ANALISA KEKUATAN RANGKA MESIN PRESS BATAKO STYROFOAM DAN PRESS BOTOL PLASTIK

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ANALISA KEKUATAN RANGKA MESIN PRESS BATAKO STYROFOAM DAN PRESS BOTOL PLASTIK

PROYEK AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya

Disusun Oleh : ERSAN WIJAYANTO I 8109016

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN PRODUKSI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah serta puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga Proyek Akhir dengan judul “Analisa Kekuatan Rangka Mesin Press Batako Styrofoam dan Press Botol Plastik” ini dapat terselesaikan dengan baik. Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya di Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Pada kesempatan ini tidak lupa mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya atas terselesaikannya Proyek Akhir ini, kepada : 1. Bapak Heru Sukanto, S.T., MT. selaku Ketua Program D3 Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. 2. Bapak Ir. Wijang Wisnu R, M.T. dan Bapak Teguh Triyono S.T. selaku Dosen Pembimbing I dan II yang telah banyak membantu dan memberikan masukan untuk Proyek Akhir ini. 3. Mas Endri dan Mas Arifin, selaku laboran di Laboratorium Proses Produksi Universitas Sebelas Maret yang telah banyak memberikan bantuan dalam penyelesaian Proyek Akhir ini. 4. Solo Metal Industry (SOMIN), yang telah berkenan untuk memberikan pinjaman tempat dan peralatan untuk pengerjaan Proyek Akhir ini. 5. Semua Karyawan Solo Metal Industry (SOMIN), yang telah banyak memberikan masukan dan bantuan pada saat proses pengerjaan Proyek Akhir ini. 6. Semua teman – teman D3 Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret angakatan 2009, yang telah banyak memberikan saran dan informasi dalam pengerjaan Proyek Akhir ini. 7. Bapak dan Ibu tercinta, yang selalu memberikan doa, semangat serta motivasi untuk terselesaikannya Proyek Akhir ini. Banyak disadari bahwa dalam penulisan laporan Proyek Akhir ini masih banyak kekurangan karena keterbatasan kemampuan pengetahuan. Oleh karena itu dengan kerendahan hati mengharapkan kritik dan saran yang commit to user membangun guna untuk penyempurnaan laporan ini.

v


digilib.uns.ac.id

Dengan penuh harapan semoga Proyek Akhir ini dapat bermanfaat dan berguna bagi semua pihak.

Surakarta,

Juli 2012

Penyusun

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

Ersan Wijayanto, “Analisa Kekuatan Rangka Mesin Press Batako Styrofoam Dan Press Botol Plastik”. ABSTRAK Pengolahan limbah Styrofoam dan botol plastik dengan mesin press akhir – akhir ini kurang efektif karena rangka tidak mampu menahan beban pengepresan yang diberikan. Berangkat dari permasalahan tersebut maka tujuan dari proyek akhir ini adalah analisa kekuatan rangka mesin press batako styrofoam dan press botol plastik. Analisa kekuatan rangka ini menggunakan metode slope deflection sebagai solusi perhitunganya. Perhitungan kekuatan rangka ini difokuskan pada rangka utama dan rangka landasan molding dengan pembebanan dari hidrolik 20 ton. Selain itu laporan ini juga dilakukan analisa kekutan baut. Dari hasil Analisa kekuatan rangka diperoleh bahwa rangka aman untuk menerima beban 20 ton dengan profil rangka yang digunakan adalah profil U100 dan profil U120. Analisa kekutan baut juga aman dengan ukuran minimum baut adalah M16. Kata kunci : Styrofoam, Botol plastik, Metode slope deflection, dan Analisa kekuatan rangka.

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ......................................................................................... i HALAMAN JUDUL ............................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii SALINAN BERITA ACARA PENDADARAN .................................................. iv KATA PENGANTAR .......................................................................................... v ABSTRAK ............................................................................................................ vii DAFTAR ISI ......................................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1.2 Tujuan Proyek Akhir ........................................................................ 1.3 Manfaat Proyek Akhir ...................................................................... 1.4 Rumusan Masalah ............................................................................ 1.5 Batasan Masalah ...............................................................................

1 2 2 3 3

BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka .............................................................................. 2.1.1 Difinisi Batako ........................................................................ 2.1.1 Batako Styrofoam ................................................................. 2.1.3 Limbah Botol Plastik ........................................................... 2.2 Analisa Kekuatan Rangka ................................................................ 2.2.1 Metode Perubahan Sudut (Slope Deflection Method) ........... 2.2.1.1 Penurunan Persamaan Perubahan Sudut ................. 2.3 Analisa Kekuatan Baut .................................................................... 2.4 Proses Permesinan ........................................................................... 2.4.1 Proses Permesinan Mesin Bor ............................................. 2.4.1.1 Parameter-Parameter Mesin Bor ............................. 2.4.2 Mesin Gerinda Tangan .........................................................

4 4 5 6 7 8 10 12 13 14 14 16

BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Perencanaan Dan Gambar ................................................................ 3.2 Analisa Kekuatan Rangka ................................................................ 3.2.1 Analisa Kekuatan Rangka Utama ......................................... 3.2.2 Analisa Kekuatan Rangka Landasan Molding ...................... 3.2.3 Analisa Kekuatan Bahan Profil Rangka ............................... 3.3 Analisa Kekuatan Baut Pada Sambungan Rangka ............................

17 18 19 24 26 27

BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Persiapan Proses Produksi ............................................................... 4.2 Proses Manufaktur ........................................................................... 4.2.1 Proses Pengeboran Lubang Pasak ......................................... 4.2.2 Pembuatan Landasan Molding .............................................. 4.3 Waktu Pengeboran Lubang Pasak .................................................... 4.4 Pembuatan Landasancommit Molding ......................................................... to user 4.4.1 Waktu Pemotongan Komponen Landasan Molding .............

30 31 31 32 32 34 34

viii


digilib.uns.ac.id

4.4.2 Waktu Pengelasan Komponen Landasan Molding ............... 4.4.3 Waktu Penggerindaan ............................................................ 4.5 Waktu Proses Pengecatan ................................................................ 4.6 Waktu Proses Perakitan Rangka ...................................................... 4.7 Estimasi Biaya ................................................................................. 4.7.1 Perhitungan Biaya Proses Permesinan .................................. 4.7.2 Komponen Mesin Dan Materialnya ...................................... 4.8 Perawatan Rangka ............................................................................

35 35 35 36 38 38 39 40

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 5.2 Saran ................................................................................................

41 41

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... LAMPIRAN

commit to user

ix

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel

2.1 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4

Kecepatan Potong Dan Kecepatan Pemakanan .......................... Kekuatan bahan baut ................................................................... Rincian waktu proses pengecatan ............................................... Waktu proses perakitan ................................................................ Rincian biaya permesinan ............................................................ Daftar Harga Komponen Mesin Dan Materialnya .......................

commit to user

x

15 27 36 38 38 39


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar

1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3.1

Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar

3.6 3.7 4.1 4.2 4.3 4.4

Limbah Styrofoam Dan Botol Plastik ...................................... Jenis - Jenis Batako .................................................................. Batako Styrofoam ..................................................................... Limbah Botol Plastik ............................................................... Kerangka Kaku ....................................................................... Uraian Perubahan Sudut Kerangka Kaku ................................ Beban Eksentris Pada Baut ..................................................... Sudut Potong Mata Bor ........................................................... Desain Mesin Press Batako Styrofoam dan Press Botol Plastik ....................................................................................... Kerangka Kaku Mesin Press Batako Styrofoam dan Botol Plastik ...................................................................... Diagram Momen Lentur Dan Kurva Elastis Rangka Utama ...................................................................................... Kerangka Kaku Rangka Landasan Molding ........................... Diagram Momen Lentur Dan Kurva Elastis Rangka Landasan Molding .................................................................... Diagram Benda Bebas Baut Untuk Sambungan Rangka ........ Uraian Arah Beban Geser dan Sudut Putarnya ....................... Profil U 100 Yang Akan di Bor ............................................... Landasan Molding .................................................................... Mata Bor Bahan HSS ............................................................... Konstruksi Rangka Mesin Press Batako Styrofoam dan Press Botol Plastik .............................................................................

commit to user

xi

1 4 6 7 8 10 12 14 17 20 23 24 25 27 28 31 32 33 37


digilib.uns.ac.id

DAFTAR PUSTAKA B.H. Amstead, 1931, manufacturing Processes,Canada Chu-Kia Wang, Ph.D.,1987,Analisa Struktur Lanjutan, Jakarta. Ir. Rudy Gunawan, 1988, Tabel Profil Konstruksi Baja, Yogyakarta. Joko Waluyo, 2010, Proses Produksi Dengan Perkakas Tangan, Jurnal Teknologi, AKPRINDO. Khurmi, R.S. , Gupta, J.K, 2005, A Textbook Of Machine Design, Eurasia Publishing House (PVT.) LTD., Ram Nagar – New Delhi. Tiurman Simbolon, 2009, Penelitian Batako Ringan Yang Terbuat Dari Campuran Styrofoam - Semen, Medan.

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id 1

BAB I PENDAHULUAN I.1

Latar Belakang Teknologi selalu mengalami perubahan dan perkembangan dari waktu ke

waktu. Hal ini sejalan dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan peningkatan kebutuhan manusia, karena teknologi diciptakan untuk memberikan kemudahan dan memenuhi kebutuhan manusia. Dewasa ini kebutuhan manusia beraneka ragam, dari kebutuhan pangan, sandang dan papan. Berfikir dari bagaimana manusia mewujudkan kebutuhan yang diperlukan tersebut. Salah satu wujud dari pemikiran tersebut adalah berdirinya industri-industri. Dimana di Indonesia ada tiga klasifikasi dari industri yaitu : Industri kecil, industri menengah, dan industri besar. Salah satu dari ketiga industri tersebut adalah industri pengolahan limbah styrofoam dan limbah botol plastik (Disnakaer,2008).

Gambar 1.1. Limbah styrofoam dan botol plastik Limbah-limbah tersebut akan diolah menjadi barang-barang yang memiliki harga jual, salah satu contohnya adalah batako styrofoam. Dalam pengolahan limbah styrofoam menjadi batako styrofoam memerlukan proses pengepresan yang menggunakan mesin press. Mesin press yang digunakan dalam pengepresan batako styrofoam ini menggunakan mesin press seperti yang biasa digunakan to userdengan proses pengolahan limbah dalam proses pengepresan batako.commit Sama halnya


digilib.uns.ac.id 2

styrofoam, limbah botol plsatik dalam pengolahanya juga menggunakan mesin press. Pengepresan limbah botol plastik ini tidak untuk dijadikan barang yang memiliki harga jual seperti pengolahan limbah styrofoam, tetapi hanya dilkukan untuk memperbanyak proses pengangkutan limbah botol plastik. Dengan meningkatnya pemakaian botol plastik secara tidak langsung juga meningkatkan limbah botol plastik, sehingga dalam proses pengangkutan akan mengalami kekurangan tempat untuk pengangkutanya, untuk itu dilakukan satu penanganan dengan pengepresan limbah botol plastik dengan tujuan mengurangi diameter botol plastik agar dapat memuat banyak dalam proses pengangkutan. Namun, sayangnya mesin-mesin press yang biasa digunakan masih memiliki kelemahan terutama pada rangka mesinnya. Pada umumnya sambungan mesin press masih mengandalkan kekuatan las. Dimana sudah banyak diketahui bahwa material yang dilas sangat rawan terhadap korosi terutama pada bagian sekitar las-lasan dan akan berakibat fatal pada sambungan rangka. Berdasarkan latar belakang diatas, maka dalam proyek akhir ini dilakukan analisa kekuatan rangka mesin press yang sudah ada dan mengganti komponen lain yang masih kurang aman. I.2

Tujuan Proyek Akhir Adapun tujuan Proyek Akhir ini adalah : Menganalisa konstruksi rangka mesin press batako styrofoam dan press

botol plastik menggunakan metode slope deflection. I.3

Manfaat Proyek Akhir Adapun manfaat yang diperoleh selama melaksanakan Proyek Akhir

yaitu : Mengetahui kekuatan rangka mesin press batako styrofoam dan press botol plastik. I.4

Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam laporan proyek akhir ini

adalah sebagai berikut : Bagaimana menganalisa kekuatan rangka mesin press batako styrofoam dan press botol plastik ?

commit to user


I.5

digilib.uns.ac.id 3

Batasan Masalah Adapun batasan - batasan yang diterapkan dalam pembahasan ini

meliputi : a. Analisa kekuatan rangka mesin press batako styrofoam dan press botol plastik dengan metode slope deflection. b. Berat profil dalam perhitungan diabaikan. c. Komponen lain yang tidak dihitung dalam perhitungan ini dianggap aman.

commit to user


digilib.uns.ac.id 4

BAB II DASAR TEORI II.1.

Tinjauan Pustaka

II.1.1. Definisi Batako Batako merupakan bahan bangunan yang berupa bata cetak alternatif pengganti batu bata yang tersusun dari komposisi antara pasir, semen portland dan air dengan perbandingan 1 semen : 7 pasir. Batako difokuskan sebagai konstruksi-konstruksi dinding bangunan nonstruktural. Bentuk dari batako atau batu cetak itu sendiri terdiri dari dua jenis, yaitu batu cetak yang berlubang (hollow block) dan batu cetak yang tidak berlubang (solid block) serta mempunyai ukuran yang bervariasi.

(a) Batako Tidak Berlubang

(b) Batako Berlubang

Gambar 2.1 Jenis-jenis Batako (Sumber : Surani, 2010) Batako adalah salah satu bahan bangunan yang berupa batu-batuan yang pengerasannya tidak dibakar dengan bahan pembentuk yang berupa campuran pasir, semen, air dan dalam pembuatannya dapat ditambahkan juga dengan bahan pengisi (additive) Kemudian dicetak melalui proses pemadatan sehingga menjadi bentuk balok-balok dengan ukuran tertentu. Dalam proses pengerasannya tanpa melalui pembakaran serta dalam pemeliharaannya ditempatkan pada tempat yang lembab atau tidak terkena sinar matahari langsung atau hujan, tetapi dalam pembuatannya dicetak sedemikian rupa hingga memenuhi syarat dan dapat digunakan sebagai bahan untuk pasangan dinding (Supribadi, 1986). commit to user


digilib.uns.ac.id 5

II.1.2. Batako Styrofoam Dewasa ini pemakaian plastik di Indonesia telah meningkat. Hal ini disebabkan karena plastik lebih ekonomis, fleksibel dan sebagainya. Apalagi dalam pemakaian plastik berjenis polystyrene, yaitu styrofoam, telah banyak digunakan di Indoesia khususnya untuk pembungkus makanan. Dibalik dari keunggulan dalam menggunakan styrofoam, ternyata menyimpan banyak bahaya, khususnya bagi kesehatan manusia. Selain digunakan sebagai wadah makanan, styrofoam juga banyak digunakan untuk penahan getaran pada pembungkus barang elektronik. Banyaknya penggunaan styrofoam ini membuat limbah styrofam menjadi meningkat Baru-baru ini limbah styrofoam bisa menjadi batako ataupun batu bata. Dengan proses sederhana, styrofoam dapat diubah menjadi produk yang lebih bermanfaat dengan harga bersaing dengan batako biasa. Dalam pengolahannya juga akan dapat lebih menghemat bahan baku untuk membuat batako yang biasa. Pada pengolahannya, styrofoam digiling seperti jagung. Kemudian, dicampur pasir dan ditambah semen, lalu dicetak. Dengan komposisi 50% styrofoam, 40% pasir, dan 10% semen. Sehingga penggunaan styrofoam akan dapat menghemat pasir dan semen sekitar 50%. Kekuatan batako yang terbuat dari styrofoam ini cukup kuat, dan dari sifat styrofoam sendiri yang memiliki sifat hidrofob (menolak air), sehingga membuat tanah tidak lembab. Pengolahan styrofoam menjadi batako ini merupakan suatu terobosan dari masalah atas kesulitan daur ulang dari styrofoam di banyak negara, yang tentunya juga akan menimbulkan banyak keuntungan dari segi ekonomi serta dari segi lingkungan hidup, serta dapat menjadi solusi alternatif daur ulang limbah styrofoam (Penelitian Divisi Keamanan Pangan Pemerintah Jepang, 2001).

commit to user


digilib.uns.ac.id 6

Gambar 2.2. Batako Styrofoam Adapun keuntungan menggunakan Batako yang dicampur dengan limbah styrofoam : a. Lebih tahan guncang. b. Mampu meredam suara. c. Menghemat 50% kebutuhan pasir. d. Bobotnya lebih ringan. e. Bisa mengganti lubang batako (solid batako). II.1.3 Limbah Botol Plastik Plastik merupakan suatu bahan polimer yang tidak mudah terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai. Sehingga penumpukan plastik bekas akan menimbulkan masalah bagi lingkungan hidup. Penumpukan plastik bekas terus bertambah disebabkan oleh sifat-sifat yang dimiliki plastik, antara lain tidak dapat membusuk, tidak terurai secara alami, tidak dapat menyerap air, dan tidak dapat berkarat, sehingga pada akhirnya menjadi masalah bagi lingkungan hidup. Upaya untuk menekan penumpukan plastik bekas seminimal mungkin dapat dilakukan dengan pemanfaatan kembali limbah plastik tersebut atau dengan daur ulang untuk dijadikan suatu produk mempunyai nilai bagi masyarakat (zulnasri, 2005).

commit to user


digilib.uns.ac.id 7

Gambar 2.3. Limbah botol plastik Ditinjau dari segi ekonomis dan aplikasinya plastik dibagi dalam dua golongan utama yaitu plastik komoditi dan plastik teknik. Plastik komoditi dicirikan dengan volumenya yang tinggi dan harganya yang murah, plastik ini biasanya dipakai sebagai lapisan pengemas, isolasi kawat dan kabel, barang mainan dan lain sebagainya. Plastik teknik harganya lebih mahal dan memiliki sifat mekanik yang unggul serta daya tahan yang lebih baik, mereka bersaing dengan logam, keramik, dan gelas dalam berbagai aplikasi. Polyester merupakan plastik teknik yang utama yang mencapai 99% dari plastik teknik lainnya yang beredar dipasaran yang dipakai dalam bidang transportasi, konstruksi, bahan listrik dan elektronik, mesin-mesin industri dan barang-barang konsumsi rumah tangga (Stevens, 2001). II.2.

Analisa Kekuatan Rangka Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang pengaruh dari suatu beban

terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sebuah sistem menjadi suatu objek tinjauan utama. Sedangkan untuk menghitung kekuatan rangka dapat ditinjau melalui gaya geser moment lentur yang muncul akibat beban yang diberikan pada rangka menggunakan metode slope deflektion yang menyebabkan perpindahan-perpindahan (rotasi dan translasi) pada setiap titik hubung yang kaku. Metode perubahan sudut ini sangat umum digunakan untuk menganalisa balok dan kerangka kaku baik yang bersifat statis tak tentu maupun statis tertentu.

commit to user


digilib.uns.ac.id 8

II.2.1. Metode Perubahan Sudut (Slope Deflection Method) Metode perubahan sudut merupakan salah satu metode umum yang dapat dipakai untuk menganalisa semua balok dan kerangka kaku batik yang bersifat statis tak tentu ataupun statis tertentu, berdasarkan pengandaian bahwa semua deformasi disebabkan hanya oleh pengaruh momen lentur. Keistimewaan dari metode ini adalah perpindahan-perpindahan (rotasi dan translasi) titik-titik hubung yang kaku diperlakukan sebagai besaran yang tidak diketahui nilainya, nilai-nilai mereka ditentukan lebih dahulu dari nilai momen di setiap ujung anggota. Gambar 2.4 memperlihatkan kerangka kaku yang dibebani seperti pada gambar di bawah :

(a) Kerangka kaku

(c) Diagaram benda bebas titik hubung (hanya momen yang diperlihatkan) (b) Diagaram benda bebas tiap anggota Gambar 2.4. Kerangka kaku (Sumber : Chu-kia wang, Ph.D, 1987 : 178) Keterangan : a. Kerangka kaku di atas bersifat statis tak tentu. b. Portal dicegah beralih horisontal oleh tumpuan terjepit di A. commit to user c. Portal dicegah beralih vertikal oleh tumpuan dasar terjepit di D dan E.


digilib.uns.ac.id 9

d. Deformasi aksial pada anggota-anggotanya diabaikan, kelima titik hubungnya harus tetap di lokasi mereka semula. e. Rotasi titik hubung searah jarum jam θB dan θC dianggap bernilai positif (Gambar 2.4a). f. Diagram-diagram

benda

bebas

semua

anggota

(Gambar

2.4b)

memperlihatkan bahwa di suatu ujung yang manapun pada setiap anggota, bisa terdapat tiga gaya : gaya tarik atau tekan langsung, gaya geser ujung, dan momen ujung. Delapan momen ujung yang bekerja di ujung-ujung keempat anggota disebut sebagai M1 hingga M8. Momen-momen searah jarum jam yang bekerja di ujung-ujung anggota dianggap bernilai positif. g. Dua momen ujung yang bekerja pada setiap anggota dapat diekspresikan sebagai fungsi dari kedua rotasi dan beban-beban pada ujung anggota yang bersangkutan. Jadi momen-momen M1 hingga M8 dapat diekspresikan sebagai fungsi dari kedua rotasi titik hubung yang tak diketahui θB dan θC. h. (Gambar 2.4c) memperlihatkan diagram-diagram benda bebas titik hubung B dan C. Aksi dari anggota terhadap titik hubung terdiri dari sebuah gaya dalam arah sumbu anggota yang bersangkutan, dan sebuah momen yang masing-masing merupakan lawan dari aksi titik hubung yang bersangkutan terhadap anggota tersebut. Pada (Gambar 2.4c) hanya momen yang diperlihatkan. Momen-momen ini diperlihatkan dalam arah positif mereka, yakni berlawanan arah jarum jam. i. Agar seimbang, jumlah semua momen yang bekerja di setiap titik hubung harus sama dengan nol. Jadi : Syarat sambungan di B : M2 + M3 + M5 = 0 Syarat sambungan di C : M4 + M7 = 0 Syarat sambungan di B dan C diperlukan dan cukup untuk menentukan nilai rotasi titik hubung yang tak diketahui yaitu θB dan θC. Dari keterangan (gambar 2.4) di atas sudah dapat diketahui bahwa beban yang diterima rangka menyebabkan perubahan sudut (θ) yang nilainya perlu dicari dan digunakan untuk menentukancommit nilai momen to userlentur pada setiap ujung anggota.


digilib.uns.ac.id 10

II.2.1.1. Penurunan Persamaan Perubahan Sudut Persamaan-persamaan defleksi kemiringan momen ujung yang bekerja di ujung-ujung sebuah batang dinyatakan dalam suku-suku rotasi ujung dan pembebanan pada batang tersebut. Jadi untuk rentangan AB yang terlihat pada (gambar 2.5a), MA dan MB dinyatakan dalam suku-suku rotasi ujung θA dan θB dan pembebanan yang diberikan W1 dan W2 (catalah bahwa moment ujung searah jarum jam bernilai positif).

(a) Uraian perubahan sudut

(b)

(c)

(d)

Gambar 2.5 Persamaan perubahan sudut kerangka kaku (Sumber : Chu-kia wang, 1987 : 180) Dengan pembebanan yang diberikan pada batang itu maka diperlukan momen ujung (momen ujung terjepit) MOA dan MOB yang diperlukan untuk mempertahankan kemiringan nol di A dan B (Gambar 2.5b). Momen-momen ujung tambahan M’A dan M’B atau biasa disebut kondisi gaya titik hubung yang tanpa beban-beban bekerja pada batang AB diperlukan untuk mempertahankan kemiringan θA dan θB. Jika θA1 dan θB1 merupakan rotasi ujung yang disebabkan oleh M’A dan θA2 dan θB2 oleh M’B (Gambar 2.5d), maka syarat-syarat bentuk yang diperlukan menurut (Chu-kia wang,Ph.D, 1987 : 180) : MA = MOA + M’A MA = MOA + M’A

(2.1) commit to user

(2.2)



Momen-momen ujung MOA dan MOB ditentukan sebagai momen ujung terjepit sedangkan momen-momen ujung M’A dan M’B ditentukan untuk mempertahankan kemiringan θA dan θB. jadi : θA = - θA1 + θA2 = −

M' A L M' B L + 6EI 3EI

(2.3)

θB = - θB1 + θB2 = −

M' A L M' B L + 6EI 3EI

(2.4)

Dengan menjawab persamaan (2.3 dan 2.4) untuk memperoleh M’A dan M’B, M’A = +

4EI 2EI θA + θB L L

(2.5)

M’B = +

2EI 4EI θA + θB L L

(2.6)

Subtitusikan persamaan (2.5 dan 2.6) ke dalam persamaan (2.1 dan 2.2) untuk memperoleh MA dan MB, MA = MOA +

2EI (2θ A + θ B ) L

(2.7)

MB = MOB +

2EI (2θ A + θ B ) L

(2.8)

Maka secara umum di dapat, Mujung-dekat = MOA +

2EI (2θ A + θ B ) L

Dimana : θA

= Sudut rotasi titik hubung A

θB

= Sudut rotasi titik hubung B

MA

= Momen di ujung batang AB (N/mm2)

MB

= Momen di ujung batang BA (N/mm2)

M’A

=

Momen untuk mempertahankan kemiringan θA

M’B

=

Momen untuk mempertahankan kemiringan θB

MOA

=

Momen ujung terjepit di A

MOB

=

Momen ujung terjepit di B

I

=

Inersia (mm4)

L

=

Panjang batang (mm) commit to user

(2.9)



Persamaan (2.9) di atas adalah persamaan perubahan sudut untuk suatu anggota yang mengalami perubahan sudut tanpa rotasi sumbu anggotaanggotanya. Momen di sembarang ujung suatu anggota yang mengalami lenturan sama dengan momen ujung terjepit akibat beban-beban yang bekerja pada anggota tersebut ditambah 2EI/L kali jumlah dari dua kali kemiringan di ujung dekat dan kemiringan di ujung jauh. II.3.

Analisa Kekuatan Baut Baut merupakan salah satu komponen yang digunakan untuk menyambung

profil rangka. Diameter baut sangat penting untuk direncanakan, karena apabila diameter tidak kuat menahan beban, maka baut akan patah. Kerusakan baut pada perencanaan ini hanya diakibatkan karena beban eksentris saja. Persamaan kerusakan akibat beban eksentris dapat dilihat sebagai berikut (Khurmi dan Ghupta, 2005, 284) :

Gambar 2.6. Beban eksentris pada baut (Sumber : Khurmi dan Gupta,1982, 284) a. Beban langsung yang diterima tiap baut (Ps) :

Ps =

P n

(2.10)

b. Momen yang muncul karena beban P dengan jarak e (M) :

M = P.e

commit to user

(2.11)



c. Jarak tiap baut terhadap titik G (l). l1 d.

=

l2

Beban yang akan diterima tiap baut (F) :

M =

F1 2 2 .(l1 + l2 ) l1

(2.12)

e. Menentukan sudut (θ) yang dibentuk oleh arah gaya P dan F. f. Menentukan nilai resultan pada baut (R) :

Ps + F 2 + 2.Ps .F . cos θ

Rmax =

2

(2.13)

g. Menentukan diameter baut (dc) :

Rmax =

π 4

.( d c ) 2 .τ

(2.14)

Dimana :

II.4.

P

= Beban eksentris (N)

Ps

= beban geser langsung (N)

M

= Momen (N/mm)

e

= jarak titik G dengan beban (mm)

F

= Beban yang diterima tiap baut (N)

l

= jarak titik G dengan baut (mm)

Rmax

= Resultan maximum (N)

dc

= Diameter baut (mm)

τ

= Tegangan geser (N/mm)

Proses Permesinan Komponen mesin yang terbuat dari logam mempunyai bentuk yang

beraneka ragam. Umumnya dibuat dengan proses permesinan dari bahan yang berasal dari proses sebelumnya yaitu proses penuangan (casting) atau proses pembentukan (metal forming). Karena bentuk yang beraneka ragam tersebut maka proses permesinan yang dilakukan juga bermacam-macam sesuai dengan bidang yang dihasilkan. Dalam laporan proyek akhir ini, proses permesinan yang dilakukan adalah mengebor dan menggerinda. Pada umumnya mesin - mesin perkakas ini mempunyai bagian utama sebagai berikut :

commit to user



a. Motor penggerak (sumber tenaga) b. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran) c. Pemegang benda kerja d. Pemegang pahat e. Rangka yang kokoh II.4.1. Proses Permesinan Mesin Bor Mesin bor merupakan salah satu mesin perkakas yang digunakan dalam proses pembuatan lubang, chamfer, dan pembesaran lubang. Mesin bor ini juga memiliki bagian utama, antara lain : a. Motor penggerak b. Transmisi penggerak c. Meja kerja d. Dudukan mesin / dasar mesin e. Sarung pengurung mata bor / rumah mata bor f. Pengunci meja kerja II.4.1.1. Parameter-Parameter Mesin Bor

Gambar 2.7. Sudut potong mata bor (Sumber : Ashari daryus : ) a. Mata Potong Bor Mata potong terdiri dari dua bagian, yaitu bibir pemotong dan sisi pemotong. Bibir pemotong mata bor terdapat dua buah yang terletak antara dua sisi pemotong yang saling berhadapan. Kedua sisi pemotongan ini diasah hingga membentuk sudut yang bervariasi sesuai dengan bahan yang dibor.

commit to user



b. Kecepatan Potong Pengeboran Kecepatan potong ditentukan dalam satuan panjang yang dihitung berdasarkan putaran mesin per menit atau dapat juga diartikan bahwa kecepatan potong adalah panjangnya bram yang terpotong per satuan waktu. Setiap jenis logam mempunyai harga kecepatan potong tertentu dan berbeda-beda. Dalam pengeboran putaran mesin perlu disesuaikan dengan kecepatan potong logam. Bila kecepatan potongnya tidak tepat, mata bor akan cepat panas dan akibatnya mata bor cepat tumpul atau bisa patah. Dibawah dapat dapat dilihat tabel kecepatan potong dan kecepatan pemakanan untuk bahan mata bor yang terbuat dari HSS. Tabel.2.1. Kecepatan potong dan kecepatan pemakanan Diameter (mm) Dibawah 3,3

Hantaran (mm/putaran)

3,2 – 6,4

0,05 – 0,10

6,4 – 12,7

0,10 – 0,18

12,7 – 25,4

0,18 – 0,38

Diatas 25,4

0,38 – 0,64

0,03 – 0,05

Sumber : Asyari daryus : 86 Selain melihat tabel kecepatan potong di atas, harga kecepatan potong juga dapat di cari dengan menggunakan rumus di bawah :

v=

π .d .n 1000

(2.23)

Dimana : v

= kecepatan potong (mm/min)

d

= diameter pengeboran (mm)

n

= kecepatan putaran (rpm)

c. Waktu Pengeboran Waktu pengeboran merupakan waktu yang diperlukan untuk satu kali pembuatan lubang pada benda kerja. Waktu pengeboran dapat dihitung dengan rumus berikut :

Tm =

l + 0.3d

commit to user

Sr .n

(2.24)



Dimana : Tm

= waktu pengeboran (min)

l

= panjang pengeboran (mm)

d

= jari-jari lubang benda kerja (mm)

Sr

= feed motion (mm/rev)

n

= kecepatan putaran (rpm)

II.4.2. Mesin Gerinda Tangan Mesin

gerinda

tangan

merupakan

mesin

yang

berfungsi

untuk

menggerinda benda kerja. Awalnya mesin gerinda hanya ditujukan untuk benda kerja berupa logam yang keras seperti besi dan stainless steel. Menggerinda bertujuan untuk mengasah benda kerja seperti pisau dan pahat, atau dapat juga bertujuan untuk membentuk benda kerja seperti merapikan hasil pemotongan, merapikan hasil las-lasan, membentuk lengkungan pada benda kerja yang bersudut, menyiapkan permukaan benda kerja untuk dilas, dan lain-lain. Mesin Gerinda didesain untuk dapat menghasilkan kecepatan sekitar 11.000 – 15.000 rpm. Dengan kecepatan tersebut batu gerinda yang merupakan komposisi aluminium oksida dengan kekasaran serta kekerasan yang sesuai, dapat menggerus permukaan logam sehingga menghasilkan bentuk yang diinginkan. Dengan kecepatan tersebut juga, mesin gerinda juga dapat digunakan untuk memotong benda logam dengan menggunakan batu gerinda yang dikhususkan untuk memotong. Pada umumnya mesin gerinda tangan digunakan untuk menggerinda atau memotong logam. Dengan menggunakan batu atau mata yang sesuai mesin gerinda juga dapat digunakan pada benda kerja lain seperti kayu, beton, keramik, genteng, bata, batu alam, kaca, dan lain-lain. Tetapi sebelum menggunakan mesin gerinda tangan untuk benda kerja yang bukan logam, memerlukan perhatian khusus, karena penggerindaan bemda bukan logam memiliki resiko yang lebih besar.

commit to user



BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR III.1. Perencanaan Gambar Dalam perancangan suatu mesin, desain dan perhitungan kekuatan rangka menjadi hal paling penting untuk kesempurnaan suatu rancangan mesin. Dalam proyek akhir ini prencanaan yang dilakukan adalah desain gambar dan analisa perhitungan rangka mesin press yang sudah ada. Mesin press dalam proyek akhir ini adalah modifikasi antara mesin press batako styrofoam dan press botol plastik dengan sistem hidrolik manual. Presure Gauge Konstruksi Rangka Punch

Selang oli

Pengungkit Molding

Hand Pump

Molding

Gambar 3.1. Desain mesin press batako styrofoam dan botol plastik commit to user



III.2. Analisa Kekuatan Rangka Rangka mesin press batako syrofoam dan botol plastik ini terbuat dari baja ST 37 profil U 100 dan U 120, berikut informasi yang berkaitan dengan bahan tersebut (lampiran 2). a. Bahan ST 37 profil U100 Tegangan Ultimate (σu) = 370 N/mm2 Tegangan ijin (σu)

= 370 N/mm2 4 = 92,5 N/mm2

Tegangan geser (τ)

= 370 N/mm2 8 = 46,25 N/mm2

Momen inersia (I) : IY

= 29,3. 104 mm4

IX

= 189. 104 mm4

Ukuran penampang Panjang (H)

= 100 mm

Lebar (B)

= 50 mm

Tebal (d)

= 6 mm

Luas penampang (A)

= 1350 mm2

b. Bahan ST 37 profil U120 Tegangan Ultimate (σu) = 370 N/mm2 Tegangan ijin (σu)

= 370 N/mm2 4 = 92,5 N/mm2

Tegangan geser (τ)

= 370 N/mm2 8 = 46,25 N/mm2

Momen inersia (I) sumbu lentur Y - Y : IY

= 43,2. 104 mm4

IX

= 364. 104 mm4

Ukuran penampang Panjang (H)

= 120 mm commit to user



Lebar (B)

= 60 mm

Tebal (d)

= 7 mm

Luas penampang (A)

= 1700 mm2

III.2.1. Analisa Kekuatan Rangka Utama a. Beban maximum pengepresan. P = 75 bar = 75. 105 N/m2 A = π . r2 Dimana diameter piston = 5 cm = 3.14 (2,5. 10-2 m)2 A = 7,85. 10-4 m2 Beban maximum pengepresan adalah F=PxA = 75. 105 N/m2 x 7,85. 10-4 m2 = 5,9 ton Jadi beban maximum yang akan diterima rangka adalah 5,9 ton, karena rangka atas terdapat 2 profil U yang menahan beban jadi tiap profil akan menerima beban 2,95 ton.

2,95 TON

(a). Kerangka kaku yang akan ditinjau

commit to user



2,95 TON

(b). Diagram benda bebas rangka utama Gambar 3.2. Kerangka kaku mesin press batako styrofoam dan botol plastik

Jarak batang A – B (L1) = 1570 mm

Jarak batang B – C (L2) = 600 mm

Jarak batang C – D (L3) = 600 mm

a. Menentukan momen ujung terjepit pada tiap anggota.

Momen ujung terjepit pada batang A-B MO1 = 0 N.mm

Momen ujung terjepit pada batang B-C MO2 = - MO3 = − = −

P.L 8

2,95.10 4.600 = 22,1.10 5 N.mm 8

MO2 = - 22,1.10 5 N.mm MO3 =

22,1.10 5 N.mm

Momen ujung terjepit pada batang C-D MO4 = 0 N.mm

commit to user



b. Persamaan-persamaan perubahan sudut pada tiap anggota.

M1

= MO1 + = 0+

2EI (2θ B + θ A ) L1

2EI (2θ B + θ A ) 1570

M1

= 0,0026 EI θB + 0,0013 EI θA

M2

= MO2 +

2EI (2θ B + θ C ) L2

= -22,1. 105 N +

M2

= -22,1.105 + 0,0066 EI θB + 0,0033 EI θC

M3

= MO3 +

2EI (2θ C + θ B ) L3

= 22,1. 105 N +

2EI (2θ B + θ C ) 600

2EI (2θ C + θ B ) 600

M3

= 22,1. 105 + 0,0066 EI θC + 0,0033 θB

M4

= MO4 + = 0+

M4

2EI (2θ C + θ D ) L4

2EI (2θ C + θ D ) 1570

= 0,0026 EI θC + 0,0013 EI θD

Pada kerangka kaku diatas dapat dilihat tumpuan yang dipakai untuk menumpu tiang utama adalah sendi, sehingga tidak terjadi perubahan sudut dan momen pada titik A dan D atau nilainya adalah 0. Pada batang B – C dijepit ujung – ujungnya sehingga akan timbul momen dan perubahan sudut pada ujung batang B – C . Persamaan-persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi lebih mudah seperti dibawah ini : M1

= 0,0026 EI θB

M2

= -22,1. 105 + 0,0066 EI θB + 0,0033 EI θC

M3

= 22,1. 105 N + 0,0066 EI θC + 0,0033 EI θB

M4

= 0,0026 EI θC

c. Syarat keseimbangan titik hubung commit to user



M1 + M2 = 0 0,0026 EI θB + (-22,1. 105 N) + 0,0066 EI θB + 0,0033 EI θC = 0 0,0092 EI θB + 0,0033 EI θC = 22,1.105 N

-M3 - M4 = 0 -(22,1. 105 N + 0,0066 EI θC + 0,0033 EI θB) - 0,0026 EI θC = 0 -0,0033 EI θB - 0,0092 EI θC = 22,1. 105 N Dari keseimbangan titik hubung diatas didapat dua persamaan untuk

menentukan nilai dari perubahan sudut titik hubung B dan C. 0,0092 EI θB + 0,0033 EI θC

= 22,1. 105 N

(1)

- 0,0033 EI θB - 0,0092 EI θC = 22,1. 105 N

(2)

d. Mencari nilai θB dan θC : - Merubah persamaan (1) menjadi persamaan di bawah : 0,0092 EI θB + 0,0033 EI θC = 22,1. 105 N 0,0092 EI θB = 22,1. 105 N - 0,0033 EI θC EIθB

= 2402,2. 105 N - 0,359 EI θC

(3)

Subtitusi persamaan 3 ke dalam persamaan 2 : -0,0033 EI θB - 0,0092 EI θ C

= 22,1. 105 N

-0,0033.( 2402,2. 105 N - 0,359 EI θC ) - 0,0092EI θC = 22,1. 105 N 0,0012 EI θC - 7,93. 105 - 0,0092 EI θC - 0,0080 EI θC

= 22,1. 105 N = 30,03. 105 N

EI θC

= -3753,75. 105 N

EI θB

= 3749,79. 105 N

e. Mencari nilai momen yang muncul pada tiap anggota. Dengan memasukkan nilai EIθB dan EIθC kedalam persamaan perubahan sudut diatas maka nilai momen dapat didapatkan sebagai berikut : M1

= 9,76. 105 N.mm

M2

= - 9,74. 105 N.mm

M3

= 9,7. 105 N.mm commit to user = - 9,75.105 N.mm

M4



Pada profil U100 sebagai tiang penyangga akan menerima beban sebesar 5,9 ton, sedangkan dalam perhitungan momen-momen yang muncul pada tiang penyangga hanyalah momen akibat dari beban 2,9 ton, jadi momenmomen pada tiang penyangga dikalikan dua kalinya. Nilai momen pada tiang penyangga akan menjadi sebagai berikut : M1

= - 19,52. 105 N.mm

M4

= - 19,5. 105 N.mm

f. Momen maximum pada batang B-C.

M max =

P.L 4 2,95.10 4.600 4

= Mmax

= 44,25. 105 N.mm

g. Gambar diagram yang dihasilkan : Diagram momen. Penggambaran momen dilakukan pada sisi tekan, tanpa penunjukan tanda positif dan negatif dan penggambaran kurva elastik disesuaikan dengan kenyataan rotasi titik hubung (Chu-kia wang, Ph.D., 1987,192).

Mmax

(a).`Diagram momen lentur (b). Kurva elastis Gambar 3.3. Diagram momen lentur dan kurva elastis rangka utama commit to user



III.2.2. Analisa Kekuatan Rangka Landasan Molding. Analisa rangka landasan molding ini dilakukan pada posisi beban terpusat pada anggota. Mmax

(a). Rangka yang ditinjau Mmax

(b). Anggota pada kondisi terjepit Gambar 3.4. Kerangka kaku rangka landasan molding Jarak A – B = 600 mm a. Momen ujung terjepit MO1 = - MO2 = − = −

P.L 8

2,95.10 4.600 = −22,1.10 5 N.mm 8

MO2 = 22,1. 105 N.mm b. Persamaan perubahan sudut

M1

= MO1 +

2EI (2θ A + θ B ) L

= -22.1.105 N +

2EI (2θ A + θ B ) 600

= -22,1. 105 N + 0,66.10-2 EiθA + 0,33. 10-2 EiθB

M2

= MO2 +

2EI (2θ B + θ A ) L

= 22,1.105+

2EI (2θ B + θ A ) 600 commit to user



= 22,1. 105 + 0,66. 10-2 EiθB + 0,33. 10-2 EiθA c. Syarat keseimbangan titik hubung.

M1 = 0 0,66.10-2 EIθA + 0,33.10-2 EiθB = 22,1. 105

(1)

M2 = 0 0,66.10-2 EiθB + 0,33.10-2 EiθA = -22,1. 105

(2)

Dari hasil eliminasi dan subtitusi persamaan 1 dan 2 diatas, maka harga sudut kemiringan atau perubahan sudut dapat ditentukan harga θA dan θB : EI θA = -1339,4. 105 N EI θB = 1339,4. 105 N d. Mencari nilai momen dengan memasukkan nilai EIθA dan EIθB dalam persamaan perubahan sudut : M1 = - 22,1. 105 N.mm M2 = 22,1. 105 N.mm

M max =

= Mmax

P.L 4 2,95.10 4.600 4

= 44,2. 105 N.mm

f. Diagram momen dan kurva elastis.

Gambar 3.5. Diagram momen lentur dan kurva elastis landasan molding commit to user



III.2.3. Analisa Kekuatan Bahan Profil Rangka a. Kekuatan bahan ditinjau dari tegangan tarik σu = 370 N/mm2 σmax= σy = 92,5 N/mm2 Tegangan tarik pada rangka utama

σt = =

M.Y Io

150.105 N.mm.30mm 425.10 4 mm 4

= 31,2 N/mm2 Karena σmax > σt , jadi rangka aman memakai profil U120 untuk menahan beban pengepresan maximum. Tegangan tarik pada tiang penyangga

σt = =

M.Y Io

19,52.10 5 N.mm.25 mm 206.10 4 mm 4

= 26,69 N/mm2 Karena σmax > σt , jadi tiang aman memakai profil U100 untuk menahan beban pengepresan maximum. Tegangan tarik pada rangka landasan molding

σt = =

M.Y Io

150.10 5 N.mm.30mm 425.10 4 mm 4

= 105,88 N/mm2 Karena σmax > σt , jadi rangka untuk landasan molding aman memakai profil U120 menahan beban pengepresan maximum.

commit to user


III.3


Analisa Kekuatan Baut Pada Sambungan Rangka Pada perencanaan baut ini, baut mengalami pembebanan beban eksentris

sehingga baut akan mengalami :

Geser langsung akibat beban langsung.

Bending karena ada momen. - Baut terbuat dari baja karbon JIS B 1051 dengan spesifikasi :

Bilangan kekuatan no 4.8 (tertera pada kepala baut)

Tegangan tarik (σt ) = 550 N/mm2

Tegangan geser (τ) = 275 N/mm2 Tabel 3.1. Kekuatan bahan baut

1. Perencanaan baut untuk sambungan rangka.

Gambar 3.6. Diagram benda bebas baut untuk sambungan rangka commit to user



a. Beban geser langsung yang diterima baut :

P n

Ps = =

1,475.10 4 N 2

= 0,7375. 104 N b. Momen yang muncul akibat beban eksentris : M

= P.e = 1,475. 104 N . 275 mm = 405,625. 104 N.mm

c. Jarak baut 1 dan baut 2 terhadap titik G :

Gambar 3.7. Uraian arah beban geser dan sudut putarnya l1 = l2 = 30 mm d. Beban yang akan diterima tiap baut akibat beban eksentris (F1 dan F2) : Dapat dilihat pada (gambar 3.7) bahwa arah F1 dan F2 sama, dengan besar sudut putar yang sama pula. Sehingga dapat ditinjau salah satu baut saja :

M =

F1 2 2 .(l1 + l2 ) l1

405,625.10 4 =

F1 .(30 2 + 30 2 ) 30

F1

= 6,76. 104 N

Dimana sudah ditentukan bahwa harga F1 = F2 = 6,76. 104 N. commit to user



e. Sudut putar dari baut (θ), dimana harga θ1 sama dengan θ2. Cos θ1 = Cos θ2

= 90° = 0

f. Menentukan resultan maximum (Rmax). Dari nilai-nilai yang sudah dicari diatas, maka dapat digunakan untuk menentukan harga resultan maximum.

Ps + F1 + 2.Ps .F1 . cos θ1

Rmax =

2

2

Rmax =

(0,7375.10 ) + (6,76.10 )

Rmax =

(0,544 + 45.7).10 8 + 0

Rmax =

( 46,24).10 8

Rmax

4 2

4 2

(

)(

)

+ 2. 6,76.10 4 . 0,7375.10 4 .0

= 6,8.104 N

g. Menentukan diameter baut yang akan dipakai.

Rmax =

π 4

.( d c ) 2 .τ

6,8.104 N = 3,14 . (dc)2 . 275 N/mm2 4 27,2.104 N = 863,5,2 N/mm2 . (dc)2 315,10 N dc

=

(dc)2

= 17,75 mm

Berdasarkan perhitungan diatas didapatkan nilai dc = 17,75 mm. Untuk keamanan baut agar aman dipakai pada konstruksi rangka yang akan menerima beban 5,9 ton maka ukuran minimum baut yang digunakan adalah ukuran M22 dengan kunci pas ukuran 19 mm. (lampiran 2)

commit to user



BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN IV.1. Persiapan Proses Produksi Sebelum melakukan proses produksi, hal-hal yang harus dilakukan adalah persiapan. Persiapan merupakan bagian penting untuk mewujudkan sebuah rancangan menjadi sebuah produk yang bisa digunakan. Dengan melakukan sebuah persiapan diharapakan operator benar-benar memahami apa yang akan dikerjakanya sehingga dapat dihasilkan komponen-komponen yang batik sesuai dengan ukuran dan fungsi masing-masing. Kesesuaian ukuran sangat berpengaruh pada alat yang akan dibuat sehingga alat tersebut nantinya dapat digunakan secara tepat. Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah pembacaan gambar kerja, urutan pengerjaan, ukuran dan toleransi. Perencanaan pembuatan ini dibuat dengan memperhatikan efisiensi waktu, kemudahan proses pengerjaan dan faktor perakitan. Dalam persiapan proses produksi, perlu dilakukan untuk memperlancar proses tersebut. Adapun langkah-langkah yang harus dipersiapkan sebelum melaksanakan proses produksi antara lain : a. Memahami sketsa gambar yang akan dibuat b. Menentukan alternatif pengerjaan dengan memprhitungkan cara yang paling efektif dan efisien. c. Membersihkan mesin atau alat yang akan digunakan dari debu dan kotoran untuk memastikan mesin dan operator aman dari lingkunan sekitar. d. Mengecek kesiapan mesin antara lain mengecek baut-bautnya dan pelumasan pada bagian yang perlu dilumasi agar kerja mesin dapat maksimum. e. Menyiapkan alat bantu, bahan dan alat pelindung diri yang akan digunakan. f. Menjalankan mesin dengan hati-hati dan sesuai prosedur. g. Mematikan mesin seteah selesai digunakan dan membersihkannya dari sisa hasil pengerjaan. h. Memastikan mesin benar-benar aman sebelum ditinggalkan.

commit to user


IV.2.


Proses Manufaktur Proses manufaktur yang dilakukan dalam proyek akhir ini adalah

pengeboran, pemotongan, penggerindaan dan pengelasan. IV.2.1 Proses Pengeboran Lubang Pasak Proses pelubangan pada rangka ini dilakukan karena letak lubang-lubang yang sudah ada tidak mencukupi untuk proses pengepressan, sehingga perlu dilakukan tambahan lubang. Dalam pengeboran, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah persiapan alat, mesin, dan gambar yang meliputi : a. Persiapan alat

Penggaris

Penitik

Palu besi

Kuas (pembersih bram)

Meteran

penggores

Alat pelindung diri (kaca mata, sarung tangan, dll)

b. Mesin yang digunakan :

Mesin bor meja

Mesin gerinda tangan

Kikir bulat

c. Gambar profil rangka yang akan dibor :

Gambar 4.1. Profil U 100 yang akan dibor Langkah dalam pengeboran : a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. b. Mengukur titik yang akan dibor kemudian ditandai dengan penitik. c. Mencekam profil rangka yang akan di bor pada mesin bor. d. Mengebor profil U 100 dengancommit diameter 21 mm untuk lubang pasak. to user



e. Menghaluskan sisa pengeboran dengan gerinda dan kikir bulat. IV.2.2. Pembuatan Landasan Molding Bahan yang digunakan : Plat baja tebal 8 mm. Mesin yang digunakan : Las listrik, gerinda tangan, dan gergaji Alat yang digunakan : Penggaris, meteran, penggores, palu, ragum, dan alat pelindung diri (kaca mata, sarung tangan, dll).

Gambar 4.2. Landasan molding Langkah pembuatan : a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. b. Megukur plat ukuran 450 mm x 300 mm x 8 mm sebanyak satu buah, dan plat ukuran 300 mm x 50 mm x 8 mm sebanyak lima buah, Kemudian tandai dengan penggores. c. Memotong plat sesuai ukuran yang telah ditandai memakai penggores dengan jumlah yang telah ditentukan. d. Menghaluskan sisi-sisa hasil potongan agar halus. e. Menyambung plat-plat tersebut dengan posisi seperti sketsa diatas menggunakan las listrik. f. Mengerinda hasil bekas las-lasan agar halus. IV.3

Waktu Pengeboran Lubang Pasak Bahan mata bor yang digunakan adalah HSS untuk pembubutan material

baja lunak. Pengeboran lubang pasak ini dilakukan pada dua tiang utama rangka, dengan jumlah lubang tiap tiang adalah 16 lubang. Jumlah total pengeboran commit to user lubang pada tiang adalah 32 lubang dengan diameter 21 mm. pengeboran ini



dilakukan dengan dua tahap yaitu pengeboran dengan mata bor diameter 5 mm dan pengeboran dengan mata bor diameter 21 mm. Berikut dapat dilihat waktu yang dibutuhkan untuk pengeboran lubang pasak.

Gambar 4.3. Mata bor bahan HSS (Sumber : Joko Waluyo, 2010 : 206) a. Pengeboran lubang pasak dengan mata bor Ø 5 mm. Diketahui :

l

= 5 mm

d

= Ø5 mm

Sr

= 0,1 mm/put

n

= 330 rpm

Waktu pengeboran : Tm

=

ltotal + 0,3d S r .n

=

5 + 0,3.5 0,1.330

=

0.2 menit

Waktu setting total (Ts)

= 20 menit

Waktu pengukuran total (Tu)

= 20 menit

Total waktu pengerjaan

= (Tm*4 + Ts + Tu ) = (0,2*4 + 20 + 20) = 40,8 menit.

b. Pengeboran lubang pasak dengan mata bor Ø 21 mm. Diketahui : l

= 5 mm

d

= Ø21 mm

commit to user



Sr

= 0,28 mm / put

n

= 330 rpm

Waktu pengeboran : Tm

=

ltotal + 0,3d S r .n

=

5 + 0,3.21 0,28.330

=

0.12 menit

Waktu setting total (Ts)

= 20 menit

Waktu pengukuran total (Tu)

= 20 menit

Total waktu pengerjaan

= (Tm . 4 + Ts + Tu ) = (0,12 . 4 + 20 + 20) = 40,48 menit

Jadi total pengerjaan lubang pasak adalah : Waktu total pengerjaan lubang pasak

= 40,8 + 40,48 = 81,28 menit

IV.4. Pembuatan Landasan Molding IV.4.1 Waktu Pemotongan Komponen Landasan Molding Pemotongan komponen – komponen landasan molding dengan ukuran 300 mm x 50 mm x 8 mm ini menggunakan gergaji tangan, sedangkan pemotongan plat ukuran dengan ukuran 450 mm x 300 mm x 8 mm menggunakan blender potong. Pemotongan komponen – komponen landasan molding dilakukan dengan waktu tidak begitu lama, berikut dapat dilihat waktu yang dibutuhkan dalam proses pemotongan komponen landasan molding.

Pemotongan plat ukuran 300 mm x 50 mm x 8 mm. Kedalaman pemakanan satu kali ayun = 0,02 mm/detik Jumlah ayunan gergaji tangan

= tebal plat / kedalaman pemakanan = 8 mm / 0,02 mm/detik = 400 ayunan / detik

Waktu pemotongan

= 400 detik = 6,7 menit

commit to user



Jadi waktu yang dibutuhkan untuk memotong plat ukuran 300 mm x 50 mm x 8 mm sebanyak 5 buah dengan gergaji tangan adalah 33,5 menit.

Pemotongan plat ukuran 450 mm x 300 mm x 8 mm dengan menggunakan brender potong membutuhkan waktu 15 menit.

Waktu total pemotongan komponen landasan molding = (33,5 + 15) menit = 48,5 menit IV.4.2 Waktu Pengelasan Komponen Landasan Molding Pengelasan landasan molding diperlukan biaya dalam pengerjaanya maka harus dihitung waktu pengelasan dengan melihat berapa panjang total las-lasan dan jumlah elektroda yang digunakan. Pada pengelasan landasan molding digunakan elektroda E6013 diameter 2.5 mm dan panjangnya 350 mm dengan waktu 7 menit untuk menghabiskan 1 elektroda mampu digunakan untuk mengelas sepanjang 300 mm. Berikut dapat dilihat waktu proses pengelasan landasan molding. Total panjang pengelasan = 4880 mm Jumlah elektroda yang digunakan = panjang total / 300 mm = 4880 mm / 300 mm = 16,26 batang = 17 batang elektroda Waktu pengelasan

= 17 batang x waktu untuk 1 elektroda = 119 menit = 120 menit

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pengelasan landasan molding adalah 120 menit atau 2 jam. IV.4.3 Waktu Penggerindaan Penggerindaan dilakukan untuk menghaluskan permukaan material dari tatal dan sisa pengelasan. Waktu total yang dibutuhkan untuk penggerindaan tatal dan sisa pengelasan pada landasan molding adalah 60 menit atau 1jam. IV.5. Waktu Proses Pengecatan Pengecatan merupakan salah satu bagian penting dalam sebuah perancangan mesin. Pengecatan berfungsi sebagai estetika dan pelindung dari commit to user korosi.



Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan : 1. Membersihkan seluruh permukaan profil rangka dengan amplas dan air untuk menghilangkan korosi. 2. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan profil rangka luar dan dalam benar-benar bersih dari korosi. 3. Mendempul bekas las-lasan dan bagian-bagian dari rangka yang tidak rata, kemudian mengamplas hasil dempulan sampai halus dan rata. 4. Melakukan pengecatan warna merah pada konstruksi rangka. 5. Pengeringan hasil pengecatan. Pengerjaan proses pengecatan membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menghasilkan hasil pengecatan yang sempurna. Dibawah dapat dilihat waktu proses pengecatan sebagai berikut : Tabel 4.1 Rincian waktu proses pengecatan No.

Langkah Pengerjaan

Waktu(menit)

1

Persiapan peralatan

20

2

Waktu pendempulan

30

2

Waktu pengamplasan dan pembersihan komponen rangka

60

3

Waktu pengisian ulang cat

30

4

Waktu proses pengecatan

60

5

Pemeriksaan akhir

15

Total waktu akhir pengecatan

215

Proses pengeringan hasil pengecatan tidak dimasukkan dalam perhitungan proses pengerjaan, karena proses pengeringan dilakukan secara alami. Total waktu akhir pengecatan yang dilakukan adalah 215 menit atau 3,6 jam. IV.6. Waktu Proses Perakitan Rangka Perakitan merupakan suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut passanganya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan.

commit to user



Gambar 4.4. Konstruksi rangka mesin press batako styrofoam Dan press botol plastik Sebelum melakukan perakitan rangka hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : 1. Profil rangka yang akan dirakit telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran sesuai perencanaan. 2. Mengetahui jumlah profil rangka yang akn dirakit dan posisi pemasanganya. 3. Mengetahui urutan pemasangan profil rangka 4. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan. Profil rangka yang akan dirakit adalah : a. Baja ST 37 profil U 100 b. Baja ST 37 profil U 120 c. Baja ST 37 profil L 4 x 4 d. Pasak e. Plat untuk landasan molding Proses perakitan dan perhitungan waktu perakitan rangka mesin press batako styrofoam yang dikombinasi dengan press botol plastik dengan sistem hidrolik manual 20 ton adalah proses pembautan. Proses pembautan memerlukan waktu dalam pemasanganya, dapat dilihat sebagai berikut : Waktu pembautan = Rata-rata waktu pembautan x Jumlah baut = 0,8 commit menit x to 12user buah



= 9,6 menit = 10 menit Besarnya waktu perakitan dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.2. Waktu proses perakitan No. 1 2 3

Langkah Pengerjaan

Waktu(menit) 10 10 15

Persiapan gambar Persiapan peralatan Waktu penggantian alat bantu

4

Waktu penyatuan antar komponen

20

5

Waktu pemasangan komponen dan pembautan

10

6

Pemeriksaan akhir

15

Total waktu akhir perakitan

80

Jadi jumlah total waktu proses perakitan yang dibutuhkan untuk merakit rangka mesin press batako styrofoam yang dikombinasi dengan press botol plastik dengan sistem hidrolik manual 20 ton adalah 80 menit atau 1 jam 20 menit. IV.7

Estimasi Biaya

IV.7.1 Perhitungan Biaya Proses Permesinan Perhitungan biaya permesinan dikenakan biaya Rp 15.000 untuk 1 operator. Biaya permesinan pengerjaan rangka adalah sebagai berikut : Tabel 4.3. Rincian biaya permesinan

No.

Mesin yang digunakan

Waktu

Harga / jam

Total biaya

Operasi / jam

Rp.

Rp.

0,81

5.000

4.050

1

Gergaji potong

2

Gerinda permukaan

1

20.000

20.000

3

Las listrik

2

50.000

100.000

4

Mesin bor

1,35

30.000

40.620

5

Kompresor + alat pengecatan

3,6

30.000

108.000

Total

8,76

272.670

Jadi biaya total permesinan adalah Rp. 272.670 Total waktu manufaktur = Waktu permesinan + Waktu perakitan + Waktu pengecatan to user = 8,76commit jam + 80 menit + 215 menit



= 820,6 menit = 13,67 jam Biaya operator = Upah operator/jam x Jumlah operator x Total waktu permesinan = Rp. 15.000 x 1 x 13,67 jam = Rp. 205.050 Maka Total biaya bengkel adalah : Biaya bengkel = Total biaya permesinan + Biaya operator = Rp. 272.670 + Rp. 205.050 = Rp. 477.720 Jadi total biaya bengkel adalah Rp. 477.720. IV.7.2 Komponen Mesin Dan Material Pada pengerjaan mesin ini dibutuhkan biaya material. Yang dimaksud biaya material disini adalah biaya yang dibutuhkan untuk membeli material dan komponen – komponen mesin yang dibutuhkan untuk merancang bangun mesin press batako styrofoam yang dikombinasi dengan press botol plastik dengan sistem hidrolik manual 20 ton. Oleh karena itu untuk mengetahui besarnya biaya yang dibutuhkan untuk pembelian material dan komponen mesin yang dibutuhkan dapat dilihat pada tabel dibawah. Tabel 4.4. Daftar harga komponen mesin N o. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Komponen

Jumlah

Harga Satuan (Rp)

Total (Rp)

Hydraulik machine press 20 ton Plat besi 45cm x 30 cm x 8 mm Plat besi 30cm x 5 cm x 8 mm Cat merah (avian) Amplas (duco 320) Tiner (avian) Dempul Elektroda 2,6'',3,2'',2,0'' Batu gerinda poles (kinik) Total

1 18 kg 2.6 kg 1 1 1 1 1 2

4.490.000 12.500 12.000 25.000 9.000 36.000 10.000 93.000 6.000

4.490.000 225.000 26.000 25.000 9.000 36.000 10.000 93.000 12.000 4.926.000

Jadi biaya total pembuatan rangka mesin press batako styrofoam yang dikombinasi dengan press botol plastik dengan sistem hidrolik manual 20 ton adalah sebagai berikut : Biaya total pembuatan mesin = Biaya material + Biaya bengkel commit to user = Rp. 4.926.000 + Rp. 477.720



= Rp. 5.403.720 IV.8

Perawatan Rangka Perawatan adalah suatu bentuk kegiatan yang bertujuan uuntuk

memperpanjang umur pemakaian mesin dan mengupayakan agar mesin selalu siap untuk dipergunakan serta untuk menghindari kecelakaan kerja pada waktu pengoperasian mesin atau alat tersebut. Perawatan pada rangka ini dilakukan agar rangka dapat bertahan lama saat dan mampu berdiri kokoh pada jangka waktu lama. Hal-hal yang dilakukan pada perawatan rangka ini adalah dengan melakukan pengecekan pada kekencangan baut-baut agar sambungan rangka tetap aman saat rangka dibebani beban sebesar 20 ton dan melakukan pengecatan untuk perlindungan dari korosi. Selain itu perawatan juga dilakukan pada kedudukan tiang utama agar posisi rangka tetap tegak dan mampu bekerja sesuai dengan yang diharapkan.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V PENUTUP

V.1

Kesimpulan Setelah melakukan proyek akhir dapat diambil kesimpulan sebagai

berikut : Rangka aman karena tegangan bending tidak melebihi tegangan maximum pada bahan profil U 100 dan U120 dengan didukung sambungan baut maximum M22. V.2

Saran Adapun saran-saran yang dapat diberikan setelah menyelesaikan proyek

akhir ini : Untuk menghemat waktu dan tenaga, sebaiknya mesin press batako styrofoam dan press botol plastik menggunakan silinder double acting dan motor listrik dalam pengoperasianya.

commit to user

ANALISA KEKUATAN RANGKA MESIN PRESS BATAKO STYROFOAM DAN PRESS BOTOL PLASTIK

Recommend Documents