IV - 69
4.4 Sistem Gerak Utama
Pada subbab ini, beberapa prinsip mekanika dan fisika yang menjadi konsep desain akan dibahas selengkapnya. Untuk tujuan itu, maka penulis
membaginya pada beberapa pembahasan subbab berikut ini.
4.4.1
Pre-Insertion
Sebagaimana diperagakan gambar 4.15, maka gaya yang dibutuhkan untuk memutar dispenser adalah gaya untuk mengimbangi momen yang dihasilkan oleh
gaya berat dispenser dan rangka. Seandainya berat maksimum dispenser dan struktur atas dianggap sebesar 7 kg, maka gaya berat yang dihasilkan adalah hasil
kali massa benda dan percepatan gravitasi. Sehingga :
Gambar 4.15 Skema
Pre- Insersi
F
w
= m.g F
w
= 7 kg . 9.8 ms
2
= 68,6 N.
momen yang dihasilkan sistem benda adalah hasil kali gaya dan jarak tegak lurus gaya terhadap titik rotasi. Jarak r adalah 30 cm atau 0.3 m dalam
satuan meter, sehingga :
IV - 70 T
max
= F . r = 68,6 x 30 cm
= 20,58 Nm
Karena tujuannya adalah untuk memutar sistem ini memberikan reaksi yang lebih dari 20,58 Nm, maka harus dicari torsi yang ditimbulkan pada
pinion
. Untuk mendapatkannya, kita dapat menggunakan persamaan gir yang sudah
dibahas pada bab 2.
o u t in
in o u t
in in
o u t o u t
in o u t
T T
T T
P P
ω ω
ω ω
= =
= ..........
…………………………………………..................…2.19
Persamaan ini bila diteruskan akan menjadi :
in out
out in
in out
d d
T T
= = ω
ω
..........................................................................................2.19 a
Karena memanfaatkan hubungan terbalik antara kecepatan sudut dengan diameter gir, persamaan tersebut akhirnya menjadi :
in out
in out
d d
T T
=
....................................................................................................2.19 a
cm 4
cm 20
Nm 58
, 20
=
in
T
Nm 116
, 4
=
in
T
Untuk menghasilkan torsi akhir 20,58 Nm, maka pada
pinion
harus diberi input torsi sebesar 4,116 Nm. Tuas penggerak yang digunakan memiliki dimensi
panjang 60 cm. Untuk mendapatkan momen torsi sebesar 4,116 Nm, maka gaya yang diberikan adalah :
N 6,86
= F
cm 60
x F
= Nm
4,116 F.l
=
T
IV - 71 Gaya yang harus diberikan oleh tangan operator untuk mengoperasikan tuas
adalah 6,86 N.
4.4.2
Insertion
Proses
insertion
digambarkan pada gambar 4.16 berikut.
Wg Wd
r 150
s
Gambar 4.16 Skema Alat pada Saat
Insersi
r s
Wg Wd
Gambar 4.17
Free-Body Diagram
Alat Saat
Insersi
Pada diagram tersebut, gaya berat yang ditimbulkan oleh galon dan dispenser memunculkan momen
kopel
pasangan gaya yang saling berlawanan arah. Besarnya s adalah 50 cm dan r adalah 21 cm. Besar momen yang terbentuk
adalah sebagai berikut :
CW = + CCW = -
IV - 72
Nm 7
, 78
M Nm
41 ,
14 .Nm -
1 ,
93 M
.cm 21
x ms
8 ,
9 .kg x
7 -
cm 50
x ms
8 ,
9 kg x
19 M
.r W
- .s
W M
max 2
2 d
g
+ =
= =
=
Kembali kita pergunakan persamaan 2.19 untuk mencari reaksi torsi pada pinion :
in out
in out
d d
T T
=
4 20
T 7
, 78
in
= Nm
74 ,
15 T
in
=
Gaya yang harus dikerjakan tangan operator pada tuas penggerak untuk mendapatkan momen torsi sebesar 15,74 Nm adalah.
N 2
, 26
F cm
60 x
F 74
, 15
l x
F T
max
= =
=
4.4.3
Lifting
Diagram alat pada saat proses
lifting
adalah sebagai berikut.
35 cm
Gambar 4.18. Posisi Struktur Atas pada
Lifitng
IV - 73
N 8
, 254
ΣF 8
, 9
x 7
8 ,
9 x
19 ΣF
W W
W ΣF
w w
s d
g w
= +
= +
+ =
Dengan F
w
= gaya berat, Newton N W
g
= gaya berat galon, Newton N W
d
= gaya berat dispenser,Newton N W
s
= gaya berat struktur atas, Newton N
Untuk mendapatkan besarnya torsi pada gir, maka kita harus merujuk pada persamaan 2.12
t
W d
T
2 =
………………………………………………………………............2.12 Dengan
d
= diamater gir yang kontak dengan
rack
Nm 8
, 7
T 4
, 258
2 6
T =
=
Torsi pada gir yang bersentuhan dengan
rack
adalah 7,8 Nm. Untuk melakukan kerja
lifting
, maka pinion harus memberikan input torsi sebagai reaksinya. Torsi yang harus dikeluarkan
pinion
dicari dengan persamaan 2.19a .
in out
in out
d d
T T
=
Nm 2
, 5
T 4
6 T
Nm 8
, 7
in in
= =
Gaya yang harus dikerjakan tangan operator pada tuas untuk menimbulkan torsi sebesar 5,2 Nm adalah :
N 6
, 8
F 60
x F
Nm 2
, 5
l .
F T
max
= =
=
IV - 74
4.5 Pengoperasian Alat
Kategori