PENGEMBANGAN
PRODUK / RANCANGAN
ALAT MESIN PERTANIAN
Apakah Perancangan Alat dan Mesin itu?
• Aplikasi ilmu dan teknologi untuk menghasilkan produkbaru atau modifikasi produk
• Produk dapat berupa alat, mesin, struktur, dan instrumen
Tujuan utama perancangan: menghasilkan produk yang
berguna dan yang aman, efisien, handal, ekonomis dan praktis di buat untuk memenuhi kebutuhan konsumen
Optimal Design Design Mismatch
Worker Health & Safety Quality Productivity Hassle Discomfort Pain Injury Disabillity
THE DAILY WORKING LIFE OF THE BREAD MAKERS.
Keahlian yang dibutuhkan
• Membuat sketsa, menggambar teknik• Sifat-sifat bahan
• Aplikasi kimia (perlindungan korosi, pengecatan) • Statika dinamika, kekuatan bahan, kinematika • Komunikasi, mendengar, menulis, team work • Mekanika fluida, thermodinamika, pindah panas • Desain eksperimen, pengujian bahan
• Analisis tegangan
Langkah-langkah desain
Indentify customer requirements Define functions of the device State design requirements Define evaluation criteria Propose several alternative design concepts Evaluate each proposed alternative Rate each alternative against each evaluation criteria Complete detailed design of the selected concept Define Specifications Create DesignConcepts Decision Making
Detailed Design
Select the optimum design concept
Contoh-contoh design requirement
Biaya Geometri Kapasitas Karakteristik Fisik Performansi Input Output Pertimbangan pembuatan Kebutuhan Lingkungan Kebutuhan Pengguna Harga Biaya operasional Biaya Reparasi • Berat • Dimensi • Warna • Transparansi • Tekstur permukaan • Elastisitas • Kekerasan • Sifat kemagnetan • Sifat listrik • Kekuatan Bending • Viscositas Akurasi KekuatanReproduksibilitas, repeatability (Apakah dengan input yang sama akan memberikan kerja yang sama?) Laju Efisiensi energi Deceleration, braking Beban pengeringan/pendinginan dll Konsumsi Energi Konsumsi bahan bakar Tenaga kerja
Produk yang dihasilkan Daya Polusi Pengaruh yg tidak diinginkan Tingkat kesulitan dalam pembuatan Peralatan atau teknik pembuatan yang diperlukan Jumlah bagian komponen Kebutuhan tenaga kerja Pengiriman Rentang temperatur pengoperasian dan penyimpanan Ketahanan air Ketahanan terhadap korosi Keseuaian dengan___________ Kemampuan menahan radiasi (radiation hardness) Kemudahan penggunaan Kemudahan diperlajari Training Operator
Pertimbangan peraturan & ijin
Memenuhi peraturan pemerintah
Apakah membutuhkan pembayaran suatu paten atau license fee
CONTOH: Fungsi, kebutuhan desain dan kriteria evaluasi Tugas anda:mendesain speed reducer transmisi daya untuk traktor kecil. Mesin bekerja pada putaran tinggi sementara penggerak roda berputar pada putaran rendah.
Langkah I: buat daftar fungsi speed reducer. Jawaban yang mungkin:
• Untuk menerima daya dari mesin traktor melalui poros yang berputar
• Untuk mentransmisikan daya melalui elemen mesin yang menurunkan kecepatan putar ke nilai yang diinginkan.
• Untuk mengirimkan daya pada kecepatan lebih rendah ke poros output yang menggerakkan roda traktor.
Langkah II: membuat requirement design (Sumber: pengalaman, konsultasi dengan desainer lain, konsumen, dll)
Contoh requirement design:
1. Reducer harus mentransmisikan daya 15.0 HP. 2. Input dari mesin diesel dengan putaran 2000 rpm.
3. Output mengirimkan daya pada kecepatan putaran antara 290 sampai 295 rpm.
4. Efisiensi mekanis yang diinginkan lebih besar dari 95 %. 5. Kapasitas torsi output minimum 3050 lb- in.
6. Output reducer dihubungkan dengan poros penggerak roda traktor. Moderate shock diperhitungkan.
7. Poros input dan output harus berjajar.
8. Reducer dikunci pada frame baja rigid traktor.
9. Diinginkan ukuran yang kecil. Reducer harus didesain dengan ukuran tidak lebih besar dari 20 in X 20 in, dengan ketinggian maksimum 24 in.
10.Tractor diharapkan beroperasi selama 8 jam per hari, 5 hari per minggu dengan usia pakai 10 tahun.
11.Reducer harus dilindungi dari cuaca dan arus dapat beroperasi pada suhu lingkungan 0 to 130°F.
12.Flexible couplings akan digunakan pada poros input dan output untuk mencegah beban aksial dan bending dari yang ditransmisikan ke reducer.
13.Aman: tidak ada peluang anggota badan masuk dalam speed reducer.
Kriteria Evaluasi
• Kriteria evaluasi arus dikembangkan oleh semua anggota tim. • Seringkali berat dimasukkan dalam kriteria
• Safety harus selalu menjadi kriteria
• Konsep desain yang berbeda mungkin memiliki tingkat
keamanan yang bervariasi dalam rangka untuk mendapatkan kebutuhan keamanan sebagaimana sudah dinyatakan dalam kebutuhan desain.
• Desainer dan teknisi merupakan pihak yang bertanggung jawab jika seseorang terluka karena kesalahan desain.
Contoh Kriteria Evaluasi
1. Aman (relatif aman di atas stated requirements)
2. Performansi (Suatu tingkat dimana konsep desain melampaui kebutuhan) 3. Mudah di buat
4. Mudah di service atau pengantian komponen 5. Mudah dioperasikan
6. Biaya awal rendah
7. Biaya pengoperasian dan perawatan rendah 8. Ukuran kecil dan ringan
9. Noise dan vibrasi rendah; pengoperasian halus 10. Menggunakan bahan yang siap dan mudah di dapat
Integrasi elemen mesin
ke dalam desain mekanik
DESAIN MEKANIK adalah proses peracangan dan/atau
pemilihan komponen mekanik dan menempatkannya bersama-sama untuk mengerjakan fungsi yang diinginkan.
Elemen-elemen mesin: harus kompatible, terpasang bersama-sama dengan baik, memberikan performansi yang aman dan efisien.
Desain tidak hanya memperhatikan performansi elemen2 yang
Contoh
1. Poros input (poros 1) dihubungkan dengan sumber daya, mesin diesel yang berputar pada 2000 rpm. Suatu kopling fleksibel harus digunakan untuk meminimalkan kesulitan dengan penjajaran. 2. Pasangan roda gigi pertama, A dan B, menyebabkan penurunan
kecepatan putar pada poros 2. Roda gigi B dan C, keduanya
ditempatkan pada poros 2 dan berputar pada kecepatan yang sama. 3. Sebuah pengunci digunakan pada interface antara naf
masing-masing roda gigi dan poros, dimana terjadi pengiriman torsi antara roda gigi dan poros.
4. Pasangan roda gigi kedua, C dan D, menurunkan kecepatan putar menjadi 290 – 295 rpm pada poros 3.
5. Output dihubungkan ke roda traktor dengan menggunakan rantai sproket (tidak terlihat dalam gambar)
6. Ketiga poros, masing2 di suport oleh dua bantalan bola
7. Bantalan di tempatkan di dalam housing yang di pasang di atas frame traktor
8. Seal di tempatkan di poros output dan input untuk mencegah kontaminan masuk ke housing
PERHITUNGAN
DESAIN
Langkah-langkah Umum dalam Perhitungan
1. Identifikasi elemen mesin yang telah di desain danpenghitungannya.
2. Gambarkan sketsa elemen, tunjukkan semua fitur yang berpengaruh terhadap performansi atau analisis tegangan. 3. Tunjukkan dalam sketsa gaya yang bekerja pada elemen
(free-body diagram), dan sediakan gambar2 lain untuk mengklarifikasi kondisi fisik aktual.
4. Identifikasi jenis analisis seperti tegangan karena bending, defleksi balok, tekukan pada kolom, dsb,
5. List semua data yang di berikan dan asumsi-asumsi. 6. Tulis rumus2 yang digunakan dalam bentuk simbol, dan
indikasikan secara jelas nilai dan satuan.
7. Selesaikan setiap rumus untuk variabel yang diinginkan 8. Masukkan data, cek satuan dan lakukan penghitungan 9. Nilailah kewajaran hasil
10.Jika tidak wajar, rubah keputusan desain dan hitung ulang. Mungkin geometri lain atau bahan lain memberikan hasil yang lebih tepat
Contoh
Suatu batang menanggung beban gear seperti pada gambar. Desain batang untuk mensupportPERANCANGAN PERLU
KREATIVITAS
• Berdasarkan Psikolog Sternberg, kreativits seseorang itu berhubungan dengan intelegensia, pengetahuan, pola berpikir, personality, motivasi dan ligkungan.
K : knowledge I : intelligence
TS: means thinking style P: personality
M: motivation
Penilaian:
UTS : 40 % UAS: 40 %
Tugas Kelompok : 20 % (5 orang per kelompok)
Siapakah customer nya?
• Pembuka kaleng• Mesin produksi untuk pabrik
• Individu yg akan menggunakan di rumah • Desainer pengemas
• Pekerja produksi • Tukang service
• Teknisi • Operator
• Staf yang menginstal mesin • Personel maintenance
