DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 1 BAB I
PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Bisnis retail produk yang sedang menjamur di Indonesia, khususnya di Jabodetabek melahirkan produk pendukung dari bisnis tersebut, yaitu troli. Kebutuhan akan troli terjadi akibat customer suatu retail produk mengadakan pembelian barang-barang kebutuhan sehari-hari dalam jumlah banyak yang biasanya dilakukan 1 bulan sekali. Dan berangkat dari hal tersebut serta beberapa alasan lain kami ingin memproduksi suatu troli yang lebih ringan, kompartible, dan mudah dalam penyimpanannya. Alasan kami yang lain untuk membuat troli ini adalah kebutuhan akan troli tersebut tidak hanya dirasakan di pusat perbelanjaan yang menjual barang retail, namun juga di rumah tangga, di kalangan pedagang menegah kebawah, seperti penjual barang kelontong yang membutuhkan troli untuk membantu usaha mereka, yaitu untuk mengantarakan barang dagangannya ke rumah para customernya.
Seperti yang kita tahu troli memiliki fungsi sebagai media pemindah barang dari satu tempat ke tempat lain, dengan roda sebagai system penggeraknya agar proses pemindahan barang dapat dilakukan secara mudah dan dapat menghemat tenaga si penggunanya. Jika kita lihat bentuk dari troli saat ini dirasakan belum cukup memuaskan, karena memiliki beberapa kekurangan diantaranya proses penyimpanan dari troli yang memerlukan lahan yang cukup besar, tidak kompartible, dan relative berat. Oleh karena itu, untuk memenuhi kekurangan tersebut kami merancang troli yang dapat dilipat dan dengan bahan baku (material) yang lebih ringan, sehingga mudah dalam penyimpanannya, kompartible, serta lebih ringan
Troli ini harus memiliki spesifikasi diantaranya :
• Dimensi troli : P = 860 mm, L = 800 mm, T = 1300 mm • Berat : 29,7 Kg
• Maksimum beban :150 kg
I.2 Perumusan Masalah
Pembuatan Troli ini kami titik beratkan pada : 1) Dimensi dari troli, diusahakan sekecil mungkin
2) Daya tampung dan kekuatan (asumsi beban yang mungkin diterima) dari troli 3) Mekanisme pelipatannya
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 2 4) Bahan (material) yang dingunakan
5) Mobilitas (pergerakan) dari Troli
I.3 Tujuan Perancangan
Tujuan perancangan adalah sebagai berikut :
• Membuat Troli yang portable, sehingga mudah dalam membawa ataupun dalam penyimpanannya.
• Harus mampu membuat troli yang kuat dan kokoh.
I.4 Keluaran Yang Diharapkan
Dalam perancangan Multi purpose troli ini diharapkan dapat menghasilakan produk yang layak dipakai dan digemari oleh konsmen di pasaran, mengingta produk ini sangat praktis dan hemat energi, karena dalam mekanismenya tidak menggunakan bahan bakar. Selain praktis, produk ini mudah dibawa dan mudah dalam penyimpanannya karena tidak memerlukan ruangan atau tempat yang cukup besar.
I.5 Kegunaan Alat
Trolry lipat ini berfungsi untuk membawa barang yang cukup besar dan berat sehingga memudahkan penggunany adalam membawa atau memindahkan barang tersebut, fungsi lain dari multi purpose troli ini memudahkan pengguna dalam mengambil barang yang terapat dalam troli karena fungsinya yang bisa diatur ketinggian troli sehingga pada saat mengambil benda posisi pengguna dalam keadaan safety, mengingat banyak kecelakaan dalam hal pengangkatan benda-benda yang berat.
I.6 Tinjauan Pustaka
Dalam proses pendesainan, referensi atau literatur harus digunakan sebagai panduan dan proses penghitungan elemen-elemen mesin yang digunakan. referensi digunakan untuk menjamin bahwa desain yang dibuat benar-benar aman dan layak untuk digunakan.
I.7 Metode Pelaksanaan Perancangan
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 3 • Menentukan topik perancangan
• Identifikasi Kebutuhan Konsumen • Pembuatan Algoritma Produk • Pengembangan Konsep Disain • Pembuatan Desain Awal • Menganalisa Desain Awal • Perhitungan Mekanik Alat
• Pemilihan Material Komponen Material Sesuai Standar • Pembuatan Gambar Kerja Sesuai Desai Akhir
I.7.1 Menentukan Topik Perancangan
Penentuan sebuah topik merupakan hal yang paling mendasar dan mutlak harus dilakukan sebelum kita melakukan proses perancangan sebuah produk. Topik perancangan merupakan merupakan sebuah gambaran ringkas dan umum tentang rencana pengembangan sebuah produk. Topik perancangan ini menginformasikan arah kerja suatu proyek perancangan tetapi tidak secara spesifik dalam menjelaskan tujuan atau proses produksinya.
Adapun rancangan troli yang akan kami desain harus portable dan mudah dalam penyimpanannya agar tidak memakan space yang banyak dalam penyimpanannya.
I.7.2 Identifikasi dan Analisa Kebutuhan Konsumen
Tujuan dari tahap ini adalah untuk memahami kebutuhan konsumen dan menyusunnya dalam daftar kebutuhan konsumen secara hati-hati. Berikut ini adalah daftar kebutuhan konsumen terhadap troli portable.
• Mudah dalam penyimpanannya • Dapat dibawa kemana saja. • Aman digunakan.
• Memudahkan penggunaan (user friendly).
Dari ke empat aspek tersebut yang paling penting adalah faktor harga, dalam hal ini kami menginginkan agar multi purpose troli ini mempunyai harga yang seminimal mungkin sehingga mudah di jangkau oleh masyarakat Indonesia. Dari kisaran harga
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 4 yang terdapat di pasaran rata-rata memiliki harga yang cukup tinggi, dibawah ini beberapa contoh produk sejenis yang sudah beredar di pasaran :
Harga 265 Euro Harga $1300 – $ 2100
Harga 425 euro Harga $ 800
Dari beberapa data diatas kami akan mencoba merancang troli agar memiliki harga yang minimal sehingga bisa dijangkau oleh masyarakat indonesia saat ini yang sedang dalam
menghadapi krisis, walaupun dalam rancangan produk kami nantinya memiliki harga yang murah tetapi hal ini tidak mengurangi mutu dari produk.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 5 I.7.3 Pembuatan Algoritma Produk
Algoritma produk dilakukan dengan mencari referensi dari buku-buku ataupun diktat mata kuliah yang berhubungan dengan perhitungan yang dibutuhkan, selain itu mencari sumber dari buku perkuliahan, data referensi juga dicari dari internet dan juga menanyakan pada dosen pembimbing. Perhitugan produk ini bertujuan untuk menganalisa kekuatan produk yang akan dirancang sehingga mampu bekerja dengan baik dan aman digunakan.
I.7.4 Pengembangan Konsep Disain
Pengembangan Konsep Disain dilakukan setelah melihat pangsa pasar dan diskusi yang dilakukan oleh sesama anggota kelompok, pengembangan konsep disain tentunya melihat beberapa aspek yang dapat mempengaruhi kinerja dari sebuah produk sehingga produk dapat bekerja dengan maksimal.
I.7.5 Pembuatan Desain Awal
Konsep awal dari perancangan troli pada intinya adalah sebuah upaya untuk membuat rancangan baru yang kreatif, mudah dalam penyimpanan dan portable.
Berikut ini adalah spesifikasi target troli yang akan didesain. • Dimensi troli : P = 860 mm, L = 800 mm, T = 1300 mm • Berat rancangan :29,7 Kg
Setelah desain awal dibuat, dilakukan analisis desain awal dari segi bentuk dan proses perhitungan. Tujuan dari proses ini agar desain awal yang telah dibuat memenuhi persyaratan dan aman digunakan. Bila dalam proses perhitungan ternyata terdapat bentuk, spesifikasi, dan elemen mesin yang tidak sesuai dengan dasar perancangan, maka dilakukan perancangan ulang dari desain awal yang telah ada.
I.7.6 Menganalisa Desain Awal
Analisa dari desain awal didapat setelah perhitungan dan analisa dari segi bentuk maupun perhitungan beban yang akan diterima dari sebuah troli dan juga penentuan titik berat dari sebuah troli. Pada tahap ini sudah tidak ada lagi perubahan pada desain karena desain sudah dianggap selesai dan aman untuk digunakan.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 6 I.7.7 Perhitungan Mekanik Alat
Dalam perhitungan mekanik dari multi purpose troli ini dititikberatkan pada 6 faktor yang akan sangat mempengaruhi kinerja dari multi purpose troli, ke enam faktor tersebut :
• menghitung titik pusat massa • Perancangan Poros
• Perancangan batang troli • menghitung sliding faktor • menentukan winch yang tepat
I.7.8 Pemilihan Material Komponen Sesuai Standar
Pemilihan material tentunya disesuaikan dengan kebutuhan alat tersebut, dalam pemilihan material perlu diperhitungkan berapa beban maksimal yang akan diterima oleh alat tersebut sehingga pada saat digunakan tidak terjadi kecelakaan yang fatal yang dapat mengakibatkan kerugian pada pengguna dan juga tingkat keamanan yang diinginkan. Dalam pemilihan material tentunya menyesuaikan dengan standar yang telah ada.
I.7.9 Pembuatan Gambar Kerja Sebagai Desain Akhir
Gambar merupakan media yang digunakan untuk berkomunikasi denga gambar maka diharapkan rancangan dari multi purpose troli ini akan menjadi jelas, dalam pembuatan gambar hasil akhir dari desain yang telah dilakukan tentunya sudah tidak ada perubahan lagi karena gambar hasil rancangan produk ini sudah dianggap selesai dan aman digunakan
I.8 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan akhir ini dilakukan dengan enam tahapan yaitu pendahuluan, dasar teori, perancangan alat, perhitungan, hasil dan analisa serta kesimpulan.
BAB I Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang perancangan, tujuan, metodologi perancangan dan sistematika penulisan.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 7 BAB II Dasar Teori
Bab ini berisi tentang dasar teori dan rumus yang digunakan dalam perancangan dan penulisan penulisan laporan akhir.
BAB III Rancangan Troli Portable
Pada bab ini dijelaskan tentang rancangan troli dan sistem kerja dari troli tersebut beserta gambar-gambar dari rancangan troli.
BAB IV Perhitungan Dan Analisa
Bab ini berisi tentang perancangan beserta penjelasan detil dan perhitungan dari setiap komponen, sehingga troli ini layak pakai. Serta analisa dari hasil perancangan dan perhitungan tersebut.
BAB V Kesimpulan
Bab ini berisi kesimpulan dari perancangan dan perhitungan yang telah dilakukan.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 8 BAB II
DASAR TEORI
II.1 Pemilihan Material
Prinsip yang paling mendasar dalam pemilihan bahan adalah bahan yang mampu beban maksimal yang akan diterima oleh troli, sehingga pada waktu digunakan dapat mampu bekerja secara optimal dan aman.
Dalam memilih material ada 4 faktor yang biasanya dipertimbangkan, yakni Lingkungan, desain, harga dan proses pembuatan. Empat faktor ini dapat bekerja maksimal jika di rencanakan dengan baik oleh sebuah manajement yang baik juga, di bawah ini adalah diagram yang menggambarkan hubungan semuanya
Empat kriteria dalam pemilihan material: • Properti dari material tersebut • Karakteristik dalm pemrosesan • Dampak terhadap linkungan • Pertimbangan biaya.
Langkah-langkah dalam proses pemilihan bahan
• Pemilihan material berdasarkan property ditentukan setelah kita melihat desain yang telah ada, dari desain maka akan diketahui bagian atau komponen mana yang akan menerima pembebanan lebih sehingga dapat disesuaikan dengan property dari material yang akan dipilih
material manajement Desain dan property material proses biaya lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 9 • Penyortiran dari material yang dipilih untuk menyesuaikan kemampuan mesin
dari material tersebut, sehingga proses produksi mampu berjalan dengan baik. • Pemilihan kandidat material, analisa material-material yang telah di-sortir
dengan metode trade-offs untuk performans produk, biaya, ketersediaan untuk memilih yang terbaik dan dampaknya pada lingkungan hidup yang ada disekitarnya.
• Mengembangkan data desain, dengan melakukan eksperimen untuk mendapatkan data statistik yang teruji dari performansi material dalam kondisi servisnya.
Karakteristik material yang harus diperhatikan ketika memilihnya adalah: • Karakteristik Mekanik
• Karakteristik Fisika • Karakteristik Kimia • Karakteristik Manufaktur
Saat ini penentuan mayerial tidak hanya berdasarkan kemampuan material dalam menerima beban dan mampu bekerja dengan baik tetapi harus memperhatikan lingkungan dan kepuasan dari para pelanggan, jadi perlu diperhatikan hal-hal dibawah ini :
• Penampilan (baik ketika mentah maupun menjadi produk), al: warna, tekstur,dll
• Umur pakai, al: wear, creep, fatique, stabil • Dapat di-daur ulang (conservation)
• Masalah limbah dari material yang akan di pakai • Kandungan zat racun dari material
Metode pemilihan material antara lain: • Cost vs performance indices • Weighted property indices • Value analysis
• Failure analysis • Benefit-cost analysis
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 10 G
II.2 Menghitung Center Mass of Gravity
Center mass of gravity merupaka hal yang sangat penting dalam perancangan suatu sistem mekanikal, dari hal ini dapat diketahui distribusi beban dan dapat menentukan keseimbangan dari rancangan yang akan dibuat.
FBD
∑
Fx =max _∑
= =0 _ y y ma F∑
MG = Iα =0 Nb Na • G Nb Na x •DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 11 II.3 Perancangan Poros
Beban yang diberikan pada poros dapat bervariasi tergantung kombinasi dari bending maupun torsi, pembebanan tiba-tiba, axial, normal dan shear.
Prosedur mendisain poros secara umum
• Gambarkan free body diagram untuk mensederhanakan berbagai macam elemen mesin yang terhubung pada poros.
• Gambarkan momen bending pada sumbu x-y dan x-z. Resultan dari momen bending dapat dicari dengan rumus X 22
xyxz
M
=+
MM
• Kembangkan diagram torsi, dimana torsi antara elemen mesin yang satu harus seimbang dengan torsi pada elemen mesin lainnya.
• Tetapkan lokasi atau titik dimana torsi dan momen yang terbesar terjadi. • Untuk material yang ductile, gunakan maximun shear stress theory (MSST)
dan distorsion energy theory (DET).
• Untuk material brittle, gunakan maximun normal stress theory (MNST) atau modified mohr theory (MMT).
Pembebanan statik
Pendesain poros harus bisa menentukan diameter poros yang minimun untuk mendukung pembebanan total pada poros, begitu juga dengan safety factor pada desain tersebut.
Distorsion Energy Theory
Diameter terkecil dimana kegagalan untuk pertama kalinya terjadi
1 3 22 32 3 4 s y n dMT S π =+ Dimana, M = Momen bending T = Torsi
Sy = Yield strength dari material poros, Pa. ns = Safety factor.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 12
Ay
Vb
Mb
Nb
Maximun Shear Stress Theory
Diameter terkecil dimana kegagalan untuk pertama kalinya terjadi
1 3 22 32 s y n dMT S π =+ Dimana, M = Momen bending T = Torsi
Sy = Yield strength dari material poros, Pa. ns = Safety factor.
II.4 Perancangan batang Troli
Batang yang dipakai mempunyai bentuk atau sistem kerja seperti kantilever, dimana titik tumpu terletak pada salah satu ujung batang saja. Dapat dilihat gaya-gaya yangbekerja pada batang penyang seperti di bawah ini
Dalam aplikasinya maka beberapa syarat harus dipenuhi, yakni :
∑
Fx=0, Nb=0∑
Mb= 0∑
Fy = 0Dalam menentukan material yang tepat maka ditentukan terlebih dahulu momen inersia :
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 13
12
3
bh
I
=
Dimana : I : momen inersiab : lebar dari batang penyangga h : tebal batang penyangga
Selain momen inersia, juga perlu dicari nilai Q ( first momen inersia about neutral axis ) :
∫
= ydA Q
Dimana : Q : first momen inersia about neutral axis Y :titiik tengag dari tebal batang
A : luas penampang atas batang
Nilai shear strees dari batang pun harus diperhitungkan :
wt I Q V ⋅ ⋅ = τ Dimana :
τ
: shear streesV :shear force
Q : first momen inersia about neutral axis I : momen inersia
Wt : lebar batang
Dari nilai-nilai diatas maka dapat dicari material yang sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan :
Ns
S
y<
max2
τ
Dimana :
τ
: shear strees Sy :yield strength Ns : faktor keamanan.III.5 Menghitung sliding faktor
Besarnya gesekan yang terjadi biasanya menghambat kerja atau mekanisme dari sebuah alat atau mesin. Sliding faktor harus diperhitungkan besarnya agar tidak menghambat kinerja alat
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 14 W
F =
µ
× Dimana : F : Friction forceµ
: coefiicent of friction W : beban yang diberikanDEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 15 BAB III
KONSEP PERANCANGAN MULTI PURPOSE TROLI
III.1 Definisi Masalah
Dalam proyek perancangan ini, penulis mencoba untuk mendesain alat yang didasarkan atas pertimbangan-pertimbangan antara lain:
- Produk yang ada di pasar memiliki desain yang terlalu rumit - Harga relatif mahal
- Dimensi produk yang besar - Sulit dalam penyimpanan
Dari permasalahan-permasalahan diatas, maka penulis mencoba mendesain kembali sebuah produk yang lebih sederhana dan efisien dibandingkan produk-produk yang ada dipasar. Selain itu desain produk ini telah disesuaikan dengan kebutuhan konsumen baik dalam dunia industri maupun dalam skala yang lebih kecil.
III.2 Konsep Desain
Desain dari produk ini menggabungkan konsep fungsi dari troli dan forklift yang telah disederhanakan. Dalam desain sistem pengangkatan dalam produk kami menggunakan sistem pengangkatan seperti sistem pengangkatan yang ada pada forklift yang disederhanakan. Yakni pengangkatan dilakukan secara manual yang menggunakan sistem winch. Penggunaan winch ini bertujuan untuk menghindari ketergantungan dari energi listrik, dan mengurangi bobot dari produk, serta mengurangi biaya produksi.
Pengembangan lain pada pruduk ini dapat ditemui pada sistem pelipatan, sehingga mempermudah dalam penyimpanan mobilitas.
III.2.1 Identifikasi Problem Utama
Masalah utama dari pendesainan alat ini terfokus pada mekanisme pengangkatan beban, mekanisme pelipatan dan juga pemilihan material yang tepat sehingga produk ini dapat bekerja dengan maksimal dan aman.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 16 Masalah lain yang menjadi problem yaitu dalam mencari titik berat dan perhitungan-perhitungan mekanik yang bertujuan untuk memastikan kinerja dari produk ini sehingga dapat bekerja dengan maksimal.
III.2.2 Struktur Fungsi
Ada beberapa struktur fungsi dalam desain produk ini, antara lain : 1. Fungsi pengangkatan batang penyangga beban
2. Fungsi pelipatan rangka 3. Stabilitas alat dan beban.
Dengan memaksimalkan seluruh fungsi diataas, diharapkan dapat menghasilkan sebuah produk yang dapat memenuhi kebutuhan pasar dengan baik.
III.2.3 Konsep Pemecahan Masalah
Dalam pemecahan masalah yang kami temui, kami menggunakan beberapa referensi yang mampu dijadikan acuan seperti buku-buku perkuliahan ataupun mencari referensi data dari internet. Selain itu, dalam memecahkan masalah penulis juga sering malakukan konsultasi dengan dosen pambimbing.
III.2.4 Kombinasi Prinsip Solusi Untuk Memenuhi Fungsi
Solusi yang kami lakukan untuk memcahkan masalah-masalah yang dihadapi dalam perancangan :
1. bertanya pada dosen pembimbing
2. mencari refrensi dari buku maupun internet 3. survey melihat material yang tersedia di pasaran 4. melakukan diskusi antar anggota kelompok
III.2.5 Pemilihan Kombinasi Yang Cocok
Kombinasi yang cocok dalam proses perncangan dilakukan sedemikian rupa sehingga produk yang akan kami desain ini mampu bekerja dengan baik dan aman digunakan
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 17 III.2.6 Pembuatan Variasi Konsep Rancangan
Dalam hal ini kami tidak membuat banyak variasi konsep rancangan, yang kami lakukan hanya melakukan perkembangan dan perbaikan dari desain awal yang telah kami tentukan. Perubahan yang dilakukan dari desain awal juga tidak jauh berbeda pada fungsi dasarnya, perubahan hanya dilakukan pada beberapa sistim mekanik yang terdapat pada rancangan multi purpose troli ini.
III.3 Preliminary Desain
Ide awal dari rancangan ini adalah alat pengangkut barang yang murah, ringan, portable (dapat dilipat dan mobilitas), serta tidak bergantung pada energi listrik (karena energi listrik terkadang sulit untuk diandalkan) dan cocok dalam kehidupan sehari-hari.
Dalam perancangan awal ini kita belum menentukan sistem pelipatan dan sistem pengangkatan batang penyangga beban.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 18 III.4 Detail Desain
Gambar diatas merupakan desain akhir dari perancangan produk yang kami buat. Desain diatas terangkai dari gabungan beberapa part(bagian) yang memebentuk kesatuan fungsi Troli portable. Bagian-bagian dari produk diatas adalah:
1. Rangka dasar 2. Batang penyangga
3.Winch (sistem katrol) 4. Poros
3 8 7 4 1 6 5 2 9
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 19
5.Roda 6. Engsel
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 20
9.Papan Penyangga 10.pegangan pengguna
11.katrol/puli 12. Penutup Winch
Berikut ini jenis-jenis material yang dibutuhkan untuk membuat bagian-bagian dari multi purpose troli di atas :
Nama Bagian Komponen
Dimensi
PxLxT Jumlah Material Rangka Dasar
Plat Hollow
Persegi 1890x50x30 1 Aluminium alloy 2014 Plat Persegi Pejal 800x280x10 1 Aluminium alloy 2014 Plat U 1100 1 Aluminium alloy 2014 Silinder Pejal Ø10x50 1 Aluminium alloy 2014 Batang Penyangga Silinder Hollow Ø35x20 2 Aluminium alloy 2014 Plat Pejal 700x110x15 2 Aluminium alloy 2014
Winch 1
Poros Silinder Hollow Ø42x70 2 Aluminium alloy 2014 Silinder Pejal Ø30x700 1 Aisi 1020
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 21 Plat Pejal Persegi 700x8x20 1 Aluminium alloy 2014
Roda 4
Engsel Plat Pejal persegi 115x30x2 4 Aluminium alloy 2014 Silinder Pejal Ø5x54 2 Aluminium alloy 2014 Sliding Pipe Silinder Hollow Ø 40 X1100 2 Aisi 1020
Papan Penyangga Plat Pejal Persegi 742x640x3 1 Aluminium alloy 2014 pegangan
pengguna Silinder Hollow Ø40x1240 1 Aluminium alloy 2014 katrol/Puli Silinder Pejal Ø40x10 2 Aluminium alloy 2014 Silinder Pejal Ø20x700 1 Aisi 1020
bearing
Dari desain diatas maka produk ini dapat dilipat sehingga memudahkan dalam
mobilisasi dan penyimpanannya, berikut ini akan di perlihatkan mekanisme pelipatan dari multi purpose troli tersebut :
Dari desain troli yang kami rancang, berikut ini contoh gambar saat batang penyangga beban dinaikan secara maksimum dan juga saat diturunkan, dari mekanisme ini
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 22 diharapkan akan memudahkan pengguna pada saat mengambil ataupun meletakan barang bawaannya.
Saat troli ditutunkan
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 23 ilustrasi saat troli menaikan atau menurunkan barang dari kendaraan
Proses Produksi Multi purpose troli
Proses produksi multi purpose troli ini secara garis besar meliputi 2 proses yakni pembuatan komponen-komponen dan proses assembly.
a. Pembuatan komponen:
1. Pembuatan Komponen Rangka dasar
• Memotong plat hollow persegi menjadi 3 bagian masing-masing dengan ukuran. 595 mm sebanyak 2 buah dan 700mm. Kemudian dibentuk sesuai dengan rancangan desain dan dilubangi agar bisa disambung dengan plat pejal pada saat proses assembly dan juga pemberian lubang sebagai dudukan roda. Setelah itu diberi material tambahan sebagai pengunci engsel.
• Membentuk plat pejal persegi yang telah disediakan sesuai dengan rancangan desain, kemudian melubangi plat tersebut sebanyak 2 buah sesuai dengan rancangan yang di inginkan. Dan juga membuat dudukan roda dengan cara memberi lubang yang sesuai.
• Memotong plat U sepanjang 1100 mm dan di salah satu ujungnya dibentuk profil yang sesuai dengan bentuk winch
• Memotong silinder pejal sesuai dengan rancangan desain dengan panjang 50 mm
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 24 • Memasang plat hollow persegi pada plat pejal persegi, kemudian menguncinya
dengan silinder pejal (d = 10 mm) dan pin
• Menyambungkan plat u yang telah dipotong dan plat pejal persegi dengan metode pengelasan.
2. Pembuatan batang penyangga
• Memotong plat pejal yang telah ditentukan ukurannya dengan panjang 700mm sebanyak 2 buah, kemudian membuat profilnya sesuai dengan rancangan desain.
• Memotong plat hollow yang telah disediakan sepanjang 110 mm sebanyak 2 buah
• Mengelas plat pejal dengan silinder hollow yang telah di bentuk pada pembuatan komponen
3. Winch
Pada komponen ini kami tidak melakukan produksi secara langsung, dimana winch dibeli langsung dari produsen dengan spesifikasi yang kami inginkan.
4. Pembuatan Poros
• Memotong silinder hollow yang telah ditentukan ukurannya dengan panjang 70 mm sebanyak 2 buah
• Memotong silinder pejal yang telah ditentukan ukurannya dengan panjang 700 mm
• Memotong plat pejal persegi dengan ukuran yang telah ditentukan dengan panjang 700 mm
• Memasang batang penyangga pada silider pejal (diameter 20 mm)
• Menggabungkan 3 komponen pembentuk poros dengan cara pengelasan, dimana silinder pejal sebagai poros dan pelat pejal di las sejajar dan disambungkan dengan silinder hollow
5. Roda
Pada komponen ini kami tidak melakukan produksi secara langsung, dimana roda dibeli langsung dari produsen dengan spesifikasi yang kami inginkan.
6. Pebuatn Engsel
• Memotong plat pejal persegi dengan ukuran yang telah ditentukan, kemudian membuat profil sesuai dengan rancangan desain.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 25 • Memotong silinder pejal sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan dengan
panjang 54 mm 7. Pembuatan Sliding Pipe
Memotong silinder hollow dengan ukuran yang telah ditentukan dengan panjang 1100 mm sebanyak 2 buah.
8. Tali baja
Pada komponen ini kami tidak melakukan produksi secara langsung, dimana tali dibeli langsung dari produsen dengan spesifikasi yang kami inginkan.
9. Pembuatan Papan Penyangga
Memotong plat pejal persegi dengan ukuran yang telah ditentukan dengan panjang 742 dan lebar 640. Kemudian membuat profilnya sesuai dengan rancangan.
10. Pembuatan Pegangan Pengguna
Memotong silinder hollow sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan dengan panjang 1240 mm, kemudian dilakukan proses bending agar mempunyai bentuk sesuai dengan rancangan.
11. Pembuatan Katrol/Puli
• Memotong silider pejal (diameter 20 mm) sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan dengan panjang 700 mm.
• Memotong silinder pejal lain (diameter 40 mm) sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan dengan panjang 10 mm. Kemudian dilubangi dengan diameter 20 mm pada bagian tengah silinder, sesuai dengan profil dari rancangan.
b. Proses Assembly
1. Menggabungkan winch dan plat U pada rangka dasar dengan metode pengelasan. 2. Menggabungkan sliding pipe dan pegangan pengguna dengan metode pengelasan. 3. Menggabungkan sliding pipe+pegangan pengguna dan katrol/puli dengan metode
pengelasan
4. Memasang poros+batang penyangga pada sliding pipe+pegangan pengguna+katrol/puli, kemudian menggabungkannya dengan rangka dasar dengan metode pengelasan.
5. Memasang engsel pada bagian rangka dasar (engsel dikunci dengan silinder pejal dan pin)
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 26 6. Menggabungkan winch (winch dipasang tali baja terlebih dahulu) dengan plat u
dengan metode pengelasan
7. Pemasangan roda pada bagian bawah rangka dasar 8. Memasang plat persegi pada batang penyangga
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 27 BAB IV
ANALISA dan PERHITUNGAN
IV. 1 Menghitung center mass of gravity
Saat menghitung pusat massa, troli dibagi menjadi 2 bagian yakni bagian depan dn belakang
Langkah pertaama menentukan massa yang terdapat pada bagian depan troli : bagian depan troli terdiri dari :
- papan penyangga : 3,848 kg - batang penyangga : 3,116 kg - roda 2 buah : 0,5 kg
- 3 plat persegi hollow : 1,559 kg
Jadi total berat bagian depan : 9,023 kg, bagian ini dibagi menjadi 2 bagian lagi yakni atas dan bawah, bagian atas memiliki berat 6,964 kg dan bagian bawah 2,059 kg. Dari data diatas maka dapat diketahui berat bagian belakang troli : 29,7 kg – 9,023 kg : 20,674 kg . pada bagian belakang ini diasumsiakn sebagai satu komponen dimana titik berat bagian belakang hanya terdapat pada satu titik. Dalam menghitung titik pusat massa digunakan garis bantu sebagai titik acuan dalam perhtiungan untuk membantu perhitungan mencari titik usat massa dari troli.
Dalam mencari pusat massa, dilakukan dalam berbagai kondisi :
1. kondisi pada saat troli tanpa beban Menentukan pusat massa pada sumbu x :
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 28
Gambar diatas disederhanakan :
Pertama mencari nilai Na dan Nb, yakni gaya normal yang diberikan oleh roda : Na + Nb = 29,7 x 9,89 = 291,3N
∑
Ma = 0∑
Ma =200 ( 68,31 ) + 288,4 ( 20,19 ) + 640 ( 205,7 ) -790 ( Nb) = 0 13662 + 5822,8 + 131648 – 790 Nb = 0 151132,8 = 790 Nb 790 Nb Na Bagian belakang engsel Garis bantu 205,7N 20,19N 68,31N 140 x 211,2 Bagian depan • 300 G 211,2 200 500 68,31N 20,15N 300 x 140 • 205,7N G Na Nb 290DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 29 Nb = 191,3 N
Na = 291,3 – 191,3 = 100 N
Setelah mendapat nilai Na dan Nb maka dapat dicari posisi titik x :
∑
MG = 0 20,19 (211,2 – x ) + 68,31 ( 300 – x) + 191,3 (290 + x ) = 140 + x ( 20,674 ) + ( 500-x)100 4264,13 – 20,19x + 20493 – 68,31x + 55477 + 19,31x = 28798 + 205,7x + 50000-100x 80234,13 – 69,19x = 78798 + 205,7x 1407,63 = 174,833x X = 8,05 mmJadi titik x terdapat pada jarak 8,05 mm dari sebelah kiri engsel. Menentukan pusat massa pada sumbu y :
Dalam mencari nilai y, maka garis bantupun akan diubah yakni pada sumbu y. Dibawah ini akan digambarkan sketsa troli dalam menghitung titik y :
Garis bantu y 650 400 300 70 205,7N 20,19N 68,31N Bagian depan Bagian belakang • G Na Nb
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 30 Dari gambar di atas dapat disederhanakan :
∑
MG = 0 20,19 ( 330 + y ) + 68,31 ( 100 + y ) + 191,3 ( 400 + x) = 250 – y ( 20,674 ) + 100 ( 400 + x ) 6662,7 + 20,19 y + 6831 + 68,31y + 76520 + 191,3 y = 51425 –205,7y + 40022,8 + 100y 90013,7 + 279,8y = 91447,8 -105,643y 385,4y = 1434,1 Y =3,72 mmJadi titik Y berada pada 400 + 3,72 = 403,72 mm / 40.372 cm dari tanah
Dalam mencari nilai Z kami asumsikan berada pada pertengahan troli, karena multi purpose troli ini simetris.
2. kondisi pada saat troli membawa beban
Dalam hal ini kami mengasumsikan spesifikasi beban sebagai berikut : - Panjang : 700 mm ( sepanjang batang penyangga troli ) - Lebar : 742 mm ( selebar papan penyangga troli ) - Tinggi : 700 mm
- Berat beban : 150 kg - Beban terletak ditengah Mencari titik x pada sumbu X
250 - y y 100 + y 68,3N • 20,19N 205,7N 400 330 + y G Na Nb
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 31 Dari gambar di atas dapat disederhanakan :
Pertama mencari nilai Na dan Nb, yakni gaya normal yang diberikan oleh roda : Na + Nb = 179,7 x 9,81 = 1762,857N
∑
Ma = 0∑
Ma =200 ( 1539,8) + 288,4 ( 20,19 ) + 640 ( 205,7 ) -790 ( Nb) = 0 307963,3 + 5822,8 + 131648 – 790 Nb = 0 445431,1 = 790 Nb Nb = 563,8 N Na = 1199,027 NSetelah mendapat nilai Na dan Nb maka dapat dicari posisi titik x : Nb Na engsel Garis bantu 205,7N 20,19N 68,31N 140 x 211,2 • 300 G 1471,5N Bagian belakang 500 211,2 Nb Na 1539,81N 20,19N 300 x 140 • 205,7N G 290
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 32
∑
MG = 0 20,19 (211,2 – x ) + 1539,81 ( 300 – x) +563,8 ( 290 +x ) = 140 + x ( 205,7)+ 1199,027 (500-x) 4264,13-20,19x + 461945 – 1539,81x + 163502 + 563,8x =28798+205,7x+599528,5– 1199,027x 629711,13 – 996,2x = 628326,5 – 993,3 x 2,99x = 1384,63 X = 477,45 mmJadi titik x terdapat pada jarak 477,45 mm dari sebelah kiri engsel.
Menentukan pusat massa pada sumbu y :
Dalam mencari nilai y, maka garis bantupun akan diubah yakni pada sumbu y. Dibawah ini akan digambarkan sketsa troli dalam menghitung titik y :
Nb Na 650 y 650 400 300 70 205,7N 20,19N 68,31N Bagian belakang •G 1471,5N
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 33 Dari gambar di atas dapat disederhanakan :
∑
MG = 0 20,19(330+y)+68,31(100+y)+(250-y)1471.4+563,8(400+y)=250–y( 205,7)+(1199.027)400+y 6662,7+20,19y+6831+68,31y+225520+563,8y+367875-1471,5y=51425-205,7y+479610,8+1199,027y 606888,7 – 819,2y = 531035,8 + 993,327 y 75852,9 = 1812,527y Y = 41,8 mmJadi titik Y berada pada 400 + 41,8 = 441,8 mm dari tanah
Dalam menghitung center mass of gravity, dari multi purpose troli ini digunakan keadaan dimana troli dalam keadaaan menaiki tanjakan dengan kemiringan 10 derajat. Hal ini disebabkan karena pada posisi normal atau dalam keadaan datar maka beban troli akan mampu ditopang oleh ke empat rodanya dan tidak akan terjadi momen sehingga troli masih dalam keadaan setimbang.
3. kondisi pada saat troli membawa beban pada medan yang mempunyai kemiringan 100
Dalam kondisi ini kami mengasumsikan kekasaran lantai 0,4 dan troli pada keadaan diam sesaat. Nb Na 250 - y 250 - y y 100 + y 68,57N • 20,19N 205,7 N 400 330 + y G 1471,5N
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 34 θ
sin
W
Menghitung gesekan yang terjadi pada lantai : x 0,4 = 179,7 x 9,81 x sin 10 x 0,4 Fl = 122,4 N
Gambar di atas dapat disederhanakan :
∑
MG = 0 19,88(211,2-x)+1516,6(300-x)+677,6(240+x)= 202,57(140+x)+1180,8(500-x) +122,4(500-x) 4198,6-19,88x+454980-1516,6x+162624+677,6x=28360+202,57x+590400-1180,8x+61200-122,4x 621802,6-858,88x = 679969-1100,63x 58166,4= 241,75x X = 240 mmJadi titik x terdapat pada jarak 477,45 mm dari sebelah kiri engsel. Fl Fl 202,57 1736,07 19,88 10 = θ θ sin W g m W = ⋅ θ cos W Na Nb G 2 X Fl Fl 500 211,2 Nb Na 1516,6N 19,88N 300 x 140 • 202,57 N G 500
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 35 Menghitung titik Y, Free Body Diagram dalam mencari titik Y :
∑
MG = 019,88(330+y)+67,52(100+y) +( 250-y )1499,1+677,6(400+y) = 250 – y( 202,5)+(1303,2)400+y 6560,4+19,88y+6752+67,52y+374775-1499y+271040+677,6y=50625-202,5y+521280+1303,2y 659127,4-734y = 571905+1100,7y 87222,4 = 1834,7y Y = 47,54 mm
Jadi titik Y berada pada 400 + 47,54 = 447,54 mm dari tanah Fl Fl Nb Na 250 - y 250 - y y 100 + y 67,52N • 19,88N 202,5 N 400 330 + y G 1449,1N
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 36 360,517Nm
IV. 2 Perancangan Poros
Perancangan poros ini dilakukan dengan menentukan material poros terlebih dahulu kemudian menentukan diameter terkecil dari poros agar mampu menahan beban yang akan diberikan.
Panjang poros :
Dari free body diagram diketahui bahwa panjang poros : 700 mm Dan momen maksimum : 360,517 Nm
Torsi di asumsikan 0 karena poros tidak berputar
Pemilihan bahan poros yang digunakan adalah Medium-carbon steel (AISI 1020). Material ini ini dipilih karena memiliki sifat kekuatan, kekerasan, dan sifat mampu pakai yang tinggi dan juga darisegi biaya material ini masih mungkin dijangkau Berikut adalah material properties dari AISI 1020 :
Kerapatan (density) : 7860 kg/m3
Modulus elastis : 207 GPa
155mm 294,3 N 294,3 N 155 mm 735,75N 735,75N 195mm 195mm
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 37
Yield strength : 295 Mpa
Ultimate tensile strength : 395 Mpa Konduktivitas termal : 52 W/moC
Dalam proses penghitungan Safety Factor ini, kami menggunakan cara Puglsey Safety Factor ( Hamrock, Chapter 1 )
Penjelasan :
Table 1.1 Safety Factor Characterisics A, B, and C
Characteristic B vg g f p A = vg C = p f g vg 4 . 1 3 . 1 2 . 1 1 . 1 75 . 1 6 . 1 45 . 1 3 . 1 1 . 2 9 . 1 7 . 1 5 . 1 45 . 2 2 . 2 95 . 1 7 . 1 A = g C = p f g vg 75 . 1 6 . 1 45 . 1 3 . 1 15 . 2 95 . 1 75 . 1 55 . 1 95 . 2 3 . 2 05 . 2 8 . 1 95 . 2 65 . 2 35 . 2 05 . 2 A= f C = p f g vg 1 . 2 9 . 1 7 . 1 5 . 1 55 . 2 3 . 2 05 . 2 8 . 1 3 7 . 2 4 . 2 1 . 2 45 . 3 1 . 3 75 . 2 4 . 2 A = p C = p f g vg 45 . 2 2 . 2 95 . 1 7 . 1 95 . 2 65 . 2 35 . 2 15 . 2 45 . 3 1 . 3 75 . 2 4 . 2 95 . 3 55 . 3 15 . 3 75 . 2 Dimana:
• A = kualitas material, pemeliaharaan dan inspeksi • B = pengontrol beban berlebih pada komponen • C = menganalisa keakuratan tegangan
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 38 Table 1.2 Safety Factor Characterisics D and E
Characteristic E ns s vs D= vs s ns 2 . 1 0 . 1 0 . 1 4 . 1 3 . 1 2 . 1 6 . 1 5 . 1 4 . 1
vs = very serious, s = serious, and ns = not serious D = bahaya pada manusia
E = dampak ekonomi
Adapun proses penghitungan nilai safety factor itu sendiri, dengan cara sebagai berikut :
ns = nsxnsy
Kesimpulan :
• Nilai A : dipilih vg, karena poros merupakan hal yang sangat vital
• Nilai B : dipilih g, karena dalam hal ini telah ditentukan beban maksimum yang mampu di tahan yakni 150 kg.
• Nilai C : dipilih g, karena tegangan yang dihitung belum tentu sama pada kondisi real
• Nilai D : dipilih s, pemilihan ini didasarkan karena pada pemakaiannya tidak terlalu berbahya bagi manusia
• Nilai E : dipilih vs, karena dalam perncangan ini kami menginkan harga yang terjangkau bagi masyarakat.
Sehingga didapatkan nilai safety factor = (1.45)(1.5) = 2,175
. Perhitungan dengan rumus MSST (Maximum Shear Stress Teory), diameter poros terkecil adalah: ) 429 , ( 32 2 2 1/3 Hamrock T M S n d y s + = π mm x x 30 0 517 . 360 10 . 295 175 , 2 32 2 1/3 6 = + = π
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 39 Distribusi tegangan statis pada poros, menggunakan software cosmoss
Dari gambar diatas dapat diketahui von misses dari poros adalah
σ
e=
4
.
10
4Nm
2Tetapi jika menggunakan perhitungan manual maka akan didapat nilai von mises yang berbeda :
J Tc =
τ dalam hal ini torsi adalah 0, sehingga shear stress tidak ada
I
Mc
=
σ
Mencari nilai I : 8 4 4 10 . 4 64 ) 03 . 0 .( 14 . 3 64 − = = = d I π Maka Mpa I Mc 1 , 135 10 . 4 ) 10 ).( 15 .( 5 , 360 8 3 = = = − − σ55
,
67
55
,
67
2
1
,
135
0
2
1
,
135
2
2
.
2 2 2 2 2 1±
=
+
±
=
−
+
±
+
=
x y xy y xσ
τ
σ
σ
σ
σ
σ
Maka σ1=0 σ2=135,1DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 40 MPa e 1 , 135 0 1 , 135 0 2 2 1 2 2 2 1 = + + = − + =
σ
σ
σ
σ
σ
Agar poros aman digunakan maka :
6 , 135 1 , 135 175 , 2 295 1 , 135 ≤ ≤ ≤ Ns Sy e σ
Dari perhitungan diatas maka poros masih aman digunakan.
Dalam perancangan poros ini tidak menggunakan nilai treska dalam menganalisa failure yang akan terjadi, karena dalam lingkaran mohr nilai treska sudah dapat ditutupi oleh nilai von misses.
Lingkaran mohr
Dari gambar tersebut maka dapat diketahui jika nilai von misses sudah mencakup nilai dari treska.
IV. 3 Perancangan Batang Troli
Beban Max 150 kg
Karena terdapat 2 batang maka beban akan dibagi 2, jadi : • setiap batang akan menerima beban 75 Kg
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 41
Ay
m 35 . 0N
75
,
735
m 7 . 0 Vb Mb Nb• asumsi beban dianggap sebagai satu titik ditengah batang, walaupun pada kenyataannya beban terdistribusi merata tetapi massa jenis beban sulit ditentukan.
∑
Fx=0, Nb=0∑
Mb= 0∑
Fy = 0 Vb w Ay= + ) ( , 875 , 367 7 . 0 5125 , 257 7 . 0 5125 , 257 0 7 . 0 35 . 0 75 , 735 0 Force Shear terbalik arah N Vb Vb Vb Vb Ay = ⋅ = − ⋅ + = ⋅ + ⋅ = ⋅ 4 3 3 5 . 30937 12 15 110 12 mm mm mm bh I = = ⋅ =Mencari Q ( First moment inersia about neutral axis )
3 2 2 5 . 7 0 75 , 3093 2 5 . 7 110 2 110 110 mm y Q dA y Q ydA Q = ⋅ = = = =
∫
∫
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 42 Mencari Shear stress
MPa mm N wt I Q V 33 . 0 / 33 . 0 110 5 , 30937 75 , 3093 875 , 367 2 = = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = τ τ τ
Mencari yield strength dari material yang dipakai
Pertama-tama kita menentukan safety faktor ( Ns ) yang akan di pakai pada multi purpose troli, dibawah ini merupakan tabel yang dijadikan referensi untuk
menentukan nilai Ns Characteristic B vg g f p A = vg C = p f g vg 4 . 1 3 . 1 2 . 1 1 . 1 75 . 1 6 . 1 45 . 1 3 . 1 1 . 2 9 . 1 7 . 1 5 . 1 45 . 2 2 . 2 95 . 1 7 . 1 A = g C = p f g vg 75 . 1 6 . 1 45 . 1 3 . 1 15 . 2 95 . 1 75 . 1 55 . 1 95 . 2 3 . 2 05 . 2 8 . 1 95 . 2 65 . 2 35 . 2 05 . 2 A= f C = p f g vg 1 . 2 9 . 1 7 . 1 5 . 1 55 . 2 3 . 2 05 . 2 8 . 1 3 7 . 2 4 . 2 1 . 2 45 . 3 1 . 3 75 . 2 4 . 2 A = p C = p f g vg 45 . 2 2 . 2 95 . 1 7 . 1 95 . 2 65 . 2 35 . 2 15 . 2 45 . 3 1 . 3 75 . 2 4 . 2 95 . 3 55 . 3 15 . 3 75 . 2
• A = kualitas material, pemeliaharaan dan inspeksi • B = pengontrol beban berlebih pada komponen • C = menganalisa keakuratan tegangan
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 43 Characteristic B ns s vs C = vs s ns 2 . 1 0 . 1 0 . 1 4 . 1 3 . 1 2 . 1 6 . 1 5 . 1 4 . 1
vs = very serious, s = serious, and ns = not serious D = bahaya pada manusia
E = dampak ekonomi
ns = nsxnsy
Kesimpulan :
• Nilai A : dipilih nilai vg, karena dalam hal ini diinginkan material yang kuat sehingga dalam pemakaian tidak akan terjadi failure.
• Nilai B : dipilih g, karena dalam hal ini telah ditentukan beban maksimum yang mampu di tahan yakni 150 kg
• Nilai C : dipilih g, karena tegangan yang dihitung belum tentu sama pada kondisi real
• Nilai D : dipilih s, pemilihan ini didasarkan karena pada pemakaiannya tidak terlalu berbahya bagi manusia
• Nilai E : dipilih vs, karena dalam perncangan ini kami menginkan harga yang terjangkau bagi masyarakat.
Sehingga didapatkan nilai safety factor = (1.45)(1.5) = 2,175
Sy MPa Ns S KPa Ns S y y < < ⋅ < 45 . 1 334 2 2τmax
Jadi dapat ditarik kesimpulan, material yang akan di pakai harus memiliki yield strength diatas 1.45 Mpa
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 44 Dari pertimbangan kekuatan, kami juga mempertimbangkan harga material dan
density dari material, hal ini digunakan agar rancangan kami tidak mempunyai bobot yang terlalu berat maka kami memilih material Aisi 1020. material ini memiliki nilai yield strength 295 Mpa
Distribusi tegangan statis pada poros, menggunakan software cosmoss
Dari gambar data diatas dapat diketahui von misses poros poros 1,405.107 Nm2.atau sama dengan 14 Mpa, akan tetapi jika dilakukan perhitungan dengan cara manual maka akan didapat sedikit perbedaan :
Mpa
33 . 0 =
τ
dari data diatasMencari nilai I :
I
=
3
,
09
.
10
−8m
4Mpa
I
Mc
25
.
31
10
.
09
,
3
)
0075
.
0
.(
75
,
128
8=
=
=
−σ
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 45
96
.
3
625
,
15
2
25
,
31
33
.
0
2
25
,
31
2
2
.
2 2 2 2 2 1±
=
+
±
=
−
+
±
+
=
x y xy y xσ
τ
σ
σ
σ
σ
σ
Maka σ1=19,59 σ2=11,665 MPa e 17 5 , 228 76 , 383 136 2 1 2 2 2 1 = + + = − + =σ
σ
σ
σ
σ
Agar poros aman digunakan maka :
6 , 135 17 175 , 2 295 17 ≤ ≤ ≤ Ns Sy e σ
Dari perhitungan diatas maka batang troley masih aman digunakan.
Dalam perancangan batang penyangga troley ini tidak menggunakan nilai treska dalam menganalisa failure yang akan terjadi, karena dalam lingkaran mohr nilai treska sudah dapat ditutupi oleh nilai von misses.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 46 W
F=
µ
×Dari gambar tersebut maka dapat diketahui jika nilai von misses sudah mencakup nilai dari treska.
Dalam hal ini, kami tidak menghitung lendutan dari material penyangga beban, karena dalam hal ini kami memilih material Aisi 1020 yang merupakan material brittle, dalam material britle biasanya terjadi frakture dan bukan lendutan.
IV. 4 Menghitung Sliding Faktor
Sliding faktor terjadi pada sliding pipe, dimana komponen batang penyangga bergesekan dengan sliding pipe itu sendiri :
Material dari sliding adalah Aisi 1020, karena material ini mampu menahan poros yang dihubungkan dengan katrol atau puli, dalam hal ini material Aisi 1020 dilapisi dengan Copper 20 % Lead untuk mengurangi gesekan karena koefisien fiction dari copper 20% Lead adalah 0,2. (Hamrock, Fundamental of Machine Elements, hal 377 )
Dari gambar diatas dapat dihitung friction force pada kedua batang
W F =
µ
× Dimana : F : Friction forceµ
: 0,2 W : 150 x 9,81 = 1471,5 N Jadi F = 0,2 x 1471,5 = 294,3 N m = 150kg gesekan gesekan sµ
µ
sDEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 47 IV.5 Penentuan Winch
Dari perhitungan yang telah dilakukan di atas dapat diketahui bahwa beban yang harus diangkat oleh winch adalah 210 Kg, hal ini disebabkan karena faktor gesekan yang terjadi pada sliding pipe sehingga mengakibatkan penambahan beban. Oleh karena dipilih winch
yang memenuhi standar di atas. Setelah mencari refrensi dari Internet maka dipilihlah Brake Hand Winches tipe BHW1200, winch ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Dari spesifikasi diatas dapat diketahui jika beban maksimal yang mampu diangkat oleh winc adalah 270 kg, selain itu beban pada tangan pengguna maksimal sebesar 15 kg.
Model No. - Bare Model No. - Wire Rope
BHW1200 BHW1200R
Rated Capacity - Pulling kg
(kN) 545 (5.33)
Rated Capacity - Hoisting kg 270 Type of Brake Single Pawl Max. Hand force required kg 15
Gear Ratio 4.1:1
Hub Diameter mm 50
Handle Length mm 210 Unit Weight - Bare kg 3.8 Wire Rope Diameter mm 5
Wire Rope Construction 6 x 19 (FC) RHL Grade of Wire Rope G1770
Wire Rope Finish HDG Wire Rope Storage Capacity
m 24
Standard wire rope length
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 48 Dibawah ini akan lebih dijelaskan sedikit tentang spesifikasi winch :
Perbandingan gear rasio 4,1 : 1
Penggunaan tali baja menggunakan tali baja berdiameter 5 mm
Dari data ini kami membuat perbandingan, sebagai contoh dalam mengangkat Aqua Galon yang beratnya ±20 kg :
kg x x 11 , 1 270 15 20 20 270 15 = ⋅ = =
Jadi jika mengangkat Aqua galon hanya dibutuhkan tenaga pada tangan sebesar 1,11 kg, dari data di atas dapat dihitung rasio gaya yang dibtuhkan yakni :
% 5 , 5 % 100 270 15 % 100 = × = × = sebenarnya berat dibutuhkan yang tenaga dibutuhkan yang gaya rasio
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 49
BAB V
KESIMPULAN
Setelah melakukan perancangan Multi purpose troli ini, maka kami dapat mengambil beerapa kesimpulan yaitu :
1. Perancangan merupakan suatu proses awal yang sangat penting sebelum kita membuat sebuah produk agar produk yang dihasilkan sesuai dengan perencanaan dan mampu bekerja atau berfungsi dengan baik sesuai.
2. Target sebuah perancangan adalah untuk menghasilkan suatu rancangan baru, inventif, inovatif, kreatif, dan dapat bermanfaat untuk masyarakat luas.
3. Perancangan Multi purpose troli ini bertujuan untuk membuat produk yang mempunyai beberapa kelebihan, seperti :
• Mudah dalam penyimpanannya • Dapat dibawa kemana saja. • Aman digunakan.
• Memudahkan penggunaan (user friendly).
4. Hasil dari perancangan multi purpose troli ini adalah sebuah rancangan dan analisa perhitungan serta menghasilkan sebuah gambar untuk sebuah troli. Dari analisa perhitugan dapat ditentuka spesifikasi material yang cocok dan memenuhi fungsi dari produk tersebut.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 50 DAFTAR PUSTAKA
1. Beer, Ferdinand and Johnston, Russel. 1996, Statika, Jakarta : Erlangga
2. Bernard J Hamrock, B Jackson and Steven R. Schimdt.
1999, Fundamental of Machine Elements, USA : Mc Graw Hill International 3. Kalpakjian, Serope, Schmid, Steven R.
2001, Manufacuring Engineering and Technology 4th Edition, New Jersey : Prentice Hall Inc.
4. J.L Meriam and L.G. Kraige
2004, Engineering Mechanics Dynamic, India : John Willey & Sonc, Inc. 5. Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 51 LAMPIRAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 52 FLOWCHART KESETIMBANGAN SISTEM
