analisa kekuatan rangka mesin press batako …/analisa... · bapak ir. wijang wisnu r, ... daftar...

ANALISA KEKUATAN RANGKA MESIN PRESS BATAKO STYROFOAM DAN PRESS BOTOL PLASTIK

PROYEK AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar

Ahli Madya

Disusun Oleh :

ERSAN WIJAYANTO I 8109016

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN PRODUKSI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2012

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii


commit to user

iv


commit to user

v

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah serta puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala

Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga Proyek Akhir dengan judul “Analisa

Kekuatan Rangka Mesin Press Batako Styrofoam dan Press Botol Plastik” ini

dapat terselesaikan dengan baik. Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Ahli Madya di Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret.

Pada kesempatan ini tidak lupa mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya atas terselesaikannya Proyek Akhir ini, kepada :

1. Bapak Heru Sukanto, S.T., MT. selaku Ketua Program D3 Teknik

Mesin Universitas Sebelas Maret.

2. Bapak Ir. Wijang Wisnu R, M.T. dan Bapak Teguh Triyono S.T.

selaku Dosen Pembimbing I dan II yang telah banyak membantu dan

memberikan masukan untuk Proyek Akhir ini.

3. Mas Endri dan Mas Arifin, selaku laboran di Laboratorium Proses

Produksi Universitas Sebelas Maret yang telah banyak memberikan

bantuan dalam penyelesaian Proyek Akhir ini.

4. Solo Metal Industry (SOMIN), yang telah berkenan untuk memberikan

pinjaman tempat dan peralatan untuk pengerjaan Proyek Akhir ini.

5. Semua Karyawan Solo Metal Industry (SOMIN), yang telah banyak

memberikan masukan dan bantuan pada saat proses pengerjaan Proyek

Akhir ini.

6. Semua teman – teman D3 Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas

Maret angakatan 2009, yang telah banyak memberikan saran dan

informasi dalam pengerjaan Proyek Akhir ini.

7. Bapak dan Ibu tercinta, yang selalu memberikan doa, semangat serta

motivasi untuk terselesaikannya Proyek Akhir ini.

Banyak disadari bahwa dalam penulisan laporan Proyek Akhir ini

masih banyak kekurangan karena keterbatasan kemampuan pengetahuan. Oleh

karena itu dengan kerendahan hati mengharapkan kritik dan saran yang

membangun guna untuk penyempurnaan laporan ini.


commit to user

vi

Dengan penuh harapan semoga Proyek Akhir ini dapat bermanfaat dan

berguna bagi semua pihak.

Surakarta, Juli 2012

Penyusun


commit to user

vii

Ersan Wijayanto, “Analisa Kekuatan Rangka Mesin Press Batako Styrofoam Dan Press Botol Plastik”.

ABSTRAK

Pengolahan limbah Styrofoam dan botol plastik dengan mesin press akhir – akhir ini kurang efektif karena rangka tidak mampu menahan beban pengepresan yang diberikan. Berangkat dari permasalahan tersebut maka tujuan dari proyek akhir ini adalah analisa kekuatan rangka mesin press batako styrofoam dan press botol plastik.

Analisa kekuatan rangka ini menggunakan metode slope deflection sebagai solusi perhitunganya. Perhitungan kekuatan rangka ini difokuskan pada rangka utama dan rangka landasan molding dengan pembebanan dari hidrolik 20 ton. Selain itu laporan ini juga dilakukan analisa kekutan baut.

Dari hasil Analisa kekuatan rangka diperoleh bahwa rangka aman untuk menerima beban 20 ton dengan profil rangka yang digunakan adalah profil U100 dan profil U120. Analisa kekutan baut juga aman dengan ukuran minimum baut adalah M16.

Kata kunci : Styrofoam, Botol plastik, Metode slope deflection, dan Analisa kekuatan rangka.


commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ......................................................................................... i HALAMAN JUDUL ............................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii SALINAN BERITA ACARA PENDADARAN .................................................. iv KATA PENGANTAR .......................................................................................... v ABSTRAK ............................................................................................................ vii DAFTAR ISI ......................................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Tujuan Proyek Akhir ........................................................................ 2 1.3 Manfaat Proyek Akhir ...................................................................... 2 1.4 Rumusan Masalah ............................................................................ 3 1.5 Batasan Masalah ............................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka .............................................................................. 4 2.1.1 Difinisi Batako ........................................................................ 4 2.1.1 Batako Styrofoam ................................................................. 5 2.1.3 Limbah Botol Plastik ........................................................... 6 2.2 Analisa Kekuatan Rangka ................................................................ 7 2.2.1 Metode Perubahan Sudut (Slope Deflection Method) ........... 8 2.2.1.1 Penurunan Persamaan Perubahan Sudut ................. 10 2.3 Analisa Kekuatan Baut .................................................................... 12 2.4 Proses Permesinan ........................................................................... 13 2.4.1 Proses Permesinan Mesin Bor ............................................. 14 2.4.1.1 Parameter-Parameter Mesin Bor ............................. 14

2.4.2 Mesin Gerinda Tangan ......................................................... 16

BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Perencanaan Dan Gambar ................................................................ 17 3.2 Analisa Kekuatan Rangka ................................................................ 18 3.2.1 Analisa Kekuatan Rangka Utama ......................................... 19 3.2.2 Analisa Kekuatan Rangka Landasan Molding ...................... 24 3.2.3 Analisa Kekuatan Bahan Profil Rangka ............................... 26 3.3 Analisa Kekuatan Baut Pada Sambungan Rangka ............................ 27

BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Persiapan Proses Produksi ............................................................... 30 4.2 Proses Manufaktur ........................................................................... 31 4.2.1 Proses Pengeboran Lubang Pasak ......................................... 31 4.2.2 Pembuatan Landasan Molding .............................................. 32 4.3 Waktu Pengeboran Lubang Pasak .................................................... 32 4.4 Pembuatan Landasan Molding ......................................................... 34 4.4.1 Waktu Pemotongan Komponen Landasan Molding ............. 34


commit to user

ix

4.4.2 Waktu Pengelasan Komponen Landasan Molding ............... 35 4.4.3 Waktu Penggerindaan ............................................................ 35 4.5 Waktu Proses Pengecatan ................................................................ 35 4.6 Waktu Proses Perakitan Rangka ...................................................... 36 4.7 Estimasi Biaya ................................................................................. 38 4.7.1 Perhitungan Biaya Proses Permesinan .................................. 38 4.7.2 Komponen Mesin Dan Materialnya ...................................... 39 4.8 Perawatan Rangka ............................................................................ 40

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 41 5.2 Saran ................................................................................................ 41

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xii LAMPIRAN


commit to user

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kecepatan Potong Dan Kecepatan Pemakanan .......................... 15 Tabel 3.1 Kekuatan bahan baut ................................................................... 27 Tabel 4.1 Rincian waktu proses pengecatan ............................................... 36 Tabel 4.2 Waktu proses perakitan ................................................................ 38 Tabel 4.3 Rincian biaya permesinan ............................................................ 38 Tabel 4.4 Daftar Harga Komponen Mesin Dan Materialnya ....................... 39


commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Limbah Styrofoam Dan Botol Plastik ...................................... 1 Gambar 2.1 Jenis - Jenis Batako .................................................................. 4 Gambar 2.2 Batako Styrofoam ..................................................................... 6 Gambar 2.3 Limbah Botol Plastik ............................................................... 7 Gambar 2.4 Kerangka Kaku ....................................................................... 8 Gambar 2.5 Uraian Perubahan Sudut Kerangka Kaku ................................ 10 Gambar 2.6 Beban Eksentris Pada Baut ..................................................... 12 Gambar 2.7 Sudut Potong Mata Bor ........................................................... 14 Gambar 3.1 Desain Mesin Press Batako Styrofoam dan Press Botol Plastik ....................................................................................... 17 Gambar 3.2 Kerangka Kaku Mesin Press Batako Styrofoam dan Botol Plastik ...................................................................... 20 Gambar 3.3 Diagram Momen Lentur Dan Kurva Elastis Rangka Utama ...................................................................................... 23 Gambar 3.4 Kerangka Kaku Rangka Landasan Molding ........................... 24 Gambar 3.5 Diagram Momen Lentur Dan Kurva Elastis Rangka Landasan Molding .................................................................... 25 Gambar 3.6 Diagram Benda Bebas Baut Untuk Sambungan Rangka ........ 27 Gambar 3.7 Uraian Arah Beban Geser dan Sudut Putarnya ....................... 28 Gambar 4.1 Profil U 100 Yang Akan di Bor ............................................... 31 Gambar 4.2 Landasan Molding .................................................................... 32 Gambar 4.3 Mata Bor Bahan HSS ............................................................... 33 Gambar 4.4 Konstruksi Rangka Mesin Press Batako Styrofoam dan Press Botol Plastik ............................................................................. 37


commit to user

xii

DAFTAR PUSTAKA

B.H. Amstead, 1931, manufacturing Processes,Canada

Chu-Kia Wang, Ph.D.,1987,Analisa Struktur Lanjutan, Jakarta.

Ir. Rudy Gunawan, 1988, Tabel Profil Konstruksi Baja, Yogyakarta.

Joko Waluyo, 2010, Proses Produksi Dengan Perkakas Tangan, Jurnal Teknologi, AKPRINDO.

Khurmi, R.S. , Gupta, J.K, 2005, A Textbook Of Machine Design, Eurasia Publishing House (PVT.) LTD., Ram Nagar – New Delhi.

Tiurman Simbolon, 2009, Penelitian Batako Ringan Yang Terbuat Dari Campuran Styrofoam - Semen, Medan.


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Teknologi selalu mengalami perubahan dan perkembangan dari waktu ke

waktu. Hal ini sejalan dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan peningkatan

kebutuhan manusia, karena teknologi diciptakan untuk memberikan kemudahan

dan memenuhi kebutuhan manusia.

Dewasa ini kebutuhan manusia beraneka ragam, dari kebutuhan pangan,

sandang dan papan. Berfikir dari bagaimana manusia mewujudkan kebutuhan

yang diperlukan tersebut. Salah satu wujud dari pemikiran tersebut adalah

berdirinya industri-industri. Dimana di Indonesia ada tiga klasifikasi dari industri

yaitu : Industri kecil, industri menengah, dan industri besar. Salah satu dari ketiga

industri tersebut adalah industri pengolahan limbah styrofoam dan limbah botol

plastik (Disnakaer,2008).

Gambar 1.1. Limbah styrofoam dan botol plastik

Limbah-limbah tersebut akan diolah menjadi barang-barang yang memiliki

harga jual, salah satu contohnya adalah batako styrofoam. Dalam pengolahan

limbah styrofoam menjadi batako styrofoam memerlukan proses pengepresan

yang menggunakan mesin press. Mesin press yang digunakan dalam pengepresan

batako styrofoam ini menggunakan mesin press seperti yang biasa digunakan

dalam proses pengepresan batako. Sama halnya dengan proses pengolahan limbah


commit to user

2

styrofoam, limbah botol plsatik dalam pengolahanya juga menggunakan mesin

press. Pengepresan limbah botol plastik ini tidak untuk dijadikan barang yang

memiliki harga jual seperti pengolahan limbah styrofoam, tetapi hanya dilkukan

untuk memperbanyak proses pengangkutan limbah botol plastik. Dengan

meningkatnya pemakaian botol plastik secara tidak langsung juga meningkatkan

limbah botol plastik, sehingga dalam proses pengangkutan akan mengalami

kekurangan tempat untuk pengangkutanya, untuk itu dilakukan satu penanganan

dengan pengepresan limbah botol plastik dengan tujuan mengurangi diameter

botol plastik agar dapat memuat banyak dalam proses pengangkutan.

Namun, sayangnya mesin-mesin press yang biasa digunakan masih

memiliki kelemahan terutama pada rangka mesinnya. Pada umumnya sambungan

mesin press masih mengandalkan kekuatan las. Dimana sudah banyak diketahui

bahwa material yang dilas sangat rawan terhadap korosi terutama pada bagian

sekitar las-lasan dan akan berakibat fatal pada sambungan rangka.

Berdasarkan latar belakang diatas, maka dalam proyek akhir ini dilakukan

analisa kekuatan rangka mesin press yang sudah ada dan mengganti komponen

lain yang masih kurang aman.

I.2 Tujuan Proyek Akhir

Adapun tujuan Proyek Akhir ini adalah :

Menganalisa konstruksi rangka mesin press batako styrofoam dan press

botol plastik menggunakan metode slope deflection.

I.3 Manfaat Proyek Akhir

Adapun manfaat yang diperoleh selama melaksanakan Proyek Akhir

yaitu :

Mengetahui kekuatan rangka mesin press batako styrofoam dan press botol

plastik.

I.4 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan dibahas dalam laporan proyek akhir ini

adalah sebagai berikut :

Bagaimana menganalisa kekuatan rangka mesin press batako styrofoam

dan press botol plastik ?


commit to user

3

I.5 Batasan Masalah

Adapun batasan - batasan yang diterapkan dalam pembahasan ini

meliputi :

a. Analisa kekuatan rangka mesin press batako styrofoam dan press botol

plastik dengan metode slope deflection.

b. Berat profil dalam perhitungan diabaikan.

c. Komponen lain yang tidak dihitung dalam perhitungan ini dianggap aman.


commit to user

4

BAB II

DASAR TEORI II.1. Tinjauan Pustaka

II.1.1. Definisi Batako

Batako merupakan bahan bangunan yang berupa bata cetak alternatif

pengganti batu bata yang tersusun dari komposisi antara pasir, semen portland

dan air dengan perbandingan 1 semen : 7 pasir. Batako difokuskan sebagai

konstruksi-konstruksi dinding bangunan nonstruktural. Bentuk dari batako atau

batu cetak itu sendiri terdiri dari dua jenis, yaitu batu cetak yang berlubang

(hollow block) dan batu cetak yang tidak berlubang (solid block) serta mempunyai

ukuran yang bervariasi.

(a) Batako Tidak Berlubang (b) Batako Berlubang

Gambar 2.1 Jenis-jenis Batako (Sumber : Surani, 2010)

Batako adalah salah satu bahan bangunan yang berupa batu-batuan yang

pengerasannya tidak dibakar dengan bahan pembentuk yang berupa campuran

pasir, semen, air dan dalam pembuatannya dapat ditambahkan juga dengan bahan

pengisi (additive) Kemudian dicetak melalui proses pemadatan sehingga

menjadi bentuk balok-balok dengan ukuran tertentu. Dalam proses pengerasannya

tanpa melalui pembakaran serta dalam pemeliharaannya ditempatkan pada tempat

yang lembab atau tidak terkena sinar matahari langsung atau hujan, tetapi dalam

pembuatannya dicetak sedemikian rupa hingga memenuhi syarat dan dapat

digunakan sebagai bahan untuk pasangan dinding (Supribadi, 1986).


commit to user

5

II.1.2. Batako Styrofoam

Dewasa ini pemakaian plastik di Indonesia telah meningkat. Hal ini disebabkan

karena plastik lebih ekonomis, fleksibel dan sebagainya. Apalagi dalam pemakaian

plastik berjenis polystyrene, yaitu styrofoam, telah banyak digunakan di Indoesia

khususnya untuk pembungkus makanan. Dibalik dari keunggulan dalam

menggunakan styrofoam, ternyata menyimpan banyak bahaya, khususnya bagi

kesehatan manusia. Selain digunakan sebagai wadah makanan, styrofoam juga

banyak digunakan untuk penahan getaran pada pembungkus barang elektronik.

Banyaknya penggunaan styrofoam ini membuat limbah styrofam menjadi

meningkat

Baru-baru ini limbah styrofoam bisa menjadi batako ataupun batu bata.

Dengan proses sederhana, styrofoam dapat diubah menjadi produk yang lebih

bermanfaat dengan harga bersaing dengan batako biasa. Dalam pengolahannya

juga akan dapat lebih menghemat bahan baku untuk membuat batako yang biasa.

Pada pengolahannya, styrofoam digiling seperti jagung. Kemudian, dicampur

pasir dan ditambah semen, lalu dicetak. Dengan komposisi 50% styrofoam, 40%

pasir, dan 10% semen. Sehingga penggunaan styrofoam akan dapat menghemat

pasir dan semen sekitar 50%. Kekuatan batako yang terbuat dari styrofoam ini

cukup kuat, dan dari sifat styrofoam sendiri yang memiliki sifat hidrofob (menolak air),

sehingga membuat tanah tidak lembab. Pengolahan styrofoam menjadi batako ini

merupakan suatu terobosan dari masalah atas kesulitan daur ulang dari styrofoam

di banyak negara, yang tentunya juga akan menimbulkan banyak keuntungan dari

segi ekonomi serta dari segi lingkungan hidup, serta dapat menjadi solusi

alternatif daur ulang limbah styrofoam (Penelitian Divisi Keamanan Pangan

Pemerintah Jepang, 2001).


commit to user

6

Gambar 2.2. Batako Styrofoam

Adapun keuntungan menggunakan Batako yang dicampur dengan limbah

styrofoam :

a. Lebih tahan guncang.

b. Mampu meredam suara.

c. Menghemat 50% kebutuhan pasir.

d. Bobotnya lebih ringan.

e. Bisa mengganti lubang batako (solid batako).

II.1.3 Limbah Botol Plastik

Plastik merupakan suatu bahan polimer yang tidak mudah terdekomposisi

oleh mikroorganisme pengurai. Sehingga penumpukan plastik bekas akan

menimbulkan masalah bagi lingkungan hidup. Penumpukan plastik bekas terus

bertambah disebabkan oleh sifat-sifat yang dimiliki plastik, antara lain tidak dapat

membusuk, tidak terurai secara alami, tidak dapat menyerap air, dan tidak dapat

berkarat, sehingga pada akhirnya menjadi masalah bagi lingkungan hidup. Upaya

untuk menekan penumpukan plastik bekas seminimal mungkin dapat dilakukan

dengan pemanfaatan kembali limbah plastik tersebut atau dengan daur ulang untuk

dijadikan suatu produk mempunyai nilai bagi masyarakat (zulnasri, 2005).


commit to user

7

Gambar 2.3. Limbah botol plastik

Ditinjau dari segi ekonomis dan aplikasinya plastik dibagi dalam dua

golongan utama yaitu plastik komoditi dan plastik teknik. Plastik komoditi

dicirikan dengan volumenya yang tinggi dan harganya yang murah, plastik ini

biasanya dipakai sebagai lapisan pengemas, isolasi kawat dan kabel, barang

mainan dan lain sebagainya. Plastik teknik harganya lebih mahal dan memiliki

sifat mekanik yang unggul serta daya tahan yang lebih baik, mereka bersaing

dengan logam, keramik, dan gelas dalam berbagai aplikasi. Polyester merupakan

plastik teknik yang utama yang mencapai 99% dari plastik teknik lainnya yang

beredar dipasaran yang dipakai dalam bidang transportasi, konstruksi, bahan

listrik dan elektronik, mesin-mesin industri dan barang-barang konsumsi rumah

tangga (Stevens, 2001).

II.2. Analisa Kekuatan Rangka

Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang pengaruh dari suatu beban

terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut.

Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sebuah sistem

menjadi suatu objek tinjauan utama. Sedangkan untuk menghitung kekuatan

rangka dapat ditinjau melalui gaya geser moment lentur yang muncul akibat

beban yang diberikan pada rangka menggunakan metode slope deflektion yang

menyebabkan perpindahan-perpindahan (rotasi dan translasi) pada setiap titik

hubung yang kaku. Metode perubahan sudut ini sangat umum digunakan untuk

menganalisa balok dan kerangka kaku baik yang bersifat statis tak tentu maupun

statis tertentu.


commit to user

8

II.2.1. Metode Perubahan Sudut (Slope Deflection Method)

Metode perubahan sudut merupakan salah satu metode umum yang dapat

dipakai untuk menganalisa semua balok dan kerangka kaku batik yang bersifat

statis tak tentu ataupun statis tertentu, berdasarkan pengandaian bahwa semua

deformasi disebabkan hanya oleh pengaruh momen lentur.

Keistimewaan dari metode ini adalah perpindahan-perpindahan (rotasi dan

translasi) titik-titik hubung yang kaku diperlakukan sebagai besaran yang tidak

diketahui nilainya, nilai-nilai mereka ditentukan lebih dahulu dari nilai momen di

setiap ujung anggota.

Gambar 2.4 memperlihatkan kerangka kaku yang dibebani seperti pada

gambar di bawah :

Gambar 2.4. Kerangka kaku (Sumber : Chu-kia wang, Ph.D, 1987 : 178)

Keterangan :

a. Kerangka kaku di atas bersifat statis tak tentu.

b. Portal dicegah beralih horisontal oleh tumpuan terjepit di A.

c. Portal dicegah beralih vertikal oleh tumpuan dasar terjepit di D dan E.

(a) Kerangka kaku

(c) Diagaram benda bebas titik hubung (hanya momen yang diperlihatkan)

(b) Diagaram benda bebas tiap anggota


commit to user

9

d. Deformasi aksial pada anggota-anggotanya diabaikan, kelima titik

hubungnya harus tetap di lokasi mereka semula.

e. Rotasi titik hubung searah jarum jam θB dan θC dianggap bernilai positif

(Gambar 2.4a).

f. Diagram-diagram benda bebas semua anggota (Gambar 2.4b)

memperlihatkan bahwa di suatu ujung yang manapun pada setiap anggota,

bisa terdapat tiga gaya : gaya tarik atau tekan langsung, gaya geser ujung,

dan momen ujung. Delapan momen ujung yang bekerja di ujung-ujung

keempat anggota disebut sebagai M1 hingga M8. Momen-momen searah

jarum jam yang bekerja di ujung-ujung anggota dianggap bernilai positif.

g. Dua momen ujung yang bekerja pada setiap anggota dapat diekspresikan

sebagai fungsi dari kedua rotasi dan beban-beban pada ujung anggota yang

bersangkutan. Jadi momen-momen M1 hingga M8 dapat diekspresikan

sebagai fungsi dari kedua rotasi titik hubung yang tak diketahui θB dan θC.

h. (Gambar 2.4c) memperlihatkan diagram-diagram benda bebas titik hubung

B dan C. Aksi dari anggota terhadap titik hubung terdiri dari sebuah gaya

dalam arah sumbu anggota yang bersangkutan, dan sebuah momen yang

masing-masing merupakan lawan dari aksi titik hubung yang bersangkutan

terhadap anggota tersebut. Pada (Gambar 2.4c) hanya momen yang

diperlihatkan. Momen-momen ini diperlihatkan dalam arah positif mereka,

yakni berlawanan arah jarum jam.

i. Agar seimbang, jumlah semua momen yang bekerja di setiap titik hubung

harus sama dengan nol. Jadi :

Syarat sambungan di B :

M2 + M3 + M5 = 0

Syarat sambungan di C :

M4 + M7 = 0

Syarat sambungan di B dan C diperlukan dan cukup untuk menentukan

nilai rotasi titik hubung yang tak diketahui yaitu θB dan θC.

Dari keterangan (gambar 2.4) di atas sudah dapat diketahui bahwa beban

yang diterima rangka menyebabkan perubahan sudut (θ) yang nilainya perlu dicari

dan digunakan untuk menentukan nilai momen lentur pada setiap ujung anggota.


commit to user

10

II.2.1.1. Penurunan Persamaan Perubahan Sudut

Persamaan-persamaan defleksi kemiringan momen ujung yang bekerja di

ujung-ujung sebuah batang dinyatakan dalam suku-suku rotasi ujung dan

pembebanan pada batang tersebut. Jadi untuk rentangan AB yang terlihat pada

(gambar 2.5a), MA dan MB dinyatakan dalam suku-suku rotasi ujung θA dan θB dan

pembebanan yang diberikan W1 dan W2 (catalah bahwa moment ujung searah

jarum jam bernilai positif).

Gambar 2.5 Persamaan perubahan sudut kerangka kaku (Sumber : Chu-kia wang, 1987 : 180)

Dengan pembebanan yang diberikan pada batang itu maka diperlukan momen

ujung (momen ujung terjepit) MOA dan MOB yang diperlukan untuk

mempertahankan kemiringan nol di A dan B (Gambar 2.5b). Momen-momen

ujung tambahan M’A dan M’

B atau biasa disebut kondisi gaya titik hubung yang

tanpa beban-beban bekerja pada batang AB diperlukan untuk mempertahankan

kemiringan θA dan θB. Jika θA1 dan θB1 merupakan rotasi ujung yang disebabkan

oleh M’A dan θA2 dan θB2 oleh M’

B (Gambar 2.5d), maka syarat-syarat bentuk yang

diperlukan menurut (Chu-kia wang,Ph.D, 1987 : 180) :

MA = MOA + M’A (2.1)

MA = MOA + M’A (2.2)

(a) Uraian perubahan sudut

(b) (c) (d)


commit to user

11

Momen-momen ujung MOA dan MOB ditentukan sebagai momen ujung terjepit

sedangkan momen-momen ujung M’A dan M’

B ditentukan untuk mempertahankan

kemiringan θA dan θB. jadi :

θA = - θA1 + θA2 = 3EI

LM'6EI

LM' BA +− (2.3)

θB = - θB1 + θB2 = 3EI

LM'6EI

LM' BA +− (2.4)

Dengan menjawab persamaan (2.3 dan 2.4) untuk memperoleh M’A dan M’

B,

M’A = + Bθθ

L2EI

L4EI

A + (2.5)

M’B = + Bθθ

L4EI

L2EI

A + (2.6)

Subtitusikan persamaan (2.5 dan 2.6) ke dalam persamaan (2.1 dan 2.2) untuk

memperoleh MA dan MB,

MA = MOA + )2(L

2EIA Bθθ + (2.7)

MB = MOB + )2(L

2EIA Bθθ + (2.8)

Maka secara umum di dapat,

Mujung-dekat = MOA + )2(L

2EIA Bθθ + (2.9)

Dimana :

θA = Sudut rotasi titik hubung A

θB = Sudut rotasi titik hubung B

MA = Momen di ujung batang AB (N/mm2)

MB = Momen di ujung batang BA (N/mm2)

M’A = Momen untuk mempertahankan kemiringan θA

M’B = Momen untuk mempertahankan kemiringan θB

MOA = Momen ujung terjepit di A

MOB = Momen ujung terjepit di B

I = Inersia (mm4)

L = Panjang batang (mm)


commit to user

12

Persamaan (2.9) di atas adalah persamaan perubahan sudut untuk suatu

anggota yang mengalami perubahan sudut tanpa rotasi sumbu anggota-

anggotanya. Momen di sembarang ujung suatu anggota yang mengalami lenturan

sama dengan momen ujung terjepit akibat beban-beban yang bekerja pada anggota

tersebut ditambah 2EI/L kali jumlah dari dua kali kemiringan di ujung dekat dan

kemiringan di ujung jauh.

II.3. Analisa Kekuatan Baut

Baut merupakan salah satu komponen yang digunakan untuk menyambung

profil rangka. Diameter baut sangat penting untuk direncanakan, karena apabila

diameter tidak kuat menahan beban, maka baut akan patah. Kerusakan baut pada

perencanaan ini hanya diakibatkan karena beban eksentris saja. Persamaan

kerusakan akibat beban eksentris dapat dilihat sebagai berikut (Khurmi dan

Ghupta, 2005, 284) :

Gambar 2.6. Beban eksentris pada baut (Sumber : Khurmi dan Gupta,1982, 284)

a. Beban langsung yang diterima tiap baut (Ps) :

nP

=sP (2.10)

b. Momen yang muncul karena beban P dengan jarak e (M) :

ePM .= (2.11)


commit to user

13

c. Jarak tiap baut terhadap titik G (l).

l1 = l2

d. Beban yang akan diterima tiap baut (F) :

).(l

22

21

1

1 llFM += (2.12)

e. Menentukan sudut (θ) yang dibentuk oleh arah gaya P dan F.

f. Menentukan nilai resultan pada baut (R) :

θcos...222

max FPFPR ss ++=

(2.13)

g. Menentukan diameter baut (dc) :

τπ .).(

42

max cdR =

(2.14)

Dimana :

P = Beban eksentris (N)

Ps = beban geser langsung (N)

M = Momen (N/mm)

e = jarak titik G dengan beban (mm)

F = Beban yang diterima tiap baut (N)

l = jarak titik G dengan baut (mm)

Rmax = Resultan maximum (N)

dc = Diameter baut (mm)

τ = Tegangan geser (N/mm)

II.4. Proses Permesinan

Komponen mesin yang terbuat dari logam mempunyai bentuk yang

beraneka ragam. Umumnya dibuat dengan proses permesinan dari bahan yang

berasal dari proses sebelumnya yaitu proses penuangan (casting) atau proses

pembentukan (metal forming). Karena bentuk yang beraneka ragam tersebut maka

proses permesinan yang dilakukan juga bermacam-macam sesuai dengan bidang

yang dihasilkan. Dalam laporan proyek akhir ini, proses permesinan yang

dilakukan adalah mengebor dan menggerinda.

Pada umumnya mesin - mesin perkakas ini mempunyai bagian utama

sebagai berikut :


commit to user

14

a. Motor penggerak (sumber tenaga)

b. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran)

c. Pemegang benda kerja

d. Pemegang pahat

e. Rangka yang kokoh

II.4.1. Proses Permesinan Mesin Bor

Mesin bor merupakan salah satu mesin perkakas yang digunakan dalam

proses pembuatan lubang, chamfer, dan pembesaran lubang. Mesin bor ini juga

memiliki bagian utama, antara lain :

a. Motor penggerak

b. Transmisi penggerak

c. Meja kerja

d. Dudukan mesin / dasar mesin

e. Sarung pengurung mata bor / rumah mata bor

f. Pengunci meja kerja

II.4.1.1. Parameter-Parameter Mesin Bor

Gambar 2.7. Sudut potong mata bor

(Sumber : Ashari daryus : )

a. Mata Potong Bor

Mata potong terdiri dari dua bagian, yaitu bibir pemotong dan sisi

pemotong. Bibir pemotong mata bor terdapat dua buah yang terletak antara

dua sisi pemotong yang saling berhadapan. Kedua sisi pemotongan ini diasah

hingga membentuk sudut yang bervariasi sesuai dengan bahan yang dibor.


commit to user

15

b. Kecepatan Potong Pengeboran

Kecepatan potong ditentukan dalam satuan panjang yang dihitung

berdasarkan putaran mesin per menit atau dapat juga diartikan bahwa kecepatan

potong adalah panjangnya bram yang terpotong per satuan waktu. Setiap jenis

logam mempunyai harga kecepatan potong tertentu dan berbeda-beda. Dalam

pengeboran putaran mesin perlu disesuaikan dengan kecepatan potong logam.

Bila kecepatan potongnya tidak tepat, mata bor akan cepat panas dan akibatnya

mata bor cepat tumpul atau bisa patah. Dibawah dapat dapat dilihat tabel

kecepatan potong dan kecepatan pemakanan untuk bahan mata bor yang terbuat

dari HSS.

Tabel.2.1. Kecepatan potong dan kecepatan pemakanan

Diameter (mm) Hantaran (mm/putaran)

Dibawah 3,3 0,03 – 0,05

3,2 – 6,4 0,05 – 0,10

6,4 – 12,7 0,10 – 0,18

12,7 – 25,4 0,18 – 0,38

Diatas 25,4 0,38 – 0,64

Sumber : Asyari daryus : 86

Selain melihat tabel kecepatan potong di atas, harga kecepatan potong juga

dapat di cari dengan menggunakan rumus di bawah :

1000

n..dv π= (2.23)

Dimana :

v = kecepatan potong (mm/min)

d = diameter pengeboran (mm)

n = kecepatan putaran (rpm)

c. Waktu Pengeboran

Waktu pengeboran merupakan waktu yang diperlukan untuk satu kali

pembuatan lubang pada benda kerja. Waktu pengeboran dapat dihitung

dengan rumus berikut :

n

dlTm .S

3.0

r

+= (2.24)


commit to user

16

Dimana :

Tm = waktu pengeboran (min)

l = panjang pengeboran (mm)

d = jari-jari lubang benda kerja (mm)

Sr = feed motion (mm/rev)

n = kecepatan putaran (rpm)

II.4.2. Mesin Gerinda Tangan

Mesin gerinda tangan merupakan mesin yang berfungsi untuk

menggerinda benda kerja. Awalnya mesin gerinda hanya ditujukan untuk benda

kerja berupa logam yang keras seperti besi dan stainless steel. Menggerinda

bertujuan untuk mengasah benda kerja seperti pisau dan pahat, atau dapat juga

bertujuan untuk membentuk benda kerja seperti merapikan hasil pemotongan,

merapikan hasil las-lasan, membentuk lengkungan pada benda kerja yang

bersudut, menyiapkan permukaan benda kerja untuk dilas, dan lain-lain.

Mesin Gerinda didesain untuk dapat menghasilkan kecepatan sekitar

11.000 – 15.000 rpm. Dengan kecepatan tersebut batu gerinda yang merupakan

komposisi aluminium oksida dengan kekasaran serta kekerasan yang sesuai, dapat

menggerus permukaan logam sehingga menghasilkan bentuk yang diinginkan.

Dengan kecepatan tersebut juga, mesin gerinda juga dapat digunakan untuk

memotong benda logam dengan menggunakan batu gerinda yang dikhususkan

untuk memotong.

Pada umumnya mesin gerinda tangan digunakan untuk menggerinda atau

memotong logam. Dengan menggunakan batu atau mata yang sesuai mesin

gerinda juga dapat digunakan pada benda kerja lain seperti kayu, beton, keramik,

genteng, bata, batu alam, kaca, dan lain-lain. Tetapi sebelum menggunakan mesin

gerinda tangan untuk benda kerja yang bukan logam, memerlukan perhatian

khusus, karena penggerindaan bemda bukan logam memiliki resiko yang lebih

besar.


commit to user

17

BAB III

PERENCANAAN DAN GAMBAR

III.1. Perencanaan Gambar

Dalam perancangan suatu mesin, desain dan perhitungan kekuatan rangka

menjadi hal paling penting untuk kesempurnaan suatu rancangan mesin. Dalam

proyek akhir ini prencanaan yang dilakukan adalah desain gambar dan analisa

perhitungan rangka mesin press yang sudah ada. Mesin press dalam proyek akhir

ini adalah modifikasi antara mesin press batako styrofoam dan press botol plastik

dengan sistem hidrolik manual.

Gambar 3.1. Desain mesin press batako styrofoam

dan botol plastik

Presure Gauge

Konstruksi Rangka

Punch

Molding

Pengungkit Molding

Hand Pump

Selang oli


commit to user

18

III.2. Analisa Kekuatan Rangka

Rangka mesin press batako syrofoam dan botol plastik ini terbuat dari baja

ST 37 profil U 100 dan U 120, berikut informasi yang berkaitan dengan bahan

tersebut (lampiran 2).

a. Bahan ST 37 profil U100

Tegangan Ultimate (σu) = 370 N/mm2

Tegangan ijin (σu) = 370 N/mm2

4

= 92,5 N/mm2

Tegangan geser (τ) = 370 N/mm2

8

= 46,25 N/mm2

Momen inersia (I) :

IY = 29,3. 104 mm4

IX = 189. 104 mm4

Ukuran penampang

Panjang (H) = 100 mm

Lebar (B) = 50 mm

Tebal (d) = 6 mm

Luas penampang (A) = 1350 mm2

b. Bahan ST 37 profil U120

Tegangan Ultimate (σu) = 370 N/mm2

Tegangan ijin (σu) = 370 N/mm2

4

= 92,5 N/mm2

Tegangan geser (τ) = 370 N/mm2

8

= 46,25 N/mm2

Momen inersia (I) sumbu lentur Y - Y :

IY = 43,2. 104 mm4

IX = 364. 104 mm4

Ukuran penampang

Panjang (H) = 120 mm


commit to user

19

Lebar (B) = 60 mm

Tebal (d) = 7 mm

Luas penampang (A) = 1700 mm2

III.2.1. Analisa Kekuatan Rangka Utama

a. Beban maximum pengepresan.

P = 75 bar = 75. 105 N/m2

A = π . r2

Dimana diameter piston = 5 cm

= 3.14 (2,5. 10-2 m)2

A = 7,85. 10-4 m2

Beban maximum pengepresan adalah

F = P x A

= 75. 105 N/m2 x 7,85. 10-4 m2

= 5,9 ton

Jadi beban maximum yang akan diterima rangka adalah 5,9 ton, karena

rangka atas terdapat 2 profil U yang menahan beban jadi tiap profil akan

menerima beban 2,95 ton.

(a). Kerangka kaku yang akan ditinjau

2,95 TON


commit to user

20

(b). Diagram benda bebas rangka utama Gambar 3.2. Kerangka kaku mesin press batako styrofoam

dan botol plastik

- Jarak batang A – B (L1) = 1570 mm

- Jarak batang B – C (L2) = 600 mm

- Jarak batang C – D (L3) = 600 mm

a. Menentukan momen ujung terjepit pada tiap anggota.

- Momen ujung terjepit pada batang A-B

MO1 = 0 N.mm

- Momen ujung terjepit pada batang B-C

MO2 = - MO3 = 8.LP

−

= mmN.10.1,228

600.10.95,2 54

=−

MO2 = - mmN.10.1,22 5

MO3 = mmN.10.1,22 5

Momen ujung terjepit pada batang C-D

MO4 = 0 N.mm

2,95 TON


commit to user

21

b. Persamaan-persamaan perubahan sudut pada tiap anggota.

- M1 = MO1 + )2(L2EI

B1

Aθθ +

= 0 + )2(15702EI

AB θθ +

M1 = 0,0026 EI θB + 0,0013 EI θA

- M2 = MO2 + )2(L2EI

B2

Cθθ +

= -22,1. 105 N + )2(6002EI

CB θθ +

M2 = -22,1.105 + 0,0066 EI θB + 0,0033 EI θC

- M3 = MO3 + )2(L2EI

C3

Bθθ +

= 22,1. 105 N + )2(6002EI

BC θθ +

M3 = 22,1. 105 + 0,0066 EI θC + 0,0033 θB

- M4 = MO4 + )2(L2EI

4DC θθ +

= 0 + )2(15702EI

DC θθ +

M4 = 0,0026 EI θC + 0,0013 EI θD

Pada kerangka kaku diatas dapat dilihat tumpuan yang dipakai untuk

menumpu tiang utama adalah sendi, sehingga tidak terjadi perubahan sudut dan

momen pada titik A dan D atau nilainya adalah 0. Pada batang B – C dijepit ujung

– ujungnya sehingga akan timbul momen dan perubahan sudut pada ujung batang

B – C . Persamaan-persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi lebih mudah

seperti dibawah ini :

M1 = 0,0026 EI θB

M2 = -22,1. 105 + 0,0066 EI θB + 0,0033 EI θC

M3 = 22,1. 105 N + 0,0066 EI θC + 0,0033 EI θB

M4 = 0,0026 EI θC

c. Syarat keseimbangan titik hubung


commit to user

22

- M1 + M2 = 0

0,0026 EI θB + (-22,1. 105 N) + 0,0066 EI θB + 0,0033 EI θC = 0

0,0092 EI θB + 0,0033 EI θC = 22,1.105 N

- -M3 - M4 = 0

-(22,1. 105 N + 0,0066 EI θC + 0,0033 EI θB) - 0,0026 EI θC = 0

-0,0033 EI θB - 0,0092 EI θC = 22,1. 105 N

Dari keseimbangan titik hubung diatas didapat dua persamaan untuk

menentukan nilai dari perubahan sudut titik hubung B dan C.

0,0092 EI θB + 0,0033 EI θC = 22,1. 105 N (1)

- 0,0033 EI θB - 0,0092 EI θC = 22,1. 105 N (2)

d. Mencari nilai θB dan θC :

- Merubah persamaan (1) menjadi persamaan di bawah :

0,0092 EI θB + 0,0033 EI θC = 22,1. 105 N

0,0092 EI θB = 22,1. 105 N - 0,0033 EI θC

EIθB = 2402,2. 105 N - 0,359 EI θC (3)

Subtitusi persamaan 3 ke dalam persamaan 2 :

-0,0033 EI θB - 0,0092 EI θ C = 22,1. 105 N

-0,0033.( 2402,2. 105 N - 0,359 EI θC ) - 0,0092EI θC = 22,1. 105 N

0,0012 EI θC - 7,93. 105 - 0,0092 EI θC = 22,1. 105 N

- 0,0080 EI θC = 30,03. 105 N

EI θC = -3753,75. 105 N

EI θB = 3749,79. 105 N

e. Mencari nilai momen yang muncul pada tiap anggota.

Dengan memasukkan nilai EIθB dan EIθC kedalam persamaan

perubahan sudut diatas maka nilai momen dapat didapatkan sebagai

berikut :

M1 = 9,76. 105 N.mm

M2 = - 9,74. 105 N.mm

M3 = 9,7. 105 N.mm

M4 = - 9,75.105 N.mm


commit to user

23

Pada profil U100 sebagai tiang penyangga akan menerima beban sebesar

5,9 ton, sedangkan dalam perhitungan momen-momen yang muncul pada

tiang penyangga hanyalah momen akibat dari beban 2,9 ton, jadi momen-

momen pada tiang penyangga dikalikan dua kalinya. Nilai momen pada tiang

penyangga akan menjadi sebagai berikut :

M1 = - 19,52. 105 N.mm

M4 = - 19,5. 105 N.mm

f. Momen maximum pada batang B-C.

4.

maxLPM =

= 4

600.10.95,2 4

Mmax = 44,25. 105 N.mm

g. Gambar diagram yang dihasilkan :

- Diagram momen.

Penggambaran momen dilakukan pada sisi tekan, tanpa penunjukan

tanda positif dan negatif dan penggambaran kurva elastik disesuaikan

dengan kenyataan rotasi titik hubung (Chu-kia wang, Ph.D., 1987,192).

(a).`Diagram momen lentur (b). Kurva elastis

Gambar 3.3. Diagram momen lentur dan kurva elastis rangka utama

Mmax


commit to user

24

III.2.2. Analisa Kekuatan Rangka Landasan Molding.

Analisa rangka landasan molding ini dilakukan pada posisi beban

terpusat pada anggota.

(a). Rangka yang ditinjau

(b). Anggota pada kondisi terjepit

Gambar 3.4. Kerangka kaku rangka landasan molding

Jarak A – B = 600 mm

a. Momen ujung terjepit

MO1 = - MO2 = 8.LP

−

= mmN.10.1,228

600.10.95,2 54

−=−

MO2 = 22,1. 105 N.mm

b. Persamaan perubahan sudut

- M1 = MO1 + )2(L

2EIA Bθθ +

= -22.1.105 N + )2(6002EI

A Bθθ +

= -22,1. 105 N + 0,66.10-2 EiθA + 0,33. 10-2 EiθB

- M2 = MO2 + )2(L

2EIAB θθ +

= 22,1.105+ )2(6002EI

AB θθ +

Mmax

Mmax


commit to user

25

= 22,1. 105 + 0,66. 10-2 EiθB + 0,33. 10-2 EiθA

c. Syarat keseimbangan titik hubung.

- M1 = 0

0,66.10-2 EIθA + 0,33.10-2 EiθB = 22,1. 105 (1)

- M2 = 0

0,66.10-2 EiθB + 0,33.10-2 EiθA = -22,1. 105 (2)

Dari hasil eliminasi dan subtitusi persamaan 1 dan 2 diatas, maka harga

sudut kemiringan atau perubahan sudut dapat ditentukan harga θA dan θB :

EI θA = -1339,4. 105 N

EI θB = 1339,4. 105 N

d. Mencari nilai momen dengan memasukkan nilai EIθA dan EIθB dalam

persamaan perubahan sudut :

M1 = - 22,1. 105 N.mm

M2 = 22,1. 105 N.mm

4.

maxLPM =

= 4

600.10.95,2 4

Mmax = 44,2. 105 N.mm

f. Diagram momen dan kurva elastis.

Gambar 3.5. Diagram momen lentur dan kurva elastis landasan molding


commit to user

26

III.2.3. Analisa Kekuatan Bahan Profil Rangka

a. Kekuatan bahan ditinjau dari tegangan tarik

σu = 370 N/mm2

σmax= σy = 92,5 N/mm2

- Tegangan tarik pada rangka utama

IoM.Y

=tσ

= 44

5

425.10N.mm.30mm150.10

mm = 31,2 N/mm2

Karena σmax > σt , jadi rangka aman memakai profil U120 untuk menahan

beban pengepresan maximum.

- Tegangan tarik pada tiang penyangga

IoM.Y

=tσ

44

5

206.10mm N.mm.2519,52.10

mm=

= 26,69 N/mm2

Karena σmax > σt , jadi tiang aman memakai profil U100 untuk menahan

beban pengepresan maximum.

- Tegangan tarik pada rangka landasan molding

oIM.Y

=tσ

= 44

5

425.10N.mm.30mm150.10

mm = 105,88 N/mm2

Karena σmax > σt , jadi rangka untuk landasan molding aman memakai

profil U120 menahan beban pengepresan maximum.


commit to user

27

III.3 Analisa Kekuatan Baut Pada Sambungan Rangka

Pada perencanaan baut ini, baut mengalami pembebanan beban eksentris

sehingga baut akan mengalami :

- Geser langsung akibat beban langsung.

- Bending karena ada momen.

- Baut terbuat dari baja karbon JIS B 1051 dengan spesifikasi :

- Bilangan kekuatan no 4.8 (tertera pada kepala baut)

- Tegangan tarik (σt ) = 550 N/mm2

- Tegangan geser (τ) = 275 N/mm2

Tabel 3.1. Kekuatan bahan baut

1. Perencanaan baut untuk sambungan rangka.

Gambar 3.6. Diagram benda bebas baut untuk sambungan rangka


commit to user

28

a. Beban geser langsung yang diterima baut :

nPPs =

210.475,1 4 N

=

= 0,7375. 104 N

b. Momen yang muncul akibat beban eksentris :

M = P . e

= 1,475. 104 N . 275 mm

= 405,625. 104 N.mm

c. Jarak baut 1 dan baut 2 terhadap titik G :

Gambar 3.7. Uraian arah beban geser dan sudut putarnya

l1 = l2 = 30 mm

d. Beban yang akan diterima tiap baut akibat beban eksentris (F1 dan F2) :

Dapat dilihat pada (gambar 3.7) bahwa arah F1 dan F2 sama, dengan

besar sudut putar yang sama pula. Sehingga dapat ditinjau salah satu baut

saja :

).(l

22

21

1

1 llFM +=

)3030.(

3010.625,405 2214 +=

F

F1 = 6,76. 104 N

Dimana sudah ditentukan bahwa harga F1 = F2 = 6,76. 104 N.


commit to user

29

e. Sudut putar dari baut (θ), dimana harga θ1 sama dengan θ2.

Cos θ1 = Cos θ2 = 90° = 0

f. Menentukan resultan maximum (Rmax).

Dari nilai-nilai yang sudah dicari diatas, maka dapat digunakan untuk

menentukan harga resultan maximum.

112

12

max cos...2 θFPFPR ss ++=

( ) ( ) ( ) ( )0.10.7375,0.10.76,6.210.76,610.7375,0 442424

max ++=R

010).7.45544,0( 8max ++=R

8max 10).24,46(=R

Rmax = 6,8.104 N

g. Menentukan diameter baut yang akan dipakai.

τπ .).(4

2max cdR =

6,8.104 N = 3,14 . (dc)2 . 275 N/mm2 4

27,2.104 N = 863,5,2 N/mm2 . (dc)2

315,10 N = (dc)2

dc = 17,75 mm

Berdasarkan perhitungan diatas didapatkan nilai dc = 17,75 mm. Untuk

keamanan baut agar aman dipakai pada konstruksi rangka yang akan menerima

beban 5,9 ton maka ukuran minimum baut yang digunakan adalah ukuran M22

dengan kunci pas ukuran 19 mm. (lampiran 2)


commit to user

30

BAB IV

PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN

IV.1. Persiapan Proses Produksi

Sebelum melakukan proses produksi, hal-hal yang harus dilakukan adalah

persiapan. Persiapan merupakan bagian penting untuk mewujudkan sebuah

rancangan menjadi sebuah produk yang bisa digunakan. Dengan melakukan

sebuah persiapan diharapakan operator benar-benar memahami apa yang akan

dikerjakanya sehingga dapat dihasilkan komponen-komponen yang batik sesuai

dengan ukuran dan fungsi masing-masing. Kesesuaian ukuran sangat berpengaruh

pada alat yang akan dibuat sehingga alat tersebut nantinya dapat digunakan secara

tepat. Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah pembacaan gambar kerja,

urutan pengerjaan, ukuran dan toleransi. Perencanaan pembuatan ini dibuat

dengan memperhatikan efisiensi waktu, kemudahan proses pengerjaan dan faktor

perakitan.

Dalam persiapan proses produksi, perlu dilakukan untuk memperlancar

proses tersebut. Adapun langkah-langkah yang harus dipersiapkan sebelum

melaksanakan proses produksi antara lain :

a. Memahami sketsa gambar yang akan dibuat

b. Menentukan alternatif pengerjaan dengan memprhitungkan cara yang paling

efektif dan efisien.

c. Membersihkan mesin atau alat yang akan digunakan dari debu dan kotoran

untuk memastikan mesin dan operator aman dari lingkunan sekitar.

d. Mengecek kesiapan mesin antara lain mengecek baut-bautnya dan pelumasan

pada bagian yang perlu dilumasi agar kerja mesin dapat maksimum.

e. Menyiapkan alat bantu, bahan dan alat pelindung diri yang akan digunakan.

f. Menjalankan mesin dengan hati-hati dan sesuai prosedur.

g. Mematikan mesin seteah selesai digunakan dan membersihkannya dari sisa

hasil pengerjaan.

h. Memastikan mesin benar-benar aman sebelum ditinggalkan.


commit to user

31

IV.2. Proses Manufaktur

Proses manufaktur yang dilakukan dalam proyek akhir ini adalah

pengeboran, pemotongan, penggerindaan dan pengelasan.

IV.2.1 Proses Pengeboran Lubang Pasak

Proses pelubangan pada rangka ini dilakukan karena letak lubang-lubang

yang sudah ada tidak mencukupi untuk proses pengepressan, sehingga perlu

dilakukan tambahan lubang. Dalam pengeboran, hal-hal yang perlu diperhatikan

adalah persiapan alat, mesin, dan gambar yang meliputi :

a. Persiapan alat

- Penggaris

- Penitik

- Palu besi

- Kuas (pembersih bram)

- Meteran

- penggores

- Alat pelindung diri (kaca mata, sarung tangan, dll)

b. Mesin yang digunakan :

- Mesin bor meja

- Mesin gerinda tangan

- Kikir bulat

c. Gambar profil rangka yang akan dibor :

Gambar 4.1. Profil U 100 yang akan dibor

Langkah dalam pengeboran :

a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.

b. Mengukur titik yang akan dibor kemudian ditandai dengan penitik.

c. Mencekam profil rangka yang akan di bor pada mesin bor.

d. Mengebor profil U 100 dengan diameter 21 mm untuk lubang pasak.


commit to user

32

e. Menghaluskan sisa pengeboran dengan gerinda dan kikir bulat.

IV.2.2. Pembuatan Landasan Molding

Bahan yang digunakan : Plat baja tebal 8 mm.

Mesin yang digunakan : Las listrik, gerinda tangan, dan gergaji

Alat yang digunakan : Penggaris, meteran, penggores, palu, ragum, dan alat

pelindung diri (kaca mata, sarung tangan, dll).

Gambar 4.2. Landasan molding

Langkah pembuatan :

a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.

b. Megukur plat ukuran 450 mm x 300 mm x 8 mm sebanyak satu buah, dan plat

ukuran 300 mm x 50 mm x 8 mm sebanyak lima buah, Kemudian tandai

dengan penggores.

c. Memotong plat sesuai ukuran yang telah ditandai memakai penggores dengan

jumlah yang telah ditentukan.

d. Menghaluskan sisi-sisa hasil potongan agar halus.

e. Menyambung plat-plat tersebut dengan posisi seperti sketsa diatas

menggunakan las listrik.

f. Mengerinda hasil bekas las-lasan agar halus.

IV.3 Waktu Pengeboran Lubang Pasak

Bahan mata bor yang digunakan adalah HSS untuk pembubutan material

baja lunak. Pengeboran lubang pasak ini dilakukan pada dua tiang utama rangka,

dengan jumlah lubang tiap tiang adalah 16 lubang. Jumlah total pengeboran

lubang pada tiang adalah 32 lubang dengan diameter 21 mm. pengeboran ini


commit to user

33

dilakukan dengan dua tahap yaitu pengeboran dengan mata bor diameter 5 mm

dan pengeboran dengan mata bor diameter 21 mm. Berikut dapat dilihat waktu

yang dibutuhkan untuk pengeboran lubang pasak.

Gambar 4.3. Mata bor bahan HSS

(Sumber : Joko Waluyo, 2010 : 206)

a. Pengeboran lubang pasak dengan mata bor Ø 5 mm.

Diketahui :

l = 5 mm

d = Ø5 mm

Sr = 0,1 mm/put

n = 330 rpm

- Waktu pengeboran :

Tm = .n

3,0 r

total

Sdl +

= 0,1.330

5.3,05 +

= 0.2 menit

Waktu setting total (Ts) = 20 menit

Waktu pengukuran total (Tu) = 20 menit

Total waktu pengerjaan = (Tm*4 + Ts + Tu )

= (0,2*4 + 20 + 20)

= 40,8 menit.

b. Pengeboran lubang pasak dengan mata bor Ø 21 mm.

Diketahui :

l = 5 mm

d = Ø21 mm


commit to user

34

Sr = 0,28 mm / put

n = 330 rpm

- Waktu pengeboran :

Tm = .n

3,0 r

total

Sdl +

= 0,28.330

21.3,05 +

= 0.12 menit

Waktu setting total (Ts) = 20 menit

Waktu pengukuran total (Tu) = 20 menit

Total waktu pengerjaan = (Tm . 4 + Ts + Tu )

= (0,12 . 4 + 20 + 20)

= 40,48 menit

Jadi total pengerjaan lubang pasak adalah :

Waktu total pengerjaan lubang pasak = 40,8 + 40,48

= 81,28 menit

IV.4. Pembuatan Landasan Molding

IV.4.1 Waktu Pemotongan Komponen Landasan Molding

Pemotongan komponen – komponen landasan molding dengan ukuran 300

mm x 50 mm x 8 mm ini menggunakan gergaji tangan, sedangkan pemotongan

plat ukuran dengan ukuran 450 mm x 300 mm x 8 mm menggunakan blender

potong. Pemotongan komponen – komponen landasan molding dilakukan dengan

waktu tidak begitu lama, berikut dapat dilihat waktu yang dibutuhkan dalam

proses pemotongan komponen landasan molding.

- Pemotongan plat ukuran 300 mm x 50 mm x 8 mm.

Kedalaman pemakanan satu kali ayun = 0,02 mm/detik

Jumlah ayunan gergaji tangan = tebal plat / kedalaman pemakanan

= 8 mm / 0,02 mm/detik

= 400 ayunan / detik

Waktu pemotongan = 400 detik

= 6,7 menit


commit to user

35

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk memotong plat ukuran 300 mm x 50

mm x 8 mm sebanyak 5 buah dengan gergaji tangan adalah 33,5 menit.

- Pemotongan plat ukuran 450 mm x 300 mm x 8 mm dengan menggunakan

brender potong membutuhkan waktu 15 menit.

Waktu total pemotongan komponen landasan molding = (33,5 + 15) menit

= 48,5 menit

IV.4.2 Waktu Pengelasan Komponen Landasan Molding

Pengelasan landasan molding diperlukan biaya dalam pengerjaanya maka

harus dihitung waktu pengelasan dengan melihat berapa panjang total las-lasan

dan jumlah elektroda yang digunakan. Pada pengelasan landasan molding

digunakan elektroda E6013 diameter 2.5 mm dan panjangnya 350 mm dengan

waktu 7 menit untuk menghabiskan 1 elektroda mampu digunakan untuk

mengelas sepanjang 300 mm. Berikut dapat dilihat waktu proses pengelasan

landasan molding.

- Total panjang pengelasan = 4880 mm

- Jumlah elektroda yang digunakan = panjang total / 300 mm

= 4880 mm / 300 mm

= 16,26 batang

= 17 batang elektroda

- Waktu pengelasan = 17 batang x waktu untuk 1 elektroda

= 119 menit

= 120 menit

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pengelasan landasan molding adalah 120

menit atau 2 jam.

IV.4.3 Waktu Penggerindaan

Penggerindaan dilakukan untuk menghaluskan permukaan material dari

tatal dan sisa pengelasan. Waktu total yang dibutuhkan untuk penggerindaan tatal

dan sisa pengelasan pada landasan molding adalah 60 menit atau 1jam.

IV.5. Waktu Proses Pengecatan

Pengecatan merupakan salah satu bagian penting dalam sebuah

perancangan mesin. Pengecatan berfungsi sebagai estetika dan pelindung dari

korosi.


commit to user

36

Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan :

1. Membersihkan seluruh permukaan profil rangka dengan amplas dan air untuk

menghilangkan korosi.

2. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan profil rangka luar

dan dalam benar-benar bersih dari korosi.

3. Mendempul bekas las-lasan dan bagian-bagian dari rangka yang tidak rata,

kemudian mengamplas hasil dempulan sampai halus dan rata.

4. Melakukan pengecatan warna merah pada konstruksi rangka.

5. Pengeringan hasil pengecatan.

Pengerjaan proses pengecatan membutuhkan waktu yang cukup lama

untuk menghasilkan hasil pengecatan yang sempurna. Dibawah dapat dilihat

waktu proses pengecatan sebagai berikut :

Tabel 4.1 Rincian waktu proses pengecatan

No. Langkah Pengerjaan Waktu(menit) 1 Persiapan peralatan 20 2 Waktu pendempulan 30 2 Waktu pengamplasan dan pembersihan komponen rangka 60 3 Waktu pengisian ulang cat 30 4 Waktu proses pengecatan 60 5 Pemeriksaan akhir 15

Total waktu akhir pengecatan 215

Proses pengeringan hasil pengecatan tidak dimasukkan dalam perhitungan

proses pengerjaan, karena proses pengeringan dilakukan secara alami. Total waktu

akhir pengecatan yang dilakukan adalah 215 menit atau 3,6 jam.

IV.6. Waktu Proses Perakitan Rangka

Perakitan merupakan suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan

memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan

menurut passanganya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap

digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan.


commit to user

37

Gambar 4.4. Konstruksi rangka mesin press batako styrofoam

Dan press botol plastik

Sebelum melakukan perakitan rangka hendaknya memperhatikan beberapa hal

sebagai berikut :

1. Profil rangka yang akan dirakit telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran

sesuai perencanaan.

2. Mengetahui jumlah profil rangka yang akn dirakit dan posisi pemasanganya.

3. Mengetahui urutan pemasangan profil rangka

4. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan.

Profil rangka yang akan dirakit adalah :

a. Baja ST 37 profil U 100

b. Baja ST 37 profil U 120

c. Baja ST 37 profil L 4 x 4

d. Pasak

e. Plat untuk landasan molding

Proses perakitan dan perhitungan waktu perakitan rangka mesin press

batako styrofoam yang dikombinasi dengan press botol plastik dengan sistem

hidrolik manual 20 ton adalah proses pembautan. Proses pembautan memerlukan

waktu dalam pemasanganya, dapat dilihat sebagai berikut :

Waktu pembautan = Rata-rata waktu pembautan x Jumlah baut

= 0,8 menit x 12 buah


commit to user

38

= 9,6 menit = 10 menit

Besarnya waktu perakitan dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 4.2. Waktu proses perakitan

No. Langkah Pengerjaan Waktu(menit) 1 Persiapan gambar 10 2 Persiapan peralatan 10 3 Waktu penggantian alat bantu 15 4 Waktu penyatuan antar komponen 20 5 Waktu pemasangan komponen dan pembautan 10 6 Pemeriksaan akhir 15

Total waktu akhir perakitan 80

Jadi jumlah total waktu proses perakitan yang dibutuhkan untuk merakit

rangka mesin press batako styrofoam yang dikombinasi dengan press botol plastik

dengan sistem hidrolik manual 20 ton adalah 80 menit atau 1 jam 20 menit.

IV.7 Estimasi Biaya

IV.7.1 Perhitungan Biaya Proses Permesinan

Perhitungan biaya permesinan dikenakan biaya Rp 15.000 untuk 1

operator. Biaya permesinan pengerjaan rangka adalah sebagai berikut :

Tabel 4.3. Rincian biaya permesinan

No. Mesin yang digunakan Waktu Harga / jam Total biaya

Operasi / jam Rp. Rp.

1 Gergaji potong 0,81 5.000 4.050

2 Gerinda permukaan 1 20.000 20.000

3 Las listrik 2 50.000 100.000

4 Mesin bor 1,35 30.000 40.620

5 Kompresor + alat pengecatan 3,6 30.000 108.000

Total 8,76 272.670

Jadi biaya total permesinan adalah Rp. 272.670

Total waktu manufaktur = Waktu permesinan + Waktu perakitan + Waktu

pengecatan

= 8,76 jam + 80 menit + 215 menit


commit to user

39

= 820,6 menit = 13,67 jam

Biaya operator = Upah operator/jam x Jumlah operator x Total waktu permesinan

= Rp. 15.000 x 1 x 13,67 jam

= Rp. 205.050

Maka Total biaya bengkel adalah :

Biaya bengkel = Total biaya permesinan + Biaya operator

= Rp. 272.670 + Rp. 205.050

= Rp. 477.720

Jadi total biaya bengkel adalah Rp. 477.720.

IV.7.2 Komponen Mesin Dan Material

Pada pengerjaan mesin ini dibutuhkan biaya material. Yang dimaksud

biaya material disini adalah biaya yang dibutuhkan untuk membeli material dan

komponen – komponen mesin yang dibutuhkan untuk merancang bangun mesin

press batako styrofoam yang dikombinasi dengan press botol plastik dengan

sistem hidrolik manual 20 ton. Oleh karena itu untuk mengetahui besarnya biaya

yang dibutuhkan untuk pembelian material dan komponen mesin yang dibutuhkan

dapat dilihat pada tabel dibawah.

Tabel 4.4. Daftar harga komponen mesin

No. Komponen Jumlah

Harga Satuan (Rp)

Total (Rp)

1 Hydraulik machine press 20 ton 1 4.490.000 4.490.000 2 Plat besi 45cm x 30 cm x 8 mm 18 kg 12.500 225.000 3 Plat besi 30cm x 5 cm x 8 mm 2.6 kg 12.000 26.000 4 Cat merah (avian) 1 25.000 25.000 5 Amplas (duco 320) 1 9.000 9.000 6 Tiner (avian) 1 36.000 36.000 7 Dempul 1 10.000 10.000 8 Elektroda 2,6'',3,2'',2,0'' 1 93.000 93.000 9 Batu gerinda poles (kinik) 2 6.000 12.000

Total 4.926.000

Jadi biaya total pembuatan rangka mesin press batako styrofoam yang

dikombinasi dengan press botol plastik dengan sistem hidrolik manual 20 ton

adalah sebagai berikut :

Biaya total pembuatan mesin = Biaya material + Biaya bengkel

= Rp. 4.926.000 + Rp. 477.720


commit to user

40

= Rp. 5.403.720

IV.8 Perawatan Rangka

Perawatan adalah suatu bentuk kegiatan yang bertujuan uuntuk

memperpanjang umur pemakaian mesin dan mengupayakan agar mesin selalu siap

untuk dipergunakan serta untuk menghindari kecelakaan kerja pada waktu

pengoperasian mesin atau alat tersebut.

Perawatan pada rangka ini dilakukan agar rangka dapat bertahan lama saat

dan mampu berdiri kokoh pada jangka waktu lama. Hal-hal yang dilakukan pada

perawatan rangka ini adalah dengan melakukan pengecekan pada kekencangan

baut-baut agar sambungan rangka tetap aman saat rangka dibebani beban sebesar

20 ton dan melakukan pengecatan untuk perlindungan dari korosi. Selain itu

perawatan juga dilakukan pada kedudukan tiang utama agar posisi rangka tetap

tegak dan mampu bekerja sesuai dengan yang diharapkan.


commit to user

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

Setelah melakukan proyek akhir dapat diambil kesimpulan sebagai

berikut :

Rangka aman karena tegangan bending tidak melebihi tegangan maximum

pada bahan profil U 100 dan U120 dengan didukung sambungan baut maximum

M22.

V.2 Saran

Adapun saran-saran yang dapat diberikan setelah menyelesaikan proyek

akhir ini :

Untuk menghemat waktu dan tenaga, sebaiknya mesin press batako

styrofoam dan press botol plastik menggunakan silinder double acting dan motor

listrik dalam pengoperasianya.


commit to user

analisa kekuatan rangka mesin press batako …/analisa... · bapak ir. wijang wisnu r, ... daftar...

Documents