dasar mesin - smkn 1 sukorejo – bisa hebat
TRANSCRIPT
Dasar Mesin
Teknik Sepeda Motor (TSM)/Teknik Kendaraan Ringan (TKR)
Memahami Dasar-dasar Mesin
Teknologi dan Rekayasa2
Tujuan Pembelajaran
Siswa dapat menjelaskan dasar ilmu statika dan tegangan
Siswa dapat menerangkan komponen/elemen mesin
Siswa dapat menerangkan material dan kemampuan proses
Teknologi dan Rekayasa3
Ilmu Statika Dan Tegangan
Teknologi dan Rekayasa4
Definisi
Ilmu statika mempelajari tentang kekuatan material berdasarkan kombinasi tegangan dan regangan baik dua dimensi
maupun tiga dimensi
Dalam material tidak lepas dari tegangan dan regangan, karena dari dua hal
tersebut dapat dicari kekuatan dari bahan, seperti kekuatan tarik, bending dan
puntir.
GAYA
Teknologi dan Rekayasa5
DEFINISI
Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan benda bergerak atau menjadi diam
Gaya dilambangkan dengan huruf : F Satuannya : Newton atau Dyne
1 Newton = 1kg.m/s²1Dyne = 1gr.cm/s²
Teknologi dan Rekayasa6
Rumus
F = m.a
F = Gaya (Newton atau dyne)m = massa (kg atau gr)a = percepatan (m/s² atau cm/s²)
Contoh soal :
Sebuah benda massanya 20 kg, diluncurkan dengan percepatan 4
m/s². hitunglah berapa gaya yang bekerja?
Diket : m = 20 kg, a = 4 m/s²
Ditanya : F = ...?
Jawab : F = m.a
= 20 kg . 4 m/s²
= 80 kg.m/s² atau 80 Newton
Resultan gaya
Resultan gaya adalah gabungan dari beberapa gaya.
I. Gaya searah
II. Gaya berlawanan
Gaya searah
Resultan dari gaya F1 dan F2 adalah Fr = F1+F2
m
F1
F2
Gaya berlawanan
Resultan dari gaya F1 dan F2
adalah Fr = F1-F2
mF1 F2
Gaya berlawanan
Contoh :
Diket : F1 = 60 N dan F2 =20 N
Ditanya : Ft ?
Jawab : Ft = F1-F2 = 60N-20N = 40N
mF1 F2
Teknologi dan Rekayasa9
Tegangan Tarik & Tekan
kekuatan tarik tidak lepas dari tegangan dan regangan. Kedua sifat ini diukur saat melakukan uji tarik atau tekan
Dalam tarik, regangan adalah pertambahan panjang dari material, sedangkan dalam tekan adalah pemendekkan dari bahan yang ditekan
Teknologi dan Rekayasa10
Tegangan
Tegangan Tarik & Tekan
Regangan
Teknologi dan Rekayasa11
Hasil dari tegangan dan regangan jika dibagikan akan menghasilkan sebuah Modulus Young (E). Mudulus Young ini hanya berlaku pada daerah elastis dari sifat bahan.
Tegangan Tarik & Tekan
Teknologi dan Rekayasa12
Profil tegangan dan regangan
Tegangan Tarik & Tekan
Teknologi dan Rekayasa13
Akibat dari gaya tarik yang terjadi adalah
pengurangan diameter seperti terlihat dalam gambar
Rasio Poison
Teknologi dan Rekayasa14
Pergeseran terjadi akibat adanya gaya yang menggeser benda sehingga terjadi tegangan dan regangan geser. Tegangan dan regangan geser
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini:
Tegangan Geser
Teknologi dan Rekayasa15
Suatu kontruksi dari bahan tidak lepas dari beban atau gaya yang menekan tidak pada titik pusat sehingga terjadi bending. Akibat dari gaya ini terjadi tegangan
bending yang dapat dihitung seperti di bawah ini:
M = Momen bending
I = Momen kedua dari area
Y = Jarak titik pusat dari titik beban
Tegangan Bending
Teknologi dan Rekayasa16
Tegangan Maksimum
Teknologi dan Rekayasa17
Torsi
Batang yang digunakan sebagai penghubung yang berputar akan terjadi momen puntir yang juga disebut Torsi.
Untuk batang ini ada yang menggunakan batang pejal dan batang berlubang, keduanya mempunyai kelebihan dan
kelemahan masing-masing.
Teknologi dan Rekayasa18
Batang Pejal
Pada batang pejal perhitungan kapasitas daya yang diterima dapat dihitung sebagai berikut:
Maksimum tegangan geser
Dengan D = diameter, T = torsi
Kapasitas torsi
Teknologi dan Rekayasa19
Batang Pejal
Kapasitas daya
dengan N = jumlah putaran per detik
Sudut putaran
Dengan G = shear modulus, L = panjang
Teknologi dan Rekayasa20
Batang Berlubang
Batang pejal mempunyai kelemahan beban lenturnya yang lebih kecil. Untuk
mengatasinya dapat dipakai batang berlubang.
Batang berlubang ini dapat memakai bahan yang lebih sedikit, tetapi kelemahan dari batang ini adalah lebih kaku dari batang
pejal, sehingga lebih mudah patah.
Teknologi dan Rekayasa21
Batang Berlubang
Perhitungan untuk mengetahui beban maksimum
dapat dipakai persamaan di bawah ini:
Dengan, D = diameter luar, d = diameter dalam
Teknologi dan Rekayasa22
Elemen Mesin
Teknologi dan Rekayasa23
Rem
Rem adalah Mekanisme yang berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan laju kendaraan.
Macam-macam rem :
1. Rem Tromol
2. Rem Cakram
Teknologi dan Rekayasa24
Teknologi dan Rekayasa25
Roda Gigi
Roda gigi adalah elemen mesin berbentuk gigi yang berfungsi sebagai tramsmisi gerak putar dan daya dari komponen mesin satu ke lainnya.
Efisiensinya mendekati 98% sehingga roda gigi banyak dipakai untuk membuat transmisi motor penggerak ke poros yang digerakan.
Teknologi dan Rekayasa26
Roda Gigi Spur
Klasifikasi Roda Gigi
Teknologi dan Rekayasa27
Klasifikasi Roda Gigi
Roda Gigi Helik
Teknologi dan Rekayasa28
Roda gigi dobel helik
Klasifikasi Roda Gigi
Teknologi dan Rekayasa29
Roda Gigi Bevel
Klasifikasi Roda Gigi
Teknologi dan Rekayasa30
Roda Gigi Cacing
Klasifikasi Roda Gigi
Istilah-istilah dalam roda gigi
1. Pitch circle : garis lingkaran bayangan, jarak
antara gigi yang harus bertemu untuk sepasang
roda gigi
2. Pitch diameter : diameter rusuk
3. Circular pitch : panjang busur lingkaran jarak
antara dua gigi yang berdekatan
4. Addendum : tinggi gigi diluar lingkaran
5. Dedendum : tinggi gigi di dalam lingkaran
6. Clearance : kelonggaran antara tinggi kaki gigi
dengan tinggi kepala gigi yang saling merangkap
Teknologi dan Rekayasa31
7. Black lash : perbedaan antara lebar gigi yang
saling menangkap pada lingkaran
8. Sudut tekan : sudut antara garis singgung jarak
antara dengan garis tekan
9. Garis tekan : garis yang dihasilkan dari
hubungan titik tekan dan memotong titik
singgung lingkaran jarak antara 2 roda gigi.
Teknologi dan Rekayasa32
Istilah-istilah dalam roda gigi
Cara pembuatan roda gigi
1. Dipotong
Pembuatan roda gigi dengan cara ini dapat
dilakukan dengan proses pemesinan :
a) Milling (pengefraisan)
b) Shaping (penyekrapan)
c) Planing (penyerutan)
d) Hobbing (pergeseran)
Teknologi dan Rekayasa33
2. Dicetak
Pembuatan roda gigi ini dibuat dengan cara
dituang, kemudian disempurnakan dengan dipotong
3. Diroll
Pembuatan roda gigi dengan diroll dibuat dengan
cara semacam proses kartel (knoering). Sebagai
pengerjaan akhir (finishing) dapat dilakukan
dengan digerinda bila dikehendaki
Teknologi dan Rekayasa34
Cara pembuatan roda gigi
Teknologi dan Rekayasa35
Bantalan
Bantalan adalah piranti untuk memegang antara benda yang berputar dengan benda yang tidak bergerak (rangka) agar gesekan yang terjadi lebih halus tanpa mengeluarkan suara.
Jenis-jenis bantalan
1. Bantalan luncur : dimana terjadi gerakan luncur
antara poros dan bantalan karena permukaan
poros ditumpu oleh permukaan bantalan denga
lapisan pelumas
2. Bantalan gelinding : dimana terjadi gesekan
gelinding antara bagian yang berputar dengan
yang diam melalui elemen gelinding seperti rol
atau rol jarum
Teknologi dan Rekayasa36
Jenis bantalan berdasarkan arah
beban terhadap poros :
1. Bantalan radial : dimana arah beban yang
ditumpu bantalan tegak lurus sumbu poros
2. Bantalan aksial : dimana arah beban yang
ditumpu bantalan sejajar sumbu poros
3. Bantala gelinding khusus : dimana bantalan ini
menumpu baban yang arahnya sejajar dan tegak
lurus sumbu poros
Teknologi dan Rekayasa37
Fungsi bantalan luncur
1. Bantalan luncur silinder penuh
Dipakai untuk poros-poros ukuran kecil berputar lambat,
beban ringan dan untuk tap-tap yang tidak berputar
penuh seperti torak motor bakar
2. Bantalan lurus silinder memegas
Lapisan bantalan seperti ini banyak dipakai pada poros-
poros mesin bubut, mesin frais, dan mesin perkakas lain
Teknologi dan Rekayasa38
3. Bantalan luncur bawah
Banyak dipakai pada poros-poros ukuran sedang dan
besar, seperti bantalan poros engkol
4. Bantalan inset
Digunakan terutama untuk poros dengan beban yang
sering berubah, misalnya bantalan poros engkol dari
poros presisi
5. Bantalan luncur sebagian
Digunakan untuk poros yang berpitar lambat, beban
berat, tetapi tidak berubah-ubah
Teknologi dan Rekayasa39
Fungsi bantalan luncur
6. Bantalan bukan logam
Digunakan untuk leher-leher poros yang memerlukan
pendingin zat cair dan tidak mendapat beban berat
7. Bantalan luncur aksial
Digunakan untuk poros-poros vertikal dengan beban
tidak begitu besar
8. Bantalan luncur translasi
Digunakan untuk blok-blok luncur gerak lurus atau
lengkung
Teknologi dan Rekayasa40
Fungsi bantalan luncur
Teknologi dan Rekayasa41
Bantalan
Bantalan Bola
Teknologi dan Rekayasa42
Bantalan
Bantalan Rol
Teknologi dan Rekayasa43
Bantalan
Bantalan Jarum
Teknologi dan Rekayasa44
Bantalan
Bantalan Rol Taper
Teknologi dan Rekayasa45
Pegas adalah elemen mesin yang berfungsi untuk mengontrol gerakan dengan cara menahan, meredam getaran, menghaluskan tumbukan dan model pengontrolan gerakan lainnya.
Secara sederhana dapat dikatakan bahwa pegas adalah media penyimpan energi untuk pengontrolan gerakan.
Pegas
Teknologi dan Rekayasa46
Pegas Helik Tekan
Pegas
Teknologi dan Rekayasa47
Pegas Helik Torsi
Pegas
Teknologi dan Rekayasa48
Helik Conical
Pegas
Teknologi dan Rekayasa49
Pegas Daun
Pegas
Teknologi dan Rekayasa50
Poros berfungsi sebagai batang penghubung antar
komponen mesin sekaligus memberikan energi yang dimiliki.
Poros dengan pin pengunci untuk mematikan gerakan relatif
komponen lain dengan poros.
Poros
Teknologi dan Rekayasa51
Poros dengan splin untuk mematikan gerakan relatif komponen laindengan poros
Poros
Teknologi dan Rekayasa52
Kopling poros untuk menghubungkan poros satu dengan lainnya dengan hubungan kaku
Poros
Teknologi dan Rekayasa53
Transmisi merupakan komponen mesin yang
penting untuk menghubungkan antara mesin penggerak dengan yang digerakan.
Fungsi pemasangan transmisi tersebut adalah untuk meneruskan putaran dan daya mesin. Disamping fungsi tersebut, transmisi sebagai pengontrol putaran sehingga kendaran bermotor dapat dijalankan dengan mudah pada variasi kecepatan.
Transmissi
Teknologi dan Rekayasa54
Konstruksi Dasar
Transmissi
Teknologi dan Rekayasa55
Jenis Penggerak Roda Gigi
Transmissi
Teknologi dan Rekayasa56
Jenis Penggerak Rantai
Transmissi
Teknologi dan Rekayasa57
Jenis Penggerak Sabuk
Transmissi
Teknologi dan Rekayasa58
Material dan Kemampuan Proses
Teknologi dan Rekayasa59
Secara garis besar material atau bahan dibedakan menjadi dua, yaitu bahan logam (metal) dan non logam. Bahan logam dibedakan lagi mejadi logam besi (ferro) dan bukan besi (non ferro). Termasuk logam ferro adalah besi cor, baja karbon, baja paduan, dan baja stainless.
Definisi
Teknologi dan Rekayasa60
Besi cor merupakan paduan dari besi dan karbon sehingga suhu cair pada kisaran 1200O C.
Besi Cor
Teknologi dan Rekayasa61
Besi Abu-abu
Dinamakan besi abu-abu karena warnanya yang abu-abu.
Besi ini mempunyai kandungan 1,5-4,3% karbon dan 0,3-
5% silikon ditambah manganese, belerang (sulphur) dan
phosphorus.
Bahan ini getas dengan kekuatan tarik rendah tetapi mudah
untuk dicor. Hal ini disebabkan tingginya kadar carbon pada
besi cor kelabu, tetapi kadar karbon tinggi membentuk
serpihan yang dapat menahan redaman getaran dengan
baik.
Besi Cor
Teknologi dan Rekayasa62
Besi Paduan
Besi paduan adalah besi yang dicampur dengan
paduan nikel, kromium, molydenum, vanadium,
coopper dan zirconium.
Paduan ini gunanya untuk mendapatkan besi
yang kuat, keras, tahan aus, tahan panas, tahan
karat, mampu mesin dan mampu disambung
dengan bahan lain.
Besi Cor
Teknologi dan Rekayasa63
Baja karbon sering digunakan dalam konstruksi baik untuk bangunan ataupun alat-alat permesinan.
Baja ini paduan dari besi dan karbon dengan beberapa elemen seperti manganese, silikon, sulphur, phosphorus, nikel dan kromium.
Baja Karbon
Teknologi dan Rekayasa64
Baja karbon mempunyai sifat yang unik dan dibagi tiga klasifikasi yaitu
1. Baja karbon rendah (0,05-0,3%C) dengan keuletan (ductility) yang tinggi dan mudah dibentuk
2. Baja karbon sedang (0,3-0,6%C) dengan perlakuan panas mempunyai kekuatan dan kekerasan lebih baik tetapi rentan terhadap keuletan (ductility)
3. Baja karbon tinggi (>0,6%) dengan kekerasan dan kekuatan tinggi, digunakan untuk alat, cetakan, pegas dan lain-lain.
Baja Karbon
Teknologi dan Rekayasa65
Berbeda dengan baja karbon, baja ini mempunyai
proporsi paduan yang tinggi terhadap elemen
paduannya. Bahan yang sering digunakan dalam baja
paduan adalah:
1. Aluminium
Bahan ini membuat tahan oksidasi sehingga tahan
dari serangan karat tetapi mengurangi kekuatan dari
bahan. Persentase pengguanaan 0-2%.
Baja Paduan
Teknologi dan Rekayasa66
2. Chrom
Pada penggunaan 0,3-4%, memperbaiki ketahanan aus,
oksidasi, hambatan skala, kekuatan dan kekerasan.
Peningkatan kekuatan pada temperatur tinggi tetapi
kehilangan keuletan (ductility).
3. Cobalt
Bahan ini memperbaiki kekerasan dan hambatan skala
juga memperbaiki sifat potong untuk baja alat dengan 8-
10%. Bersama kromium, cobalt memberikan baja paduan
tinggi pada temperatur tinggi.
Baja Paduan
Teknologi dan Rekayasa67
Baja Paduan
4. Tembaga (Copper)
Pada tipikal range 0,2-0,5% memberikan tahan korosi dan
kekuatan yield pada baja paduan.
5. Timah (Lead)
Di atas 0,25% digunakan untuk meningkatkan mampu
mesin pada baja karbon.
6. Mangan
Pada range 0,3-2% mengurangi kerapuhan sulphur.
Persentase 1-2% memperbaiki kekuatan dan kelenturan
dan sifat non magnetis hingga 5%.
Teknologi dan Rekayasa68
Baja Paduan
7. Molydenum
Pada penggunaan 0,3-5% meningkatkan kekuatan
temperatur tinggi, hambatan retak, dan kekerasan.
8. Nikel
Pada range 0,3-5% meningkatkan kekuatan,
kelenturan dan kekerasan tanpa aspek keuletan.
Pada proporsi yang tinggi memperbaiki tahan korosi.
9. Silikon
Dengan penggunaan range 0,2-3% memperbaiki
kekuatan dan kekerasan tetapi mengurangi keuletan.
Silikon bahan yang mudah teroksidasi (berkarat).
Teknologi dan Rekayasa69
Baja Paduan
10. Sulphur (Belerang)
Di atas 0,5% meningkatkan mampu mesin tetapi mengurangi
keuletan dan mampu las.
11. Titanium
Pada proporsi 0,3-0,75% meningkatan kekuatan dan
kekerasan pada baja maraging.
12. Tungsten
Bahan ini memberikan kekerasan tinggi dan kelenturan pada
temperatur tinggi.
13. Vanadium
Bahan ini memperbaiki sifat kekerasan dan jika
dikombinasikan dengan karbon dapat tahan aus.
Teknologi dan Rekayasa70
Baja Stainless
Baja Stainless adalah baja karbon dengan campuran kromium
10% sehingga tahan terhadap karat.
Untuk logam non ferro antara lain aluminium, tembaga, seng,
timah, titanium, perak, timah, dan lain-lain. Ada yang dalam
bentuk logam murni dan ada yang campuran atau paduan.
Contoh logam non ferro paduan adalah perunggu (paduan
tembaga dengan timah) dan kuningan (paduan tembaga
dengan seng).
Oleh karena itu penggunaan logam tersebut juga disesuaikan
dengan sifat-sifat yang dimiliki masing - masing jenis logam.
Teknologi dan Rekayasa71
Material Non Logam
Plastik
Plastik adalah bahan berdasar polimer. Plastik ada dua macam,
yaitu termoplastik polimer yang apabila dipanaskan akan
meleleh dan dapat dicetak kembali, sedangkan termoset
polimer adalah plastik yang apabila dipanaskan akan menjadi
abu.
Komposit
Komposit adalah bahan yang terbuat dari resin dan matrik,
resin sebagai pengikat biasanya plastik, dan matrik adalah
penguat yang berbentuk serat yang diatur.
Teknologi dan Rekayasa72
Material Non Logam
Keramik
Keramik adalah bahan yang pembuatannya menggunakan
powder teknologi. Hal ini dilakukan karena titik lebur dari
keramik tinggi sekali (diatas 2000OC) sehingga untuk
menyatukan dipanaskan hingga suhu sekitar 1200 sampai
kulit dari butiran serbuk meleleh dan disatukan dengan
butiran yang lain.
Teknologi dan Rekayasa73