commit to user RANCANG BANGUN DAN ANALISA STRUKTURMESIN PENGHANCURLIMBAH STYROFOAM

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

RANCANG BANGUN DAN ANALISA STRUKTURMESIN PENGHANCURLIMBAH STYROFOAM PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk me mperoleh gelar Ahli Madya

Oleh: MEI ANANG KURNIANTO NIM. I8109028

PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN PRODUKSI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

commit to user

1


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1.

LATAR BELAKANG Limbah styrofoam banyak dijumpai dewasa ini. Hal ini disebabkan karena

kebutuhan akan styrofoam semakin meningkat. Styrofoam biasanya digunakan untuk bungkus makan, pengganjal alat elektronik seperti televisi, kulkas AC dan lain-lain. Penggunaan styrofoam memang sangat membantu dan sangat efisien. Tetapi styrofoam merupakan salah satu jenis bahan yang sukar diurai oleh tanah karena styrofoam merupakan bahan yang terbuat dari polystyrene yaitu plastik yang berbahan dasar petrolium yang berasal dari zat styrene monomer. Diperlukan waktu yang lama untuk mengurai bahan ini. Berawal dari persoalan tersebut orang mencoba mendaur ulang styrofoam. Salah satunya yaitu untuk komposisi pembuatan batu batako, yaitu dengan cara mencampur styrofoam, semen dan pasir. Sehingga dapat menghemat pasir, semen dan bisa menghasilkan batu batako yang ringan. Dikarenakan pada saat mencampur komposisi tersebut diharuskan bentuk styrofoam

sudah

harus

hancur,

maka

diperlukan

suatu

mesin

untuk

menghancurkan limbah styrofoam. Untuk itu dibuatlah mesin penghancur styrofoam untuk mempermudah proses penghancuran styrofoam di UKM Cipta Karya Manunggal Jl. Kerinci Dalam 6, No 16B, Sambirejo RT 03/09 Kadipiro Solo. Salah satu komponen mesin yang paling penting adalah rangka. Diperlukan ketelitian dalam perhitungan agar rangka bisa menopang beban yang ada serta tepat dalam pemilihan material rangka. Metode yang digunakan untuk perhitungan adalah metode slope deflection.

commit to user

2


1.2.

digilib.uns.ac.id

PERUMUSAN MASALAH Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah merancang dan

membuat rangka alat penghancur styrofoam.

1.3.

BATASAN MASALAH Batasan masalah proyek ini yaitu tentang perhitungan konstruksi rangka,

sambungan baut, dan kekuatan las pada mesin penghancur limbah styrofoam.

1.4.

TUJUAN DAN MANFAAT PROYEK AKHIR

a. Tujuan Proyek Akhir ·

Untuk merancang dan membuat rangka alat penghancur sytrofoam yang digunakan dalam pembuatan batu batako di UKM Cipta Karya Manunggal.

b. Manfaat Proyek Akhir ·

Teoritis Memperoleh pengetahuan dan pemahaman mengenai perancangan alat serta menciptakan suatu unit rekayasa yang efektif dan efisien dibandingkan alat sejenis yang telah ada.

·

Praktis Menerapkan ilmu yang sudah diperoleh selama

kuliah denga n

mengaplikasikannya dalam suatu bentuk karya nyata dalam sebua h ornament alat penghancur styrofoam dan melatih ketrampilan dalam proses produksi yang meliputi bidang perancangan, pengelasan dan permesinan.

commit to user

3


digilib.uns.ac.id BAB II DASAR TEORI

2.1. Styrofoam Limbah styrofoam merupakan salah satu limbah yang sukar untuk diuraikan. Dibutuhkan waktu setidaknya 1000 tahun oleh bumi

untuk

menguraikan limbah styrofoam tersebut (Anam, 2009 : 8). Oleh karena itu banyak orang yang mencoba untuk memanfaatkan limbah styrofoam dalam proses pembuatan batu batako.

Gambar 2.1. Styrofoam Sumber: http://balon-indonesia.blogspot.com/2011/08/styrofoamdekorasi.html

2.2. Mesin Bor Mesin bor adalah suatu jenis mesin perkakas yang gerakannya memutarkan alat pemotong dengan arah pemakanan mata bor hanya pada sumbu mesin tersebut. Sedangka n pengeboran adalah operasi me nghasilkan lubang berbentuk bulat pada benda kerja dengan menggunakan pemotong berputar yang disebut bor.

commit to user

4


digilib.uns.ac.id

2.2.1. Mata potong bor Mata poto ng terdiri dari dua bagian, yaitu bibir potong da n sisi potong. Bibir potong mata bor terdapat dua buah yang terletak antara dua sisi potong yang saling berhadapan. Kedua sisi potong ini diasah hingga membentuk sudut yang bervariasi sesuai dengan bahan yang di bor.

Tabel 2.1. Sudut mata bor Besar Sudut

Bahan

500-800

Kuningan, Perunggu

1180

Baja, Besi Tuang, Baja Lunak, Baja Tuang

1400

Baja Keras

Sumber: http://doddi_y.staff.Gunadarma.ac.id/Mesin+Bor 2.2.2. Kecepatan pemotongan Kecepata n poto ng ditentuka n dala m satua n pa njang ya ng dihitung berdasarkan putaran mesin per menit. Atau secara defenitif dapat dikatakan bahwa kecepatan potong adalah panjangnya gram yang terpotong per satuan waktu. Setiap jenis loga m me mp unyai harga kecepatan potong tertentu dan berbeda-beda. Dala m pengeboran putaran mesin perlu disesuaikan dengan kecepatan potong logam.

Tabel 2.2. Harga kecepatan potong mata bor HSS Bahan

Kecepatan Potong (m/menit)

Alumunium Campuran

60 – 100

Kuningan Campuran

30 – 100

Perunggu Tegangan Tinggi

25 – 30

Besi Tuang Lunak

30 – 50

commit to user

5


digilib.uns.ac.id

Besi Tuang Menengah

25 – 30

Besi Tuang Keras

10 – 20

Tembaga

20 – 30

Baja Karbon Rendah

30 – 50

Baja Karbon Sedang

20 – 30

Baja Karbon Tinggi

15 – 30

Baja Perkakas

10 – 30

Baja Campuran

15 – 25

Sumber: http://doddi_y.staff.Gunadarma.ac.id/Mesin+Bor Berikut perhitungan kecepatan untuk proses pengeboran V=

. d . n.......................................................... (2.1)

Dimana: V = keliling bibir potong mata bor d = Dia me ter ma ta bor n = p utara n mata bor per me nit 2.2.3. Pe maka nan pengeboran Pe ma ka na n a dala h jara k perpi nda ha n ma ta po to ng bor ke dala m lubang/benda kerja dalam satu kali putaran mata bor. Besarnya pemakanan dalam pengeboran dipilih berdasarkan jarak pergeseran mata bor dala m satu putaran, sesuai dengan yang diinginkan. Pemakanan juga tergantung pada bahan yang akan dibor, kualitas lubang yang dibuat, dan kekuatan mesin yang ditentukan berdasarkan diameter mata bor.

commit to user

6


digilib.uns.ac.id Tabel 2.3 Kecepatan potong dan kecepatan pemakanan pengeboran

Diameter Mata Bor (mm)

Ø5

Ø10

Ø15

Ø20

Ø25

Kec. Pemakanan (mm/putaran)

0.1

0.18

0.25

0.28

0.31

Kec. Potong (mm/min)

15

18

22

26

29

Sumber : Scharcus dan Jutz, 1996. 2.3. 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. Menghitung kekuatan rangka dapat ditinjau melalui gaya geser momen lentur yang muncul akibat beban yang diberikan pada rangka menggunakan metode slope deflection yang menyebabkan perpindahanperpindahan (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. 2.3.1. Metode Perubahan Sudut (Slope Deflection Method) Metode perubahan sudut merupakan salah satu metode umum yang dapat dipakai untuk menganalisa semua balok dan kerangka kaku baik 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 (rotasi dan translasi) titik-titik hubung yang kaku diperlakukan sebagai besaran yang tak diketahui nilainya, nilai-nilai mereka ditentukan lebih dahulu dari nilai momen di setiap ujung anggota.

commit to user

7


digilib.uns.ac.id

(a) Kerangka kaku

(c) Diagaram benda bebas titik hubung (hanya momen yang diperlihatkan)

(b) Diagaram benda Gambar 2.2. Kerangka kaku (Sumber : Wang, 1987 : 178)

Keterangan: a. Kerangka kaku di atas bersifat statis tak tentu. b. Portal dicegah beralih horisontal oleh tumpuan terjepit di A. c. Portal di cegah beralih vertikal oleh tumpuan dasarr tejepit di D dan E. 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 θ C dianggap bernilai positif (Gambar 2.2a). f. Diagram-diagram

benda

bebas

semua

anggota

(Gambar

2.2b)

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.

commit to user

8


digilib.uns.ac.id

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 θ C. h. Gambar 2.2c 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 2.2c 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 θ C. Dari keterangan (gambar 2.2) di atas sudah dapat diketahui bahwa beban yang diterima rangka menyebabkan perubahan sudut (θ) yang nilainya perlu dicari dan digunakan untuk menentukan nilai momen lentur pada setiap ujung anggota. 2.3.2. 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 2.3a), MA dan MB dinyatakan dalam suku-suku rotasi ujung θA dan θ B dan pembebanan yang diberikan W1 dan W2 (momen ujung searah jarum jam bernilai positif).

commit to user

9


digilib.uns.ac.id

(a) Persamaan perubahan sudut

(c)

(b)

(d)

Gambar 2.3. Persamaan perubahan sudut kerangka kaku (Sumber : Wang, 1987 : 180) Dengan pembebanan yang diberikan pada batang itu maka diperlukan momen ujung (mome n ujung terjepit) MOA dan MOB yang diperlukan untuk mempertahankan kemiringan nol di A dan B (Gambar 2.3b). 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 2.3d), maka syarat-syarat bentuk yang diperlukan menurut (Wang, 1987:180) : MA = MOA + M’A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(2.2)

MA = MOA + M’A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(2.3)

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 θ B. jadi : θA = - θA1 + θA2 = -

M' A L M' B L + . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.4) 6EI 3EI

commit to user

10


digilib.uns.ac.id θB = - θB1 + θ B2 = -

M' A L M' B L + . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.5) 6EI 3EI

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

4EI 2EI qA + q B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.6) L L

M’ B = +

2EI 4EI qA + q B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.7) L L

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

2EI (2q A + q B ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.8) L

MB = MOB +

2EI (2q A + q B ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.9) L

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

2EI (2q A + q B ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.10) 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

MB

=

Momen untuk mempertahankan kemiringan θB

I

=

Inersia (mm4)

L

=

Panjang batang (mm)

MOA

=

Momen ujung terjepit di A

MOB

=

Momen ujung terjepit di B

’

commit to user

11


digilib.uns.ac.id

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.

2.4. Pengelasan Pengelasan adalah pembuatan sambungan permanen yang mana berasal dari peleburan dari dua bagian yang digabungkan bersama, dengan atau tanpa penggunaan penekanan dan pengisian material. Panas yang dibutuhkan untuk meleburkan material berasal dari nyala api pada las asitelin atau las busur listrik. Pada proses pengerjaan proyek akhir ini menggunakan las listrik untuk membuat rangka dan spot welding untuk membuat cover. Tipe-tipe sambungan las yang dipakai antara lain: ·

Butt join, yaitu sambungan las dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang sama. Gambar 2.4 menunjukan jenis-jenis sambungan butt join.

Gambar 2.4. Jenis Butt join (Sumber : Khurmi-Gupta, 2005 : 344)

·

Lap join, yaitu sambungan las dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paralel. Gambar 2.5 menunjukan tipe lap join.

commit to user

12


digilib.uns.ac.id

Gambar 2.5. Lap join (Sumber : Khurmi-Gupta, 2005 : 344)

·

Edge join, yaitu sambungan las dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paralel, tetapi sambungan las dilakukan pada ujungnya. Gambar 2.6 menunjukan tipe edge join.

Gambar 2.6. Edge join (Sumber : Khurmi-Gupta, 2005 : 344)

·

T-join, yaitu sambungan las dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain. Gambar 2.7 menunjukan tipe T-join.

Gambar 2.7. T-join (Sumber : Khurmi-Gupta, 2005 : 344)

·

Corner join, yaitu sambungan las dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain, tetapi sambungan las dilakukan pada sudutnya. Gambar 2.8 menunjukan tipe corner join.

commit to user

13


digilib.uns.ac.id

Gambar 2.8. Corner join (Sumber : Khurmi-Gupta, 2005 : 344)

Biasanya sebelum dilalukan pengelasan busur listrik benda kerja dibuat kampuh atau alur las, gambar 2.9 menerangkan tentang macam-macam bentuk alur las

Gambar 2.9. Bentuk alur las Perhitungan dalam perencanaan las (Khurmi 1982: 310) Panjang las minimum dalam proses pengelasan (l) l

=

.................................................................. (2.11)

dimana : l = panjang pengelasan (mm) P = beban pada titik pengelasan (kg) t = Tebal plat (mm) fs = tegangan geser (

)

commit to user

14


digilib.uns.ac.id

2.5. Sambungan baut Sa mbunga n baut adalah sa mbunga n yang menggunakan kontruksi ulir untuk me ngi ka t d ua a ta u lebi h ko mp o ne n per mesi na n. Sa mb unga n ba ut merupakan jenis dari sa mbunga n se mi permanent (dapat dibongkar pasang). Sambungan baut terdiri dari 2 (dua) bagian, yakni Baut (Bolt), yakni yang memiliki ulir di bagian luar dan Mur (Nut) , yakni yang memiliki ulir di bagian dalam. Ukuran dalam ulir biasanya disertakan dengan huruf (M) kemudian diikuti dengan diamter dan kisaranya. Sebagai contoh M10 x 1,5 artinya ulir dengan diameter luar 10 dan kisar jarak ulir = 1,5 mm. Perhitungan dalam perencanaan sambungan ulir antara lain menentukan besarnya diameter. Menghitung diamter dari gaya gesernya (Khurmi : 349) F=

x dc2 x

....................................................................... (2.12)

dimana : dc = diameter baut (mm) F = gaya yang bekerja (N) = tegangan geser izin material ( N/mm2) = safety factor

commit to user

15


digilib.uns.ac.id BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR

3.1. Skema dan Prinsip Kerja Alat

Pisau penghancur

Corong masuknya styrofoam

Rangka mesin

Laci tempat menampung hasil produksi Motor Listrik

Gambar 3.1. Mesin penghancur limbah styrofoam Gambar 3.1 menjelaskan bagian-bagian dari mesin penghancur limbah styrofoam. Prinsip kerja dari alat penghancur styrofoam adalah menggunakan tenaga dari motor listrik 1 Hp. Daya dari motor ini ditransmisikan dengan pulley dan sabuk. Putaran mesin direduksi dengan perbandingan pulley 1:2 dan dihubungkan oleh sabuk dengan panjang 51 inchi.

commit to user

16


digilib.uns.ac.id

Material styrofoam dimasukkan melalui corong yang kemudian akan dihancurkan oleh pisau yang didesain dari beberapa sikat kawat yang disusun dengan bantuan poros bertingkat. Hasil dari styrofoam yang telah dihancurkan akan turun ke bawah dan ditampung oleh laci yang telah disiapkan.

3.2. Diagram Alur Proses Perancangan Konstruksi Proses perancangan konstruksi alat penghancur styrofoam ini seperti terlihat pada diagram di bawah:

Gambar. 3.2. Flow chart perencanaan dan perhitungan

commit to user

17


digilib.uns.ac.id

3.3. Analisa Rangka Rangka mesin penghancur styrofoam ini terbuat dari baja ST 37 profil L dengan ukuran 50 x 50 x 4. Informasi yang berkaitan dengan bahan tersebut adalah sebagai berikut : (Gunawan : 1988 : 33). a. Bahan ST 37 profil L 50 x 50 x 4

Tegangan ultimate (σu) = 370 N/mm2. Momen inersia (I): Ix

= 14,4. 104 mm4

Iy

= 3,74. 104 mm4

Ukuran penampang Panjang (H)

= 50 mm

Lebar (B)

= 50 mm

Luas penampang (A)

= 389200 mm2

Mencari gaya yang paling besar ·

Gaya pada poros pisau penghancur Torsi pisau = Torsi pulley Fpisau . rpisau = Fpulley . rpulley Fpisau . 76,2 mm = 128. 76,2 mm Fpisau = 128 N

128 N

Gambar. 3.3. Gaya yang bekerja pada poros

commit to user

128 N

18

perpustakaan.uns.ac.id ·

digilib.uns.ac.id

Kesetimbangan gaya luar A=

0

Fpisau . 95 – RB . 190 + Fpulley . 260 = 0 128 . 95 - RB . 190 + 128. 260 = 0 45440 − RB . 190 = 0 RB = 239,16 N Y

=0 RA + RB − Fpu lley − Fp isau = 0 RA + 239,16 –128– 128 = 0 RA = 16,84 N

·

Gaya pada motor penggerak Berasal dari berat motor listrik yang ditumpu oleh 4 baut. F = 190/4 = 47,5 N

Jadi gaya yang dipakai acuan adalah gaya pada R B yaitu 239,16 karena merupakan gaya yang paling besar. 3.3.1.

Analisa Kekuatan Rangka Utama Gambar di bawah ini menjelaskan tentang free body diagram dari rangka mesin penghancur styrofoam. 239,16 N

239,16 N

(a). Kerangka kaku yang akan ditinjau

(b). Kurva elastis

Gambar 3.4. FBD rangka mesin penghancur styrofoam

commit to user

19


digilib.uns.ac.id

Setelah mengetahui FBD dari rangka mesin penghancur styrofoam, kemudian memisahkan tiap batang untuk mengetahui momen ujung terjepit seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.5. 239,16 N

(b). Diagram benda bebas momen ujung terjepit Gambar 3.5. Kerangka kaku mesin penghancur styrofoam 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 = = MO3 =

P . a .b L2

2

239 ,16 . 190 . 210 400 2

2

= 12524 , 5 N . mm

12524 , 5 N . mm

MO2 = - 12524 , 5 N .mm

commit to user

20


digilib.uns.ac.id

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

Persamaan-persamaan perubahan sudut pada tiap anggota. ·

M1 = MO1 + = 0+

·

2EI ( 2q B + q A ) L

2EI ( 2q B + q A ) 650

M1

= 0,00615 EI θB + 0,003076 EI θA

M2

= MO2 +

2EI (2q B + q C ) L

= - 12524,5 +

·

M2

= -12524,5 + 0,01 EI θB + 0,005 EI θC

M3

= MO3 +

2EI ( 2q C + q B ) L

= 12524,5 +

·

2EI (2q B + q C ) 400

2EI (2q C + q B ) 400

M3

= 12524,5 + 0,01 EI θC + 0,005 EI θB

M4

= MO4 + = 0+

M4

2EI (2q C + q D ) L

2EI ( 2q C + q D ) 650

= 0,00615 EI θC + 0,003076 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

= 0,00615 EI θB

M2 = -12524,5 + 0,01 EI θB + 0,005 EI θC M3

= 12524,5 + 0,01 EI θC + 0,005 EI θB

M4

= 0,00615 EI θC

commit to user

21


digilib.uns.ac.id

c. Syarat keseimbangan titik hubung ·

M1 + M2 = 0 0,00615 EI θB + (-20952,74) + 0,01 EI θB + 0,005 EI θC = 0 0,01615 EI θB + 0,005 EI θC = 12524,5

·

-M3 - M4 = 0 -(12524,5 + 0,01 EI θC + 0,005 EI θB) - 0,00615 EI θC = 0

-0,005 EI θB - 0,0165I θC = 12524,5 Dari keseimbangan titik hubung diatas didapat dua persamaan untuk menentukan nilai dari perubahan sudut titik hubung B dan C. 0,01615 EI θB + 0,005 EI θC = 12524,5 (1) - 0,005 EI θB - 0,01615 EI θC = 12524,5 (2) d. Mencari nilai θB dan θC : - Mengubah persamaan (1) menjadi persamaan di bawah: 0,01615 EI θB + 0,005 EI θC = 12524,5 0,01615 EI θB = 12524,5 - 0,005 EI θC EI θB = 775510,8359 - 0,309 EI θC

(3)

Subtitusi persamaan 3 ke dalam persamaan 2: -0,005 EI θB - 0,01615 EI θ C

= 12524,5

-0,005.( 775510,8359 - 0,309 EI θC ) - 0,016155EI θC = 12524,5 0,00155 EI θC - 3877,55 - 0,01615 EI θC - 0,014602012 EI θC

= 12524,5 = 16402,05418

EI θC

= - 1123273,572

EI θB

= 1123273,551

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 :

commit to user

22


digilib.uns.ac.id

M1

= 6908,132 N.mm

M2

= - 6908,132 N.mm

M3

= 6908,132 N.mm

M4 = - 6908,132 N.mm f. Momen maximum pada batang B-C.

M

max

Mmax

=

P .L 4

=

128 . 400 4

= 12800 N.mm

g. Gambar diagaram yang dihasilkan: · Diagram momen. Penggambaran momen dilakukan pada sisi tekan, tanpa penunjukan tanda positif dan negatif.

400,1 N

(a).`Diagram momen lentur

(b). Kurva elastis

Gambar 3.6. Diagram momen lentur dan kurva elastis rangka utama

commit to user

23


digilib.uns.ac.id

3.3.2. Analisa Kekuatan Bahan Profil Rangka Kekuatan bahan ditinjau dari tegangan tarik Tegangan ultimate bahan (Baja ST 37): σu

=

370 N/mm2 4

= 92,5 N/mm2 Tegangan tarik yang terjadi pada batang B-C: σ = =

F A 128 N 389200 mm

2

= 3,29 . 10-4 N/mm2 Karena σu > σ jadi rangka aman. 3.4.

Perencanaan Pengelasan Tegangan ultimate rangka = 370 N/mm2. Perhitungan berdasarkan tipe pengelasan seperti gambar di bawah ini.

Gambar 3.7. Bentuk pengelasan

Dari data hasil perhitungan diatas diambil beban terberat untuk dilakukan perhitungan yaitu 239,16 N. Data : b = 46 mm l = 50 mm e = 200 mm

commit to user

24


digilib.uns.ac.id P = 400,1N safety factor = 4 = 92,5 kg/mm2

=

Menghitung tebal / lebar pengelasan : Ø Mencari x dan y pada titik G

x=

=

= 13,02

y=

=

= 11,02

cos

=

=

= 0,85

Ø Momen inersia I=t

=t = 46175,9 t mm4

=t

Ø Throat area A = t . l + t . b = t .( l + b ) = t . ( 50 + 46 ) = 96 t Ø Gaya geser langsung =

=

=

239 ,16 2 ,5 = 96 t t

=

N/mm2

239 ,16 . 200 . 13 , 02 13 , 49 = 46175 , 9 t

Ø Resultan dari gaya geser maksimum = 92,5 =

92,5 =

commit to user

N/mm2

25


digilib.uns.ac.id 92,5 =

=

= 0,17

Maka s = 0,707 x t = 0,707 x 0,17 = 0,12 mm Jadi tebal pengelasannya sebesar 0,12 mm.

3.5.

Perencanaan Sambungan Baut Dudukan motor penggerak - Daya motor = 1 HP = 745,69 watt - Putaran mesin maksimal = 1420 rpm - Jari – jari / titik tengan motor = 70 mm - Safety factor = 2 -

= 370 N/mm2 ,

= 230 N/mm2

Perhitungan: Ø Torsi ekuivalen T=

=

= 205,51 Nm = 205510 Nmm

Ø Gaya yang bekerja F=

=

= 2935,86 N

Ø Diameter Dihitung dari tegangan tarik ijin materialnya. F=

2935,86 =

. .

2935,86 = 145,225 = =

= 4,49 à M6

commit to user

26


digilib.uns.ac.id Dihitung dari tegangan geser ijin materialnya. F=

.

2935,86=

.

2935,86 = 90,275 = =

= 5,7 à M7

Diameter lubang baut pada motor adalah M10. Pada rangka dibuat slot dengan diameter 12 mm.

commit to user


digilib.uns.ac.id BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Pembuatan rangka 4.1.1. Bahan Rangka Profil L dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 4 mm.

Gambar 4.1. Profil L

4.1.2. Langkah-langkahpembuatan a. Memotong besi siku yang akan dirangkai menjadi rangka alat: ü Memotongbesi sikuukuran 400mm sebanyak 6 buah, sebagai panjang rangka. ü Memotongbesi sikuukuran 280mm sebanyak 6 buah, sebagai lebar rangka. ü Memotongbesi sikuukuran 650mm sebanyak 4 buah, sebagai kaki-kaki rangka. b. Merangkai bagian-bagian rangka (menyeting, mengelas) c. Menyusun bagian-bagianrangka sesuaidengangambar 4.2.

commit to user

28


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.2. RangkaMesinPenghancurStyrofoam

4.1.3. Proses pengelasan a. Mengelasrangkasesuai dengan gambar denganmenghubungkan kakikaki dengan panjangnya sebagai jarak sebanyak dua pasang.

Gambar 4.3. Tampak samping kanan dari rangka

b. Mengelasrangkadenganmenghubungkankedua pasang kaki yang sudah di las, dengan lebar sebagai jaraknya.

commit to user

29


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.4.Rangka tampak depan

c. Mengelasrangkasebagaidudukan motor dengan jarak dari atas ke bawah 590 mm.

Gambar 4.5.Rangka dengan dudukan motor d. Mengelas rangka sebagai dudukan slorokan wadah hasil styrofoamdengan jarak dari atas 200 mm.

commit to user

30


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.6.Rangka dengan dudukan laci 4.2. Pembuatan laci Proses pembuatan a. Memotong plat dengan ukuran 390mm b. Pelatdengan390mm x 180mm sebagai alasnya. Membendig plat ukuran 140 mm x 390 mm, kanankiri sesuai garis. Serta depan di bending dengantinggi 150mm.

Gambar 4.7.Dimensi laci

c. Mengelastikbagiantekukansiku. d. Merapikandengandipukul-pukul.

commit to user

31


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.8.Laci tampak depan

Gambar 4.9.Laci

4.3. Pembuatan corong 4.3.1. Material komponen, yaitu plat. 4.3.2. Langkah-langkah pembuatan a. Corong ü Memotong plat sesuai ukuran ü Membendingsesuaigambar ü Mengelas tik bagian samping corong.

commit to user

32


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.10.Corong

4.4. Pembuatan tutup kepala pisau Langkah-langkah pembuatan a. Memotong plat dengan 450mm x 180mm b. Membending yang ukuran 250mm x 180mm c. Merivet ujung plat buat dilekatkan pada blok d. Membending plat sesuai gambar Bagian yang dibending

Gambar 4.11.Tutup kepala pisau tampak samping 4.5. Mengebor rangka Langkah-langkah pengeboran a. Mengebor dengan diameter bor 10mm sebanyak 4 lubang dengan jarak persegi 200mm x 230mm untuk dudukan kepala pisau. b. Mengebor dengan diameter bor 10mm sebanyak 4 lubang untuk dudukan motor

commit to user

33


digilib.uns.ac.id

c. Mengebor rangka dengan diameter bor 10 mm dengan jarak 200 mm. Bagian yang di bor

Gambar 4.12.Bagian rangka yang di bor

d. Mengebor rangka dengan diameter bor 11 mm dengan jarak 230 mm. Bagian yang di bor

Gambar 4.13.Bagian rangka yang di bor tampak depan 4.6. Pembuatan cover 4.6.1. Langkah-langkah pembuatan a. Memotong plat denganukuran 350mmx540mm sabanyak 2 buah. b. Memotong plat denganukuran 230mmx532mm sebanyak 1 buah. c. Memotong plat denganukuran 230mmx540mm sebanyak 1 buah. 4.6.2. Proses pembuatan a. Memotong plat denganukuran 350mmx540mm

commit to user

34


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.14.Plat

b. Memotong plat denganukuran 230mmx365mm

Gambar 4.15.Plat ukuran 230mm x365 mm

c. Memotong plat denganukuran 230mmx540mm

Gambar 4.16. Plat ukuran 230mm x 540 mm

commit to user

35


digilib.uns.ac.id

4.7. Proses Pengecatan

Pengecatanmerupakansalahsatubagianpentingdalamsebuahperancanganmesin. Pengecatanberfungsisebagaiestetikadanpelindungdarikorosi. Langkahpengerjaandalam proses pengecatan : 1. Membersihkanseluruhpermukaanprofilrangkadenganamplasdan

air

untukmenghilangkankorosi. 2. Pengamplasandilakukanbeberapa

kali

sampaipermukaanprofilrangkaluardandalambenar-benarbersihdarikorosi. 3. Mendempulbekaslas-lasandanbagian-bagiandarirangka

yang

tidak

rata,

kemudianmengamplashasildempulansampaihalusdan rata. 4. Melakukanpengecatandengan poxysebagai dasar cat. 5. Melakukan pengecatan warna biru untuk rangka dan putih untuk cover. 6. Setelah cat kering kemudian di clearagar cat tahan lama yang mengkilap. 7. Pengeringanhasil pengecatan.

4.8. PerhitunganWaktuPermesinan Pengeboran Bahanmatabor yang digunakanadalah HSS untukpembubutan material bajalunak.Pengeboranlubangrangka, denganjumlahlubangtiapsisirangkaadalah 8 lubang.Jumlah total pengeboranlubangpadatiangadalah 32 lubangdengan diameter 10 mm. Berikutdapatdilihatwaktu yang dibutuhkanuntukpengeboranlubangrangka.

Gambar 4.17. Mata borbahan HSS

a. Pengeboranlubangpasakdenganmatabor Ø 10mm.

commit to user

36


digilib.uns.ac.id

Diketahui:

-

l

= 5 mm

d

= Ø10 mm

Sr

= 0,1 mm/put

n

= 330 rpm

Waktupengeboran : Tm

= =

=

l total + 0 , 3 d S r .n 5 + 0,3 .10 0,1.330

0,24menit

Waktu setting total (Ts )

= 20menit

Waktupengukuran total (Tu)

= 20menit

Total waktupengerjaan

= (T m×4+ Ts + Tu) = (0,24×4 + 20 + 20) = 40,96menit.

commit to user


digilib.uns.ac.id BAB V PENUTUP

V.1

Kesimpulan Setelah melakukan proyek akhir dapat diambil kesimpulansebagai

berikut: 1. Rangkaamankarenategangan pada batang tidak melebihi tegangan ultimate bahan. 2. Profilrangka

yang

digunakanuntukkeamananmenerimabeban239,16N

adalahprofil L ukuran 50 x 50 x 4 mm. 3. Untukkeamanansambunganrangkadigunakanukuranbaut

M10

dantebalpengelasan0,12 mm.

V.2

Saran Adapun

saran-saran

yang

dapatdiberikansetelahmenyelesaikanproyekakhirini: 1. Untukmenghematwaktu,

sebaiknyastyrofoam

yang

akandiprosesdisiapkandanbesarvolumenyadisesuaikandengancorongmesin. 2. Alat pengahancur styrofoam ini membutuhkan perawatan secara berkala agar alatnya bekerja dengan baik.

commit to user

commit to user RANCANG BANGUN DAN ANALISA STRUKTURMESIN PENGHANCURLIMBAH STYROFOAM

Recommend Documents