ELEMENT MESIN

Teknik Energi Terbarukan

SISTIM SATUAN ELEMEN MESIN

Untuk memberikan informasi yang kuantitatif dari suatu gejala alam diperlukan pengukuran terhadap sifat-sifat fisisnya. Sifat-sifat fisis disebut sebagai besaran umum, seperti : panjang, volume, momentum dan lain-lain. Pengukuran besaran sifat-sifat fisis dilakukan dengan membandingkan besaran yang akan diukur dengan dengan suatu besaran standar yang dinyatakan dengan bilangan dan satuan.

Pengukuran besaran fisik menjadi salah satu pekerjaan yang paling penting dibidang keteknikan. Kepentingannya karena berkaitan erat dengan keberhasilan dalam menetapkan batasan-batasan yang diperlukan bagi perancangan elemen-elemen yang saling berhubungan dalam suatu bangunan mesin. Agar dapat berfungsi sesuai dengan yang dikehendaki.

Dari seluruh besaran fisik yang ada, Sesuai dengan ketetapan SI (Satuan Internasional) dalam hal ini diwakili oleh tiga besaran ukuran pokok / dasar :

-  Panjang, dilambangkan dengan    :  L

-  Massa, dilambangkan dengan      :  M

-  Waktu, dilambangkan dengan       :  T

Besaran pengukuran lainnya yang dibentuk oleh gabungan dari ketiga satuan dasar ini, menjadi satuan turunan. Seperti contohnya satuan luas penampang, kecepatan, percepatan, tekanan dan lain-lain.

Sedangkan untuk sistim satuan, dikenal ada empat sistim satuan yang umum digunakan dan diakui secara internasional (SI), yakni :

-     Satuan CGS (centimeter, gram dan second).

=> dikenal sebagai satuan mutlak (absolut) atau satuan fisik.

-     Satuan MKS (meter, kilogram dan second).

-     Satuan FPS (foot, pound dan second).

=> dikenal sebagai satuan grafitasi atau satuan perancangan.

-     Satuan SI (satuan Sistim Internasional).

Sistim satuan yang digunakan pada seluruh kurikulum ini, menggunakan sistim Satuan Internasional  ( SI ) Unit.

Contoh Perancangan Las

Berikut contoh perancangan las jika struktur menahan beban eksentrik :

Poros Mendapat Beban Lengkung

Sebuah gerbong kereta api di dukung oleh dua buah poros dan pada poros tersebut terpasang 4 buah roda, bila berat gerbong seluruhnya 100 kN, bahan poros dibuat dari St 60 dengan faktor keamanan diambil 10.

Titik kerja gaya dan jarak antara kedua roda seperti gambar dibawah. Tentukanlah diameter dari poros tersebut, bila dianggap beban yang diterima oleh masing-masing gandar sama.

Elemen Mesin Bantalan (Machine Elements Bearing)

Bantalan merupakan elemen mesin yang berfungsi sebagai penumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Dalam hal ini, bantalan memegang peranan penting dimana apabila bantalan tidak berfungsi dengan baik, maka akan mempengaruhi prestasi kerja dari sistim itu sendiri.

a.         Klasifikasi Bantalan

Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1.      Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros

·         Bantalan luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas. Bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban yang besar. Dengan konstruksi yang sederhana maka bantalan ini mudah untuk dibongkar pasang. Akibat adanya gesekan pada bantalan dengan poros maka akan memerlukan momen awal yang besar untuk memutar poros. Pada bantalan luncur terdapat pelumas yang berfungsi sebagai peredam tumbukan dan getaran sehingga akan meminimalisasi suara yang ditimbulkannya. Secara umum bantalan luncur dapat dibagi atas :

©           Bantalan radial, yang dapat berbentuk silinder, belahan, elips dan lain-lain.

©           Bantalan aksial, yang berbentuk engsel, kerah dan lain-lain.

©           Bantalan khusus yang berbentuk bola.

·         Bantalan gelinding

Pada bantalan gelinding terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam  melalui elemen gelinding  seperti bola ( peluru ), rol atau rol jarum atau rol bulat. Bantalan gelinding lebih cocok untuk beban kecil. Putaran pada bantalan gelinding dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Apabila ditinjau dari segi biaya, bantalan gelinding lebih mahal dari bantalan luncur.

2.      Berdasarkan arah beban terhadap poros

·         Bantalan radial tegak lurus

Arah beban yang ditumpu tegak lurus terhadap sumbu poros.

·         Bantalan radial sejajar

Arah beban bantalan sejajar dengan sumbu poros.

·         Bantalan gelinding khusus

Bantalan ini menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus terhadap sumbu poros.

b.         Pertimbangan Dalam Pemilihan Bantalan

Dalam pemilihan bantalan banyak hal yang harus dipertimbangkan seperti :

·         Jenis pembebanan yang diterima oleh bantalan (aksial atau radial )

·         Beban maksimum yang mampu diterima oleh bantalan

·         Kecocokan antara dimensi poros yang dengan bantalan sekaligus dengan keseluruhan sistim yang telah direncanakan.

·         Keakuratan  pada kecepatan tinggi

·         Kemampuan terhadap gesekan

·         Umur bantalan

·         Harga

·         Mudah tidaknya dalam pemasangan

·         Perawatan.

Types of Stress

If an imposition from outside the bar having a working parallel to the axis of the bar, then inside the bar will arise opponent forces generated by the force between molecules themselves.

The forces arising in this bar in general is:

a.       Normal force, the force perpendicular to the direction of  bar cross section.

b.      Tangential force, with the parallel / cross-section located on the bar.

Assuming that the forces that arise are divided evenly on the entire cross-sectional area. So the forces working on a cross-sectional area is called ‘Stress’.

Stress = Force/ Sectional area (N/mm²)

From the forces that arise, it is generally stress divided into:

a.       Normal stress (s )

If the sectional area A = mm² , accordingly stress is:

Normal stress = F/A (N/mm²)

b.      Tangential stress ( t )

If the sectional area A = mm² , accordingly stress is :

Tangential stress = F/A (N/mm²)

(a) Normal stress and (b) Tangential stress

Machine Elements Defination

Machine elements are part of a single component used in construction machinery, and every part has a function of typical usage. With the above understanding, the machine elements can be classification as follows:

Basic Principles Design of Machine Elements

Design of machine elements, basically a part of design (component), which was planned and constructed to meet the needs of the mechanism of a machine.
In the design stages, considerations that need to be take notice in starting the planning of machine elements include:
1. The types of planned loading
2. The types of stress caused by loading page.
3. Selection of material
4. The shape and size of the machines planned
5. Motion or kinematics of the parts that will be planned.
6. Use of standard components
7. Reflecting a sense of fineness (aspect estética)
8. Law and economic
9. Safety operations
10. Treatment and maintenance

With take notice to the above considerations, the total design stages are as follows:
1. Determining needs
2. The selection mechanism
3. Load mechanism
4. Material selection
5. Determining size
6. Modification
7. Working drawings
8. Preparation and quality control

Jenis-Jenis Kestabilan Daya Pada Truk Industri

A. Kestabilan tiga sumbu. (Stability Triangle)

Hampir semua keseimbangan balik dari truk industri mempunyai tiga titik sistim pemegasan, dimana kendaraan didukung pada tiga titik. Sumbu stir truk disambungkan dengan pin pivot pada pusat sumbu. Ketika titik berhubungan dengan garis khayal, maka titik tersebut mendukung bentuk dari tiga sumbu yang disebut dengan Stability Triangle.

Cacatan:

·         Ketika kendaraan telah diberi beban hubungan pusat grafitasi terhadap garis BC berubah. Secara teori, beban maksimum akan dihasilkan oleh pusat grafitasi pada garis BC. Pada kondisi aktual seharusnya pusat grafitasi tidak pernah berhubungan dengan garis BC.

·         Penambahan dari beban balik akan menyebabkan pusat grafitasi truk terhadap titik A berubah dan mengakibatkan kestabilan lateral truk kecil.

·         Ketika garis aksi kendaraan atau beban pusat lebih rendah dari kestabilan triangle maka kendaraan berada dalam keadaan stabil, begitu pula sebaliknya. Untuk lebih jelas dapat dilihat dari gambar dibawah ini:

B. Kestabilan Longitudinal (Longitudinal Stability)

Kestabilan longitudinal adalah sumbu putar, ketika truk miring kedepan dimana titik roda depan berhubungan

dengan trotoar. Saat truk stabil, momen kendaraan harus lebih tinggi dari momen beban, selama beban kendaraan seimbang atau lebih tinggi dari momen beban, maka kendaraan tidak akan tertalu miring. Ketika beban momen sedikit lebih tinggi dari beban kendaraan maka truk akan mulai miring kedepan dan apabila momen beban lebih besar dari beban kendaraan maka truk akan miring kedepan. Untuk operasi kendaraan yang aman, maka operator seharusnya selalu mencek pelat data untuk menentukan berat maksimum yang sesuai dengan ukuran beban pusat. Meskipun jarak sebenarnya momen beban diukur dari roda depan dimana jarak ini lebih besar dari permukaan depan pada percabangan.

C. Kestabilan Lateral (Lateral Stability)

Kesatabilan lateral kendaraan diperlihatkan oleh posisi dari garis aksi yang relatif terhadap kestabilan triangle. Ketika kendaraan tidak sedang dalam keadaan beban penuh maka lokasi pusat grafitasi truk adalah faktor yang dianggap sebagai stabilitas truk. Selama garis aksi dari kendaraan dan beban pusat dari grafitasi turun dari stabilitas triangle maka truk dalam keadaan stabil. Faktor lainnya dimana kecendrungan dari kestabilan lateral kendaraan termasuk beban penempatan kendaraan dan beban permukaan pada sistim operasi kendaraan dan derajat kemiringan.

D. Kestabilan dinamik (Dinamik Stability)

Gaya dinamik adalah gaya yang diukur saat kendaraan bergerak. Perpindahan berat dan perubahan resultan pada pusat grafitasi juga dihasilkan oleh gaya dinamik saat mesin bergerak. Ketika memutuskan beban yang sesuai dengan kapasitas daya yang tersedia, maka operator seharusnya memberikan perhatian khusus karena bisa mempengaruhi karakteristik disain komponen yang lainnya

Jenis Stres

Jika pemaksaan dari luar bar memiliki paralel bekerja dengan sumbu bar, kemudian di dalam bar akan muncul pasukan lawan yang dihasilkan oleh gaya antara molekul sendiri.

Pasukan yang timbul di bar ini secara umum adalah:

a. Normal berlaku, gaya tegak lurus terhadap arah penampang bar.

b. Tangensial kekuatan, dengan paralel / penampang terletak di bar.

Dengan asumsi bahwa pasukan yang muncul terbagi merata pada luas penampang keseluruhan. Jadi kekuatan bekerja pada luas penampang disebut 'Stres'.

Stres = Angkatan / Sectional daerah (N/mm2)

Dari kekuatan yang timbul, umumnya stres yang dibagi menjadi:

a. Normal stres (s)

Jika luas penampang A = mm2, sesuai stres adalah:

Normal stres = F / A (N/mm2)

b. Tangensial stres (t)

Jika luas penampang A = mm2, sesuai stres adalah:

Tangensial stres = F / A (N/mm2)

(A) stres normal dan (b) stres Tangensial

Mesin Elemen Defination

Elemen mesin merupakan bagian dari komponen tunggal yang digunakan dalam mesin konstruksi, dan setiap bagian memiliki fungsi penggunaan khas. Dengan pemahaman di atas, elemen-elemen mesin dapat klasifikasi sebagai berikut:

Prinsip Dasar Desain Elemen Mesin

Desain elemen mesin, pada dasarnya merupakan bagian dari desain (komponen), yang direncanakan dan dibangun untuk memenuhi kebutuhan mekanisme mesin.

Pada tahap desain, pertimbangan yang perlu memperhatikan dalam memulai perencanaan elemen mesin meliputi:

1. Jenis pembebanan yang direncanakan

2. Jenis-jenis stres yang disebabkan oleh loading halaman.

3. Pemilihan bahan

4. Bentuk dan ukuran dari mesin direncanakan

5. Kinematika gerak atau bagian-bagian yang akan direncanakan.

6. Penggunaan komponen standar

7. Mencerminkan rasa kehalusan (aspek estética)

8. Hukum dan ekonomi

9. Keselamatan operasi

10. Perawatan dan pemeliharaan

Dengan memperhatikan pertimbangan di atas, tahap desain total adalah sebagai berikut:

1. Menentukan kebutuhan

2. Mekanisme seleksi

3. Beban mekanisme

4. Bahan seleksi

5. Menentukan ukuran

6. Modifikasi

7. Gambar kerja

8. Persiapan dan kontrol kualitas