bab iii baru
TRANSCRIPT
38
BAB III
PERHITUNGAN RANCANGAN
Engine stand ini direncanakan sebagai alat bantu penopang mesin 1TR-
6000129 yang akan digunakan untuk pratikum pada laboratorium teknik otomotif.
Dimana mesin yang ditopang adaalah mesin dalam keadaan beroprasi, sehingga
perhitungan yang dilakukan dalam bab ini meliputi perhitungan beban statis dan
dinamis. Adapun kasifikasi dari mesin tersebut adalah mesin dengan bobot 400 kg
dengan nilai safety factor 40%, kapasitas silinder 2000 cc dan berbahan bakar
premium. Maka konstruksi akan direncanakan mampu menahan beban minimum
560kg dalam keadaan statis maupun dinamis.
Konstruksi engine stand ini seperti pada gambar 3.1 tediri dari 4 buah
tiang penyangga mesin, dimana 2 tiang penyangga dengan profil kotak ( steel
tube ), 2 tiang penyangga dengan profil plat ( wood joist ) dan untuk tiang
penahan yang lain menggunakan profil kotak (steel tube ). Kemudian baut
pengikat yang digunakan merupakan baut metrik yang ukurannya disesuaikan
dengan beban yang akan di tahan. Selain menggunakan baut dan mur sebagai
pengikat digunakan juga las. Kemudian roda yang digunakan adalah roda jenis
castor yang bebahan dasar nilon untuk ukuran di sesuaikan dengan beban yang di
topang. Rangka ini direncanakan agar mampu menahan seluruh beban dengan
aman dan stabil. Maka analisa yang dilakukan pada rancangan engine stand ini
ialah seperti skema dibawah ini;
39
Gambar 3.2. Skema perhitungan
3.1. Perhitungan Rangka
3.1.1 Tiang Penyangga Depan
Tiang menggunakan AISI 1020 profil kotak ( steel tube ) dengan dimensi
60 mm x 40 mm dan tebal 2 mm. Tiang diharuskan menahan beban statis dan
dinamis sebesar 560 kg. Pada konstruksi ini menggunakan jenis Fixed-free, maka
didapat K = 2,0.
40
Panjang efektif ( Le )
Diketahui : L = 280 mm
K = 2,0
Le = K x L
= 2,0 x 280mm
= 560 mm
Radius of gyration ( r )
r =√ IA
Mencari terlebih dahulu momen inersia ( I ) dan luas penampang ( A ).
Untuk I dicari dengan menggunakan bantuan perangkat lunak autocad 2002 ,
didapat 198921,2834 mm4. Luas penampang ( A ) didapat dari persaman :
A = A1 – A2
Dimana
A1 = p1 x l1 buat gambare
= 60 mm x 40 mm
= 2400 mm2
A2 = p2 x l2
= 56 mm x 36 mm
= 2016 mm2
A = 2400 mm2 - 2016 mm2
= 384 mm2
r =√19821, 2834 mm4
384 mm2
r=22 ,7601 mm
41
Slenderness ratio
slenderness ratio = KLrmin
=560 mm22 , 760 mm
= 24,6
Yield Strength ( sy )
Berdasarkan table A-6 Robert, L. Mott untuk bahan AISI 1020
ialah Sy = 207 Mpa
Column constant ( Cc )
Cc =√ 2 π2 . Es y
Dimana modulus elastisitas ( E ) didapat dari..............
maka,
E = 21.000 kg/cm2
Sy = 207 MPa = 207 N/mm2
=
207N
mm2
9,8
=
21,12 kg/mm2
r =√ 2 π2 . 2100021, 12
= 140, 025
42
Critical Load ( Pcr )
karena slenderness ratio ¿ Column constant, maka untk mencari critical
load ( Pcr ) menggunakan Johnson fomula yaitu dengan persamaan :
Pcr= As y [1− s y(KL
r)2
4 π2 E ]
= 384 mm2 . 21 ,12kg
mm2 [1− 21 ,12kg
mm2( 24 ,6 )2
4π 2 21.000kg
mm2 ] = 7984,924 kgPa
Pembebanan kantilever
p1=( P . sin α )
p2=( P . cos α )
yb = ymak=−P . L3
3. E . I
=−176 , 8 . (280)3
3 . 21000 . 198921 , 2834
=−0 ,309 mm
43
Kontruksi di nyatakan
Defleksi yang di izinkan untuk komponen mesin dengan tingkat ke presisian yang
tidak terlalu tinggi yaitu = 0,0005-0,003 mm/mm , maksimal kontruksi ini
dinyatakan aman. Karena 0,309 : 280 = 0,0011 lebih kecil dari batas yang di
inginkan.
PERHITUNGAN II
Di ketahui : P= 60 kg
GSMBSR 1
Gambar 2
Gambar 3
YE= −Pa24 . E . I
(3 L2−4 a2
= −22550024 .21000 . 198921 ,2834
(3(1350 )2−4 (500 )2))
= −112500
1 ,00256 x1011(4467500 )
=5,013 mm
44
=5 , 013mm1350
=0 , 003mm
yb = yc=−Pa2
6 EI(3 L−4a )
=−225(500)2
6 .21000.198921 ,2834(3 .1350−4 .500 )
= −56250000
2 , 5064 x1010(2050)
=4,6007mm
=4 ,60071350
=0 , 0034
PERHITUNGAN III LAS
Di ketahui:
P=225kg
A=(P1x l1)-(P2xl2)
=(72x52)-(60x40)
=(3744)-(2400)
45
=1344mm2
FS=PA
=2251344
=0,167kg/mm2
Z=t (b .l+ b2
3)
t=th roat
=0,7075
=0,707x6
=4,2...
=4,2(60 .72+602
3
=23184mm3
46
M =pxe
=225x30
= 6750 kg.mm
M=pxe
=225x30
=6750kg.mm
Fb= MZ
=675023184
=0,291 kg/mm2
Tegangan tarik maksimum
ftmak=12
fb+12
√( fb )2+4 ( fs )2
=12
. 0 , 291+12
√(0 , 291)2+4(0 ,167 )2
=0 ,1455+ 1
2√0 , 084681+0 ,11155
=0,1455+0,22149
47
=0,36699 kg/mm2
Tegangan geser maximum
fsmak=12
√( fb)2+4 ( fs )2
= 0,22149 kg/mm2
Cek pengelasan terhadap regangan izin pada lasan. Elektroda yang di gunakan
pada penyambungan komponen alat angkut adalah jenis D4313 (menurut JIS)
dengan kekuatan tarik elektroda (s) 43 kg/mm2
Kekuatan tarik rencana () elektroda
s
= 0,6.43 kg/mm2
= 25,6 kg/mm2
Ftmax (tegangan tarik max yang terjadi pada batang) 0,36699 kg/mm2
Maka sambungan las yang di gunakan aman terhadap tegangan tarik. Karena
tegangan tarik rencana kg/mm2) > ftmax(0,36699 kg/mm
2)
Gambar 1
Ganbar2
Gambar 3
yb = ymax=−PL3
3 EI
48
I=b . h3
12
=50 . 503
12
= 520833,33
=−225 (50)3
3 .21000 . 520833 ,33
= −28125000
32812499790
= - 0,0008571428626 mm
Gambar
Perhitungan I (coloums)
1. Di ketahui bahan Aisi1020 stail kotak menggunakan Fixed-free
Maka K=2 L=280 mm
2. Le = K.L
= 2.220 = 440
3. Dimensi stail kotak 19x10
4. Cari r = ….?
49
r=√ IA
I=b . h3
12
=10 . 193
12
= 5715 mm4
A = P x L
= 19 x 10
= 190
r=√ IA
=√5715190
= 5,48 mm
5. Selenderness ratio =
Ler min
=4405 , 48
=80 , 29
6. Sy=207 mpa
50
Didapat dari table A-6 macine elemen in mechanical pesion,
Robert.L.mott di dapat Sy= 207 mpa untuk bahan AISI 1020
7.Cc=√ 2 π2 . E
Sy
Dimana :
E (modulus elastisitas) = 21000 N/mm2
Sy =207 Mpa
=207 N/mm2
=207 N
mm2
9,8=21 ,12
kg
mm2
Cc=√ 2 π2 .2100021. 12
= 140,025
8. Pcr = ASy [ 1−Sy ( KL
r)2
4 π2 E ]
= 190 .21 ,12[ 1−21 ,12(80 , 29 )2
828206 ,4 ] = 4012,8( 0,8356)
=3353,09 kg
Pa = PcrN
=3353 ,09
3
51
= 1117,69 kg
PERHITUNGAN BAUT
Di ketahui:
W =168kg
Bahan: ST37
Gambar
….= √1682+1682=237
2=118 ,5
Fc untuk baja karbon 1,2
W = 1,2 x 118,5=142 kg
Sf = 9
=4,8 kg/mm2
a =0,75 x 4,8
3.2. Daya Pengepresan
Daya pengepresan diperoleh berdasarkan besar daya yang dibutuhkan
oleh kernel (inti) biji karet dengan volume 0,0011304 m³ dan berat 400 gr biji
52
karet untuk menghasilkan fluida berupa cairan.Dari penelitian sebelumnya
oleh Laboratorium Teknologi Minyak Bumi UGM Yogyakarta setiap 200 gr
kernel biji karet membutuhkan daya pengepresan 105,3 kg/cm2 sehingga
untuk pengepresan dengan volume 400 gr kernel dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut,
P 2 =P1 x W 2
w1
P 2 =105 ,3 kg /cm2 x 0,4 kg0,2 kg
P 2 =44 ,12 kg /cm2
0,2 kg
P 2 =210 , 6 kg/cm2
Maka daya pengepresan yang dibutuhkan sebesar 210,6 kg/cm2
3.3. Kekuatan Rangka
Analisa-analisa yang dilakukan pada kekuatan rangka sebelum memulai
perakitan alat pres biji karet ini ialah analisa terhadap :
3.3.1. Kekuatan plat penahan
3.3.2. Kekuatan batang penyangga
3.3.3. Kekuatan sambungan :a. Kekuatan baut dan mur
b. Kekuatan las
3.3.1. Kekuatan plat penahan
Plat penahan pada kontruksi ini adalah suatu plat jenis Baja ST 37
yang mengalami beban tekan (tekangan akibat dorongan Dongkrak)
53
yang bekerja dengan beban terpusat secara aksial terhadap sumber
tegangan, sehingga plat tersebut akan melentur.Bila suatu material
diberikan momen atau gaya saja tanpa ada momen puntir dengan
beban terpusat dimana keduan ujungnya menerima momen yang sama
maka keadaaan material tersebut tidak akan mengalami tegangan geser
tranversal melainkan hal ini hanya akan memberikan gaya lentur yang
disebut sebagai lentur sempurna oleh karena itu bahan tersebut hanya
mengalami tegangan lentur tarik dan tegangan tekan
(Jensen/Chenoweth,1991.bab.I). Pada rancangan mesin ini terdapat
dua plat yang akan menerima reaksi dari pembebanan (beban tekan)
pada saat pengepresan, plat tersebut ialah plat penahan atas dan plat
penahan bawah. Pada rancangan tersebut Plat penahan atas berfungsi
sebagai pembatas reaksi gerakan tabung bahan akibat aksi yang
diberikan oleh dongkrak sedangkan plat penahan bawah merupakan
sekaligus sebagai pondasi. Dalam perancangan plat ini akan dihitung
kemampuan defleksi (lendutan) dan momen serta reaksi-reaksi yang
terjadi akibat tekanan. Nilai-nilai perhitungan statika struktur ini
diharapkan memberikan nilai pada kondisi aman pada kontruksi.
Untuk defleksi maksimun atau lendutan yang terjadi pada plat
(pondasi) dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini
(Mott,Machine Elements in Mechanical Design.),
Y max =
P x l 3
48 x E x I (mm)
54
Dimana bahan atau material dari baja ST 37 memiliki nilai modulus
Elastisitas E = 200 kN/mm² - 220 kN/mm² (J. K. Gupta, A-23,hal. 69).
Modulus elastitas pada rancangan ini kami menggunakan nilai 210.000
kN/mm² = 21.000 kg/mm² .F = P = Beban yang diterima oleh kedua
plat penahan yaitu 210,6 kg.
momen Inersia (I) yang terdapat pada plat penahan bawah ialah.
I =
π64
d4
=
3 ,1464
( 25 mm )4
= 19 165 mm4
Defleksi atau lendutan yang terjadi pada plat penahan bawah (pondasi)
Y max =
P x l 3
48 x E x I
=
227 . 5 kg x ( 300 mm ) 3
48 x 21 .000 kg/mm2 x 19 165 mm4
= 0, 31796 mm
Defleksi/lendutan maksimal yang diijinkan untuk komponen mesin
dengan tingkat presisi yang tidak terlalu tinggi ialah 0, 0005 sampai
0,003 mm/mm panjang batang, (Robert L. Mott,1994 hal 701). Maka
55
defleksi yang terjadi pada plat penahan per satuan panjang ialah :
0 ,31796 mm300 mm
= 0 , 001
Defleksi yang diijinkan yaitu 0,0005 sampai 0,003 > 0,001 maka
konstruksi aman terhadap defleksi/lendutan yang terjadi. Beban yang
akan berkerja di tunjukan pada gambar 3.3. dibawah ini,
Gambar 3.3.Diagram Defleksi atau lendutan yang terjadi pada plat penahan
Reaksi-reaksi dan Momen yang terjadi pada plat penahan bawah dan
atas (Joseph E.Sigley, 1994,hal.1181).
a. Plat penahan bawah
Gambar 3.4.Diagram reaksi yang terjadi pada plat penahan bawah
P = 227.5 kg/cm2
P = 227.5 kg/cm2
56
AC = x1
BC = x2
AB = L
VA merupakan reaksi vertical yang terdapat pada titik A dan bernilai
positif.
Dimana;
R1 = R2 = P/2
VAB = R1 , VBC = R2
VA =
P 2
VA =
227 . 5 kg2
VA = 113,75 kg ( ↑ )
VB merupakan reaksi vertical yang terdapat pada titik B dan bernilai
negatif.
VB = − P
2
VB = − 227 , 5 kg
2
VB = − 113 ,76 kg ( ↓ )
Reaksi-reaksi Momen
Σ M = 0
57
MAC =
P . x1
2
MAC =
227 .5 kg × 150 mm2 = 17 062.5 kg.mm
MBC =
P2
. ( l−x2)
MBC =
227 .5 kg2
. (300−150 ) = 17 062.5 kg.mm
Dari standar bahan baja yang terbuat dari ST 37 dibawah ini dapat
diketahui ( Indian Standard, 1570, Part I, 1978 );
Tensile strength minimum ( σs ) = 360 N/mm² = 36,73 kg/mm²
Yield stress max ( fy ) = 220 N/mm² = 22,44 kg/mm²
Panjang plat penahan ( l ) = 300 mm
Beban minimum rencana ( W min ) = 210,6 kg
Beban maximum rencana ( W max ) = 227,5 kg
Momen-momen pada plat penahan (J. K. Gupta, 1995, hal 155)
Momen lentuk (bengkok) maksimum
Mmax =
W max . l4
=
227 , 5kg . 300 mm4
= 17 062,5 kg.mm
Momen lentuk (bengkok) minimum
Mmin =
W min . l4
58
=
210 , 6 . 300 mm4 = 15 795 kg.mm
Momen lentuk (bengkok) rata-rata
Mm =
M max + M min2
=
17 062 ,5 kg . mm + 15 795 kg .mm2
= 16 428,75 kg.mm
Momen lentuk (bengkok) variebel
Mv =
M max − M min2
=
17 062 ,5 kg .mm − 15 795 kg .mm2
= 6 337,5 kg.mm
Reaksi momen yang terjadi pada rangka plat penahan aman karena
masih dibawah batas momen maksimum yaitu Mmax =17 062,5 kg.mm >
momen yang terjadi pada plat penahan=15 795 kg.mm.
Pada Gambar 3.4. dapat dilihat Diagram Gaya Lintang ( SFD ) dan
Diagram Momen Bengkok ( BMD ) pada plat penahan bawah (pondasi).
59
Diagram 3.5.Diagram Gaya Lintang ( SFD ) dan Diagram Momen Bengkok
( BMD ) dari plat rangka bawah Mesin
b. Plat penahan atas
Gambar 3.6.Diagram reaksi yang terjadi pada plat penahan atas
AC = x1
BC = x2
AB = L
P = 227.5 kg/cm2
RA RB
60
RA merupakan reaksi yang terdapat pada titik A yaitu reaksi arah vertical ke
bawah dan bernilai negatif.
Dimana;
R1 = R2 = P/2
VAB = R1 , VBC = R2
RA = − P
2
RA = −227 .5 kg
2
RA = - 113,75 kg (↓ )
RB merupakan reaksi yang terdapat pada titik B yaitu reaksi arah vertical ke atas
dan bernilai positif.
RB =
P 2
RB =
210 ,6 kg2
RB = 113,75 kg (↑)
Reaksi-reaksi Momen
Σ M = 0
MAC = −
P . x1
2
61
MAC = −227 ,5 kg × 150 mm
2 = -17 062.5 kg.mm
MBC = −P
2. ( l−x2)
MBC = −227 ,5 kg
2. (300−150 )
= -17 062.5 kg.mm
Pada Gambar 3.3. dapat dilihat Diagram Gaya Lintang ( SFD ) dan
Diagram Momen Bengkok ( BMD ) .
Gambar 3.7. Diagram Gaya Lintang ( SFD )
dan Diagram Momen Bengkok ( BMD ) Plat rangka
3.3.2. Kekuatan batang penyangga
Batang pada mesin ini, seperti pada gambar 3.7 berfungsi sebagai
pilar penyangga dan penahan kedua plat dari reaksi tegangan yang
62
dialami oleh plat tersebut. Reaksi tegangan yang di terima oleh plat
searah dengan sumbu vertical kebawah (-) dan keatas (+) sehingga
batang penyangga menerima gaya pada kedua ujung batang dengan
arah yang berlawanan yang mengakibatkan batang tersebut cenderung
meregang dan bertambah panjang yang disebut dengan gaya tarik.
Batang penyangga terbuat dari baja ST 37 dengan panjang batang L=
557 mm dan diameter batang d= 25 mm,dimana modulus elastisitas E
untuk bahan tersebut = 21.000 kg/mm².
Gambar 3.8. Batang penyangga
Dalam perancangan batang penyangga ini akan dihitung Tegangan
tarik σ dan Regangan ε pada beban 227,5 kg/cm2 dalam batas elastic
(batang pada kontruksi aman). Tegangan dan Regangan yang terjadi
pada batang rancangan ini merupakan tegangan-regangan sederhana
atau suatu gaya normal (tarik) yang dapat didefinisikan dalam
persamaan sebagai berikut ( S.A.Urryand P.J.Turner,1995,bab.1);
63
Tegangan σ= gaya F
luas A
Gambar 3.9. Tegangan tarik pada batang penyangga
σ=
227 , 5 kg /cm2
4 ba tan g pilarΠ . r2
σ= 56 , 875 kg /mm2
3 ,14 .12 , 52 mm2
σ=0 .1159 kg /mm2
Dari standar bahan baja ST 37 tegangan tarik minimum ( σs ) = 360
N/mm² = 36,73 kg/mm² ( Indian Standard, 1978, Part I), maka
tegangan tarik batang pada kontruksi aman karena tegangan tarik
minimum = 36,73 kg/mm² > 0,1159 kg/mm²
Re gangan ε = perubahan panjang Δlpanjang semula lo
ε = perubahan panjang Δlpanjang semula lo
Δl=σ x lo
E
64
Δl= 0 ,1159 kg /mm2 x 557 mm21000 kg/mm2
Δl= 0,00307 mm
ε = 0 , 00307 mm557 mm
ε = 0 ,000006 kg /mm2
3.3.3. Kekuatan sambungan
a. Mur dan Baut
Mur dan baut merupakan komponen yang sangat penting dalam
proses penyambungan yang bersifat dapat dilepas. Dalam alat pres biji
Gambar 3.10. Regangan pada pilar
ε (regangan)
65
karet ini mur dan baut digunakan untuk mengikat keempat batang
penyangga dengan plat penahan. Dalam penyambungan kontruksi ini
terdapat delapan buah baut dan mur yang digunakan dan sepasang
baut-mur pada lengan pengunci. Reaksi terbesar terdapat pada lengan
pengunci yaitu = 210,6 kg (beban maksimum). Karena reaksi ini
ditopang oleh empat pilar penahan yang terikat dengan baut tersebut
maka reaksi pada masing-masing pada sambungan atau pengikat ialah
Vp = 227,5 kg / 8 = 28,438 kg.
Kekuatan Mur dan Baut pada tiang penyangga
Baut
Faktor koreksi (Cf ) = 1,4
Maka beban rencana (W) = Vp x Cf
= 28,438 kg. x 1,4
= 39,8 kg
Bahan baut dari baja liat dengan 0.22% Carbon
Tegangan tarik yang diizinkan ( σa ) = 4,8 kg/mm² (untuk difinis
biasa)
Tegangan tarik yang terjadi pada Baut (σt )
σt =
W
( π4
) d12
=
39 ,8 kg
( π4
) ( 9 .858 mm )2
66
= 0,5 kg/mm²
Tegangan tarik yang terjadi pada baut ( σt ) harus lebih kecil, atau
sama dengan tegangan tarik yang diizinkan σa ( Sularso, 2004: hal
296 ). Maka pemilihan baut diatas dinyatakan aman terhadap
tegangan tarik karena tegangan tarik yang terjadi 0,5 kg/mm² pada
batang < tegangan tarik yang dizinkan 4,8 kg/mm² .
Standar ulir metris yang dipilih,
d1≥√ 4 Wπσa×0 , 64
ataud≥√ 2 Wσ a
d1≥√ 2 x 39 ,82 . 4
d1≥5 .76 mm
Dari baut yang akan dipilih untuk mengikat plat penahan dengan
pilar penyangga ialah ulir metris kasar M12 (table 2.3) dengan,
Diameter inti ( d1 ) = 9,858mm.
Diameter efektif ( d2 ) = 10,863mm
Diameter luar ( D ) = 12,00mm
Jarak bagi ( p ) = 1,75
Mur
67
Bahan mur sama dengan bahan baut yaitu baja liat dengan 0, 22% C
dan tekanan kontak yang di izinkan (qa) ialah 3 kg/mm² (Sularso,
2004: hal 298). τa = 4,8 kg/mm² = 0,5 x 4,8 kg/mm² = 2,4 kg/mm² .
Tinggi permukaan ulir yang menahan gaya yang bekerja pada mur (h)
h =
D − d 2
2
=
12 mm − 10 , 863 mm2
= 0,569 mm
Menurut standar, tinggi mur (H) = (0, 5 – 1,0 ) D
= 1 x 12mm
= 12 mm
Jumlah ulir yang terdapat pada mur ( z )
H = z . p
z =
Hp
=
12 mm1 ,75
= 6,857
Besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir ( q )
q = Wπ . d2 . h . z
≤ qa
68
= 39 , 8 kg
3 , 14 . 10 , 863 mm . 0 , 569 mm . 6 , 857
= 0,299 kg/mm²
Besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir ( q ) harus lebih
kecil dari tekanan kontak yang diizinkan qa (Sularso, 2004, hal 296).
Mur pada kontruksi ini aman karena q ≤ qa yaitu 0,299 kg/mm² <
3kg/mm².
Standar ulir metris yang dipilih,
d1≥√ 4 Wπσa×0 , 64
ataud≥√ 2 Wσ a
d1≥√ 2 x 39 ,82 . 4
d1≥5 .759 mm
Maka bahan baut dan mur yang digunakan adalah baja liat dengan
0,22% C dengan seri Mur dan Baut yang dituju ialah M12 (table 2.3)
dengan,
Diameter inti ( d1 ) = 10,106 mm.
Diameter luar ( D ) = 12,00 mm
Diameter efektif ( d2 ) = 10,863 mm
Tekanan kontak yang diizinkan (qa) = 3 kg/mm²
Jarak bagi ( p ) = 1,75
Kekuatan Mur dan Baut pada lengan pengunci
K ekuatan baut
Maka beban rencana (W) = Vpx Cf
= 227,5 kg. kg x 1,4
69
= 318,5 kg
Bahan baut dari baja liat dengan 0.22% Carbon
Tegangan tarik yang diizinkan ( σa ) = 4,8 kg/mm² (untuk difinis
biasa)
Tegangan tarik yang terjadi pada baut (σt )
σt =
W
( π4
) d12
=
227,5 kg
( π4
) ( 11 , 546 mm )2
= 2,174 kg/mm²
Maka pemilihan baut diatas dinyatakan aman terhadap tegangan tarik
karena tegangan tarik yang terjadi 2,174 kg/mm² < tegangan tarik
yang dizinkan 4,8 kg/mm² .
Tinggi permukaan ulir yang menahan gaya yang bekerja pada mur (h)
h =
D − d 2
2
=
12 mm − 10 , 863 mm2
= 0,569 mm
Menurut standar, tinggi mur (H) = (0, 5 – 1,0 ) D
= 1 x 12mm
= 12 mm
Jumlah ulir yang terdapat pada mur ( z )
70
H = z . p
z =
Hp
=
12 mm1 ,75
= 6,857
Besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir ( q )
q = Wπ . d2 . h . z
≤ qa
= 39 , 8 kg
3 , 14 . 10 , 863 mm . 0 , 569 mm . 6 , 857
= 0,299 kg/mm²
Besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir ( q ) harus lebih kecil
dari tekanan kontak yang diizinkan qa (Sularso, 2004, hal 296). Mur
pada kontruksi ini aman karena q ≤ qa yaitu 0,299 kg/mm² < 3
kg/mm².
τa = 4,8 kg/mm² = 0,5 x 4,8 kg/mm² = 2,4 kg/mm² .
d1≥√ 4 Wπσa×0 , 64
ataud≥√ 2 Wσ a
d1≥√ 2 x 227 ,5 kg
2.4kg
mm2
d1≥13 .769 mm
71
Maka bahan baut dan mur yang digunakan adalah baja liat dengan
0,22% C dengan seri Mur dan Baut yang dituju ialah M14 dengan,
Dari baut yang akan dipakai untuk lengan pegunci dengan ulir matris
kasar ialah M14 dengan
Diameter inti ( d1 ) = 11,546 mm
Diameter efektif ( d2 ) = 12,701 mm
Diameter luar ( D ) = 14,00mm
Jarak bagi ( p ) = 2
K ekuatan Mur
Tinggi permukaan ulir yang menahan gaya yang bekerja pada mur ( h )
h =
D − d 2
2
=
14 , 00 mm − 12, 701 mm2
= 0,6495 mm
Menurut standar, tinggi mur ( H ) = ( 0,8 – 1,0 ) D
= 1 x 14mm
= 14 mm
Jumlah ulir yang terdapat pada mur ( z )
H = z . p
72
z =
Hp
=
14 mm2
= 7
Besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir ( q )
q = Wπ . d2 . h . z
≤ qa
= 227 ,5 kg
3 ,14 . 12 ,701 mm . 0 , 6495 mm . 7
= 1,25 kg/mm²
Mur pada kontruksi aman karena tekana kontak yang terjadi lebih kecil
dari takanan kontak yang di izinkan yaitu 1,25 kg/mm² < 3kg/mm².
τa = 4,8 kg/mm² = 0,5 x 4,8 kg/mm² = 2,4 kg/mm² .
d1≥√ 4 Wπσa×0 , 64
ataud≥√ 2 Wσ a
d1≥√ 2 x 227 ,5 kg
2.4kg
mm2
d1≥13 .769 mm
Maka bahan baut dan mur yang digunakan adalah baja liat dengan
0,22% C dengan seri Mur dan Baut yang dituju ialah M14 dengan,
Diameter inti ( d1 ) = 11,835 mm.
Diameter luar ( d2 ) = 12,701 mm
Diameter luar ( D ) = 14,00 mm
73
Jarak bagi ( p ) = 2
qa = 3 kg/mm²
b. Kekuatan las
Perlakuan pengelasan terdapat pada tabung bahan dan plat penekan
bahan.
- Pengelasan pada tabung bahan (Silinder)
Tabung bahan pada kontruksi yang berbentuk Silinder terbuat dari
plat baja setebal 3 mm direncanakan mampu menahan beban tekan dari
pengepresan sebesar 227,5 kg/cm2 namun alas bahan berupa plat
lingkaran dengan diameter sama dengan diameter luar tabung masih
terpisah sehingga plat baja tersebut harus diikat dengan cara dilas
busur.
Gambar 3.11, Posisi pengelasan pada tabung
Batas kekuatan kampuh las pada sambungan antara kedua plat
pada silinder bahan dapat ditentukan dari persamaan dibawah ini
(J. K. Gupta, 1995, hal 278 - 309).
Luas kampuh las ( A ) = t . π . D
Dengan t= sin 45.s
74
= 0,707 . s . π . D
= 0,707 . 6mm . 3,14 . 123 mm
=273,06 mm²
Tegangan Tarik maksimum yang diterima kampuh las
ft max= P
A
=
227,5 kg
273 , 06 mm2
= 0.83 kg/mm²
Tegangan tarik yang diizinkan pada kampuh las untuk kontruksi
tersebut tidak boleh melebihi kekuatan Elektroda itu sendiri.
Elektroda yang digunakan pada penyambungan las ini adalah jenis
D4313 ( Menurut JIS ) dengan kekuatan tarik elektroda (σs ) 43
kg/mm².
Dimana kekuatan tarik rencana ( σp ) elektroda ialah,
σp = 0,6 . σs
= 0,6 . 43kg/mm²
= 25,6 kg/mm²
ft max (tegangan tarik maksimum yang terjadi pada kampuh las) 0.83
kg/mm²,Maka sambungan las yang digunakan aman terhadap
tegangan tarik. Karena tegangan tarik rencana σp ( 25,6 kg/mm² ) >
ft max (0.83 kg/mm²).
75