiswa dapat mengambil kesempatan dalam
proyek akhir untuk menerapkan ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan.
Laporan ini disusun berdasarkan hasil proyek akhir dari bulan Maret sampai
dengan Juni 2016.
Atas
terselesaikannya
laporan
proyek
akhir
ini,
maka
penulis
mengucapkan terimakasih kepada:
1.
Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program DIII Teknik
Mesin UNS.
2.
Ibu Indri Yaningsih, S.T., M.T. selaku pembimbing I proyek akhir sekaligus
koordinator proyek akhir.
3.
Bapak D.Danardono Dwi Prija T, ST., MT., Phd selaku pembimbing II
proyek akhir.
4.
Seluruh laboran dan rekan mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Otomotif
dan Produksi serta seluruh pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
5.
Bapak dan Ibu tercinta yang telah memberikan doa serta motivasi yang tak
terhingga dalam penyusunan proyek akhir ini.
Dalam penulisan laporan dengan judul “Mesin Copy Camshaft”, penulis
menyadari masih banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang
membangun sangat diharapkan untuk kesempurnaan laporan ini.
Surakarta, Juni 2016
Penyusun
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
1.
Jangan berhenti ketika lelah, tapi berhentilah ketika selesai.
2.
Bersyukur itu tidak berhenti pada menerima apa adanya saja, tapi kerja keras,
kerja smart dan kerja ikhlas untuk mengadakan yang terbaik.
3.
Penerimaan terbaik datang setelah perjuangan dan perjuangan adalah
pelaksanaan kata-kata
2.
Man Jadda Wa Jada, barangsiapa yang bersungguh-sungguh maka akan
berhasil.
PERSEMBAHAN
Hasil karya ini aku persembahkan kepada :
1.
Bapak dan ibu tercinta, yang selalu memberi dorongan, doa serta nasihatnasihat. Terima kasih selalu bersabar dalam mendidik. Semoga engkau selalu
bangga dengan putramu ini.
2.
Guru-guru yang selalu memberi bimbingan dan nasihat dalam segala hal.
3.
Rekan-rekan D3 Teknik Mesin 2013, kalian adalah sumber kekuatan di dalam
diri. Aku bangga mempunyai teman seperti kalian. Dari hati yang paling
dalam kuucapkan maaf atas diriku yang banyak kekurangan, yang mungkin
meninggalkan lubang menganga di hati kalian. Manusia tempatnya salah dan
sebaik-baik manusia adalah yang saling memaafkan.
4.
Rekan-rekan saya Lestari dan Maharani yang sudah memberi nasihat dalam
penyusunan karya tulis.
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
AFRIKO JADI PPP, 2016, “RANCANG BANGUN MESIN COPY
CAMSHAFT (SISTEM RANGKA)”, Proyek Akhir, Program Studi Diploma
III Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta
Mesin Copy Camshaft merupakan mesin yang digunakan untuk
menggerinda Camshaft pada sepeda motor 4 tak khususnya Shogun SP 125 secara
otomatis menggunakan motor listrik sebagai penggerak roda gerinda dan motor
weapher sebagai penggerak camshaft. Dari proyek akhir ini diharapkan dapat
menghasilkan camshaft yang lebih presisi.
Tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang dan membuat mesin copy
camshaft serta menganalisis kekuatan dari rangka atau frame pada mesin copy
camshaft dan kekuatan masing-masing komponen yang melakukan kerja berat.
Metodologi yang digunakan dengan pengamatan dan pengumpulan data
dipasaran. Tahap selanjutnya adalah perencanaan yang meliputi mendesain
gambar dan perhitungan desain angka keamanan 8 untuk menentukan komponenkomponen yang akan digunakan dalam proyek akhir ini. Tahap terakhir yaitu
proses produksi dan perakitan serta pengujian produk.
Hasil dari proyek akhir ini adalah rangka atau frame yang digunakan pada
mesin copy camshaft dengan konsep removeable dan mempunyai estetika yang
bagus. Desain rangka mempunyai FOS min 12, dan defleksi 0,034 mm dari hasil
simulasi solidwork dan dinyatakan aman digunakan.
Kata kunci: mesin copy camshaft, rangka (frame), duplikat camshaft.
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ ii
HALAMAN BERITA ACARA ............................................................................ iii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...........................................................................v
ABSTRAK ............................................................................................................. vi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ....................................................................................................x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi
DAFTAR PERSAMAAN .................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................xv
DAFTAR NOTASI .............................................................................................. xvi
BAB I.PENDAHULUAN .......................................................................................1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................2
1.4 Tujuan dan Manfaat ..............................................................................3
1.5 Sistematika Penulisan ...........................................................................3
BAB II. DASAR TEORI .........................................................................................4
2.1 Camshaft ...............................................................................................4
2.2 Rangka ...................................................................................................9
2.2.1 Prinsip Statika .............................................................................9
2.2.2 Analisa Kekuatan Rangka .........................................................13
2.3 Puli dan Sabuk ....................................................................................16
2.3.1 Puli ............................................................................................16
2.3.2 Sabuk ........................................................................................17
2.3.3 Perencanaan Puli dan Sabuk .....................................................20
2.4 Poros ....................................................................................................
22
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.4.1 Jenis-jenis Poros .......................................................................22
2.4.2 Perencanaan Poros ....................................................................22
2.5 Pemilihan Mur dan Baut .....................................................................24
2.6 Program CAD Solidwork .....................................................................25
BAB III. PERENCANAAN DAN GAMBAR ....................................................27
3.1 Diagram Alur Proses Perencanaan ......................................................27
3.2 Prinsip Kerja .......................................................................................28
3.3 Daya yang Dibutuhkan Dalam Perencanaan .......................................29
3.4 Perencanaan Puli dan Sabuk ...............................................................30
3.5 Perencanaan Poros ............................................................................34
3.5.1 Kesetimbangan Gaya Luar .......................................................35
3.5.2 Kesetimbangan Gaya Dalam ....................................................36
3.5.3 Analisa Kekuatan Poros ............................................................39
3.6 Kekuatan Rangka ................................................................................40
3.6.1 Kesetimbangan Gaya Luar .......................................................41
3.6.2 Kesetimbangan Gaya Dalam ....................................................41
3.6.3 Analisa Tegangan .....................................................................43
3.7 Perencanaan Mur dan Baut ................................................................45
3.7.1 Baut pada Motor Terhadap Dudukan Motor .............................45
3.7.2 Baut pada Dudukan Motor Terhadap Plat .................................48
3.7.3 Baut Pada Dudukan Roda Gerinda ...........................................51
3.8 Simulasi Analisis Rangka ....................................................................54
3.8.1 Tegangan (Stress) ......................................................................54
3.8.2 Perubahan Bentuk (Displacement) ............................................56
3.8.3 Faktor Keamanan (Factor of Safety) .........................................57
BAB IV. PROSES PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ......................................58
4.1 Proses Pembuatan ..............................................................................58
4.1.1 Langkah Pemotongan ...............................................................58
4.1.2 Langkah Penyambungan Material dengan Las .........................60
4.1.3 Proses Pengecetan .....................................................................61
4.2 Proses Perakitan .................................................................................61
4.3 Pengujian ............................................................................................
63
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB V. PENUTUP ............................................................................................... 66
A. Kesimpulan .........................................................................................66
B. Saran ...................................................................................................66
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................67
LAMPIRAN ..........................................................................................................68
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Perkembangan Jumlah Kendaraan Bermotor Tahun 2010 – 2014 ...1
Tabel 2.1
Requirement properties dan kisaran nilai .........................................5
Tabel 2.2
Modulus of elasticity (E) in GPa ......................................................5
Tabel 2.3
Physical properties of metals ...........................................................5
Tabel 2.4
Yield Strength, tensile strength and ductility....................................5
Tabel 3.1
Hasil reaksi pada potongan kesetimbangan gaya dalam ................38
Tabel 3.2
Hasil reaksi pada potongan kesetimbangan gaya dalam ................42
Tabel 3.3
Momen inersia untuk penampang rectangle ..................................43
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Camshaft ...........................................................................................4
Gambar 2.2
Tune Lobe Separatin Angel ..............................................................9
Gambar 2.3
Tumpuan Sendi ...............................................................................10
Gambar 2.4
Tumpuan Rol ..................................................................................10
Gambar 2.5
Tumpuan Jepit ................................................................................10
Gambar 2.6
Gaya Normal Positif .......................................................................11
Gambar 2.7
Gaya Normal Negatif .....................................................................11
Gambar 2.8
Gaya Geser Positif ..........................................................................11
Gambar 2.9
Gaya Geser Negatif ........................................................................11
Gambar 2.10 Momen Lentur Positif.....................................................................12
Gambar 2.11 Momen Lentur Negatif ...................................................................12
Gambar 2.12 Batang prismatik yang dibebani gaya aksial ..................................13
Gambar 2.13 Tensile Stress and strain .................................................................14
Gambar 2.14 Compressive Stress and Compression Stress ................................ 14
Gambar 2.15 Batang mengalami tegangan geser (Normal Stress) .......................15
Gambar 2.16 Batang dengan beban lentur (Shear Stress) ....................................15
Gambar 2.17 Tipe-tipe Sabuk (Bending Stress) ...................................................17
Gambar 2.18 Sabuk Tipe Standar.........................................................................18
Gambar 2.19 Sabuk Tipe Sempit .........................................................................19
Gambar 2.20 Sabuk Tipe Beban Ringan ..............................................................19
Gambar 2.21 Open Belt Drive ..............................................................................20
Gambar 2.22 Template Solidwork. .......................................................................26
Gambar 3.1
Diagram Alur Perencanaan.............................................................27
Gambar 3.2
Mesin Copy Camshaft .....................................................................28
Gambar 3.3
Skematik Puli dan Sabuk ................................................................31
Gambar 3.4
Luas Penampang Sabuk ..................................................................32
Gambar 3.5
Poros ...............................................................................................34
Gambar 3.6
Reaksi Pembebanan Poros ..............................................................35
Gambar 3.7
Potongan Gaya Dalam ....................................................................36
Gambar 3.8
Potongan x-x ...................................................................................36
commit to user
Potongan y-y...................................................................................
37
Gambar 3.9
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 3.10 Potongaan z-z .................................................................................37
Gambar 3.11 Gaya normal, gaya geser dan momen lentur ..................................38
Gambar 3.12 Rangka mesin copy camshaft .........................................................40
Gambar 3.13 Kesetimbangan Gaya ......................................................................40
Gambar 3.14 Potongan x-x ...................................................................................41
Gambar 3.15 Potongan y-y...................................................................................42
Gambar 3.16 Normal Force Diagram ..................................................................42
Gambar 3.17 Shear Force Diagram .....................................................................43
Gambar 3.18 Bending Moment Diagram .............................................................43
Gambar 3.19 Profil L 40 x 40 x 3.........................................................................43
Gambar 3.20 Skematik Inersia .............................................................................44
Gambar 3.21 Dudukan Sistem Transmisi.............................................................45
Gambar 3.22 Baut Atas Dudukan Motor Listrik ..................................................46
Gambar 3.23 Alas Dudukan Motor Listrik ..........................................................46
Gambar 3.24 Baut Dudukan Motor Listrik Bawah ................................................49
Gambar 3.25 Panjang Baut Dudukan Motor ........................................................49
Gambar 3.26 Dudukan Roda Gerinda ..................................................................51
Gambar 3.27 Properties material .........................................................................54
Gambar 3.28 Hasil Simulasi Tegangan Pada Rangka ..........................................55
Gambar 3.29 Hasil Simulasi Displacement Pada Rangka. ...................................56
Gambar 3.30 Hasil Simulasi Factor of Safety Pada Rangka ...............................57
Gambar 4.1
Dimensi Rangka .............................................................................58
Gambar 4.2
Dimensi Plat ...................................................................................58
Gambar 4.3
Proses Pemotongan rangka .............................................................59
Gambar 4.4
Proses Pemotongan Sudut Rangka .................................................59
Gambar 4.5
Proses Pemotongan Plat Meja ........................................................59
Gambar 4.6
Rangka kaki ....................................................................................60
Gambar 4.7
Pengelasan Plat Meja ......................................................................60
Gambar 4.8
Elektroda.........................................................................................60
Gambar 4.9
Hasil Proses Pengecetan .................................................................61
Gambar 4.10 Benda kerja camshaft. ....................................................................63
Gambar 4.11 Pemasangan centercommit
mesin...............................................................
63
to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.12 Penyetelan roda copy.. ....................................................................64
Gambar 4.13 Camshaft setelah digerinda.............................................................64
Gambar 4.14 Ukuran camshaft setelah digerinda. ...............................................64
Gambar 4.15 Uji kekasaran penggerindaan. ........................................................65
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR PERSAMAAN
Rumus 2.1
Kesetimbangan gaya luar (horizontal)............................................. 9
Rumus 2.2
Kesetimbangan gaya luar (vertikal)..................................................9
Rumus 2.3
Momen poros ....................................................................................9
Rumus 2.4
Tegangan Normal (Normal Stress) .................................................14
Rumus 2.5
Tegangan Geser (Shear Stress) ......................................................15
Rumus 2.6
Tegangan Lentur (Bending Stress) .................................................16
Rumus 2.7
Factor Safety ..................................................................................16
Rumus 2.8
Factor Safety untuk material ductic ...............................................16
Rumus 2.9
Factor Safety untuk material brittel ...............................................16
Rumus 2.10
Perbandingan kecepatan .................................................................20
Rumus 2.11
Kecepatan linier sabuk ...................................................................20
Rumus 2.12
Panjang sabuk .................................................................................21
Rumus 2.13
Sudut kerja puli...............................................................................21
Rumus 2.14
Sudut kontak ...................................................................................21
Rumus 2.15
Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor ............21
Rumus 2.16
Torsi yang terjadi pada poros .........................................................22
Rumus 2.17
Momen yang terjadi pada poros .....................................................23
Rumus 2.18
Torsi ekuivalen ...............................................................................23
Rumus 2.19
Momen ekuivalen ...........................................................................23
Rumus 2.20
Diameter poros terhadap torsi ekuivalen ........................................23
Rumus 2.21
Diameter poros terhadap momen ekuivalen ...................................23
Rumus 2.22
Tegangan tarik ijin mur dan baut....................................................24
Rumus 2.23
Beban geser langsung yang diterima baut ......................................24
Rumus 2.24
Beban tarik yang terjadi akibat putaran motor ...............................24
Rumus 2.25
Beban tarik ekuivalen pada baut.....................................................25
Rumus 2.26
Beban geser ekuivalen pada baut ...................................................25
Rumus 2.27
Tegangan tarik baut ........................................................................25
Rumus 2.28
Tegangan geser baut .......................................................................25
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1
Gambar Teknik Rangka Copy Camshaft ........................................69
Lampiran 2
Gambar 3D Copy Camshaft............................................................78
Lampiran 3
Tabel faktor keamanan. ..................................................................79
Lampiran 4
Tabel konstruksi umum. .................................................................80
Lampiran 5
Tabel spesifikasi mur dan baut. ......................................................81
Lampiran 6
Tabel dimensions of standard V-belt. .............................................82
Lampiran 7
Tabel massa jenis sabuk. ................................................................83
Lampiran 8
Tabel dimensions of standard V-grooved pulleys. .........................84
Lampiran 9
Tabel poison ratio (µ).....................................................................85
Lampiran 10 Tabel tegangan yield berdasarkan tebal ..........................................86
commit to user
xv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI
A
= Luas penampang (mm2)
D1 = Diameter puli penggerak (mm)
D2 = Diameter puli pengikut (mm)
d
= Diameter poros (mm)
Fx = Gaya horisontal (N)
Fy = Gaya vertikal (N)
I
= Momen inersia (mm4)
L
= Jarak beban terhadap tepi (mm)
L2 = Jarak antar sumbu baut (mm)
L1 = Jarak sumbu baut terhadap tepi (mm)
l
= Panjang las (mm)
L
= Jarak terhadap gaya (mm)
M = Momen (N.m)
Me = Momen lentur ekuivalen (kg.mm)
N1 = Kecepatan puli penggerak (mm)
N2 = Kecepatan puli pengikut (mm)
n
= Putaran poros (rpm)
n
= Jumlah baut
P
= Beban (N)
P
= Daya (Watt)
r1
= Jari-jari puli kecil (mm)
r2
= Jari-jari puli besar (mm)
s
= Tebal plat (mm)
sf
= Faktor keamanan
Te = Torsi ekuivalen (kg.mm)
T1 = Tegangan sisi kencang (tight side) sabuk (N)
T2 = Tegangan sisi kendor (slack side) sabuk (N)
T
= Torsi (N.m)
V
= Kecepatan libier sabuk (m/s)
WS = Baut yang menerima bebancommit
geser langsung
to user (N)
xvi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
W = Beban (N)
Wt = Beban tarik akibat tarikan sabuk motor (N)
x
= Jarak titik pusat puli penggerak dan pengikut (mm)
y
= Jarak sumbu netral ke titik yang ditinjau (mm)
s
= Tegangan geser ijin bahan poros (kg/mm2)
b
= Tegangan lentur ijin bahan poros (kg/mm2)
t
= Tegangan tarik ijin (N/mm²)
= Tegangan tarik bahan (N/mm²)
t
= Tegangan tarik maksimum (N/mm²)
= Sudut kontak (rad)
μ
= Koefisien gesek
β
= Sudut alur puli (o)
= Tegangan (N/mm2)
= Tegangan geser (N/mm2)
commit to user
xvii