BAB II LANDASAN TEORI

(1)

Teknik Mesin

Universitas Mercu Buana Page 5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Klakson (Horn)

Fungsi horn atau klakson adalah untuk memberikan isyarat dengan bunyi atau suara yang ditimbulkannya. Terdapat beberapa tipe klakson, yaitu;

1) Klakson listrik, 2) klakson udara, dan 3) klakson hampa udara.

Klakson listrik terdiri atas diafragma (diaphragm), lilitan kawat (coil), kontak platina (contact), dan pemutus (armature). Konstruksi klakson listrik seperti diperlihatkan pada gambar.

(2)

Teknik Mesin

Cara kerja horn saat saklar klakson ditekan, arus dari baterai mengalir melalui saklar klakson, terus ke coil (solenoid), menuju platina dan selanjutnya ke massa. Solenoid menjadi magnet dan menarik armature. Kemudian armature membukakan platina sehingga arus ke massa terputus. Dengan terputusnya arus tersebut, kemagnetan pada solenoid hilang, sehingga armature kembali ke posisi semula. Hal ini menyebabkan platina menutup kembali untuk menghubungkaan arus ke massa. Proses ini berlangsung cepat, dan diafragma membuat armature bergetar lebih cepat lagi, sehingga menghasilkan resonansi suara. Berikut gambar diafragma horn.

Gambar 2.2: Diafragma Horn

2.2 Pneumatik

Pneumatic berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin.

Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem pneumatic. Jadi media penggerak yang digunakan pada sistem pneumatic adalah udara, semua gerakan yang dihasilkan dilakukan dengan mengontrol keluar masuknya udara dengan mengatur buka tutup aliran udara. Dalam penerapannya, sistem pneumatic banyak digunakan dalam sistem otomasi.

(3)

Teknik Mesin

2.2.1 Perbedaan Pneumatik dan Elektropneumatik

Pneumatik dan elektropneumatik menggunakan udara bertekanan sebagai media penggeraknya. Pneumatik dan elektropneumatik mempunyai perbedaan dalam sistem kontrolnya. Pada pneumatik sistem kontrolnya menggunakan komponen mekanik seperti bermacam-macam katup kendali, sequencers, air

barriers atau komponen lainnya. Sedangkan pada elektropneumatik sistem

kendalinya menggunakan komponen-komponen kelistrikan seperti electrical input

buttons, proximity switch, relays, atau PLC.

2.2.2 Komponen pada Sistem Pneumatik

Komponen pada sistem pneumatik terbagi menjadi tiga bagian, yaitu:

A. Unit Tenaga (Energy Supply)

Penggunaan sistem pneumatik memerlukan udara bertekanan yang memadai dan memiliki kualitas yang baik. Dalam hal ini diperlukan unit tenaga yang berfungsi untuk membangkitkan tenaga yaitu berupa aliran udara bertekanan. Unit tenaga terdiri dari kompresor, tangki udara, dan kelengkapannya serta unit pelayanan udara.

1. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan sampai pada tekanan kerja yang diinginkan, dilengkapi tabung untuk menyimpan udara bertekanan sehingga udara dapat mencapai jumlah dan tekanan yang diperlukan.

Udara yang bersih jauh dari lingkungan debu dan kelembaban sangat berpengaruh terhadap ketahanan kompresor.

2. Penampung Udara Tekanan

Penampung udara bertekanan berfungsi untuk menyimpan udara bertekanan hingga pada tekanan yang ditentukan, kemudian dapat digunakan sewaktu-waktu saat diperlukan.

(4)

Teknik Mesin

Gambar 2.3:Penampung Udara Tekanan dan Simbolnya (Sumber :

http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasar-pneumatic.html)

3. Air Service Unit

a) Filter Udara (Air Filter)

Filter udara berfungsi sebagai alat penyaring udara yang

diambil dari udara luar yang masih banyak mengandung kotoran. Filter berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel yang terbawa seperti debu, oli residu, dsb.

Gambar 2.4: Filter Udara (Air Filter)

(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasar-pneumatic.html)

b) Pemisah Air

Udara bertekanan yang keluar melalui filter masih mengandung uap air. Kelembaban dalam udara bertekanan dapat menyebabkan korosi pada semua saluran, sambungan, katup, alat-alat yang tidak dilindungi sehingga harus

(5)

Teknik Mesin

dikeringkan dengan cara memisahkan air melalui tabung pemisah air.

Gambar 2.5: Pemisah Air

c) Tabung Pelumas

Komponen sistem pneumatik memerlukan pelumasan (lubrication) agar tidak cepat aus, serta dapat mengurangi panas yang timbul akibat gesekan. Oleh karena itu udara bertekanan harus mengandung pelumas yang diperoleh dari tabung pelumas pada regulator.

Gambar 2.6: Tabung Pelumas

(6)

Teknik Mesin

Biasanya pengatur tekanan dipasang atau dilengkapi dengan sebuah pengukur tekanan yang menunjukkan besarnya tekanan udara yang mengalir masuk ke pengatur tekanan.

Gambar 2.7: Pengukur Tekanan

(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasar-pneumatic.html)

B. Unit Penggerak (Actuator)

Bagian actuator merupakan bagian output dari sistem pneumatik setelah sinyal diproses atau dikendalikan. Unit penggerak adalah suatu alat pneumatik yang digerakkan dan akan menghasilkan suatu kerja dan usaha. Antara lain: gerak lurus, gerak putar, dan lain-lain. Jadi prinsipnya adalah udara bertekanan diubah menjadi gerakan lurus bolak-balik (straight line reciprocating) oleh silinder pneumatik atau gerakan putar (rotary) oleh motor pneumatik. Silinder pneumatik dibagi menjadi dua bagian, yaitu:

1. Silinder Kerja Tunggal (Single Acting Cylinder)

Silinder kerja tunggal digerakkan hanya dari satu sisi saja. Silinder jenis ini dapat menghasilkan kerja hanya dalam satu arah. Untuk gerak baliknya digunakan tenaga yang didapat dari pegas yang telah terpasang di dalam silinder tersebut, sehingga besar kecepatannya tergantung dari pegas yang dipakai. Macam-macam silinder kerja tunggal antara lain: silinder diafragma dan silinder rol diafragma.

(7)

Teknik Mesin

Gambar 2.8: Silinder Kerja Tunggal

2. Silinder Kerja Ganda (Double Acting Cylinder)

Silinder kerja ganda akan bekerja/bergerak maju atau mundur disebabkan adanya udara bertekanan yang disalurkan kesalah satu sisi dari dua saluran yang ada. Silinder ini digunakan apabila torak diperlukan untuk melakukan kerja bukan hanya pada gerakan maju, tetapi juga pada gerakan mundur. Macam-macam silinder kerja ganda antara lain: silinder berbantalan pelindung, silinder dengan dua sisi batang torak, silinder tandem, silinder mempunyai banyak posisi, silinder kejut, silinder rotari, dan silinder kabel.

Gambar 2.9: Silinder Kerja Ganda

C. Katup-katup Penggerak

Katup pneumatik adalah perlengkapan pengontrol atau pengatur, baik untuk memulai (start), berhenti (stop), arah aliran, tekanan aliran dari suatu tekanan perantara yang dibawa oleh pompa atau disimpan dalam suatu bejana.

Katup-katup pneumatik secara garis besar dibedakan menjadi lima kelompok menurut fungsinya, yaitu:

(8)

Teknik Mesin

1. Katup pengarah (Directional way valves)

Katup pengarah adalah perlengkapan yang menggunakan lubang-lubang saluran kecil yang akan dilewati oleh aliran udara bertekanan, terutama untuk mulai (start) dan berhenti (stop) serta mengarahkan aliran itu. Jumlah katup-katup pengarah cukup banyak, untuk itu dapat dilihat ringkasan pada gambar berikut:

Gambar 2.10: Ringkasan katup pengarah dari macam-macam katup pneumatic

(Sumber : http://fuadkoepoeliar.weebly.com/simbol-simbol-pneumatik.html)

2. Katup pengontrol aliran (Flow control valves)

Katup-katup pengontrol aliran adalah peralatan pneumatik yang berfungsi sebagai pengatur dan pengendali aliran udara bertekanan khususnya udara yang harus masuk ke dalam silinder-silinder pneumatik. Aliran udara tersebut harus dikontrol untuk peralatan pengendali katup-katup pneumatik.

Gambar 2.11: Katup pengontrol aliran (Flow control valves) (Sumber :

(9)

Teknik Mesin

3. Katup pengontrol dan pengarah tekanan (pressure control valve) Katup-katup pengontrol dan pengarah tekanan adalah bagian dari komponen pneumatic yang dikontrol oleh besarnya tekanan. Katup tersebut dibagi menjadi tiga kategori, yaitu:

a. Katup pengatur tekanan (pressure regulating valve) b. Katup pembatas tekanan (pressure limiting valve) c. Katup rangkai (sequence valve)

4. Katup penutup (shut-off valve)

Katup ini berfungsi untuk memberi atau mencegah aliran udara yang tak terbatas. Artinya, jika aliran udara harus dihentikan, maka katup akan menutup. Tetapi jika dibutuhkan aliran kecil, maka katup akan membuka sedikit saja. Penggunaan sederhana adalah pada keran air.

Gambar 2.12: Katup penutup (shut-off valves)

5. Katup-katup kombinasi/gabungan (combination valve)

Katup kombinasi merupakan katup pneumatik yang tersusun sedemikian rupa hingga kerjanya menjadi sangat spesifik. Keberadaan katup-katup ini memang dirancang untuk maksud-maksud tertentu yang tentunya disesuaikan dengan kebutuhan operasi dalam segi otomatisasi.

(10)

Teknik Mesin

2.2.3 Sistem Elektropneumatik

Prinsip kerja elektropneumatik hampir sama dengan pneumatik, yang membedakan adalah pada sistem kendalinya. Pada pneumatik sistem kendalinya berupa katup-katup kendali yang diaktifkan secara mekanis, misal dengan push

button. Sedangkan pada elektropneumatik sistem kendalinya berupa katup-katup

kendali yang dilengkapi dengan solenoid yang akan aktif apabila dialiri arus listrik.

Udara bertekanan dari kompresor dialirkan melalui peralatan air service

unit sehingga akan dihasilkan kualitas udara yang bersih dan kering dengan

tekanan yang tepat. Untuk mengatur udara bertekanan yang akan masuk ke sistem diperlukan adanya sinyal masukan dengan komponen seperti push button, control

switch, limit switch, reed switch, inductive proximity sensor, cap proximity switch, light barrier, pressure actuated switch atau komponen lainnya yang akan

mengendalikan aliran arus listrik. Komponen-komponen tersebut akan memberikan sinyal ke pemrosesan sinyal dengan komponen seperti relay,

contactor, atau PLC.

Komponen-komponen prosesor sinyal akan aktif dan menghasilkan sinyal keluaran yang mengatur elemen kendali. Elemen kendali berupa katup kendali yang dilengkapi dengan solenoid. Solenoid akan aktif apabila dialiri arus listrik. Saat aktif, solenoid akan menarik katup sehingga aliran udara bertekanan dapat diatur. Dengan diaturnya pergerakan aliran udara bertekanan maka komponen alat aktuasi dapat dioperasikan.

Elektropneumatik merupakan pengembangan dari pneumatik, prinsip kerjanya memilih energi pneumatik sebagai media kerja (tenaga penggerak) sedangkan media kontrolnya mempergunakan sinyal elektrik.

Sinyal elektrik dialirkan ke kumparan yang terpasang pada katup pneumatik dengan mengaktifkan saklar, sensor ataupun saklar pembatas yang berfungsi sebagai penyambung atau pemutus sinyal. Sinyal yang dikirim ke kumparan tadi akan menghasilkan medan elektromagnet dan akan mengaktifkan katup pengatur arah sebagai elemen akhir pada rangkaian kerja pneumatik.

(11)

Teknik Mesin

2.2.4 Komponen Elektropneumatik

Komponen Elektropneumatik terbagi menjadi dua yaitu: A. Sinyal Masukan (Electrical Signal Input)

Sinyal masukan listrik kerjanya tergantung kepada fungsi sinyal itu. Ada yang disebut Normally Open (NO, kondisi normal sambungan tidak tersambung), Normally Closed (NC, kondisi normal sambungan tersambung) dan Change Over (tersambung bergantian, kombinasi dari

NO dan NC).

1. Saklar Tekan (Push Button Switch)

Saklar dipasang pada sirkuit untuk mengatur arah arus listrik. Saklar ini akan dibagi dalam tombol tekan dan saklar kendali. Saklar kendali akan dipasang secara mekanis pada posisi yang telah dipilih. Posisi saklar tetap tidak berubah sampai suatu saat posisi saklar yang baru telah dipilih. Sedangkan saklar tombol tekan hanya dapat mempertahankan posisi yang dipilih sepanjang saklar tersebut telah diaktuasikan (ditekan).

Gambar 2.13: Push button Normally Open

Gambar 2.14: Push button Normally Close

(12)

Teknik Mesin

2. Saklar tekan mengunci (Latching Push-button switches)

Saklar ini diaktuasikan atau diaktifkan dengan tombol yang mengunci. Menguncinya saklar ini disebabkan kerja mekanik. Untuk mengembalikan ke posisi semula (posisi tidak aktif) maka saklar ini harus ditekan lagi.

Simbol-simbol yang digunakan:

1) Saklar mengunci manual, diaktifkan dengan cara ditekan untuk kontak NO.

Gambar 2.15: Simbol saklar Normally Close

2) Saklar mengunci manual, diaktifkan dengan caratekan untuk kontak NC.

Gambar 2.16: Simbol saklar Normally Open

3. Saklar Pembatas (Limit Switch)

Saklar pembatas ini dipakai sebagai indikasi dalam kontrol otomasi yang menyatakan bahwa posisi ini merupakan posisi akhir baik itu untuk mesin atau untuk silinder. Biasanya sistem kontak yang dipakai adalah sistem tersambung bergantian (change over). Saklar pembatas ini akan bekerja bila tuas saklar tertekan.

(13)

Teknik Mesin

Gambar 2.17: Limit Switch

(Sumber : http://jv.wikipedia.org/wiambaki/Gr:Spdt_limit_switch.jpg)

B. Pengolah Sinyal Listrik

Komponen pengolah sinyal listrik terdiri dari beberapa komponen: 1. Relay

Relay adalah suatu saklar yang digerakkan secara elektromagnetik. Apabila ada arus listrik pada koil solenoid, terjadi suatu medan elektromagnetik. Hal ini menyebabkan armature tertarik ke inti koil. Armature tersebut menggerakkan kontak relay, apakah menutup atau membuka tergantung dari desain. Suatu pegas pengembali, mengembalikan armature ke posisi semula apabila arus koil terputus.

Gambar 2.18: Konstruksi relay

(Sumber : http://www.produksielektronik.com/2013/10/cara-prinsip-kerja-relay-fungsi-simbol-relay)

(14)

Teknik Mesin

Gambar 2.19: Relay danterminal relay

(Sumber : http://www.produksielektronik.com/2013/10/cara-prinsip-kerja-relay-fungsi-simbol-relay)

2. Solenoid Valve

Solenoid valve berfungsi untuk mengatur keluar masuknya

udara bertekanan yang digunakan untuk menggerakkan silinder. Pada prinsipnya solenoid valve merupakan salah satu komponen pengontrol aliran fluida pneumatik yang di dalamnya terdapat katup listrik menggunakan koil sebagai penggeraknya. Ketika koil mendapat supply tegangan listrik, maka koil tersebut akan menimbulkan medan magnet sehingga menggerakan piston di dalam solenoid tersebut. Ketika piston berpindah posisi maka lubang outletakan terbuka, sehingga fluida yang masuk dari inlet akan keluar melalui saluran outlet.

Gambar 2.20: Solenoid valve dan manifold (Sumber :

(15)

Teknik Mesin

3. Sensor

Sensor adalah jenis tranducer yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.

Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronik. Berikut adalah macam-macam sensor:

1. Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besarancahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini adalah mengubah energi foton menjadi elektron.

2. Sensor temperatur adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran panas menjadi besaran listrik. Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan temperaturnya.

2.3 Gaya Piston

Gaya dapat didefinisikan sebagai suatu pengaruh yang dapat mengubah kecepatan suatu benda.definisi ini sesuai dengan istilah dorongan atau tarikan bahkan berlaku untuk benda – benda yang tidak bersentuhan. Gaya termasuk besaran vektor yang mempunyai besar dan arah tertentu gaya dapat diukur dengan mengunakan neraca pegas.

Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara, diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara teoritis dihitung menurut rumus berikut :

(Sumber : http://maswie2000.wordpress.com/2007/11/03/silinder-pneumatik/)

F = A x P ... (2.1) Untuk silinder kerja tunggal :

(16)

Teknik Mesin

F = ( ) ... (2.2)

Untuk silinder kerja ganda : Langkah Maju :

F = D2 .p ... (2.3)

Langkah mundur:

F = (D2-d2) .p ... (2.4)

Keterangan :

Pada silinder kerja tunggal, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada gaya piston silinder maju karena pada saat kembali digerakkan oleh pegas . Sedangkan pada silinder kerja ganda, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada silinder maju karena adanya diameter batang piston akan mengurangi luas penampang piston. Sekitar 3 – 10 % adalah tahanan gesekan. Berikut ini adalah gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1 – 10 bar.

(17)

Teknik Mesin

Tabel 2.1 Gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1-10 bar (Sumber :

http://maswie2000.wordpress.com/2007/11/03/silinder-pneumatik/)

Silinder pneumatik tahan terhadap beban lebih. Silinder pneumatik dapat dibebani lebih besar dari kapasitasnya. Beban yang tinggi menyebabkan silinder diam .

2.4 Massa Benda

Massa benda adalah banyaknya materi yang terkandung pada benda tersebut. Massa suatu benda tidak dipengaruhi oleh letak benda. Massa benda diukur menggunakan neraca atau timbangan. Apabila diketahui dimensi benda maka bisa dihitung dengan menggunakan rumus perbandingan berat jenis benda dan volume benda.

(Sumber : http://www.rumus-fisika.com/2012/10/mengenal-massa-jenis-suatu-zat.html)

ρ = m/V ... (2.5)

(18)

Teknik Mesin

Tabel 2.2 Tabel massa jenis material[7]

2.5 Gaya Pegas

Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas biasanya terbuat dari baja.

Dinyatakan dalam Hukum Hooke bahwa pengaruh gaya pada pegas yaitu suatu benda yang di kenai gaya akan mengalami perubahan bentuk. misalnya pegas akan bertambah panjang apabila diberi beban sampai batas tertentu.

(Sumber : http://rumushitung.com/2013/04/06/gaya-pegas-fisika/)

Rumus F =k.Δl ... (2.6)

Dalam penggunaanya pegas tarik pada alat ini digunakan sebagai penahan bidang ayun ketika silinder dalam kondisi naik sehingga bidang yang mendorong

diaphragm tidak cenderung jatuh.Untuk memudahkan pemilihan spesifikasi pegas

(19)

Teknik Mesin

Tabel 2.3 Tabel pegas tarik atau tension spring (Sumber : Katalog Misumi Automation)

2.6 Tegangan Pada Poros Pivot Pin

Gandar (berputar atau diam) atau poros adalah untuk menopang bagian mesin yang diam, berayun atau berputar, tetapi tidak menderita momen putar dan denga demikian tegangan utamanya adalah tekukan (bending). Gandar pendek juga disebut sebagai baut. Bagian yang berputar dalam bantalan dari gandar (dan poros) disebut tap.

Poros (keseluruhannya berputar) adalah untuk mendukung suatu momenputar dan mendapat tegangan puntir dan tekuk.

Menurut arah memanjangnya (longitudinal) maka dibedakan poros yang bengkok (poros engkol) terhadap poros lurus biasa, sebagai poros pejal atau poros

(20)

Teknik Mesin

berlubang, keseluruhannya rata atau dibuat mengecil. Menurut penampang melintangnya disebutkan sebagai poros bulat dan poros profil (contohnya dengan profil alur banyak dan profil – K). Disamping itu dikenal juga poros engsel, poros teleskop, poros lentur, dan lain-lain.

Persyaratan khusus terhadap design dan pembuatan adalah sambunagn dari poros dan naf serta poros dengan poros.

Pembuatan poros sampai diameter 150 mmadalah dari baja bulat (St 42, St 50, St 70 dan baja campuran) yang diputar atau ditarik.Dari lebih tebal ditempa menjadi jauh lebih kecil. Poros beralur diakhiri dengan penggosokan, dalam hal dikehendaki bulatan yang tepat. Tempat bantalan dan peralihan menurut persyaratan diputar halus digosok, dipoles, dicetak dan pada pengaretan tinggi kemudian dikeraskan.

Pemilihan bahan poros selain diarahkan menurut beban yang dikenakan dan kekakuan bentuk yang diperlukan juga menurut kondisi pemasangannya, contohnya pada poros rituel yang bahannya dipilih setelah untuk roda giginya. Pada bantalan luncur maka keausan dan sifat putaran darurat memegang perangkat, tetapi pemuaian dan nilai pukulan takikan menurun (kepekaan takikan lebih tinggi).

Design pada poros diarahkan menurut bagian tetap yang mana poros atau gandar dihubungkan (bantalan, sil dan naf dari piringan atau roda yang dipasang). Sebagai gambaran maka tempat sambungan yang dibuat dengan benar yang peralihannya dibuatkan dengan baik, yaitu umumnya pada perlemahan dari berbagai pengaruh takikan.

Yang perlu diperhatikan dalam perancangan poros ini diantaranya :

1. Gandar diam dapat ditahan jauh lebih ringan daripada poros yangberputar yang diputar.

2. Poros dari baja kekuatan tinggi tidak sekaku seperti dari St.42 yang semacam itu (modulus E sama), hanya kekuatan tekuk berubah-ubah atau kekuatan torsi berberubah-ubah-berubah-ubah yang lebih besar, kalau pengaruh takikan yang tajam dihindarkan.

3. Poros berlubang denagn d1 = 0,5d beratnya hanya 75%, tetapi tahanan momennya 94% dari poros pejal.

(21)

Teknik Mesin

4. Poros berputar yang kencang berlubang kencang memerlukan kekuatan yang baik, bantalan yang kaku dan pembentukan yang kaku.

5. Panjang konstruksi dari mesin seringkali sangat tergantung pada panjang dari tap bantalan, naf dan sil.

Pengamanan Poros dan gandar terhadap peggeseran memanjang diperoleh melalui peralihan poros pada tempat bantalan atau cincin pengaman. Pengaman memanjang dari bantalan, naf, dan piringan dapat diperoleh seperti melalui pemutaran satu sisi, melalui mur poros atau cincin pengaman, kadang-kadang bentuk sambungan tidak meminta pengamanan memanjang (dudukan pres dan sebagainya).

Dalam penjelasan selanjutnya akan kami jabarkan secara jelas, diantaranya:

A. Fungsi Poros

Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakara tali, puli sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar. Contohnya sebuah poros dukung yang berputar , yaitu poros roda keran berputar gerobak.

Untuk merencanakan sebuah poros, maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut.

1. Kekuatan poros

Pada poros transmisi misalnya dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yangmendapatkan beban tarik atau tekan, seperti poros baling-baling kapal atau turbin.

Kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak harus diperhatikan. Jadi, sebuah poros harus direncanakan cukup kuat untuk menahan beban-beban yang terjadi. 2. Kekakuan poros

(22)

Teknik Mesin

Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup, tetapi jika lenturan dan defleksi puntirannya terlalu besar, maka hal ini akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda gigi). 3. Putaran kritis

Putaran kritis terjadi jika putaran mesin dinaikkan pada suatu harga putaran tertentu sehingga dapat terjadi getaran yang terlalu besar. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian yang lainnya. Untuk itu, maka poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitas dan poros mesin yang sering berhenti lama.

5. Bahan poros

Bahan untuk poros mesin umum biasanya terbuat dari baja karbon konstruksi mesin, sedangkan untuk pembuatan poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja khrom nikel, baja khrom, dan baja khrom molybdenum.

B. Macam – Macam Poros

Poros sebagai penerus daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut:

1. Poros transmisi

Poros transmisi atau poros perpindahan mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Dalam hal ini mendukung elemen mesin hanya suatu cara, bukan tujuan. Jadi, poros ini berfungsi

(23)

Teknik Mesin

untuk memindahkan tenaga mekanik salah satu elemen mesin ke elemen mesin yang lain.

Gambar 2.21: Poros Transmisi untuk Roda Gigi

(Sumber : http://technicmechanical.blogspot.com/2009/05/perencanaan-poros-macam-poros-serta.html)

Dalam hal ini elemen mesin menjadi terpuntir (berputar) dan dibengkokkan. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket rantai, dan lain-lain. 2. Spindle

Poros tranmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya yang harus kecil, dan bentuk serta ukuranya harus teliti.

3. Gandar

Gandar adalah poros yang tidak mendapatkan beban punter,bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar. Contohnya seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang dan poros sebagai penghubung 2 bidang yang berayun.

Dalam penggunaanya tujuan pivot pindibuat adalahsebagaimedia atau poros penghubung bidang silinder dengan bidang ayun yang mendorong

diaphragm. Ketika silinder bergerak naikdan bidang ayun tertahan oleh pegas

maka diperlukan pivot pin yang kuat yang mampu menahan sesuai dengan beban yang diakibatkan oleh tarikan pegas. Kekuatan pivot pin dapat diketahui dengan rumus sebagai berikut:

(24)

Teknik Mesin

Tegangan lentur yang terjadi pada poros

=

...

(2.7)

(Sugiono, 2003:33)

F

l

Gambar 2.22 : Momen bending pada poros

Mb =

...

(2.8)

Ix =

(Sugiono, 2003:33)

Mb = Momen bending

F = Beban yang diterima poros

l = Panjang poros yang menerima beban

r = jari-jari poros

d

Gambar 2.23 : Moment of resistance

2.7 Mur dan Baut

Mur dan baut merupakan alat pengikat yang sangat penting. Untuk mencegah kecelakaan atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan baut antara lain :

(25)

Teknik Mesin

2 1 ) 4 / ( d W A W t     ... (2.9) Dengan (Just, 1976:296) t

 = tegangan tarik bagian inti ulir (kg/mm2) W = beban tarik aksial (kg)

d1 = 0,8 d (untuk mur dengan d>3) (mm) d = diameter mur bagian luar (mm)

d = a W



. 2

Faktor keamanan yang dipakai adalah 6-8 untuk baut yang difinis tinggi dan 8-10 untuk baut yang difinis biasa.

Tegangan kontak yang terjadi pada ulir

z h d W q . . . ₂   <qa ... (2.10) Dengan (Just, 1976:297)

q = tekanan kontak yang terjadi pada permukaan ulir (kg/mm2) w = gaya tarik yang terjadi pada baut (kg)

d2 = diameter efektif ulir bagian luar (mm) z = jumlah ulir

h = tinggi profil yang menahan gaya (mm) qa = tekanan kontak yang diijinkan (kg/mm2) Untuk menghitung jumlah ulir, digunakan rumus Z



a q h d W . . . ₂  ... (2.11)

Tinggi baut dapat dihitung dengan rumus: (Just, 1976:297) H = z. P ... (2.12)

Dengan (Just, 1976:297)

(26)

Teknik Mesin

Tabel 2.4 Bilangan kekuatan baut/sekrup mesin dan mur (Just, 1976:293)

2.8 Gaya Gesek

Gaya Gesekan yaitu gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya gesekan sejajar dengan permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak relatif antara ke dua benda tersebut.

Ada dua jenis gaya gesekan yang bekerja pada benda, yaitu:

2.8.1 Gaya Gesekan Statis ( fs )

Gaya gesekan statis bekerja saat benda dalam keadaan diam dan nilainya mulai dari nol sampai suatu harga maksimum. Jika gaya tarik/dorong yang bekerja pada suatu benda lebih kecil dari gaya gesekan statis maksimum, maka benda masih dalam keadaan diam dan gaya gesekan yang bekerja pada benda

(27)

Teknik Mesin

mempunyai besar yang sama dengan nilai gaya tarik/dorong pada benda tersebut. Besarnya gaya gesekan statis maksimum adalah :

(sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contoh-soal-un.htm)

Fs = µs.N ... (2.13)

dimana µs adalah koefisien gesekan statis dan N adalah gaya Normal. Besarnya gaya normal( N ) tergantung besarnya gaya tekan benda terhadap bidang secara tegak lurus.

2.8.2 Gaya gesekan kinetis ( fk )

Gaya gesekan kinetis yaitu gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika benda sudah bergerak. Nilai gaya gesekan kinetis selalu tetap, dan dirumuskan dengan :

(sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contoh-soal-un.htm)

fk = µs.N ... (2.14) dimana µk adalah koefisien gesekan kinetis benda

Antara koefisien gesekan statis dan kinetis mempunyai nilai yang berbeda, nilai koefisien gesekan statis selalu lebih besar daripada nilai koefisien gesekan kinetis benda.

Untuk sebuah benda diam yang terletak diatas sebuah bidang datar kasar dan diberi gaya F, maka :

Gambar2.25 :Ilustrasi Gaya Gesek pada Bidang Datar

(Sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contoh-soal-un.htm)

(28)

Teknik Mesin

Koefisien gesekan statis lebih besar daripada koefisien gesekan kinetis, karenanya yang dimaksudkan dengan koefisien gesekan maksimum adalah koefisien gesekan statis maksimum.

Gambar2.26 : Ilustrasi Gaya Gesek pada Bidang Miring

(Sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contoh-soal-un.htm)

Benda tidak bergerak pada arah vertikal :

Gantikan fs pada persamaan 1 dengan fs pada persamaan 2.

Besarnya gaya normal yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan berat bendanya, sebab pada benda hanya bekerja gaya berat yang terdapat di

(29)

Teknik Mesin

permukaannya. Sehingga secara matematis besarnya gaya normal sama dengan gaya beratnya, (sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contoh-soal-un.htm)

N = w = m.g. ... (2.15)

Tabel 2.5 Nilai Koefisien Gesekan Benda

Baik maupun adalah konstanta tidak berdimensi, keduanya merupakan perbandingan dua buah gaya. Nilai dan dapat berharga lebih dari satu, meskipun umumnya mempunyai nilai kurang dari satu. Tentunya hal ini tergantung pada sifat kedua permukaan benda yang bersentuhan.

2.9 Production Routing Proses ( Routing Sheet )

Ruoting sheet merupakan suatu usaha untuk menentukan urutan operasi

yang dilakukan oleh setiap satuan kerja dalam suatu proses pembuatan suatu mesin atau alat mulai dari bahan baku hingga barang–barang jadi. Routing sheet meliputi perencanaan dan penentuan dimana, dengan apa dan oleh siapa operasi akan dikerjakan. Seseorang pelaksana harus menyiapkan daftar kegiatan yang diperlukan untuk membuat sebuah mesin atau alat dengan meneliti gambar kerja terlebih dahulu guna menentukan langkah selanjutnya.

Beberapa informasi yang harus ada dalam routing sheet : 1) Nama dan nomor komponen yang akan dibuat

(30)

Teknik Mesin

2) Nomor gambar kerja dari komponen tersebut 3) Macam operasi kerja dan nama operasinya 4) Mesin atau peralatan yang dipakai

5) Waktu standar yang dipakai untuk masing–masing operasi

Tabel. 2.6 Contoh Routing Sheet

Daftar no : Tanggal:

Order no : Dibuat oleh :

Gambar no : Diperiksa :

Nama benda : Top Plate Jumlah mesin :

Ukuran : Jumlah baut :

Bahan baku : Jumlah waktu standart : Jumlah : Jumlah waktu produksi :

Kegiatan : Ttd :

Cara : Sekarang / usulan

Tempat kerja :

NO OPERASI

KERJA MESIN TOOLS

WAKTU (menit)

1 Memeriksa bahan - Mistar ukur, 5

Mistar sorong 2 Menandai bahan - Jangka berpegas, 10 Penitik, palu 3 Memotong bahan Mesin Sharing Gergaji, Gunting 34

4 Membuat lubang Mesin Bor Mata bor 13

(31)

Teknik Mesin

2.10 Operating Plan

Operating plan merupakan lembar rencana operasi pembuatan komponen

alat atau mesin yang akan dibuat yang bertujuan mempermudah operator dalam proses pengerjaannya. Di dalam operating plan diberikan petunjuk–petunjuk yang harus dilakukan oleh operator dalam proses pembuatan komponen–komponen tersebut sehingga pekerjaannya dapat berjalan dengan cepat dan efisien.

2.11 Dasar Perhitungan Waktu Permesinan

Dalam pembuatan alat cetak sistem tekan ini, dilakukan dengan berbagai macam pengerjaan. Pengerjaan yang dilakukan dapat berupa pengerjaan permesinan (machining process) maupun kerja bangku (bench work).

Proses permesinan yang dilakukan adalah proses permesinan dengan mesin-mesin konvensional, antara lain dengan mesin bor (drilling machine), mesin las (welding machine).

Pada pengerjaan permesinan terdapat hal yang perlu diperhitungkan yaitu waktu permesinan (machining time). Waktu permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan dan mengerjakan benda kerja atau elemen-elemen alat yang dikerjakan melalui proses permesinan.

2.11.1 Mesin bor (drilling machine)

Mesin bor adalah suatu mesin perkakas yang berfungsi untuk membuat lubang silinder. Cara kerjanya dengan mengumpankan perkakas potong yang berputar yang dipasang pada spindel bornya.

Untuk waktu permesinan mesin bor dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: (sumber : http://rahmatulafdal.blogspot.com/2012/07/bubut.html)

n Sr L Tm .  ... (2.16) L = l + 0,3.d ... (2.17) N = d V_c . . 1000  _...(2.18)

(32)

Teknik Mesin

Keterangan : L = Panjang langkah mata bor (mm) l = Panjang yang akan dibor (mm) d = Diameter mata bor (mm) Sr = Feeding (mm/put) N = Putaran mata bor (rpm)

vc = Kecepatan potong (m/menit)

Tabel 2.7 Tabel kecepatan potong

2.11.2 Mesin Frais (milling machine)

Mesin frais (milling machine) adalah mesin perkakas yang dalam proses kerja pemotongannya dengan menyayat atau memakan benda kerja menggunakan alat potong bermata banyak yang berputar (multipoint cutter). Pisau frais dipasang pada sumbu atau arbor mesin yang didukung dengan alat pendukung arbor. Pisau tersebut akan terus berputar apabila arbor mesin diputar oleh motor listrik, agar sesuai dengan kebutuhan, gerakan dan banyaknya putaran arbor dapat diatur oleh operator mesin frais.

(33)

Teknik Mesin

2.11.3 Kerja bangku (bench work)

Kerja bangku adalah cara pengerjaan logam tanpa menggunakan mesin atau secara manual. Karena termasuk inti dari proses pengerjaan logam maka proses kerja bangku diperlukan keahlian yang khusus. Sehingga perhitung waktu pengerjaan kerja bangku banyak dipengaruhi oleh factor-faktor manusia diantaranya keterampilan dan keahlian, semangat kerja, kwalitas alat yang digunakan dan kekerasan material.

2.11.4 Surface of Blackened (SOB)

SOB merupakan proses melapisi benda kerja dengan tujuan memenuhi

unsur estetika atau keindahan serta mencegah korosi dari alat. SOB yang baik sangat mempengaruhi terhadap harga jual. Cepat atau lambatnya seorang melakukan proses ini tergantung keterampilan yang dimiliki sehingga waktu SOB tidak dapat ditentukan dengan rumus seperti mesin-mesin lainnya seperti halnya mesin bubut, frais, bor dan sebagainya.

2.12 Perhitungan Harga Bahan Baku

Yang menjadi pertimbangan dalam menentukan harga jual peralatan ini adalah biaya bahan baku, biaya pengerjaan, biaya perancangan, keuntungan yang diambil serta pajak penjualan. Di mana perincian biaya-biaya tersebut adalah sebagai berikut :

 Biaya produksi alat meliputi : 1) Biaya bahan baku 2) Biaya pemesinan 3) Biaya perakitan

4) Biaya perancangan ditentukan 30% dari [ biaya bahan baku + biaya pemesinan + biaya perakitan ]

Semua biaya di atas dijumlahkan, sehingga biaya produksi dapat diketahui.  Keuntungan yang diambil

Keuntungan yang diambil 30% dari biaya produksi.  Harga jual alat sebelum terkena pajak

(34)

Teknik Mesin

Harga jual alat sebelum terkena pajak didapatkan dari penjumlahan antara biaya produksi alat dengan keuntungan yang diambil.

 Pajak

Pajak ditentukan sebesar 10% dari harga jual alat sebelum kena pajak.  Harga jual alat setelah kena pajak

Harga jual setelah kena pajak didapatkan dari harga jual alat sebelum kena pajak + pajak.

2.13 Dasar Perhitungan Titik Pulang Pokok (Break Event Point)

Break even point atau yang disebut dengan ‘Cost–Volume–Profit Analysis’

adalah sangat penting bagi perusahaan, karena memungkinkan perusahaan dapat menentukan operasi yang harus dilakukan agar semua operating cost dapat tertutup, serta dapat digunakan untuk mengevaluasi tingkat-tingkat penjualan tertentu dalam hubungannnya dengan tingkat keuntungan.

Untuk dapat menganalisa tingkat break even point dengan benar, maka terlebih dahulu harus menggolongkan menurut sifat-sifatnya. Ada tiga biaya menurut sifatnya :

 Biaya tetap (fixed cost)

Biaya tetap merupakan biaya yang tidak berubah atau tidak bergantung pada volume produksi, atau tingkat aktivitas yang dilakukan. Yang termasuk biaya tetap adalah biaya pembuatan, biaya produksi, pajak aktiva.

 Biaya variabel (variable cost)

Biaya variabel merupakan biaya pada umumnya berubah dibandingkan dengan perubahan volume produksi. Misalnya biaya transportasi, biaya administrasi, biaya perawatan dan lain-lain

 Biaya semi variabel

Biaya ini sama dengan gabungan dari biaya tetap dan biaya variabel. Akan tetapi biaya ini tidak digunakan dalam perhitungan BEP. Misalnya komisi terhadap salesman yang akan berubah tergantung dari volume penjualan.

(35)

Teknik Mesin

Break even point dapat ditentukan baik dengan persamaan atau pendekatan

grafik.

Analisa BEP dengan persamaan sebagai berikut :

Titik pulang pokok adalah titik jumlah hasil penjualan sama dengan jumlah biaya yang dikeluarkan. Titik impas ini sangat penting untuk diketahui, karena menunjukkan kapasitas proses produksi untuk memperoleh laba atau rugi. Dengan acuan titik ini maka perusahaan akan beroprasi diatas titik impas tersebut untuk memperoleh laba yang diharapkan. Titik impas dapat dihitung dengan satuan unit volume atau dalam satuan rupiah. Analisa titik impas dilakukan dengan persamaan sebagai berikut :

(Sumber : http://wartawarga.gunadarma.ac.id/2010/06/break-event-point/)

... (2.19)

rupiah penjualan

untung biaya total

BEP biaya berubah

Y

biaya tetap rugi

kg X

Gambar 2.27 : Contoh diagram BEP

(Sumber : http://milasari0.blogspot.com/2012/04/break-even-point-bep.html) ah Biayaberub Penjualan Biayatetap penjualan Kontribusi Biayatetap BEP_unit   

(36)

Teknik Mesin