ANALISA DAN PERHITUNGAN PNEUMATIK SISTEM PADA PENGGUNAAN MINIATUR FURNITURE MULTIFUNGSI Martino 1)

ANALISA DAN PERHITUNGAN PNEUMATIK SISTEM PADA PENGGUNAAN MINIATUR FURNITURE MULTIFUNGSI Martino1) Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta [email protected])

ABSTRAK Pengertian furniture atau mebel secara umum adalah benda pakai yang dapat dipindahkan dan berguna bagi kehidupan manusia, mulai dari duduk, tidur, berkerja, makan, dan sebagainya. Walaupun furniture dan mebel mempunyai arti yang beda, tetapi yang ditunjuk tetap sama yaitu meja, kursi, lemari, tempat tidur, dan sebagainya. Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu‘pneuma’ yang berarti napa satau udara.Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan teknik penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas 1 atmosfer maupun tekanan di bawah 1 atmosfer (vacum).Sehingga pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Dengan mengaplikasikan sistem kerja dan gaya tekan dari penumatik, maka dapat di kombinasikan menjadi furniture yang lebih inovatif. Furniture yang inovatif mempunyai multifungsi dan penumatik sebagai penggerak untuk furniture tersebut berubah fungsi seperti miniature multifungsi yang kami buat dimana pneumatikakan menggerakan furniture tersebut keatas untuk menjadi meja dan ketika tidak digunakan sebagai meja maka dapat di turunkan dan dirubah sesuai keinginan. Pemilihan pneumatik untuk perancangan mulitifungsi furniture harus berdasarkan beban yang akan diangkat dan ukuran dari meja tersebut. Terdapat beberapa tahapan dalam pemilihan pneumatik yang sesuai dengan kebutuhan dalam merancang miniature multifungsi furniture diantaranya adalah perhitungan gaya tekan, diameter dalam silinder, debit kompresor, daya kompresor, gaya efektif piston pada piston saat maju,gaya efektif piston pada saatn mundur, konsumsi udara saat piston maju, dan konsumsi udara saat piston mundur. Kata Kunci : furniture, pneumatic, gayatekan, diameter silinder.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pada dasarnya manusia hidup tidak jauh dari alat pembantu atau lebih jelasnya dikenal dengan mesin untuk menjalani setiap kegiatan dan kebutuhan. Ilmu pengetahuan dan teknologi merupakan peranan penting dalam kelangsungan hidup makhluk hidup dibumi terutama bagi manusia. Berbagai jenis alat diciptakan untuk membantu kegiatan manusia agar lebih mudah

dalam kegiatan sehari-hari, seperti perlengkapan rumah tangga atau furniture ; meja, kursi, lemari, tempat tidur, dll Kata furniture berasal dari bahasa prancis “founiture” ( 1520-30 Masehi). Pengertian furniture atau mebel secara umum adalah benda pakai yang dapat dipindahkan dan berguna bagi kehidupan manusia, mulai dari duduk, tidur, berkerja, makan, dan sebagainya. Walaupun furniture dan mebel mempunyai arti yang beda, tetapi yang ditunjuk tetap sama yaitu meja, kursi, lemari, tempat tidur, dan sebagainya.

2

Manusia hidup dengan berbagai aktivitas baik didalam maupun diluar ruangan, seluruh aktivitas manusia membutuhkan sarana pendukung. Furniture merupakan bagian dalam kebutuhan sekunder manusia untuk melakukan kegiatan; makan, duduk, beristirahat, dan bermain. untuk mencapai suatu karya yang baik, diperlukan pemikiran dan gagasan yang baik untuk mencapai suatu karya yang indah. Furniture yang baik dan nyaman harus mempertimbangkan berbagai aspek, diantaranya adalah ergonometri. ergonometri merupakan suatu cabang ilmu yang sistematis untuk memanfaatkan informasi-informasi mengenai sifat, kemampuan, keterbatasan manusia untuk merancang suatu sistem kerja yang meningkatkan produktifitas, keselamatan, kenyamanan dan efektifitas pekerjaan manusia. Dalam pembuatan tugas akhir ini, penulis berencana membuat sebuah alat yang menunjang kebutuhan sekunder manusia yaitu dalam bentuk perabot rumah tangga ( meja, kursi, dan tempat tidur mini) menjadi satu dalam bentuk miniatur yang akan diaplikasikan dengan menggunakan tenaga penggerak pneumatik sebagai sumber penggerak, oleh karena itu ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menganalisa perancangan sistem pneumatik untuk miniatur furniture multifungsi diantaranya adalah rangkaian pada sistem kerja pneumatik, penentuan ukuran silinder, gaya-gaya yang terjadi terhadap pneumatik. Penumatik merupakan udara yang dimanpatkan sehingga tekanan yang terjadi menghasilkan gaya. Sistem pneumatik sering digunakan dalam dunia industri seperti sistem peneumatik pada pemasangan tutup botol minuman, Sistem pneumatik tersebut merupakan teknologi yang memanpatkan udara untuk melakukan suatu gerakan segaris atau putaran. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip kerja hidrolik dimana “ jika suatu zat cair atau udara dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya” hal ini dikenal sebagai Hukum Archimedes. Sistem yang bekerja pada penumatik ini juga di pengaruhi oleh beberapa hukum, diantaranya Hukum Bernouili, Hukum Boyle, Hukum Newton, dan lainnya. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas dapat diambil rumusan masalah, yaitu:

1. Bagaimana pengaplikasian sistem pneumatik pada furniture multifungsi? 2. Bagaimana menganalisa sistem pneumatik yang sesuai dengan kebutuhan beban yang akan diangkat? 1.3 Pembatasan Masalah Dalam laporan tugas akhir ini penulis membatasi masalah pada : 1. Perencanaan miniatur multifungsi furniture dengan beban angkat maksimum sebesar 15 kg 2. Mengetahui besarnya diameter silinder yang akan digunakan 3. Mengetahui besarnya gaya tekan dan gaya gesek pada pneumatik. 4. Mengetahui besarnya konsumsi udara, daya dan debit kompresor yang diperlukan dalam sistem pneumatik ini. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian yang dilakukan adalah untuk menentukan sistem penggerak pneumatik yang sesuai untuk diterapkan pada miniatur furniture multifungsi dengan bobot model yang telah di rancang sebelumnya. 1.5 Metodologi Penelitian Metode yang digunakan dalam “Analisa dan perhitungan sistem pneumatik pada penggunaan miniatur furniture multifungsi” adalah sebagai berikut: 1.

Metode Studi Lapangan (Observasi) Observasi adalah metode pengumpulan data melalui pengamatan langsung atau peninjauan secara cermat dan langsung di lapangan atau lokasi penelitian. Dalam hal ini, peneliti dengan berpedoman kepada desain penelitiannnya perlu mengunjungi lokasi penelitian untuk mengamati langsung berbagai hal atau kondisi yang ada di lapanagan. Tujuan observasi ini kita akan memperoleh gambaran yang jelas tentang masalah dan petunjukpetunjuk tentang cara pemecahannya, jadi tujuan observasi adalah untuk memperoleh berbagai data konkret secara langsung dilapangan atau tempat penelitian.

2.

Metode Studi pustaka (Literatur). Metode ini digunakan oleh penulis untuk mengumpulkan data-data sekunder, yaitu dengan membaca sumber-sumber informasi mengenai perencanaan furniture dan mengambil inti sari yang berhubungan sesuai dengan tema tugas akhir yang akan penulis

3 buat serta teori-teori yang saya dapat dari internet. 3.

Diskusi (Brain Method). Metode ini di pakai oleh penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan data-data sekunder dengan cara mengadakan diskusi dengan teman-teman, dosen dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang perencanaan furniture dan hidrolik.

4.

Pengujian dan perhitungan. Pengunaan metode ini mempunyai tujuan agar siswa mampu mencari dan menemukan sendiri berbagai jawaban atau persoalan yang dihadapinya dengan mengadakan percobaan sendiri. Juga dapat terlatih dalam cara berfikir yang ilmiah. Dengan eksperimen yang bertujuan untuk menemukan bukti kebenaran dari teori sesuatu yang sedang dipelajari. Pada tahapan ini penulis melakukan perencanaan desain dan furniture dengan skala 1:3. Desain furniture yang dilakukan menggunakan skala yang diperkecil karena masalah dana dan menyesuaikan ukuran yang ideal dalam proses manufacturing.

1.6 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut: Bab I PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metodelogi penelitian, sistematika penulisan. Bab II

LANDASAN TEORI Berisikan sejarah dan teori-teori yang digunakan sebagai dasar untuk lebih memahami tentang sistem pneumatik.

Bab III ANALISA DAN PERHITUNGAN Berisikan tentang perhitungan pada sistem pneumatik Bab IV KESIMPULAN DAN SARAN Berisi tentang kesimpulan dan saran.

Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan teknik penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas 1 atmosfer maupun tekanan di bawah 1 atmosfer (vacum). Sehingga pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Jaman dahulu kebanyakan orang sering menggunakan udara bertekanan untuk berbagai keperluan yang masih terbatas, antara lain menambah tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari peleknya, membersihkan kotoran, dan sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik memiliki apliaksi yang luas karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak industri yang menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industri makanan, industri obatobatan, industri pengepakan barang maupun industri yang lain. Belajar pneumatik sangat bermanfaat mengingat hampir semua industri sekarang memanfaatkan sistem pneumatik. 1.

2.

3.

Pneumatik murni, merupakan sistem pneumatik dengan menggunakan udara sebagai media penggerak dan penggerak katubnya juga menggunakan tekanan udara. Sistem pneumatik dengan udara sebagai media dan penggerak katubnya menggunakan arus listrik. Sistem pneumatik menggunakan udara sebagai media penggerak dan penggerak katubnya menggunakan tekanan aliran hidrolik.

Sistem pneumatik merupakan pemanfaaatan gaya tekan fluida yang berbentuk gas. Fluida yang di maksud adalah suatu zat yang bisa mengalami perubahan bentuk secara terusmenerus (continue) bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relatif kecil atau bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cair, gas, air, dan udara (fluida yang digunakan pda sistem pneumatik) karena zat-zat ini dapat mengalir. fluida terbagi menjadi 2 bagian, antara lain: a. Fluida Statis (fluida yang diam) Fluida Statis merupakan fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) b. Fluida Dinamis ( fluida yang bergerak) Fluida Dinamis merupakan fluida yang berada dalam fase bergerak.

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Penumatik Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu ‘pneuma’ yang berarti napas atau udara.

Dalam sistem pneumatik udara difungsikan sebagai media transfer dan sebagai penyimpan tenaga (daya) yaitu dengan cara dikempa atau dimampatkan. Udara termasuk golongan zat fluida

4 karena sifatnya yang selalu mengalir dan bersifat compressible (dapat dikempa). Sifat sifat udara senantiasa mengikuti hukum-hukum gas. Karakteristik udara dapat diidentifikasikan sebagai berikut :

2.3 Keunggulan dan Kekurangan Pneumatik 2.3.1 Keunggulan pneumatik : 

a.

Udara mengalir dari udara tekanan tinggi ke tekanan rendah, b. Volume udara tidak tetap, c. Udara dapat di kempa ( Dipadatkan ), d. Berat jenis udara 1,3 kg/m3, e. Udara tidak bewarna. 2.2 Penggunaan Pneumatik Penggunaan udara bertekanan sebenarnya masih dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan proses produksi, misalnya untuk melakukan gerakan mekanik yang selama ini dilakukan oleh tenaga manusia, seperti mendorong, mengangkat, menggeser, menekan, dan lainnya. gerakan mekanik tersebut dapat dilakukan juga oleh komponen pneumatik, motor pneumatik. Perpaduan dari gerakan mekanik oleh aktuator pneumatik dapat dipadu menjadi gerakan mekanik untuk keperluan proses produksi yang terus menerus dan flexibel. Pemakaian pneumatik dibidang produksi telah mengalami kemajuan yang pesat, terutama pada proses perakitan (manufacturing), elektronika, obat-obatan, makanan, kimia dan lainnya. pemilihan penggunaan udara bertekanan (pneumatik) sebagai sistem kontrol dalam proses otomasinya, karena pneumatik mempunyai beberapa keunggulan, antara lainnya: a. mudah diperoleh b. bersih dari kotoran dan zat kimia yang merusak c. mudah didistribusikan melalui saluran (selang) yang kecil d. aman dari bahaya ledakan dan hubungan singkat e. dapat dibebani lebih f. tidak peka terhadap perubahan suhu, dan sebagainya. Udara yang digunakan dalam pneumatik sangat mudah diperoleh di sekitar kita. udara dapat diperoleh dimana saja kita berada, serta tersedia dalam jumalh banyak. selain itu udara yang terdapat di sekitar kita cendrung bersih dari kotoran dan zat kimia yang merugikan. udara juga dapat dibebani lebih tanpa menimbulkan bahaya yang fatal, karena tahan terhadap perubahan suhu, maka pneumatik banyak digunakan pada industri penolahan logam dan sejenisnya.

dalam

penggunaan

Ketersediaan yang tidak terbatas, udara tersedia di alam sekitar kita dalam jumlah yang tidak terbatas sepanjang waktu dan tempat dibumi.

 Transportasi, udara dengan mudah dapat di transportasikan melalui pipa saluran sampai jarak yang jauh. 

Fleksibilitas temperatur, udara dapat fleksibel digunakan pada berbagai temperatur yang diperlukan, melalui peralatan yang dirancang untuk keadaan tertentu, bahkan dalam kondisi yang agak ekstrem udara masih dapat bekerja.



Aman, udara dapat dibebani lebih dengan aman selain itu tidak mudah terbakar dan tidak terjadi hubungan singkat (konsleting) atau meledak sehingga proteksi terhadap kedua hal ini cukup mudah, berbeda dengan sistem elektrik yang dapat menimbulkan konsleting hingga kebakaran.



Bersih, udara bertekanan tanpa lubrikasi adalah bersih. meskipun ada yang keluar dari kebocoran pipa atau komponen tidak akan menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan. ini penting sekali dalam industri makan, kayu, dan tekstil.



Konstruksi, elemen kerja memiliki konstruksi komponen yang sederhana dengan demikian harganya relatif murah.



Kecepatan, udara bertekanan merupakan media kerja yang cepat, kecepatan kerja yang tinggi dapat tercapai.



Pengaturan, pengaturan udara dapat menggunakan komponenkomponen udara bertekanan kecepatan dan gaya dapat diatur.



Dapat disimpan, udara dapat disimpan melalui tabung yang diberi pengaman terhadap kelebihan tekanan udara. selain itu dapat dipasang pembatas tekanan atau pengaman sehingga sistem menjadi aman.



2.3.2 Kekurangan dalam penggunaan pneumatik. Pengadaan, udara bertekanan harus disiapkan dengan baik untuk mencegah timbulnya resiko keausan

5 komponen pneumatik yang terlalu cepat karena partikel debu dan kondensasi. 

Mudah terjadi kebocoran, salah satu sifat udara bertekanan adalah ingin selalu menempati ruang yang kosong dan tekanan udara susah dipertahankan dalam waktu bekrja. oleh karena itu diperlukan seal agaru udara tidak mudah bocor. 

Gangguan suara, udara yang keluar akan menimbulkan suara yang sangat bising, tetapi masalah ini dapat diatasi dengan memasang material peredam suara.

a.



Mudah mengembun. Udara yang bertekanan mudah mengembun, sehingga sebelum memasuki sistem harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan tertentu, seperti udara harus kering, memiliki tekanan yang cukup. 2.4 Peralatan Sistem Pneumatik 2.4.1 Kompresor (Pembangkit udara kempa) kompresor berfungsi membangkitkan/menghasilkan udara bertekanan dengan cara menghisap dan memampatkan udara tersebut kemudian di simpan di dalam tengki udara kempa untuk di suplai kepada pemakai (sistem pneumatik). Kompresor dilengkapi dengan tabung untuk menyimpan udara bertekanan, sehingga udara dapat mencapai junlah dan tekanan yang di perlukan. Tabung udara bertekanan pada kompresor di lengkapi dengan katup pengaman, bila tekanan udaranya melebihiketentuan, maka katup pengaman akan terbuka secara otomatis. Pemilihan jenis kompresor yang digunakan tergantung dari syarat-syarat pemakaian yang harus dipenuhi misalnya dengan tekanan kerja dan volume udara yang akan diperlukan dalam sistem peralatan (katup dan silinder pneumatik).

Gambar 2.1 Kompressor (pembangkit udara kempa) sumber: http://afifmotor.wordpress.com/cucisistem-salju-hidrolik/

2.4.2 Unit Pengeolahan Udara Bertekanan (air service unit) Udara bertekanan (kempa) yang akan masuk dalam sistem pneumatik harus diolah

b.

c.

terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan, antara lain; a). tidak mengandung banyak debu yang dapat merusak keausan komponenkomponen dalam sistem pneumatik, b). mengandung kadar air rendah, kadar air yang tinggi dapat menimbulkan korosi dan kemacetan pada peralatan pneumatik, c). mengandung pelumas, pelumas sangat diperlukan untuk mengurangi gesekan antara komponen yang bergerak seperti pada katup-katup dan aktuator. Untuk pengolahan udara bertekanan agar memenuhi persyaratan diperlukan peralatan yang memadai, diantaranya: Filter udara (air filter), berfungsi sebagai alat penyaring udara yang diambil dari udara luar yang masih banyak mengandung kotoran. pengatur tekanan udara (air pressure regulator), berfungsi untuk mengatur besar kecilnya udara yang masuk, dan diperlukan keran udara yang terdapat pada regulator sehingga udara disuplai sesuai dengan kebutuhan kerja. Tabung pelumas, komponen pada sistem pneumatik memerlukan pelumasan agar tidak cepat aus, serta dapat mengurangi panas yang timbul akibat adanya gesekan.

2.4.3 Konduktor dan Konektor a. Konduktor Pemasangan sirkuit pneumatik hingga menjadi satu sistem yang dapat dioperasikan. dapat di artikan fungsi dari konduktor adalah untuk menyalurkan udara kempa yang akan memberikan tenaga ke aktuator. Jenis-jenis konduktor :  selang fleksibel yang biasanya terbuat dari polimer dan biasa digunakan untuk instalasi pada frekuensi bongkar-pasangnya lebih tinggi.  tabung (tube) yang terbuat dari tembaga, kuningan atau aluminium, ini termasuk konduktor yang fleksibel

Gambar 2.2 Konduktor sumber; http://indonesian.plasticsheetextruder.com/sale2121099-pu-plastic-tube-extrusion-line-extrudingmachine-for-brake-oil-pipe-in-car.html

b. Konektor fungsi konektor adalah untuk menyambungkan atau menjepit konduktor (selang atau pipa) agar

6 tersambung erat dengan konduktor digunakan, jensi-jenis konektor yang dapat

yang

mengeluarkan udara agar tekanan yang diperlukan tidak berlebihan. Jenis-jenis Katup Pneumatik Tabel 2.1. Simbol dan Gambar Katup Sinyal Pneumatik

Gambar 2.3 Konektor sumber;http://www.kaskus.co.id/thr ead/50fbbecf572acff515000003/ane ka-fittings-pneumatic-danselangnya-dan-coupler 2.4.4 Katup (Valve) Katup berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah udara kempa yang akan bekerja menggerakan aktuator. Berdasarkan komponen katup pneumatik dibedakan menjadi 3 (tiga) kelompok katup kontrol aliran, yaitu:  Katup kontrol aliran katup ini digunakan untuk mengatur volume aliran udara, fungsi dari pemasangan katup ini pada rangkaian pneumatik adalah untuk membatasai kecepatan maksimum gerakan piston pneumatik, membatasi daya yang bekrja, serta untuk menyeimbangkan aliran yang mengalir pada cabang rangkaian pneumatik.  Katup pengendali sinyal, Sinyal yang telah diproses selanjutnya akan dikirim ke katup pengendali, letak katup pengendali biasanya sebelum aktuator. katup ini akan secara langsung mengendalikan aktuator baik berupa silinder pneumatik maupun motor pneumatik. katup ini biasanya memiliki dua kemungkinan, yaitu mengaktifkan aktuator maju atau mengembalikan aktuator pada posisi semula.  Katup kontrol tekanan, Katup ini digunakan untuk mengatur tekanan udara yang masuk kedalam sistem peneumatik, katup ini bekerja pada batas tekanan tertentu.Katup penengatur tekanan ini berfungsi untuk mengatur tekanan agar penggerak pneumatik dapat bekerja sesuai dengan tekanan yang diharapkan. bila tekanan melewati batas yang diperlukan, katup tersebut akan terbuka secara otomatis untuk

Simbol penekan katup sinyal memiliki beberapa jenis, antara lain penekan manual, roll, tuas, dan lain-lain. sesuai dengan starndar Deutsch Institut fur Normung (DIN) dan ISO 1219, terdapat beberapa jenis penggerak katup, antara lain: Tabel 2.2 Jenis-jenis penggerak katup.

2.4.5 Unit pengerak (Aktuator) aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplay menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. unit ini berfungsi untuk menghasilkan gerak yang merupakan hasil akhir dari sistem pneumatik. jenis-jenis aktuator: a. Linear Motion Aktuator (Penggerak Lurus)  Single Acting Cylinder (Silinder Kerja Tunggal)  Double Acting Cylinder (Penggerak Putar) b. Rotary Motion Actuator (Penggerak Putar)  Air Motor (Motor udara)  Rotary Aktuator (Silinder Putar)

7 4. Batang piston 5. Seal 6. Bering 7. Piston

2.4.5.1 Single Acting Cylinder (Silinder kerja tungal)

Silinder pneumatik penggerak ganda akan maju atau mundru oleh karena adanya udara bertekanan yang disalurkan ke dalah satu sisi dari dua saluran yang ada. silinder pneumatik penggerak ganda terdiri dari beberapa bagian, yaitu torak, seal, batang torak, dan silinder. sumber energi silinder pneumatik penggerak ganda dapat berupa sinyal langsung melalui katup kendali, atau melalui katup sinyal ke katup pemroses sinyal kemudian baru ke katup kendali.

Gambar2.4 Singel Acting Cylinder sumber:http://maswie2000.wordpres s.com/2007/11/03/silinderpneumatik/

Pada silinder ini udara bertekan yang diberikan pada silinder hanya satu arah, sehingga jenis ini menghasilkan kerja hanya dalam satu arah. untuk mengembalikan kedudukan torank pada posisi awalnya dengan kecepatan yang tinggi maka dipasang pegas. panjang langkah pegas yang dipasang kurang lebih 10 cm dikarenakan hanya satu arah saja, jenis ini biasanya digunakan untuk pencekaman, pangungkit, pengepresan, pengangkatan, dan lainnya.

2.4.5.3 Air Motor (Motor udara) Motor pneumatik ini mengubah energi pneumatik (udara kempa) menjadi gerakan putar mekanik yang kontinyu. jenis-jenis motor pneumatik, yaitu: piston motor pneumatik, sliding vane motor, gear motor, turbines.

Gambar 2.6 Rotari Vane Motor sumber: http://enginemechanics.tpub.com/14105/css/14105_161.htm

2.4.5.2 Double Acting Cylinder (Silinder Kerja Ganda) Silinder ini mendapat suplai udara kempa dari dua sisi. konstruksinya hampir sama dengan silinder kerja tunggal. keuntungannya adalah bahwa silinder ini dapat memberikan tenaga kepada dua belah sisinya. silinder kerja ganda ada yang memiliki batang torak (piston road) pada satu sisi dan ada kedua pula yang pada kedua sisi. konstruksinya yang mana akan dipilih dengan menyesuaikan kebutuhan.

Ada beberapa kelebihan dalam penggunaan motor pneumatik, antara lain: a. Kecepatan putaran dan tenaga dapat diatur secara terbatas, b. Batas kecepatan cukup lebar, c. Memiliki ukuran yang kecil sehingga ringan d. Ada pengaman beban lebih e. Tidak peka terhadap debu, cairan, panas, dan dingin f. Tahan terhadap ledakan, dan g. Arah putaran mudah dibolak-balik. 2.5 Persamaan Dasar Sebagai hukum-hukum dasar udara bertekanan, terdapat hukum Pascal dan hukum Boyle yang dijabarkan, sebagai berikut : 1.

Gambar 2.5 Dauble ActingCylinder sumber;http://maswie2000.wordpress.com/2007/11/ 03/silinder-pneumatik/ keterangan : 1. Batang/rumah silinder 2. Saluran masuk 3. Saluran keluar

Hukum Pascal Tentang perpindahan tekanan statis, terdapat hukum pascal yang secara eksperimen dibuktikan oleh B.Pascal. Hukum ini menyatakan bahwa tekanan yang diberikan ke suatu bagian dari suatu fluida dalam sebuah ruangan akan bekerja tegak lurus pada semua bagian dalam ruangan.

8

Gambar 2.7 Ilustrasi Hukum Pascal Sumber: http://sukasains.com/materi/hukum-pascal/ Gambar 2.8 Ilustrasi Hukum Boyle Mariot Sumber : http://smakita.net/persamaan-umum-gasideal/

Apabila permukaan A 1 ditekan dengan gaya sebesar F1 makan tekanan yang terjadi dapat dijelaskan pada persamaan 2.1. =

....................... Persamaan 2.1

dengan; P = Tekanan (Kpa) F = Gaya (N) A = Luas (cm2) Sehingga tekanan sebesar P diteruskan ke segala arah atau kesemua bagian pada sistem, sehingga permukaan A2 terangkat maka tekanan yang terjadi dapat dijelaskan pada persamaan 2.2 =

.

karena P1 = P2 maka :

................. Persamaan 2.2

=

Perhitungan dasar untuk melakukan pemilihan pneumatik yang sesuai dengan kebutuhan sistem yang diperlukan. Berikut adalah perumusan perhitungan dasar yang diperlukan untuk memilih atau menyeleksi sistem pneumatik yang akan digunakan: 1.

Gaya tekan yang diperlukan oleh pneumatic = . ............................. Hukum Newton I Untuk mendapat an gaya tekan yang diperlukan berdasarkan bobot maksimal yang diaplikasikan

2.

Gaya tekan total yang diperlukan untuk safety factor dari pneumatik Ftot F + R ................................. Festo didactis, pneumatik R (gesekan) = 5% . F Gaya tekan yang diperlukanharus ditambah 5% karena pada saat sistem bekerjaakan terdapat losses berupa gesekan yang harus diantisi pasi sehingga pneumatic dapat bekerja dengan baik.

3.

Perhitungan luas silinder yang sesuai dengan gaya tekan dan tekanan yang dimiliki. F=A.P

............ Persamaan 2.3

dengan; P = Tekanan (Kpa) F = Gaya (N) A = Luas (cm2) 2.

Hukum Boyle Hukum Boyle Mariotte menyatakan “pada temperatur konstan, volume (V) gas berbanding terbalik dengan tekannya (P), pada saat sebuah piston silinder didorong volume gas berkurang karena tekanan gas naik” maka tekanan yang terjadi dapat dijelaskan pada persamaan 2.4 dibawah ini. .

=

.

=

( + )=

× × 4 Rumus diatas akan digunakan untuk mencari diameter silinder yang sesuai untuk sistem pneumatik yang akan mengangkat beban yang diinginkan.

.......... Persamaan 2.4

dengan;

4. P = Tekanan (Kpa) V = Volueme (m3)

Debit kompresor = × ( ) × .................................... Hartono, 1998 Perhitungan debit kompresor diperlukan untuk menghitung berapa jumlah udara yang diperlukan. Perhitungan tersebut akan digunakan untuk mendapatkan nilai daya compressor yang sesuai untuk sistem

9 pneumatik. Berikut adalah perhitungan nilai daya kompresor : = ( )( ) ........................................ Hartono, 1998 5.

Gaya efektif pada saat piston maju dan mundur = × ................................... Didactis F.pneumatik = × Perhitungan ini diperlukan untuk menentukan gaya maju dan mundur dari sistem pneumatic ini. Namun perhitungan luas pada saat system bergerak mundur akan berbeda karena pada saat mundur terdapat diameter batang piston sehingga rumus luas untuk piston saat mudur adalah sebagai berikut: A= ×( − )

6.

Konsumsi udara Pada sistem pneumatic harus diperhitungkan konsumsi udara yang akan digunakan pada saat maju dan turun. Perhitungan konsumsi udara berguna untuk memperhitungkan kapasitas udara yang harus disediakan. perhitungan konsumsi udara saat piston maju dapat dihitung degan rumus; =

× ×ℎ 4 sedangkan untuk menghitung komsumsi udara saat piston mundur dapat dihitung dengan rumus; =

×

4

×

×(

−

Gambar 3.1. Diagram Alir Umum 3.2 Pengumpulan Data Dari menganalisa dan merancang miniature furnitre multifungsi dengan menggunakan penggerak pneumatik maka harus dilakukan sebuah pengumpulan data sebagai berikut: 1. Bobot maksimal yang akan di aplikasikan kepada pneumatik sebesar 15 kg yang diperoleh dari bobot miniature furniture bagian atas. 2. Jenis pneumatik yang akan digunakan adalah pneumatik dengan silinder kerja ganda karena dapat mengatur kecepatan kerja saat maju dan mundur dengan panjang langkah 150 mm. 3. Daya kompresor yang dimiliki adalah 0.25 PK dengan pengaturan tekanan yang akan digunakan pada sistem pneumatik yang umumnya adalah 6 bar (6x105 N/m2) 4. Sistem pengaturan katup udara yang digunakan adalah sistem pengaturan katup udara manual dari kompresor karena keterbatasan dana dan waktu. Namun sistem pengaturan katup udara menggunakan manual dari kompresor hampir tidak memiliki perbedaan antara katup udara manual pneumatik pada umumnya.

)×ℎ

BAB III ANALISA DAN PERHITUNGAN 3.1 Diagram Alir Umum Sebelum memulai suatu analisa harus dibuat sebuah diagram alir kerja yang bertujuan untuk membuat suatu proses analisa agar dapat terarah dengan baik. Berikut adalah diagram alir kerja dari penulis untuk menyelesaikan analisa ini:

3.3 Perancangan Rangkaian Pneumatik Sistem kerja: Posisi awal semua hubungan dibuat tidak ada tekanan dan tombol tidak ditekan oleh operator. pada posisi tidak diaktifkan, udara bertekanan diberikan pada sisi batang piston silinder, sedangkan udara pada sisi piston silinder dibuang melalui saluran buang katup. Pada diagram rangkaian (gambar 3.1 b) menunjukan katup aktif pada posisi kerja. pada posisi ini suplai udara bertekanan dialirkan ke sisi piston silinder dan udara pada sisi batang piston dibuang keluar melewati katup 4/2 dan katup pengatur tekanan kerja, jika tombol tekan dilepas, pegas pengembali katup akan kembali ke posisi semula, sehingga suplai udara dialirkan ke sisi batang piston dan udara pada sisi piston dibuang keluar melalui katup sehingga batang piston silinder kerja ganda masuk kembali.

10

Gambar 3.4. Diagram Alir Perhitungan

3.4.1

dengan melihat hasil percobaan, maka diambil dalam perancangan mesin dengan daya dorong sebesar (F) = 147,15 N

Gambar 3.2 : Sistem kerja pnuematik silinder kerja ganda pada miniature furniture multifungsi.

Dalam mekanisme penggerak pneumatik ini, penulis menggunakan sistem pengendalian Langsung Silinder Sederhana. dikarenakan kami tidak menggunakan sistem kontrol katup elektrik (menggunakan sensor), melainkan hanya menggunakan sistem kontrol katup manual.

Perhitungan : Gaya tekan

3.4.2

Perencaana silinder pneumatik Untuk menghitung berapa besar diameter silinder pneumatik yang diperlukan dengan cara : atau keterangan, A = Luas silinder (m2) p = Tekanan (N/m2) F+R = Gaya tekan dan gesek yang terjadi D = Diameter piston (m) dimana,

a). b). Gambar 3.3 Perinsip kerja langsung silinder kerja ganda a) posisi awal (tidak aktif), b) posisi bekerja 3.4 Perhitungan Dalam Menentukan Pneumatik Yang Sesuai Dengan Kebutuhan Miniatur Furniture Multifungsi

F = 147,15 N R (gesekan) = 5% . F = 5% x 147,15 N = 7,357 N p = Tekanan kerja untuk pneumatik pada umumnya rata-rata 6 bar = 600000 maka,

11 = 0.018 × 100 = 1.8

≈2

(

3.4.3

b. )

Perhitungan gaya pada pneumatik Bagian-bagian dari pneumatik yang dihitung; a. gaya efektif piston  gaya efektif piston saat maju gaya ini dapat di hitung dengan rumus; = × dimana, A = luas permukaan silinder pneumatik A = . (0.02 ) A = 0.000314 p = tekanan kerja untuk pneumatik rata-rata 6 bar = 600000 N/m2 maka, = 0.000314 × 600000 ⁄ = 188,4 b.

gaya efektif piston saat mundur = × dimana, =

×(

4

−

=

×

×(

−

.

= × (0.02 − 0.008 ) = 0.000336 maka, Fb = 0.000336 m2 x 600000 N/m2 Fb = 157.8 N Konsumsi udara tiap langkah piston konsumsi udara tiap langkah piston mempunyai dua (2) arah, dan dapat dihitung sebagai berikut: a. konsumsi udara saat piston maju konsumsi udara saat piston bergerak maju dapat dihitung meggunakan rumus;

maka, = 6 × 0.785 × (0.02 − 0.008 ) × 0.15 = 4.71 × 0.0000504 = 0.000237 = 0.237 3.4.5

Perhitungan Daya Kompresor a). Debit kompresor debit kompresor adalah jumlah udara yang harus dialirkan kedalam silinder pneumatik dan dapat di hitung dengan cara: = ×( ) × dimana, = debit kompresor (l/menit) D = diameter silinder 2 cm 20 mm v = kecepatan piston direncanakan 600 mm/menit = 10 mm/dtk sehingga, = ×( ) × 4 3.14 = × (20) × 10 / 4 3.14 × 400 = × 10 4 = 314 × 10 = 3140 / = 0.188 / b) Daya kompresor daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan rumus: = ( )( ) dimana, = daya kompresor (PK) = debit kompresor (l/menit) = efisiensi total ≈ 0,8 maka,

maka, = 6 × 0.785 × 0.02 × 0.15 = 4.71 × 0.00006 = 0.000282 = 0.282

)×ℎ

)

( d = 0.008 adalah ukuran standar diameter batang piston dari perusahaan.)

3.4.4

konsumsi udara saat piston mundur konsumsi udara saat piston bergerak mundur dapat dihitung menggunakan rumus;

= ( )( ) = 0.188 × 0.8 = 0.150 = 150 ∶ 746 = 0.21

12 3.5

Pengujian Sistem Pneumatik Pada Miniatur Furniture Multifungsi

pemilihan panjang langkah pneumatik yang kurang akurat.

Dilakukan pengujian sebagai berikut :

Keterangan:

3.5.1 Pengujian Mampu Angkat

-

Pembebanan yang yang diaplikasikan kepada miniatur furniture multifungsi adalah sebagai berikut :  

Beban komponen berupa 2 buah kursi dan meja sebesar 15 kg ~ 150 N. Beban benda diatas meja berupa teko sebesar 3 kg ~ 30 N.

Setelah 3 kali pengujian, terbukti dimensi silinder kerja ganda mampu melayani beban kerja sesuai desain yang diinginkan dan mampu mengangkat beban lainnya berupa benda diatas meja tersebut. Keterangan: - Sistem pneumatik yang diaplikasikan adalah untuk mengangkat meja beserta kursi yang berada didalam meja (dibawah) dan cukup ditarik keluar secara manual bila ingin digunakan serta dapat dimasukan kembali apabila sedang tidak digunakan. Sehingga, pneumatik tidak memberikan gaya angkat apa pun terhadap kursi ketika telah dikeluarkan dan di gunakan oleh manusia (untuk produk asli) - Penulis hanya merancang miniatur bukan produk asli, sehingga tidak mungkin untuk melakukan pengujian dengan bobot manusia diatas meja. sehingga pengujian dilakukan dengan memperhitungkan beban miniatur furniture multifungsi (meja beserta kursi didalamnya) dan teko air. 3.5.2 Pengujian Panjang Langkah Aktual Terhadap Miniatur Furniture Multifungsi Desain pneumatik harus mampu mengangkat/mengeluarkan miniatur furniture multifungsi setinggi 200 mm. Setelah dilakukan 3 kali pengujian maka perhitungan panjang langkah yang diperlukan tidak sesuai dengan ketinggian yang diperlukan yaitu panjang langkah yang dihasilkan hanya 150 mm. Kesalah terjadi dalam perancangan konstruksi rangka serta

Prinsip panjang langkah yang diperlukan adalah pneumatik akan bergerak dari posisi awal hingga posisi akhir sehingga meja dan kursi dapat terangkat penuh dan kursi dapat ditarik keluar. Namun, pada pembuatan produk miniatur ini terjadi ketidak akuratan perhitungan sehingga ketinggian angkat meja dan kursi tidak maksimal.

3.6 Hasil Rekapitulasi Perhitungan Sistem Pneumatik. 3.1. Tabel Hasil Rekapitulasi No.

Perhitungan

Hasil

1.

Gaya Tekan

127.15 N

2.

Perencanaan Diameter Dalam Silinder

3.

Panjang Langkah Aktual

150 mm

4.

Perhitungan Gaya Piston Saat Maju

188.4 N

5.

Perhitungan Gaya Piston Saat Mundur

157.8 N

6.

Konsumsi Udara Piston Saat Maju

0.282 liter

7.

Konsumsi Udara Piston Saat Mundur

0.237 liter

8.

Debit Kompresor

0.188 l/menit

9.

Daya Kompresor

0.21 PK

1.8

2 cm

13 BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Setelah melakukan pengujian dan telah dibahas pada bab sebelumnya maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Pengujian yang dilakukan penulis telah berhasil mengangkat beban yang diperlukan dalam mekanisme kerja dari alat futniture multifungsi ini dengan mengaplikasikan gaya tekan dari sistem pneumatik yang memiliki silinder dengan diameter dalam 1.8 cm 2cm, dan dengan tekanan udara sebesar 6 bar. Dalam menentukan pneumatik yang akan digunakan agar sesuai dengan kebutuhan maka harus dilakukan penganalisaan berupa perhitungan dan berikut adalah hasilnya: - Gaya tekan = 147.15 N - Gaya efektif piston saat maju = 188.4 N - Gaya efektif piston saat mundur = 157.8 N - Konsumsi udara saat piston maju = 0.282 liter - Konsumsi udara saat piston mundur = 0.237 liter - Debit kompressor = 0.188 l/menit - Daya kompressor = 0.21 Pk Dalam pembuatan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan beberapa kendala dalam menentukan pneumatik yang sesuai keinginan penulis dikarenakan faktor biaya, dan kurangnya ukuran panjang batang piston yang tidak sesuai dengan ukuran furuniture multifungsi yang penulis buat.

4.2 Saran Sebelum membuat analisa perhitungan perancangan miniatur multifungsi furniture menggunakan pengerak pneumatik sebaiknya penulis terlebih dahulu harus mengetahui berapa besar beban alat yang akan dibutuhkan menggunakan tenaga pneumatik, serta harus mengetahui berapa besar diameter silinder pneumatik yang akan diperlukan agar dapat

mengangkat beban yang sesuai dengan keperluan. Hal ini dikarenakan agar penulis dapat menganalisa perhitungan dan perancangan yang lebih akurat, serta tidak terlalu banyak mengeluarkan biaya pekerjaan agar lebih ekonomis.

DAFTAR PUSTAKA

1．Djuhana; Kerugian Daya (Kerugian Tekanan Dan Energi); dikutip dari http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/files_m odul/13031-6-649813327671.pdf kk.mercubuana.ac.id.2014.

2．Parr, Andrew （2012）: Buku Hidrolika dan Pneumatika Edisi II, penerbit Erlangga.

3．Mulyono, Imam, (2013); Perencanaan Komponen Pneumatik Wire Stripping Machine, dikutip dari; http://imammulyono002.blogspot.com/2013/ 06/perencanaan-pneumatic.html.2014. 2014

4．Satria, Kiki ,(2011); Aplikasi Tentang Sitem Pneumatik, dari : http://engineerrobi.blogspot.com/2011/10/tugas-makalahpeneumatik.html, 2014.

5．Sumaman, 2012, Perhitungan dan perencanaan Komponen Pneumatik; dari : http://klikdesignku.blogspot.com/2012/03/perhi tungan-dan-perencanaan-komponen.html, 2014.

6．Teori Furniture, dikutip dari: http://thesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2012-200047-DI%20Bab2001.pdf.2014

7．Wirawan, Pranomo,(Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang; Bahan Ajar PneumatikHidrolil), dikutip dari : http://ardianzsite.files.wordpress.com/2010 /02/bahan-ajar-tmd218-pneumatikhidrolik.pdf.2014