Pelajari tentang Perhitungan Las

Perhitungan Las

Pada base housing dan spindle housing akan disambung menggunakan las. Pengelasan menggunakan kawat las berjenis E6013 dengan tegangan bengkok ijin ( σ_b ) sebesar 430 N/mm² dan tebal pengelasan minimal 3mm. Pengelasan digunakan untuk menyambungkan base housing dan spindle housing.

Perbandingan untuk ukuran dimensi kampuh las yang akan digunakan pada perancangan menggunakan rumus yang ada pada lampiran :

Sebagai perbandingan

Rumus 1 : Rumus 2 : Rumus 3 : σ_t= F

L. S σ_t= F

√

^{2. L . S}

σ_t=5,66. M_b π . S . D² Keterangan :

σ_t = Tegangan ijin yang diberikan F = Gaya yang di terima

L = Panjang dari kampuh Las ( karena dalam perancangan berbentuk pipa maka panjang kampuh las merupakan Keliling dari diameter base housing )

S = tebal dari kampuh las yang akan digunakan Diketahui :

σ_t = _430N/mm²

F = 164,375 N (16,77 kg x 9,8) D = 100mm

L = Keliling lingkaran ( 2π . r ) = ( 2π .50 ) = 314,159 mm S = tebal kampuh las

M_b = F. (ι) = 164,375.32 = 5260 Nmm

Jawab :

Rumus 1 Rumus 2 Rumus 3

σ_t= F L. S

430= 164,375 314,159. S S=0,52322

430 S=1,2168x10⁻³ S=0,0012168

σ_t= F

√

^{2. L . S}

430= 164,375

√

^{2.314,159. S}

S= 164,375

√

^{2.314,159.430}

S= 164,375

√

^{2.314,159.430}

S=8,6040x10⁻⁴ S=0,00086040

σ_t=5,66. M_b π . S . D² 430=5,66.5260

π . S .100² S= 5,66.5260

π .430.100² S= 29771,6

13508848,41 S=2,203x10⁻³ S=0,002203

Dari dimensi tebal kampuh las yang ada dimensi yang sudah dipilih yaitu dimensi kampuh las dengan tebal 3 mm dikarenakan minimal pemakanan las listrik adalah sebanyak 2 mm. secara perhitungan dibutuhkan dari perhitungan rumus ke 3 dengan hasil paling mendekati minimal las kampuh las.

Menghitung tegangan bengkok yang terjadi pada kampuh las : Diameter Batang Base Housing (d) = 100 mm

Panjang (ι) = 32mm

Lebar kampuh (s) = 3 mm (lebar minimum)

Tebal/tinggi kampuh t = s.sin 45^° = 0,707. S Gaya (F) = 16,77 Kg, maka 16,77 kg x 9,8 =164,375 N

Momen bengkok M (¿¿b)

¿

= F. (ι) = 164,375.32 = 5260 Nmm

σ_b= 4.M_b π.0,707. s. d² σ_b=5,66. M_b

π . s . d²

σ_b=5,66. 5260

π.3.100² =0,315N/mm²

Dapat disimpulkan jika hasil tegangan bengkok ( σ_b ) perhitungan ≤ tegangan bengkok ijin ( ^σb ) elektroda. Maka kawat las dengan tipe E6013 aman digunakan.

Perhitungan Baut

Dalam perancangan Workhead pada Mesin Grinding TOPWORK M-40 ini mur dan baut digunakan untuk merangkai beberapa elemen mesin diantaranya : 1. Baut pada penyangga bed dengan workhead

2. Baut pada penyetel sudut vertikal 3. Baut pada penyetel sudut horizontal

4. Baut pengikat antara spindle dan connector chuck

1. Baut pada penyangga bed dengan workhead

Perhitungan baut penyangga pada workhead dengan bed dilakukan untuk mengetahui konstruksi yang dibuat aman pada penyangga stand housing dengan bed. Baut yang digunakan adalah terbuat dari Alloy Steel Grade 8.8 sebanyak 2 buah dan harus menopang beban total part adalah 35,917 Kg yang dibulatkan menjadi 36 Kg. Untuk menghitung total gaya, maka digunakanlah rumus:

F=m. g

Dimana :

F = gaya

m = massa

g = gaya gravitasi (9,8 m/s)

Diketahui massa atau berat total yang ditopang oleh baut sebanyak 2 buah terbuat dari alloy steel grade 8.8 menopang beban sebesar 36 Kg

Maka, total gaya (F) adalah sebesar F=(m. g)/2

F=(36kg .9,8)/2=176,4N

Untuk mengetahui besar baut yang digunakan pada penyangga bed dengan workhead maka digunakan lah rumus .

Tegangan Tarik pada baut : (σ) = F / A

Diketahui :

Gaya (F) = 176,4 N Tegangan Ijin (σ) = 800 N/mm Jawab :

σ=F A

σ= F

1

4. π .dc² σ= 4.F

π . dc². d

¿ π .¿¿ 800=4.176,4N

¿

d²=4. 176,4 π .800

d=

√

0,28075

d=0,53mm x 3 (factor safety) d=1,59mm

Dari hasil perhitungan baut yang dibutuhkan minimal menggunakan baut dengan diameter minor 1,59mm dari faktor safety yang digunakan. Pada perancangan yang sudah ditetapkan sesuai dengan konstruksi dan ukuran standart dari mesin, maka digunakanlah baut M12 dengan diameter minor sebesar 10,2mm.

2. Baut pada penyetel sudut vertikal

Baut yang digunakan adalah sebanyak 1 buah, yang fungsinya menyetel sudut kemiringan vertikal terbuat dari bahan alloy steel grade 8.8 yang menopang beban yaitu sebesar 36 Kg , maka (F) sebesar 352,8 _N/mm² .

Diketahui :

Gaya (F) = 352,8 N/mm² Tegangan Ijin (σ) = 800 N/ _mm²

Mengetahui diameter baut berdasarkan perhitungan tegangan tekan σ=F

A

σ= F

1

4. π .dc² σ= 4.F

π . dc² d

¿ π .¿¿ 800=4.352,8

¿

d²=4. 352,8 π .800 d=

√

^0,5615

d=0,75m m

hasil perhitungan menunjukan bahwa diameter baut yang digunakan adalah 0,75mm namun setelah dikalikan faktor safety untuk keamanan adalah sebagai berikut :

factor safety d=0,75mm x3¿ ) d=2,25mm

Dari hasil perhitungan baut yang dibutuhkan minimal menggunakan baut dengan diameter minor 3,75mm dari factor safety yang digunakan. Pada Perancangan baut yang digunakan untuk penyetelan sudut vertical yaitu baut M16 x 45 dikarenakan menyesuaikan konstruksi dan ukuran pada part yang lama.

5. Baut pada penyetel sudut horizontal

Baut yang digunakan sebanyak 1 buah, yang fungsinya menyetel sudut kemiringan Horizontal terbuat dari bahan alloy steel grade 10.9 yang hanya menopang beban sebesar 16773 gram (16,773 Kg), maka Gaya (F) yang dihasilkan sebesar 164,375 N (Lihat Tabel data part pada lampiran 2).

Diketahui :

Gaya (F) = 164,375 N

Tegangan bengkok Ijin (σ) = 1000 N/mm² Tegangan geser ( τ_α ) = 330,948 N

Panjang ulir ( l¿ = 31 mm

Tegangan geser dan tegangan bengkok

Beban yang ditumpu oleh baut untuk penyetel sudut horizontal mengalami Tegangan beban geser ( ^Fa ) sebesar 164,375 N dengan diketahui sebagai berikut :

Kekuatan tegangan geser dan bengkok pada baut Gaya:

F_t=F=164,37N

Momen bengkok:

Mb=F . l

Mb=164,37N .31mm=5095,625Nmm

Menentukan Ukuran baut yang dibutuhkan dari rumus : Tegangan Geser:

τ_g=F_t A τ_g= F_t

1

4. π . dc² τ_g= 4.F_t

π . dc²

330,948=4.164,37N π .d² d²=4.164,37N

π .330,948 d=

√

^0,632372

d=0,8mm x3(factor safety) d=2, 4mm

Tegangan bengkok:

σ_b=M_b W σ_b= M_b

π . dc³ 32 σ_b= M_b

π . dc³ 32

1000=32.5095,625Nmm π .(d)³ d³=32.5095,625Nmm

π .1000 d=

√

^351,9036

d=3,730mm x3(factor safety) d = 11,19mm

Dari hasil perhitungan kedua rumus yang digunakan dapat ditarik kesimpulan bahwa ada perbedaan yang signifikan dari tegangannya, maka dari itu Pada Perancangan baut yang digunakan untuk penyetelan sudut vertical yaitu baut M16 x 65 dikarenakan menyesuaikan konstruksi dan ukuran pada part yang lama.

6. Baut pengikat antara spindle dengan connector chuck

Menggunakan sebanyak 6 Baut terbuat dari bahan alloy steel grade 12.9 sebagai baut pengikat connector chuck dengan F sebesar 26,46 N (Massa dari connector chuck sebesar 2,617 Kg, kemudian di bulatkan ke atas menjadi 2,7 Kg) dan chuck dengan F sebesar 38,22 N (Massa dari chuck yang mencekam benda kerja sebesar 3,9 Kg). Maka gaya total dari connector chuck dan chuck

sebesar (F) = 64,68N dengan tambahan gaya dari benda kerja F (¿¿bk)

¿

rata- rata = 9,8 N (berat rata-rata pada benda kerja yang dikerjakan sebesar 1 kg tanpa ditumpu) maka gaya total (F_t) yang terima yaitu sebesar:

F_t=F+F_bk

F_t=64,68+9,8=74,48N / 6 (baut) = 12,4133 N

Diketahui:

Tegangan bengkok Ijin (σ) = 1200 N/mm² Tegangan geser ( ^τα ) = 330,948 N

Panjang ulir ( l¿ = 16 mm

Momen bengkok:

Mb=F_t. l

Mb=74,48N .16mm=1191,68Nmm

Menentukan ukuran baut menggunakan rumus Tegangan geser dan tegangan bengkok

Tegangan geser : τ_g=F_t

A τ_g= F_t

1

4. π . dc² τ_g= 4.F_t

π . dc²

330,948=4.12,4133N π .d² d²=4 .12,4133N

π .330,948 d=

√

^0.04775

d=0.04775x3(factor safety)

d=0,24mm

Tegangan bengkok:

σ_b=M_b W σ_b= M_b

π . dc³ 32 σ_b= M_b

π . d c³ 32

1000=32.1191,68Nmm π . d³ d³=32.1191,68Nmm

π.1000 d=

√

^312,14

d=2,3x3(factor safety) d=6,9mm

Pada Perancangan baut yang digunakan untuk pengikat antara spindle dengan connector chuck menggunakan baut M8 x 16 menyesuaikan kostruksi connector chuck