BAB III
CARA KERJA MESIN TEKUK PLAT HIDROLIK DAN SPESIFIKASl PLAT YANG DIGUNAKAN
1. BAGIAN-BAGIAN MESIN TEKUK PLAT HIDROLIK
Mesin tekuk yang direncanakan ini menggunakan metode proses tekuk dengan cetakan . Mesin tekuk yang direncanakan ini diharapkan mampu digunakan untuk menekuk semua jenis plat, dengan kemampuan maksimum penekukan sebesar 100.000 N. Pada gambar 3.1 ditunjukkan gambar bagian-bagian dari mesin tekuk plat hidrolik.
26
Silinder
Gambar 3.1 Mekanisme Mesin Tekuk Plat Hidrolik
Keterangan gambar ;
1. liiending dies, menentukan bentuk benda kerja yang dihasilkan.
2. Setempel, disamping dies seteinpel juga menentukan bentuk benda kerja yang dihasilkan.
3. Sihnder I, memberikan tenaga untuk penekanan.
4. Meja, tempat dudukan dari dies,.
5. Frame, terdiri dari tiang penyangga dan plat datar tempat silinder hidrolik.
2. CARA KERJA MESIN TEKUK PLAT HmROLIK
Untuk menjalankan mesin ini perlu dilakukan persiapan awal yaitu.
penyetelan panjang langkah silinder hidrolik yang akan digunakan dengan mengatur letak limit switch sesuai dengan radius penekukan yang diinginkan.
Langkah selanjutnya adalah memasang setempel dan dies serta mengatur posisi antara setempel dan dies yang digunakan. Hal ini dilakukan dengan menempelkan dies pada setempel. Kemudian setempel digerakkan turun sampai dies menempel pada permukaan alas yang berupa meja datar. Setelah dies menyentuh permukaan meja datar maka dies tersebut diikat dengan menggunakan baut pengikat.
Hal ini dimaksudkan agar posisi dari dies tidak bergeser baik ke kiri maupim ke kanan. Kemudian setempel digerakkan ke atas kembali ke posisi awal.
Setelah semua persiapan selesai dilakukan maka benda kerja yang akan diproses diletakkan diatas dies. Langkah selanjutnya adalah menekan tombol o n /o f untuk menghidupkan motor penggerak pompa. Kemudian tekan fo o t switch dan proses penekukan dimulai. Karena penekananybor switch ini maka solenoid A dialiri
27
arus listrik dan aliran fluida mendorong torak untuk bergerak ke bawah. Gerakan torak ini akan menggerakkan batang torak dan setempel untuk bergerak ke bawah untuk melakukan proses penekukan. Gerakan turun dari setempel ini akan berhenti pada saat batang pengatur menyentuh limit switch 1. Dengan tersentuhnya limit switch 1 maka solenoid B akan menerima arus listrik dan aliran fluida akan
mendorong torak silinder untuk bergerak ke atas sehingga setempel akan naik kembali ke posisi semula. Gerakan naik setempel ini akan terhenti setelah batang pengatur menyentuh limit switch 2 .
Setelah setempel kembali ke posisi awal maka operator akan menggerakkan plat ke depan sejauh keinginan kita (jarak antara sumbu tekukan = 10 cm), kemudian proses penekukan dilakukan kembali seperti pada langkah awal proses. JiHnlah lekukan yang diinginkan 14 lekukan. Setelah 14 kali penekukan maka plat dikeluarkan dari mesin untuk disusun menjadi box. Skema diagram sistem hidrolik mesin press ini dapat dilihat pada lampiran ] 0.
3. SPESIFIKASI PLAT YANG DIGUNAKAN
Mesin tekuk plat ini dirancang untuk menekuk plat dalam berbagai macam bentuk sesuai dengan pesanan. Data-data jenis plat yang akan dibentuk adalah sebagai berikut:
♦ Plat yang digunakan adalah paduan alumunium (lembaran)
♦ TebaJ plat (So) : 1,6 mm ; 0,0016 m
♦ Radius penekukan ( r ) ; 10 mm ; 0,01 m
♦ Panjang dari profil ( b ) ; 2500 mm : 2,5 m
28
29
♦ Perpanjangan rata-rata p l a t ; 3,59.10 ‘‘ m
♦ Jarak sumbu tekukan 10 cm.
Bentuk dan ukuran benda kerja yang dibentuk dengan proses penekukan pada perencanaan ini adalah seperti terlihat pada gambar 3.2
I CM
ur>
(N
J O CM c m 2 0 CM 2 © CM
2,8 M
ee oo’cc
g e O e2
Gambar 3.2 : Bentuk dan Ukuran Profil Benda Kerja
4. PERHITUNGAN GAYA-GAYA DAN DIMENSI YANG BERSANGKUTAN LANGSUNG DENGAN PROSES BENDING
4.1 Perhitungan Momen Bending
Jenis plat yang dipakai adalah paduan alumunimn dengan harga tegangan luluh materialnya adalah sebesar : ay = 9.10 ^ N/m^. Sehingga besam ya momen bending dapat dihitung.
30
M - — X( j X b x S ^
6
M = - x 9 . 1 0 ’ x 2 , 5 x ( ] , 6 . 1 0 - ' ) '
6
M = 96 N. m
4.2 Perhitungan Gaya Bending
M - F ^ x r
F = "
■' B
0.01
4.3 Perhitungan Springbuck
Radius setelah springbuck dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai b e rik u t;
31
€ AL
S -
L
3,59.10-^
0.01 f = 0,359
s e h i n g g a: r, = - ^ + r
2 x £-
2x0,359
= 0 ,0 1 2 m = 12m m
Sehingga untuk membuat benda kerja yang mempunyai diameter 10 mm, digunakan setempel yang berdiameter 12 mm.
PERENCANAAN RANGKAIAN HIDROLIK
Data-data yang digunakan dalam perencanaan silinder hidrolik adalah sebagai b e rik u t:
♦ Gaya maksimum ( K ) ; 100.000 N = 10.000 kg.
♦ Panjang langkah batang torak yang diinginkan ( L ) ; 200 mm.
♦ Total panjang batang torak yang digunakan 1 : 0,95 m.
♦ Angkakeam anan ; 3,5.
♦ Modulus elastisitas batang torak ( E ) ; 2,1.10 kg/cm ^.
5.1 Diameter Batang Torak
Dengan memperhatikan efek buckling yang terjadi pada rod maka, besamya diameter rod dapat dihitung sebagai b e rik u t;
V 2
0,95 1,41421
L = Q,61\lm
L = 6 J \lc m sehingga ;
,4 6Ax X K X N a = --- ---
K y.E
^^4
_ 64x6,717^x10.000x3.5 3,14'X 2,1.10®
d ■= 0,3513cm = 35,13mm
Dari perhitungan diatas didapatkan besar diameter rod : 35,13 mm. Hasil ini kemudian dicocokan dengan lampiran diameter torak dan diameter batang torak
didapatkan, besar diameter batang torak dengan memperhatikan efek buckling adalah sebesar : 36 mm dan diameter torak ; 63 mm.
5.2 Luas Penampang Torak
Luas penampang torak dapat dihitung sebagai b e rik u t:
A, - 0,25 XTTxd,^
4 =0,25x3,14x63^
4 = 3 1 1 5 , 6 6 5 m w ^
5.3 Tekanan Kerja
p f t
AP ^ ^QQ-OQQ
' “ 3115,665
= 32,095N I mm^
5.4 Kapasitas Aliran Pompa Aktual Dengan menggunakan data-data :
♦ Kecepatan maju torak (Vt): 25 mm/dt.
♦ Stroke yang direncanakan (L4) ; 200 mm.
Maka besamya kapasitas aliran pompa aktual dapat dihitung sebagai berikut
O = A x V
^act t t
3115,665x25
2 „ , = 7 7 8 9 1 , 6 2 5 w m V J /
5.5 K apasitas A liran Porapa Teoritis
Kapasitas aliran pompa teoritis dapat dicari dengan menggunakan rumus sebagai b e rik u t:
_ Qact
' i C i h ~
den g a n;
= 0,9_ 77891,625
" 0,9
= 86546,25m/72^ / dt
Untuk mengetahui kapasitas pompa hidrolik yang akan dipakai, maka diasumsikan bahwa pompa akan digerakkan oleh motor dengan putaran (n) ; 1500 rpm.
Sehingga kapasitas pompa hidrolik yang akan dipakai dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai b e rik u t:
34
n
_ 60x86546,25 1500
Qp - 3461,85/72777^ / p u t
Qp !S3 3,46I c e /p u t
Hasil perhitungan diatas selanjutnya dicocokkan dengan katalog poinpa hidrolik (lihat lampiran), untuk mendapatkan tipe pompa yang sesuai. Dalam hal ini dipilih tipe pompa single pum p dengan spesifikasi :
1. Tipe pompa ; V I0-2.
2. Displacement p er rev : 6,5 cc.
3. Rpm motor : 1500 rpm.
4. Maksimum pressure ; 175 bar.
35
5.6 Waktu Kerja
a .
200x3115,665
5.7 Waktu Ketnbali
Sebelum liiencari waktu urituk kembali terlebih dahulu dihitung luas annulus silinder. L\las annulus silinder dapat dihitung sebagai b e rik u t:
7 T x [ d ^ - d , " )
36
Sehingga waktu untuk kembali dapat dihitung sebagai berikut
L x A . Qac,
200x2098,305 77891,625
T, = 5 , 3 S l d tJadi waktu keseluruhan proses adalah ; 8 + 5,387 =13,387 dt.
5.8 Tekanan Balik
Dengan menggunakan d ata-d ata:
♦ Gaya yang bekerja pada batang torak (berat mati meja luncur, setempel, dan tiang penguat) adalah sebesar : 361,684 kg :3616,84 N.
Maka besarnya tekanan balik yang terjadi pada penampang tovak bagian bawah adalah sebagai b e rik u t;
p — HTf
" A
_ 3616,84 2098,305
I mrn^
5.9 Pipa Saluran
Diameter pipa saluran mempengaruhi kecepatan aliran fluida didalam pipa yang menentukan jenis aliran tersebut. Jenis aliran yang dikehendaki adalah
aliran laminer dengan angka reynold dibawah 2300. Diameter pipa saluran didapatkan dengan cara mengasumsikan bahwa pipa ada dipihak delivery dan diasumsikan kecepatan aliran 3 m/dt. Dari lampiran daftar pompa didapatkan delivery flo w rate 9,4 L/min. Untuk mencari besar diameter pipa yang
digunakan lihat lampiran hubungan antara flow rate, kecepatan aliran dan diameter pipa saluran. Tarik garis dari 9,4 L/min pada skala flo w rate yang dihubungkan dengan nilai 3 pada skala kecepatan flo w dan didapatkan besar diameter pipa yang akan digunakan yaitu sebesar 0,85 cm : 8,5 mm. Sehingga kecepatan fluida di dalam pipa dapat dihitung sebagai b e rik u t:
V -
X 0,785
77891,625 8,5^ X 0,785
V = n i 3 , ? > 5 6 m m l d t
Untuk mengetahui jenis aliran tersebut, perlu diketahui jenis fluida hidroliknya dan besar angka reynoldnya..
Fluida hidrolik yang dipakai adalah Energol-HP 32 (lihat lampiran bahan oli).
Dengan mengetahui jenis fluida yang dipakai maka didapatkan data viskositas fluida bahan oli v ; 36,529 mm^ / dt ( diambil pada temperatur 40 ° pada lampiran bahan oli).
Sehingga angka reynold dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai b e rik u t;
38
Dengan diperolehnya angka reynold dibawah 2300 maka dapat ditentukan jenis alirannya, yaitu aliran laminer sehingga sesuai dengan perencanaan yang kita inginkan.
5.10 Kehilangan Tekanan Dalam Pipa
Kehilangan tekanan mempengaruhi tenaga penggerak pompa. Dengan kehilangan tekanan tersebut maka tenaga yang dibutuhkan untuk memenuhi tekanan kerja akan semakin besar.
Dengan :
♦ Panjang pipa ( L ) : 3000 mm.
♦ Percepatan gravitasi ( g ) : 9810 m m /dtl
♦ Herat jenis oli ( y ) : 0,878 kg/cm : 86 . 10 N/mm^
♦ Koefisien gesek : A.: 64/319,568 : 0,2.
♦ Diameter dalam pipa D ; 8,5 mm.
M aka besamya kehilangan tekanan dapat dihitung sebagai b e rik u t:
/ I x r x Z x F ^
A r = ---
2 x D x g
_ 0,2 X 86.10'^ X 3000 X1992,989^
2 x 8 ,5 x 9 8 1 0
AP = 0,1237V/mm'
5.11 Tenaga PenggerakPompa.
Dengan;
♦ Kapasitas pompa (Q ? ); 3,461 c c /p u t; 5,005 L/min.
♦ Efisiensi total (ritot): 0,8.
♦ Tekanan kerja di dalam silinder hidrolik (P k ): 32,095 N /m m ^: 320,95 bar.
M aka besarnya tenaga penggerak pompa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai b e rik u t;
P, x Q
P — ”
600xt7,„,„,
320,95 X 5,005 600x0,8
5.12 Tenaga Penggerak Pompa Setelah Kehilangan Tekanan Dengan menggunakan data-data;
♦ Tekanan total yang dibutuhkan pompa ;32,095 N/mm^ = 320,95 bar.
♦ Kehilangan tekanan pada flo w control valve ; 9 bar.
♦ Kehilangan tekanan pada pipa : 0,123 bar.
♦ Kehilangan tekanan pada directional valve : 0,21 bar.
♦ Kehilangan tekanan pada check valve : 0,4 bar
Tekanan total yang dibutuhkan untuk mencari besar tenaga penggerak pompa adalah : 302,95 + 9 + 0,123 + 0,21 + 0,4 = 330,683 bar.
M aka besarnya tenaga penggerak pompa setelah adanya kehilangan tekanan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai b e rik u t;
^ ^ 330,683x5,005 600x0,8
p = \AA% KW
P = 4,630//P
Sehingga dalam perencanaan ini dipakai motor dengan daya 5 HP dan putaran 1500 rpm.
5.13 M a t e r i a l S i li n d e r
Material silinder yang digunakan adalah material silinder dengan tipe STPG 38 kelas 2 dengan standdivt JIS.G.3454 (lihat lampiran bahan material silinder).
Data bahan :
♦ Jenis material silinder : Pipa baja karbon JIS G 3454 - 1978
♦ Kekuatan tarik material silinder ; 412 N/mm^.
♦ Tebal silinder : 7 mm.
♦ Jari-jari dalam silin d er; (65/2); 32,5 mm.
♦ Jari-jari luar silin d er: 72/2 ; 36 mm.
♦ Tekanan kerja di dalam silinder : 32,095 N/mm^.
40
Karena silinder hanya mendapat tekanan dari dalam saja maka pada material silinder mendapat tegangan kompresi dan tegangan tarik yang besamya dapat dihitung dengan persamaan sebagai b e rik u t:
P . y . r 1 -
3 6 ^ - 3 2 , 5 ' 1 - 36^
32,5^
(j^ = -?)2,Q951 min^ {tekan)
Demikian juga tegangan tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai b e rik u t;
1 + ^
32,095x32,5'
3 6 ^ - 3 2 ,5 ^
1
+
36^3 2 ,5 '
cr,
- 3 \ A , ^ 9 N I m m ^ { t a r i k )
Dari perhitungan diatas didapatkan harga tegangan tekan Or dan tegangan tarik a t , sehingga besam ya tegangan geser maksimum Tmax dapat dihitung sebagai b e rik u t;
42
m a x
r
m ax= 2
3 14,89-(-32,095)
2r_=173,493/V /m w ^
Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa material silinder tersebut aman karena tegangan tarik dan tegangan tekan lebih kecil dari batas maksimuin tegangan tarik dan tegangan tekan material silinder yang digunakan.
Dengan asumsi bahwa penutup depan dan penutup belakang sangat kuat, maka besamya tekanan maksimum didalam silinder hidrolik dapat dihitung.
Dengan menggunakan data-d ata;
♦ Kekuatan tarik material silinder : 412 N /mm^
♦ Jari-jari dalam silinder ( r j) : 32,5 mm.
♦ Jari-jari luar silinder (tq) : 36 mm.
M aka tekanan maksimum didalam silinder dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai b e rik u t;
/ 2 2 \
(7 X i r — r )
p — yp ‘ '
y p o 2
2 x r „
^ 41 2 x (3 6 ^-3 2 ,5 ^) 2x32,5"
P ^ ^ = A 6 , 1 5 W l m m ^
Dari perhitungan diatas diperoleh tekanan maksimum yaitu sebesar : 46,758 N/mm^, karena Pyp lebih besar dari maka silinder aman.
Dengan asumsi bahwa tidak ada kerusakan lain selain kerusakan pada sambungan las keliling, maka kekuatan sambungan las keliling dapat dihitung.
Dengan menggunakan d a ta ;
♦ Tebal las ( h ) ; 3 mm.
♦ Angka keamanan ( N ) ; 2.
♦ Kekuatan tarik bahan las (s y p ): 50.000 psi = 344,7 N/mm^ (elektrode yang digunakan E.60 xx).
43
^ — ^— n
Gambar 3.3 : Sambungan Las Silinder dan Flens Silinder
M aka besam ya kekuatan las keliling silinder dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai b e rik u t:
F S
_________^ m ax _________ ^ y P
I x h x TTx r N
2 x 3 x 3 ,1 4 x 3 6 2
13,12Nhjtm^ < l l 2 , 3 5 N / m m ^
Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa sambungan las antara silinder dengan penutup belakang aman.
44
Kekuatan ulir pada penutup bagian depan dengan silinder hidrolik dapat dihitung, dengan asumsi bahwa tidak ada kerusakan lain selain kerusakan pada ulir.
Dengan menggunakan data sebagai b e rik u t:
♦ Panjang ulir (1): 10 mm
♦ Kekuatan tarik silinder ; 412 N/mm^
♦ Angka keamanan ( N ) ; 3
Gambar 3.4 ; Sambungan Ulir Silinder dan Penutup Silinder Maka kekuatan ulir dapat dihitung sebagai b e rik u t:
0 ,5 8 x 5
______ yjl_ y, ____ mo\F N
2 X / X ; t X r.0 ,5 8 x 4 1 2 ^ 50.000 3 " 2 x 1 0 x 3 , 1 4 x 3 6
1 9 , 6 5 N l m m ^ > 2 2 . \ \ N l m m ^
Jadi dari perhitungan diatas dapat diketahui bahwa ulir pada silinder hidrolik dalam keadaan aman.
