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