BAB III ANALISA DAN PERHITUNGAN

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:

START

3.2. Pengumpulan Data

3.3. Perancangan Rangkaian Pneumatik

3.4. Perhitungan Dalam Menentukan Penumatik Yang Sesuai Dengan Kebutuhan Miniatur Furniture Multifungsi No 3.5. Pengujian Yes 3.6. Hasil Rekapitulasi Perhitungan

FINISH Gambar 3.1. Diagram Alir Umum `TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

30

Analisa dan Perhitungan Sistem Pneumatik Pada Penggunaan Miniatur Furniture Multifungsi

Tugas Akhir

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.

TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

31


Tugas Akhir

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.

Gambar 3.2 : Sistem kerja pnuematik silinder kerja ganda pada miniature furniture multifungsi. TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

32


Tugas Akhir

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.

a).

b).

Gambar 3.3 Perinsip kerja langsung silinder kerja ganda a) posisi awal (tidak aktif), b) posisi bekerja


33


Tugas Akhir

3.4 Perhitungan Dalam Menentukan Pneumatik Yang Sesuai Dengan Kebutuhan Miniatur Furniture Multifungsi

Mulai

Massa, m = 15 kg Tekanan, p = 6 bar = 600000 Pa panjang langkah, l = 150 mm

1. Menghitung beban yg hrs diangkat, F = m.g 2. Menghitung luas silinder kerja ganda yg dibutuhkan, ( + ) =

×

×

−

)×ℎ

dan menghitung gaya gesek, R = ± 5% × 3. Menghitung gaya efekif piston saat maju,

=

×

4. Menghitung gaya efektif piston saat mundur,

=

×

5. Menghitung konsumsi udara saat piston maju,

=

× =

6. Menghitung konsumsi udara saat piston mundur, 7. Menghitung debit kompresor,

=

8. Menghitung daya kompresor,

=(

×( ) )(

× ×

×ℎ ×(

× )

Finish

Gambar 3.4. Diagram Alir Perhitungan


34

,


Tugas Akhir

Perhitungan : 3.4.1

Gaya tekan =

.

= 15

× 9.81

= 147.15

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

3.4.2 Perencaana silinder pneumatik Untuk menghitung berapa besar diameter silinder pneumatik yang diperlukan dengan cara : ( + )=

×

atau ( + )=

4

×

×

keterangan, A = Luas silinder (m2) p = Tekanan (N/m2) F+R = Gaya tekan dan gesek yang terjadi D = Diameter piston (m)

dimana, F = 147,15 N 5% . F

R (gesekan) =

= 5% x 147,15 N = 7,357 N p = Tekanan kerja untuk pneumatik pada umumnya rata-rata 6 bar = 600000 ( ⁄

)

maka, TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

35


( + )=

4

×

×

3.14 × 4

(147.15 + 7.357) =

154.507 = (0.785 ×

× 600000 ) × 600000

154.507 600000

0.785 ×

=

0.785 ×

= 0.000257 =

Tugas Akhir

0.000257 0.785

= √0.000328 = 0.018 = 0.018 × 100 = 1.8

≈2

(

)

3.4.3 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, TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

36


= 0.000314

× 600000

Tugas Akhir

⁄

= 188,4

b. gaya efektif piston saat mundur =

×

dimana, =

×(

4

−

)

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

=

.

× (0.02 − 0.008 )

= 0.000336 maka, Fb = 0.000336 m2 x 600000 N/m2 Fb = 157.8 N

3.4.4 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 × 0.15 = 4.71 × 0.00006 = 0.000282 = 0.282


37


Tugas Akhir

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

× (D − d ) × h

V = p×

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 / TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

38


Tugas Akhir

b) Daya kompresor daya kompresor dapat dicari dengan menggunakan rumus: =(

)(

)

dimana, = daya kompresor (PK) = debit kompresor (l/menit) = efisiensi total ≈ 0,8

maka, =(

)(

)

= 0.188 × 0.8 = 0.150 = 150

∶ 746

= 0.21

3.5 Pengujian Sistem Pneumatik Pada Miniatur Furniture Multifungsi Dilakukan pengujian sebagai berikut : 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. TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA

39


Tugas Akhir

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 pemilihan panjang langkah pneumatik yang kurang akurat. Keterangan:


40


-

Tugas Akhir

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 Perhitungan

No.

Hasil

1.

Gaya Tekan

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


127.15 N 1.8

2 cm

41

BAB III ANALISA DAN PERHITUNGAN

Recommend Documents