prak. prancngan

Upload: ar-rahman

Post on 14-Jan-2016

32 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

desain mesin

TRANSCRIPT

PRAKTIKUM PERANCANGAN ELEMEN MESIN

MAKALAH

Diajukan guna memenuhi syarat mengikuti Praktikum Perancangan Elemen Mesin

Oleh :Arif Rahman HakimNIM 121910101100

PROGRAM STUDI STRATA 1 TEKNIKJURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS JEMBER20151. Sumber Tenaga dan Jenis jenis Motor1.1 Sumber Tenaga / EnergiSumber energi secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu :A.Sumber energiyang terbarukanatau yang dapat diperbaharui dan bisa dipakai tanpa khawatir habis. contohnya : Energi surya atau matahariEnergi matahari sangat melimpah jumlahnya khususnya bagi wilayah yang beriklim tropis. pemanfaatan sinar matahari adalah dengan menggunakan sel surya yang berfungsi mengubah energi surya menjadi energi listrik. Ada juga yang memanfaatkan sinar matrahari untuk memasak dengan menggunakan kompor bertenaga sinar matahari contohnya di negara India. Panas bumiPanas bumi merupakan energi yang bersumber dari dalam perut bumi, Panas bumi merupakan energi yang melimpah dan terbarukan sehingga tidak perlu khawatir akan kehabisan energi panas bumi.

Selain jumlahnya yang melimpah energi ini memiliki harga yang lebih ekonomis dan ramah terhadap lingkungan. Indonesia merupakan salah satu negara di dunia yang kaya akan energi panas bumi, hal ini di karenakan indonesia mempunyai banyak gunung berapi aktif yang menjadi keuntungan tersendiri bagi negara kita. Contoh pemanfaatan panas bumi adalah dengan mengubahnya menjadi pembangkit listrik. AnginPemanfaatan energi angin sedang gencar-gencarnya di lakukan oleh banyak negara di seluruh dunia karena sumber energi ini tidak terbatas jumlahnya, pemanfaatan energi ini menggunakan kincir angin yang dihubungkan dengan generator atau turbin untuk menghasilkan tenaga listrik. Energi BiomassaBiomassa terdiri dari Tanaman hidup, pohon mati, dan serpihan kayu. Energi Gas AlamMerupakan energi yang terbarukan dan harganya lebih terjangkau daripada bahan bakar minyak. PembangkitListrikTenaga AirEnergi yang bersumber dari tenaga air sudah lama di manfaatkan oleh manusia karena ramah lingkungan dan juga berlimpah. Pembangkit listrik tenaga air atau PLTA merupakan salah satu contoh pemanfaatab tenaga air untuk kehidupan yang lebih baik. Energi Pasang SurutPasang surut air laut dianggap lebih menjanjikan hasil yang maksimal bila di bandingkan dengan tenaga surya dan tenaga angin. tetapi pemanfaatan energi pasang surut masih sedikit hal ini di karenakan biayanya yang mahal.

B.Sumber Energi Tak TerbarukanSumber energi jenis ini jumlahnya terbatas dan tidak dapat diperbarui walaupun ada yang bisa diperbaharui tetapi memerlukan waktu yang sangat lama. sumber energi ini saat ini masih merupakan sumber energi utama yang banyak digunakan walaupun banyak pihak yang sudah beralih menggunakansumber energi alternatif. Contoh sumber energi tak terbarukan adalah : Sumber energi yang berasal dari fosilSumber energi ini sebenarnya bisa diperbaharui tetapi memerlukan waktu hingga jutaan tahun, berasal dari makhluk hidup yang mati dan terpendam dalam tanah hingga jutaan tahun. contohnya Minyak bumi, batu bara.

Sumber energi yang berasal dari mineral alamMineral alam bisa dimanfaatkan menjdai sumber energi setelah melalui beberapa proses, contohnya uranium yang bisa menghasilkan energi nuklir.

1.2 Jenis Jenis Motor Secara UmumMotor listrikMotor Listrik merupakan alat untuk mengubah listrik menjadi energi mekanik dan masuk dalam kategori mesin listrik dinamis. Alat ini dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air, dan penyedot debu. Di dunia industri, motor listrik yang sering digunakan adalah motor listrik asinkron dengan standar global, yaituIEC dan NEMA.Mesin asinkron IECberbasis metric (millimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch). Untuk aplikasinya, ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupaun kiloWatt (kW). Motor listrik IEC terbagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan efisiensi yang dimilkinya. Sesuai dengan standar di EU, pembagian kelas ini dibagi menjadi EFF1, EFF2, dan EFF3. EFF1 merupakan motor listrik terefisien. Sementara itu,EFF3sudah tidak digunakan dalam lingkungan EU karena memboroskan bahan bakar di pembangkit listrik. Selain itu, akan menimbulkan buangan karbon paling banyak sehingga lingkungan akan lebih tercemar.Prinsip Kerja Motor ListrikMengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dikerjakan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet dan disebut sebagai elektro magnit. Seperti diketahui bahwa kutub-kutub dari magnet senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama akan tarik-menarik. Gerakan akan terjadi jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang berputar dan megnet lainnya pada suatu kedudukan yang tetap.Jenis Motor ListrikDua jenis utamamotor listrikadalah motor DC dan motor AC. Motor-motor ini diklasifikasikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi.1. Motor DC (Arus Searah)Motor arus searah menggunakan arus langsung yang tidak langsung (dirct-indirectional). Motor DC penggunaannya bersifat khusus, yaitu dibutuhkan penyalaan torsi tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.Ada tiga komponen utama dalam sebuah motor DC. Kutub medan Dinamo Kommutator

Gambar 1.1. Motor listrik DC2. Motor AC (Arus Bolak-Balik)Motor listrik jenis ini menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya dengan teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik arus bolak-balik mempunyai dua buah bagian dasar listrik, yaitu stator dan rotor. Stator adalah komponen listrik statis, sedangkan rator adalah komponen listrik berputar untuk memutar as motor.

1.2. Motor listrik AC1.3. 2. TransmisiFungsi : Untuk memutus dan menghubungkan putaran mesin sehingga kendaraan dapat berhenti, meskipun mesin tetap dalam keadaan hidup.Sistem transmisi di bedakan menjadi 2 jenis yaitu :1. SISTEM TRANSMISI MANUAL 1. Slidingmesh Type 2. Constantemesh Type 3. Syncromesh Type2. SISTEM TRANSMISI OTOMATIS 1. Manumatic Type 2. Semi Automatic type 3. Elelctro Hidraulic Type 4. Dual Clutch TypeURAIAN1. TRANSMISI MANUALTransmisi Manual terdiri dari empat komponen utama, yaitu :1. Input Shaft2. Output Shaft3. Counter Gear4. Reverse GearSistem Transmisi Manual dikenal juga sebagai transmisi "Gearbox" yang terdiri dari :1, Transmisi Sekuensial2, Transmisi Non Sekuensial3. Transmisi tanpa Sinkronisasi4. Transmisi dengan Sinkronisasi4. Transmisi Pre Selektor

JENIS-JENIS TRANSMISI MANUAL1. SLIDINGMESH TYPE

Jenis ini merupakan dasar pertama kali ditemukannya transmisi, dengan konstruksi yang sangat sederhana. Transmisi jenis ini sudah tidak lagi dikembangkan, walaupun demikian jenis ini masih sering digunakan dan terbatas hanya untuk gear percepatan dan mundur

2. CONTSTANTMESH TYPE

Jenis ini merupakan pengembangan dari jenis slidingmesh type, dimana bentu gear tidak lagi lurus melainkan helical, walaupun demikian saat perpindahan gera masih terjadi kesukaranDinamakan constantmesh type karena counter gear selalu berkaitan atau berhubungan dengan gear pada main shaft. sedangkan gear pada main shaft dihubungkan dengan perantara bearing sehingga gear dan main shaft dapat berputar bebas.

3. SYNCROMESH TYPE

Transmisi jenis ini mempunyai konstruksi seperti jenis constantmesh. pada jenis ini untuk memindahkan putaran dari main gear ke main shaft digunakan syncromesh, sehingga perpindahan putaran dapat dilakukan dengan mudah pada berbagai kecepatan.

JENIS-JENIS TRANSMISI AUTOMATIC 1. MANUMATIC TYPE

Transmisi Manumatic berasal dari kata "Manual" dan "Automatic"Pada transmisi ini pengemudi cukup memilih tanda (+) untuk menaikan rasio perpindahan gigi dan tanda (-) untuk menurunkan rasio perpindahan gigi.Perpindahan gigi terjadi secara sekuensial

2, SEMI AUTOMATIC TYPE

Pada Transmisi ini menggunakan Sensor Elektrik, Sistem Pneumatik dan Prosesor, serta Actuator untuk mengeksekusi perintah pengemudi saat memindahkan rasio perpindahan gigi transmisi

3. ELEKTRO HIDRAULIC TYPE

Transmisi ini merupakan transmisi buatan Jepang yang dikenal dengan "HondaMatic"Pada transmisi ini terdapat komponen Pompa Hidraulic, Hidraulic Motor Piston dan jugaPompa Swash Plate yang bekerja menyerupai cara kerja sistem AC jenis Swash Plate4. DUAL CLUTCH TYPE

Pada transmisi ini terdapat dua buah kopling yang saling terhubung dalam satu poros Infut Shaft.

MEKANISME PEMINDAH GIGI

1. JENIS PENGONTROL REMOTE 1. COLUMN SHIFT TYPE

Pada jenis ini tuas pemindah terpisah dengan transmisi, tuas pemindah berada di batang kemudi2. FLOOR SHIFT TYPE

Pada jenis ini posisi tuas pemindah berada tepat di lantai bagian bawah dari kemudi

2. JENIS PENGONTROL LANGSUNG

Pada jenis ini tuas pemindah gear transmisi berada langsung pada transmisi sehingga proses pemindahan gear transmisi dapat dikontrol dengan baik

EfiiesnsiSebuah metode yang umum dan sederhana dari transmisi daya dari satu poros ke poros yang lain adalah dengan menggunakan sabuk (belt) melewati roda katrol (puli) yang terpasang pada shaft (poros), seperti yang ditunjukkan pada Gambar dibawah. Aplikasi khas ini termasuk diantaranya motor listrik penggerak mesin bubut atau bor, dan mesin penggerak pompa atau generator.

Untuk sabuk yang mentransmisikan daya antara dua puli harus ada perbedaan dalam ketegangan di sabuk pada kedua sisi dari puli penggerak dan puli yang digerakkan. Untuk arah rotasi yang ditunjukkan pada Gambar diatas ,F2 > F1

Torsi yang tersedia di roda penggerak untuk melakukan kerja diberikan oleh:

Dan daya yang tersedia diberikan oleh:

Kita tahu bahwa kecepatan linier pada roda penggerak,Vx= rxx. Demikian pula, kecepatan linier pada roda yang digerakkan ,Vy= ryy.Dengan mengganggap tidak ada slip, maka

Vx = Vyrxx= ryy

Dengan demikian: rx(2nx)= ry(2ny)

3. Sistem Bantalan dan Tribologi3.1BantalanBearing (bantalan) adalah elemen mesin yang menumpu poros yang mempunyai beban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan mempunyai umur yang panjang. Bearing harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bearing tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem tidak dapat bekerja secara semestinya. Pada umumya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu:a. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros Bantalan luncurBantalan luncur yang sering disebut sliding bearing atau plain bearing menggunakan mekanisme sliding, dimana dua permukaan komponen mesin saling bergerak relatif. Diantara kedua permukaan terdapat pelumas sebagai agen utama untuk mengurangi gesekan antara kedua permukaan. Bantalan luncur untuk beban arah radial disebut journal bearing dan untuk beban arah aksial disebut plain thrust bearing. Berdasarkan jenis pelumasan antara permukaan sliding, bantalan luncur juga diklasifikasikan menjadi rubbing plain bearing, plain bearing, hydrodynamic plain bearing, dan hydrostatic plain bearing. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas. Bantalan gelindingBantalan gelinding menggunakan elemen rolling untuk mengatasi gesekan antara dua komponen yang bergerak. Diantara kedua permukaan ditempatkan elemen gelinding seperti misalnya bola, rol, taper, dll. Kontak gelinding terjadi antara elemen ini dengan komponen lain yang berarti pada permukaan kontak tidak ada gerakan relatif. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.

b. Berdasarkan arah beban terhadap poros Bantalan radial Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu. Bantalan aksialArah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros. Bantalan gelinding khususBantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros. Meskipun bantalan gelinding menguntungkan, Banyak konsumen memilih bantalan luncur dalam hal tertentu, contohnya bila kebisingan bantalan menggangu, pada kejutan yang kuat dalam putaran bebas.

Gambar 2.6. Bantalan luncur.

Keterangan :a) 1

b) Bantalan radial polosc) Batalan radial berkerahd) Bantalan aksial berkerahe) Bantalan aksialf) Bantalan radial ujungg) Bantalan radial tengah

Bantalan gelinding dapat diklasifikasikan antara lain :

Gambar 2.7. Macam-macam bantalan gelinding.a. Single row groove ball bearings. Bearing ini mempunyai alur dalam pada kedua cincinnya. Karena memiliki alur, maka jenis ini mempunyai kapasitas dapat menahan beban secara ideal pada arah radial dan aksial. Maksud dari beban radial adalah beban yang tegak lurus terhadap sumbu poros, sedangkan beban aksial adalah beban yang searah sumbu poros.b. Double row self aligning ball bearings. Jenis ini mempunyai dua baris bola, masing-masing baris mempunyai alur sendiri-sendiri pada cincin bagian dalamnya. Pada umumnya terdapat alur bola pada cincin luarnya. Cincin bagian dalamnya mampu bergerak sendiri untuk menyesuaikan posisinya. Inilah kelebihan dari jenis ini, yaitu dapat mengatasi masalah poros yang kurang sebaris.c. Single row angular contact ball bearings. Berdasarkan konstruksinya, jenis ini ideal untuk beban radial. Bearing ini biasanya dipasangkan dengan bearing lain, baik itu dipasang secara parallel maupun bertolak belakang, sehingga mampu juga untuk menahan beban aksial.d. Double row angular contact ball bearings. Disamping dapat menahan beban radial, jenis ini juga dapat menahan beban aksial dalam dua arah. Karena konstruksinya juga, jenis ini dapat menahan beban torsi. Jenis ini juga digunakan untuk mengganti dua buah bearing jika ruangan yang tersedia tidak mencukupi.e. Double row barrel roller bearings. Bearing ini mempunyai dua baris elemen roller yang pada umumnya mempunyai alur berbentuk bola pada cincin luarnya. Jenis ini memiliki kapasitas beban radial yang besar sehingga ideal untuk menahan beban kejut.f. Single row cylindrical bearings. Jenis ini mempunyai dua alur pada satu cincin yang biasanya terpisah. Efek dari pemisahan ini, cincin dapat bergerak aksial dengan mengikuti cincin yang lain. Hal ini merupakan suatu keuntungan, karena apabila bearing harus mengalami perubahan bentuk karena temperature, maka cincinnya akan dengan mudah menyesuaikan posisinya. Jenis ini mempunyai kapasitas beban radial yang besar pula dan juga cocok untuk kecepatan tinggi.g. Tapered roller bearings. Dilihat dari konstruksinya, jenis ini ideal untuk beban aksial maupun radial. Jenis ini dapat dipisah, dimana cincin dalamnya dipasang bersama dengan rollernya dan cincin luarnya terpisah.h. Double direction thrust ball bearings. Jenis ini sama seperti point 8, hanya saja bearing jenis ini dapat diberi beban aksial dalam dua arah.

Bahan untuk bantalan luncur harus memenuhi persyaratan. Persyaratan-persyaratan tersebut adalah sebagai berikut :a. Mempunyai kekuatan cukup (tahan beban dan kelelahan).b. Dapat menyesuaikan diri terhadap lenturan poros yang tidak terlalu besar atau terhadap perubahan bentuk yang kecil.c. Mempunyai sifat anti las (tidak dapat menempel) terhadap poros jika terjadi kontak dan gesekan antara logam dan logam.d. Sangat tahan karat.e. Cukup tahan aus.f. Dapat membenamkan kotoran atau debu kecil yang terkurung di dalam bantalan.

3.2 Tribologi / PelumasanSistem pelumasan antara dua permukaan yang bergerak relatif melibatkan behavior partikel pelumas antara kedua permukaan, tipe pelumas, jenis pelumasan, dan metoda aplikasi pelumas. Pelumas memiliki beberapa fungsi utama yaitu menurunkan gesekan, mengurangi keausan, melindungi permukaan dari korosi atau oksidasi, meredam beban kejut, menghidari kontaminasi, dan mendinginkan permukaan kontak. Gambar 11.6 menunjukkan bagaimana pelumas bekerja diantara dua permukaan. Untuk mengetahui perilaku pelumas dalam menguragi efek gesekan diperlukan teori pelumasan yang melibatkan persamaan matematik yang sangat komplek. Sampai saat ini solusi persamaan differensial yang mengatur mekanisme pelumasan didasarkan oleh berbagai idealisasi dan penyederhanaan sehingga solusi yang ada adalah masih pendekatan. Tipe pelumas dapat berbentuk gas, cair, maupun padat. Sedangkan jenis pelumasan dibedakan menjadi boundary, mixed boundary, dan full film lubrication. Hal ini didasarkan pada karakteristik gesekan dan lapisan pelumas antara permukaan yang bergesekan. Aplikasi pelumas pada suatu peralatan dapat dilakukan secara manual maupun automatis dengan menggunakan pompa

Jenis PelumasPelumas adalah substansi atau material yang dapat menurunkan gesekan dan keausan serta memberikan smooth running dan umur yang memuaskan untuk suatu elemen mesin. Pelumas dapat berwujud gas, cair maupun padat. Semua jenis pelumas ini dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu pelumas alam dan pelumas buatan (sintetic). Dalam aplikasinya, pelumas cair adalah jenis pelumas yang paling banyak digunakan. Pelumas cair memiliki kelebihan yaitu kekuatan geser yang rendah dan kekuatan tekan yang tinggi. Pelumas padat biasanya digunakan pada kondisi dimana pelumas cair tidak dapat bertahan pada permukaan atau pada situasi khusus seperti pada temperatur yang sangat rendah atau sangat tinggi. Sedangkan pelumas berwujud gas atau udara digunakan pada kondisi yang sangat khusus dimana dibutuhkan koefisien gesekan yang sangat rendah.

Tipe PelumasanBerdasarkan derajat pemisahan permukaan oleh pelumas, secara umum modus pelumasan dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu : full-film lubrication, mixed-film lubrication, dan boundary lubrication. Gambar dibawah menunjukkan ketiga kasus pelumasan.

Gambar Jenis pelumasan berdasarkan tingkat pemisahan permukaan oleh pelumasc:> Pada Full-film lubrication, permukaan sliding sepenuhnya dipisahkan oleh lapisan pelumas (film) sehingga tidak ada kontak samasekali antara kedua permukaan. Beban yang cenderung membuat permukaan berkontak ditahan oleh pelumas bertekanan di antara kedua permukaan. Jadi secara ideal tidak akan terjadi keausan dan rugi gesekan hanya terjadi pada pelumas yang mengalami geseran. Koefisien gesekan pada full-film biasanya antara 0,002 sampai dengan 0,010. Sedangkan tebal film pelumas sekitar 0,008 sampai dengan 0,02 mm.c:> Pada mixed film lubrication beberapa puncak permukaan bersentuhan dan pada bagian lain terbentuk lapisan pelumas. Koefisien gesekan pada mode ini berkisar antara 0,004 s/d 0,10.c:> Pada boundary lubrication, terjadi kontak yang terus menerus antara kedua permukaan, tetapi pelumas juga terus menerus melumuri permukaan. Dengan demikian koefisien gesekan menjadi rendah. Koefisien gesekan untuk mode ini biasanya sekitar 0,05 s/d 0,20.