PROYEK AKHIR. Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna Memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program studi DIII Teknik Mesin

HALAMAN JUDUL

RANCANG BANGUN MESIN PRESS HIDROLIK 10 TON (SISTEM DAN SILINDER HIDROLIK)

PROYEK AKHIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna Memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Program studi DIII Teknik Mesin

Oleh :

MUHAMMAD RIFAN ASSIDDIQI I8617026

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2020

ii

LEMBAR PENGESAHAN

iii

BERITA ACARA

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir Diploma III Teknik Mesin.

Dalam laporan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu terselesaikannya laporan ini, yaitu kepada :

1. Bapak Dr. Budi Santoso S.T.,M.T. selaku Kepala Prodi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T.,M.T. selaku pembimbing 1 Tugas Akhir Jurusan Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Dr. Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M.T. selaku pembimbing 2 Tugas Akhir Jurusan Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Harjunanto selaku teman kelompok Tugas Akhir Jurusan Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

5. Rifki Irsandhi selaku teman kelompok Tugas Akhir Jurusan Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

6. Kedua orang tua dan seluruh rekan-rekan yang senantiasa memberikan do’a dan motivasi dalam menyelesaikan setiap tugas perkulihaan.

7. Bengkel bapak Gandung yang telah banyak membantu dalam proses penyelesaian alat.

8. Teman-teman yang telah banyak membantu selama pengerjaan laporan Tugas Akhir Jurusan Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

v

Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menambah ilmu pengetahuan bagi kita semua. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.

Surakarta, 1 Oktober 2020

MUHAMMAD RIFAN ASSIDDIQI

vi ABSTRAK

RANCANG BANGUN MESIN PRESS HIDROLIK 10 TON (SISTEM DAN SILINDER HIDROLIK)

Abstrak

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pada saat ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Selain di dunia industri, perkembangan ilmu dan teknologi juga dapat dimanfaatkan pada proses pembelajaran di tingkat perguruan tinggi sebagai alat penunjang penelitian maupun proses praktikum. Pemanfaatan ilmu pengetahuan dan teknologi salah satunya pada prinsip pembentukan logam. Mesin press hidrolik 10 ton merupakan suatu alat atau mesin berkapasitas 10 ton yang dirancang untuk membantu proses pembentukan logam maupun untuk menguji suatu spesimen dengan menggunakan silinder hidrolik sebagai penekanya. Prinsip dasar dari sistem hidrolik berasal dari Hukum Pascal, pada dasarnya menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh zat cair tersebut ke segala arah dengan sama besar. Mesin tersebut mengunakan power pack berfungsi sebagai pembangkit aliran yaitu mengalirkan fluida ke seluruh komponen sistem hidrolik untuk mentransfer tenaga yang diberikan oleh motor listrik sehingga dapat mengerakan silinder hidrolik untuk bergertak maju (Outstroke) dan mundur (Instroke) yang dioperasikan secara otomatis melalui sistem kontrol elektrik. Spesifikasi umum power pack ini adalah motor listrik 3 phase 5,5 hp, gear pump 12 cc/rev, tekanan maksimal 124,7 bar, panjang langkah silinder hidrolik 300 mm.

Kata kunci : Mesin tekan hidrolik, sistem hidrolik, silinder hidrolik.

vii

DESIGN AND FABRICATION OF A 10 TON HYDRAULIC PRESS MACHINE

(SYSTEM AND HYDRAULIC CYLINDER) Abstract

The development of science and technology has been increased greatly in this past few years. Beside from industrial aspect, the development of science and technology can be utilized for learning process on college as support tools for research as well as lab work. One of the utilization of science and technology can be found on metal forming principles. The 10 ton hydraulic press machine is a machine or tool that has 10 tons of capacity which is designed to help metal forming process and to examine specimens using hydraulic cylinder as the suppressor. The basic principle of hydraulic system is developed from Pascal’s law which basicly state that the pressure given to the fluid on a closed room will be forwarded by the fluid itself in all direction with the same pressure force. The machine uses power pack that function as generator to flowing the fluid to all hydraulic system components to transfer the power given by electric motor, therefore, the hydraulic cylinder can be moved forward (Outstroke) and moved backward (Instroke) which is operated automatically by electric control system. The general specification of this power pack is electric motor 3 phase 5,5 hp, gear pump 12 cc/rev, maximum pressure 124,7 bar, hydraulic cylinder stroke 300 mm.

Keyword : hydraulic press machine, hydraulic system, hydraulic cylinder

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... 1

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

BERITA ACARA ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

ABSTRAK ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR NOTASI... xv

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Manfaat ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Mesin Press Hidrolik ... 3

2.2 Keuntungan dan Kerugian Sistem Hidrolik ... 4

2.3 Komponen-komponen Penyusun Sistem Hidrolik ... 5

2.3.1 Motor listrik ... 5

2.3.2 Pompa Hidrolik ... 6

2.3.3 Katup (Valve) ... 10

2.3.4 Silinder Kerja Hidrolik ... 11

ix

2.3.5 Manometer (Pressure Gauge) ... 13

2.3.6 Filter Oli ... 14

2.3.7 Fluida Hidrolik ... 15

2.3.8 Pipa Saluran Oli ... 15

2.3.9 Unit Pompa Hidrolik (Power Pack) ... 16

2.4 Istilah dan Lambang dalam Sistem Hidrolik... 16

BAB 3 PROSES PERANCANGAN 3.1 Tahapan Perencanaan ... 21

3.1.1 Studi Literatur ... 22

3.1.2 Menggambar Sketsa ... 22

3.1.3 Perhitungan Daya dan Komponen ... 22

3.1.4 Menggambar Teknik ... 22

3.1.5 Perencanaan Proses Produksi ... 22

3.1.6 Proses Produksi dan Perakitan ... 23

3.1.7 Pengujian ... 23

3.1.8 Analisa dan Perbaikan ... 23

3.1.9 Menyusun Laporan ... 24

3.2 Sketsa ... 24

3.2.1 Cara Kerja Mesin ... 25

3.2.2 Komponen Mesin ... 25

3.3 Perancangan Sistem Hidrolik ... 34

3.3.1 Sirkuit Hidrolik ... 34

3.3.2 Sistem Kontrol Elektrik ... 35

3.4 Analisa Kerja Sistem Hidrolik ... 36

3.4.1 Sirkuit Stand by ... 36

3.4.2 Sirkuit Mode Manual ... 37

x

3.5 Perhitungan Daya dan Silinder Hidrolik ... 42

BAB 4 PELAKSANAAN DAN PERENCANAAN PROSES PRODUKSI 4.1 Perencanaan Pengerjaan Bagian Mesin ... 45

4.1.1 Proses Produksi Guide pin bushing ... 46

4.1.2 Proses produksi Bushing house bracket ... 48

4.1.3 Proses Produksi Bushing house ... 50

4.1.4 Proses produksi Penghubung guide pin dengan silinder ... 53

4.1.5 Proses Produksi Pin Dowel... 54

4.1.6 Proses Produksi Guide Pin ... 56

4.1.7 Proses produksi Pemegang bracket control panel ... 57

4.1.8 Proses produksi Bracket control panel bawah ... 58

4.1.9 Proses produksi Bracket control panel atas ... 60

4.1.10 Proses produksi Pemegang sensor ... 61

4.2 Perhitungan Waktu Proses Produksi ... 63

4.2.1 Guide pin bushing ... 63

4.2.2 Bushing house bracket ... 69

4.2.3 Bushing house ... 72

4.2.4 Penghubung guide pin dengan silinder ... 78

4.2.5 Pin Dowel ... 81

4.2.6 Guide Pin ... 84

4.2.7 Pemegang bracket control panel ... 88

4.2.8 Bracket control panel bawah ... 90

4.2.9 Bracket control panel atas ... 91

4.2.10 Pemegang sensor ... 93

4.3 Perhitungan Biaya ... 95

xi

4.3.1 Biaya Bahan ... 96

4.3.2 Estimasi Biaya Permesinan ... 101

4.4 Perakitan, Operasi dan Perawatan ... 104

4.4.1 Perakitan ... 104

4.4.2 Pengoperasian Mesin... 106

4.4.3 Perawatan Mesin ... 108

4.5 Pengujian Mesin ... 110

BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 111

5.2 Saran ... 111 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Minyak Dalam Pipa Menurut Hukum Pascal ... 3

Gambar 2. 2 Motor Listrik ... 5

Gambar 2. 3 Pompa Single-Stage Tekanan Rendah ... 6

Gambar 2. 4 Double Pump ... 7

Gambar 2. 5 External Gear Pump ... 7

Gambar 2. 6 Internal Gear Pump ... 8

Gambar 2. 7 Pompa Torak Aksial ... 8

Gambar 2. 8 Torak Radial ... 9

Gambar 2. 9 Pompa Sekrup ... 9

Gambar 2. 10 Katup Pengatur Tekanan ... 10

Gambar 2. 11 Katup Pengatur Arah Aliran ... 11

Gambar 2. 12 Silinder kerja penggerak tunggal ... 12

Gambar 2. 13 Silinder kerja penggerak ganda ... 12

Gambar 2. 14 Manometer... 14

Gambar 2. 15 Filter Oli ... 14

Gambar 2. 16 Pipa Saluran Oli ... 16

Gambar 3. 1 Diagram Alir Tahapan Perancangan ... 21

Gambar 3. 2 Sketsa Mesin Press Hidrolik 10 Ton... 24

Gambar 3. 3 Control panel ... 26

Gambar 3. 4 Motor listrik ... 26

Gambar 3. 5 Gear Pump ... 27

Gambar 3. 6 Fitting Hidrolik ... 27

Gambar 3. 7 Silinder hidrolik ... 28

Gambar 3. 8 Rangka Mesin ... 28

Gambar 3. 9 Meja Cetakan ... 29

Gambar 3. 10 Tangki Fluida... 29

Gambar 3. 11 Fleksibel kopling ... 30

Gambar 3. 12 Directional solenoid valve ... 30

Gambar 3. 13 Manifold Block ... 31

xiii

Gambar 3. 14 Filter Oli ... 31

Gambar 3. 15 Pressure gauge ... 32

Gambar 3. 16 Oli Level ... 32

Gambar 3. 17 Check Valve ... 33

Gambar 3. 18 Relief Valve... 33

Gambar 3. 19 Sirkuit Hidrolik ... 34

Gambar 3. 20 Sirkuit Elektrik ... 35

Gambar 3. 21 Sirkuit Hidrolik Stand by ... 36

Gambar 3. 22 Sirkuit Elektrik Stand by ... 37

Gambar 3. 23 Sirkuit mode manual turun ... 38

Gambar 3. 24 Sirkuit mode manual naik ... 39

Gambar 3. 25 Sirkuit otomatis turun ... 40

Gambar 3. 26 Sirkuit otomatis pada TMB ... 41

Gambar 3. 27 Sirkuit otomatis naik ... 41

Gambar 4. 1 Diameter hasil penekanan briket arang ... 110

Gambar 4. 2 Panjang hasil penekanan briket arang ... 110

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Simbol-simbol pipa hidrolik ... 17

Tabel 2. 2 Simbol katup pengarah menurut jumlah lubang dan posisi kontrol ... 18

Tabel 2. 3 Simbol-simbol untuk pengoperasian katup... 19

Tabel 2. 4 Lambang beberapa komponen penyusun dalam sistem hidrolik ... 20

Tabel 4. 1 Kode Urutan Pengerjaan. ... 45

Tabel 4. 2 Proses produksi Guide pin bushing atas ... 46

Tabel 4. 3 Proses produksi Guide pin bushing bawah ... 47

Tabel 4. 4 Proses produksi Bushing house bracket ... 49

Tabel 4. 5 Proses produksi Bushing house 1 ... 50

Tabel 4. 6 Proses produksi Bushing house 2 ... 51

Tabel 4. 7 Proses produksi Assembling Bushing house ... 52

Tabel 4. 8 Proses produksi Penghubung guide pin dengan silinder ... 53

Tabel 4. 9 Proses produksi Pin Dowel ... 55

Tabel 4. 10 Proses produksi Guide Pin ... 56

Tabel 4. 11 Proses produksi pemegang bracket control panel ... 57

Tabel 4. 12 Proses produksi bracket control panel bawah ... 59

Tabel 4. 13 Proses produksi bracket control panel atas ... 60

Tabel 4. 14 Proses produksi pemegang sensor ... 62

Tabel 4. 15 Estimasi Biaya Material Control Panel ... 96

Tabel 4. 16 Estimasi biaya material power pack ... 98

Tabel 4. 17 Estimasi biaya material rangka mesin press hidrolik ... 99

Tabel 4. 18 Perhitungan waktu proses produksi komponen pelengkap rangka .. 102

Tabel 4. 19 Perhitungan waktu proses produksi tangki oli ... 102

Tabel 4. 20 Perhitungan waktu proses produksi rangka utama ... 102

Tabel 4. 21 Estimasi biaya proses permesinan komponen pelengkap rangka .... 102

Tabel 4. 22 Estimasi biaya proses permesinan tangki oli ... 103

Tabel 4. 23 Estimasi biaya proses permesinan rangka utama ... 103

Tabel 4. 24 Estimasi biaya total... 103

xv

DAFTAR NOTASI

Notasi Keterangan Satuan

Dp Dr

Ds S v N A1 A2 P V

Diamater piston Diamater rod Diamater silinder Stroke

Displacement Putaran motor listrik

Luas penampang piston tanpa rod Luas penampang piston dengan rod Tekanan yang terjadi pada silinder Volume oli yang diperlukan silinder Debit aliran yang dibutuhkan silinder Daya motor listrik

Diamater poros

Waktu langkah maju (outstroke) Waktu langkah mundur (instroke)

mm mm mm mm cm³/putaran

rpm mm mm bar

L liter/menit

HP mm s s m/s m/s Q

P d t1 t2

𝑣₁ Kecepatan langkah maju (outstroke)

𝑣₂ Kecepatan langkah mundur (instroke)