LEMBAR PERNYATAAN. Sebagai mahasiswa Universitas Mercu Buana, yang bertanda tangan dibawah ini saya

LEMBAR PERNYATAAN Sebagai mahasiswa Universitas Mercu Buana, yang bertanda tangan dibawah ini saya

Nama

: Agus Prakoso

NIM

: 41306110025

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Mercu Buana Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif atas karya ilmiah saya yang berjudul : PERANCANGAN

DONGKRAK

PENCUCI

MOBIL

DENGAN

POMPA

KONTINYU. Dengan Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ini Universitas Mercu Buana berhak menyimpan, mengalih media / formatkan, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan dan menampilkan / mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Saya bersedia menanggung secara pribadi, tanpa melibatkan pihak Universitas Mercu Buana, atas segala bentuk tuntutan hukum yang mungkin timbul atas pelanggaran Hak Cipta dalam karya tugas akhir ini.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Jakarta, 11 Juli 2008

Yang menyatakan

AGUS PRAKOSO

Universitas Mercu Buana

i

LEMBAR PENGESAHAN Menerangkan bahwa :

Nama

: AGUS PRAKOSO

No. Induk Mahasiswa

: 41306110025

Judul Tugas Akhir

:

PERANCANGAN DONGKRAK PENCUCI MOBIL DENGAN POMPA KONTINYU

Telah di setujui dan di sahkan oleh Program studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Industri Universitas Mercu Buana

Pembimbing :

Ir. Rully Nutranta, M.Eng

Ketua Jurusan Teknik Mesin :

Ir. Rully Nutranta, M.Eng

Koordinator Tugas Akhir :

Ir. Nanang Ruhyat, MT

Dekan Fakultas Teknologi Industri :

Ir. Yuriadi Kusuma M.Sc


ii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjadkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga penyusunan tugas akhir ini terselesaikan dengan baik.Penyusunan tugas akhir ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program studi di Jurusan Tehnik Mesin, Fakultas Tehnologi Industri Universitas Mercu Buana. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik dari masa perkuliahan sampai dengan penyusunan tugas akhir ini sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikannya. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Rully Nutranta M.Eng. selaku dosen pembimbing, sekaligus sebagai Kepala Jurusan Tehnik Mesin

Fakultas Tehnologi Industri

Universitas Mercu Buana yang telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran dalam membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyusunan tugas akhir ini. 2. Bapak Nanang Rukhyat ST. MT. selaku koordinator Tugas Akhir. 3. Seluruh Dosen dan Komponen civitas akademika Jurusan Tehnik Mesin yang memberikan bantuan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 4. Keluarga tercinta, istri dan kedua anak penulis ( Ummi Hani dan Muhammad Syamsul Nursalim ) yang telah memberikan bantuan dan dukungan baik secara moril maupun materiil serta bantuan do,a

yang

dipanjatkan setiap hari. 5. Rekan- rekan diskusiku Bapak Dicky Karyadi, Kemas M.A.Fattah, Ahmad Zaenal Abidin, Hendy Aprianto dan Refy Yunawati yang telah banyak membantu penulis dengan saling tukar informasi. 6. Sahabat serta teman-temanku semua yang telah banyak membantu banyak hal dalam menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini. 7. Dan kepada semua pihak lain yang turut serta membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.


iv

Akhir kata , penulis berharap semoga Allah berkenan membalas segala kebaikan bagi semuanya. Dan semoga tugas akhir ini bisa diterima dan membawa manfaat yang besar bagi rekan-rekan semua.

Jakarta, Juli 2008 Penulis

AGUS PRAKOSO


v

DAFTAR ISI

LEMBAR PERNYATAAN………………………………………………………...

i

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………...

ii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN...................................................... iii KATA PENGANTAR……………………………………………………………... iv DAFTAR ISI………………………………………………………………………

vi

DAFTAR NOTASI………………………………………………………………… ix ABSTRAK…………………………………………………………………………

x

1. PENDAHULUAN…………………………………………………………….... 1 1.1. Latar Belakang Masalah………………………………………………..

1

1.2. Pokok Permasalahan……………………………………………………

1

1.3. Tujuan Penulisan………………………………………………………. 2 1.4. Pembatasan Masalah…………………………………………………… 2 1.5. Pengertian Judul………………………………………………………... 3 1.6. Metodologi Penelitian………………………………………………….. 3 1.7. Sistematika Penulisan…………………………………………………

4

2. TEORI DASAR RANCANGAN………………………………………………..

5

2.1. Sistem Hidrolik.......................................................................................

5

2.1.1. Hidrostatik................................................................................ 6 2.1.2. Hidrodinamik............................................................................ 8 2.2. Tenaga Hidrolik..................................................................................... 10 2.2.1. Pemindahan energi / tenaga dalam kontrol hidrolik............... 10 2.2.2. Energi hidrolik.......................................................................

10

2.3. Ilmu Kekuatan Bahan...........................................................................

11

2.3.2. Tegangan Geser.....................................................................

12

2.3.3. Tegangan Bengkok................................................................

13

2.3.4. Pelenturan..............................................................................

13

2.3.5. Beban Tekuk........................................................................... 14


vi

2.4. Flow chart perancangan........................................................................

17

3. RANCANGAN ALAT........................................................................................

19

3.1. Komponen Pendukung Sistem Hidrolik................................................ 19 3.1.1. Reservoir...............................................................................

19

3.1.2. Filter......................................................................................

21

3.1.3. Katup......................................................................................

23

3.1.4. Pompa Gir ( Roda Gigi ).......................................................

28

3.1.5. Pressure Gauge......................................................................

29

3.2. Cara Pemakaian Alat............................................................................

31

3.3. Gambar Rangkaian...............................................................................

32

4. ANALISA PERHITUNGAN..............................................................................

35

4.1. Perhitungan Hidrolik............................................................................

35

4.1.1. Silinder Hidrolik.....................................................................

35

4.1.1.1. Tekanan di silinder..................................................

35

4.1.1.2. Debit fluida pada silinder........................................

36

4.1.2. Pompa Hidrolik dan Motor Pompa......................................... 36 4.1.2.1. Pompa Hidolik.........................................................

37

4.1.2.2. Motor Pompa...........................................................

38

4.2. Perhitungan Kekuatan Bahan................................................................

38

4.2.1. Landasan Pengangkat............................................................

38

4.2.1.1. Penentuan tebal plat kaki besar .............................

39

4.2.1.2. Penentuan tebal plat kaki kecil…………………...

42

4.2.1.3. Penentuan tinggi minimal landasan berkaret……..

44

4.2.1.4. Perhitungan momen pada plat kaki besar dan kecil 49 4.2.1.5. Penentuan tebal plat landasan…………………...

52

4.2.1.6. Menghitung diameter pin………………………..

55

4.2.1.7. Menentukan ukuran garpu penjepit pin………….

58

4.2.2. Perhitungan profil plat kaki besar dan kecil.........................

62

4.2.2.1. Perhitungan profil plat kaki besar..........................

62

4.2.2.2. Perhitungan profil plat kaki kecil...........................

64

4.2.3. Perhitungan silinder……………………………………….

66

4.2.3.1. Perhitungan piston rod…………………………..

67

4.2.3.2. Pemilihan bahan silinder………………………...

69


vii

5. KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………….

70

5.1. Kesimpulan………………………………………………………….

70

5.2. Saran………………………………………………………………..

71

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………...

72

LAMPIRAN……………………………………………………………………...

73


viii

DAFTAR NOTASI A

Luas penampang, mm²

E

Modulus Elastisitas, N/mm

F

Gaya yang bekerja, N

Fb

Gaya tekuk, N

g

Percepatan gravitasi, 9,81 kg m /det.²

m

Angka Poison

Mb

Moment bengkok, N mm

P

Tekanan, N/mm²

Q

Debit fluida, mm³/detik

v

Kecepatan alir fluida, mm/detik

Wb

Moment tahanan bengkok, mm³

λ

Angka kerampingan

σb

Tegangan bengkok, N/mm²

σd

Tegangan tekan, N/mm²

σt

Tegangan tarik, N/mm²

σ̃t

Tegangan tarik yang diijinkan, N/mm²

τg

Tegangan geser, N/mm²

τ̃g

Tegangan geser yang diijinkan, N/mm²

ηm

Randemen mekanis, %

ηv

Randemen volumetris, %


ix

ABSTRAK Perkembangan otomotif yang begitu pesat diabad 21 ini, mengilhami kami untuk merancang suatu alat yang dapat membantu meningkatkan pelayanan dan perbaikan kendaraan bermotor. Salah satu peralatan

tersebut adalah dongkrak

hidrolik yaitu suatu alat untuk mengangkat beban, dengan menggunakan tenaga hidrolik. Pada perancangan ini komponen sistem hidrolik yang digunakan antara lain : reservoir, filter, katup ( check valve, relief valve, throttle valve ), pompa roda gigi, pressure gauge, silinder dan hidrolik Sedangkan untuk landasannya, komponen yang digunakan meliputi : plat landasan, garpu penjepit, pin, dan kaki landasan. Peralatan ini di design untuk beban maksimum sebesar 4000 kg ( 39240 N ) dan dengan tinggi angkat maksimum 2000 mm. Peralatan ini mempunyai dimensi untuk panjang dan lebar maksimum: 2230 mm x 1380 mm, dan panjang dan lebar minimum :1600 mm x 1000 mm. Analisa perhitungan dalam perancangan ini, dengan kecepatan angkat 2000 mm selama satu menit, maka debit aliran fluida pada silinder sebesar 2,356 dm³ / detik. Kapasitas pompa sebesar 0,2 dm³ / putaran, daya pompa sebesar 2,87 kW, serta daya motor yang digunakan sebesar 3,7 kW. Sedangkan untuk landasannya, tebal plat landasan sebesar 45 mm, tebal plat kaki besar 6 mm, tebal plat kaki kecil 5 mm dan diameter pin sebesar 49 mm. Kata kunci : Dongkrak Hidrolik, Plat Landasan.


x

TUGAS AKHIR

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah Dewasa ini perkembangan industri otomotif begitu pesat,

dengan

membanjirnya produk–produk mobil terbaru dari Jepang, Eropa maupun dari Amerika. Hal ini bisa kita lihat dalam ajang pameran otomotif yang sering diadakan setiap tahun

di Jakarta maupun kota-kota besar lainnya di Indonesia. Data

menyebutkan bahwa penjualan kendaraan bermotor khususnya mobil tahun 2007 mendekati angka 400 ribu. Dan dari jumlah itu konsentrasi kendaraan bermotor ada dikota-kota besar. Banyaknya jumlah kendaraan bermotor yang ada sekarang ini menyebabkan meningkatnya permintaaan akan pelayanan dan perawatan kendaraan bermotor. Hal ini tentunya menuntut pula tersedianya tenaga kerja yang terampil dan peralatan yang mendukung, sehingga menghasilkan efektifitas dan efisiensi yang tinggi. Berangkat dari permasalahan ini kami mencoba merancang dongkrak pengangkat beban dengan menggunakan pompa hidrolik, yang diharapkan dapat membantu mempermudah pelayanan perawatan di bengkel-bengkel mobil atau bengkel lainnya sehingga apa yang konsumen harapkan dapat tercapai.

1.2. Pokok Permasalahan. Yang menjadi pokok permasalahan dalam perancangan peralatan ini adalah : -

Menentukan design dan dimensi peralatan serta parameter-parameter lain dalam sistem hidrolik.

-

Mengatur kaki landasan agar dapat disuaikan dengan ukuran mobil.

-

Menganalisa dimensi dan ketebalan kaki landasan dan plat landasan serta silinder hidrolik, untuk meningkatan keamanan peralatan.


TUGAS AKHIR

-

2

Menentukan dan memilih komponen–komponen dan aksesoris-aksesoris yang digunakan dalam sistem hidrolik.

1.3. Tujuan Penulisan Penulisan ini bertujuan untuk : -

Merancang dongkrak dengan menggunakan pompa hidrolik untuk mengurangi tenaga manusia.

-

Memahami prinsip dan proses perancangan alat.

-

Menganalisa perhitungan– perhitungan perancangan dongkrak pada sistem hidrolik dan kaki landasan.

1.4. Pembatasan Masalah Dalam perancangan ini tentunya banyak melibatkan beberapa hal yang men dukung sistem

pengoperasian peralatan yang meliputi sistem hidrolik, sistem

kelistrikan, kekuatan bahan, sistem

mekanisme dan jenis pompa hidrolik serta

masalah–masalah lainnya. Dalam perancangan ini Penulis hanya membatasi pada masalah–masalah sistem hidrolik dan statikanya, karena kedua hal tersebut sangat mendukung dalam perancangan peralatan ini.

Sedangkan selain dari kedua hal

tersebut kami mengikuti standar yang ada. Dalam sistem hidrolik kami akan membahas antara lain : -

Tekanan dan debit fluida dalam silinder.

-

Kapasitas dan daya pompa.

-

Daya motor yang digunakan.

Sedangkan dalam statikanya kami akan membahas antara lain : -

Tebal plat kaki besar terhadap tegangan bengkok.

-

Tebal plat kaki kecil terhadap tegangan bengkok

-

Pelenturan plat kaki besar dan kecil.

-

Tebal plat landasan terhadap tegangan bengkok.

-

Menentukan diameter pin.

-

Menentukan garpu penjepit pin. Dengan adanya pembatasan masalah diatas, di harapkan pembahasan dan

penjabaran masalah ini lebih terarah.


TUGAS AKHIR

3

1.5. Pengertian Judul Perancangan alat yang kami buat ini kami beri judul “ DONGKRAK PENCUCI MOBIL DENGAN POMPA KONTINYU “. Adapun maksud dan pengertian judul ini adalah : DONGKRAK

: Alat untuk mengangkat beban.

PENCUCI

: Alat untuk membersihkan.

MOBIL

: Kendaraan bermotor roda empat atau lebih.

POMPA

: Alat untuk menghisap dan mendorong aliran.

KONTINYU

: Terus menerus ( berkesinambungan ).

Perlu kami garis bawahi tentang pengertian pompa kontiyu yang dimaksud adalah : pompa yang digunakan untuk mengalirkan fluida untuk menggerakkan silinder hidrolik. Secara umum “ Dongkrak Pencuci Mobil dengan Pompa Kontinyu “ dapat diartikan sebagai suatu alat pengangkat beban dalam hal ini mobil dengan menggunakan pompa hidrolik yang digerakkan motor.

1.6. Metodologi Penulisan Metode penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun tugas akhir ini dilakukan melalui tiga metode yaitu: 1. Penelitian kepustakaan ( data sekunder ) Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan data yang diperlukan penulis dengan cara mengumpulkan buku–buku literature, yang berhubungan dengan tugas perancangan. 2. Penelitian lapangan ( data primer ) Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan data–data primer dengan cara mengadakan pengamatan langsung

terhadap peralatan yang mirip dengan

peralatan yang kami rancang, sehingga kami bisa mendapatkan gambaran yang kongkrit tentang konstruksi dan mekanisme peralatan tersebut. 3. Konsultasi dan diskusi Metode ini di pakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan data-data sekunder dengan mengadakan konsultasi berkala dengan Dosen pembimbing yang sudah di tunjuk oleh pihak Universitas Mercu Buana. Serta mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang mempunyai pengetahuan dan wawasan tentang peralatan tersebut. Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

4

1.7. Sistematika Penulisan Penulisan perancangan Tugas Akhir ini dibagi dalam 5 bab, dan untuk masing -masing bab terdiri dari sub bab–sub bab yang menerangkan isi bab masingmasing.Hal ini dimaksudkan agar para pembaca memahami isi penulisan ini dengan mudah.

Adapun sistematika penulisannya sebagai berikut. BAB I

: PENDAHULUAN Pada bab ini diuraikan secara umum mengenai latar belakang masalah , pokok permasalahan, tujuan penulisan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II

: TEORI DASAR PERANCANGAN Bagian ini menjelaskan hukum-hukum atau teori-teori dasar yang mendukung perancangan ini yang meliputi sistem hidrolik dan kekuatan bahan.

BAB III

: KOMPONEN PERANCANGAN Pada bab ini menguraikan dan menjelaskan tentang komponenkomponen

dan

aksesoris-aksesoris

yang

digunakan

dalam

perancangan serta cara kerja alat.

BAB IV

: ANALISA PERHITUNGAN Bab ini menjelaskan dan membahas tentang perhitungan-perhitungan gaya, dan tegangan yang terjadi.

BAB V

: PENUTUP Bab ini merupakan bagian terakhir dari perancangan ini, yang berisi kesimpulan dan saran- saran kami sebagai penulis perancangan ini.


TUGAS AKHIR

5

BAB II

TEORI DASAR RANCANGAN

2.1. Sistem Hidrolik Sistem hidrolik adalah penggunaan fluida atau cairan untuk memindahkan ataupun mengatur gaya dan pergerakannya. Sistem ini dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu Hidrostatik dan Hidrodinamik. Sistem ini banyak digunakan untuk menggerakan suatu komponen mesin. Dewasa ini sistem hidrolik banyak digunakan, karena mempunyai beberapa keuntungan, antara lain : 1. Dengan komponen yang kecil dapat dihasilkan tenaga yang besar. 2. Rangkaiannya sederhana. 3. Tenaga fluida dapat dikontrol dengan mudah. 4. Gerakan alat dapat di mulai dari keadaan diam dengan beban maksimum. 5. Sifat oli melumasi sendiri, maka tidak memerlukan perawatan khusus. 6. Beban dapat ditahan dalam segala posisi. 7. Gerakan dapat dibalik dengan mudah, dengan memindahkan katup pengontrolnya. 8. Tenaga fluida dapat dikontrol melalui kontrol electrik maupun kontrol mekanik

( manual ).

Disamping mempunyai beberapa keuntungan, sistem hidrolik juga mempunyai beberapa kekurangan antara lain : 1. Gerakannya lambat. 2. Fluida yang digunakan mahal. 3. Berbahaya, karena tenaga yang dihasilkan besar maka penanganannya harus hati-hati.


TUGAS AKHIR

6

Sistem hidrolik mempunyai tiga komponen utama, diantaranya adalah : 1. Pompa oli. 2. Komponen yang digerakan oleh fluida, misalnya piston. 3. Pipa dan katup untuk mengontrol aliran fluida.

2.1.1. Hidrostatik a. Setiap zat cair yang berada dalam keadaan diam akan melakukan suatu tekanan terhadap dinding yang mengelilinginya. Tekanan fluida terhadap alas dan dinding di tentukan oleh tinggi fluida, bukan bergantung pada bentuk fluida . Tekanan di A = Tekanan di B.

h

A

B

Gambar 2.1. Tekanan fluida terhadap alas dan dinding ditentukan oleh tinggi fluida.

b. Hukum Pascal Apabila sebuah gaya bekerja pada sistem sebuah tabung fluida tertutup, maka akan menghasilkan tekanan yang diteruskan kesegala arah dengan sama rata.


TUGAS AKHIR

7

F

A

P

Gambar 2.2. Tekanan fluida pengaruh dari gaya luar.

F P = ── A

P = Tekanan fluida, N/mm². F = Gaya yang bekerja, N. A = Luas penampang, mm².


TUGAS AKHIR

8

c. Silinder hidrolik

A1 A2

PU 2

PU 1 F1

F2

Gambar 2.3. Silinder hidrolik dengan luas penampang piston A1 dan A2.

Dengan tidak memperhatikan gesekan maka :

F1 = F2

PU1 x A1 = PU2 x A2

Sehingga :

PU1

A2

─── = ─── PU2

A1

Besarnya tekanan dalam fluida berbanding terbalik terhadap luas penampang piston.

2.1.2. Hidrodinamik a. Besar kecepatan aliran fluida berbanding terbalik terhadap luas penampang pipa.


TUGAS AKHIR

9

V1 V2 A1 A2

Gambar 2.4. Kecepatan alir fluida pada penampang pipa A1 dan A2.

Q1 = Q2 V1 . A1 = V2 .A2 V1

A2

──

= ──

V2

A1

Q = Debit fluida V = Kecepatan alir fluida A = Luas penampang

b. Persamaan kontinuitas Persamaan kontinuitas ( hukum kekekalan masa ) berlaku didalam fluida yang bergerak. Perumusannya adalah sebagai berikut ; A1 . V1 = A2 . V2 Di mana : A1 dan A2 = Luas penampang pada keadaan 1 dan 2 V1 dan V2 = Kecepatan pada keadaan 1 dan 2 A . V dikenal sebagai debit ( Q ). Yaitu jumlah zat cair yang mengalir yang melewati suatu penampang tiap detik. Secara matematis sering di tulis : Q = A . V


TUGAS AKHIR

10

2.2. Tenaga Hidrolik 2.2.1. Pemindahan energi / tenaga dalam kontrol hidolik

A U U V

LOAD M

RESERVOIR U m

lLLLLllllli Listrik ----------- Mekanik --------------------- Hidrolik ----------------------- Mekanik

Gambar 2.5 : Proses pemindahan energi

2.2.2. Energi Hidrolik Jika fluida bergerak maka total energinya adalah energi kinetik ditambah energi tekanan ( energi hidrostatik ) ditambah energi potensial. Secara matematis di tulis : ∑ E = ∑ K + ∑ T + ∑P

Di dalam kontrol hidrolik E k dan E p = 0 Sehingga yang di perlukan energi E T, hal ini karena : -

Ketinggian fluida relatif kecil.

-

Kecepatan fluida relatif kecil


TUGAS AKHIR

11

2.3. Ilmu Kekuaatan Bahan Dalam perancangan alat ini ditemukan berbagai permasalahan yang bersangkutan dengan kekuatan bahan, contohnya dalam penentuan ukuran dan bahan bagi landasan pengangkat serta bagian – bagiannya. Selain itu juga untuk silinder piston ditemukan permasalahan terhadap kemungkinan buckling di piston rodnya, juga tegangan yang terjadi yang di akibatkan oleh tekanan fluida pada dinding silinder. Adapun perhitungan kekuatan bahan yang akan di pakai pada rancangan ini meliputi : 1.

Tegangan Tarik Tekan

2.

Tegangan Bengkok

3.

Tegangan Geser

4.

Pelenturan

5.

Buckling

6.

Tegangan pada vessel

2.3.1. Tegangan Tarik Tekan Secara umum tegangan adalah gaya yang di tahan oleh setiap satuan luasan.

Gaya Tarik ( tekan ) Tegangan Tarik ( tekan ) = ───────────── Luasan Tarik ( tekan ) Simbol tegangan Tarik ( Tekan ) adalah

σ.

F

σt

=

σd

= ── A

σt

= Tegangan Tarik

σd

= Tegangan Tekan

Untuk pemilihan bahan dalam rancangan ini selalu harus ditemukan / ditentukan kekuatan tariknya. Misalnya dalam perhitungan setelah dikalikan angka keamanan didapat tegangan tarik 300 N/mm² , maka dipilih bahan dengan kekuatan tarik diatas


TUGAS AKHIR

12

tegangan yang terjadi. Misalnya kita pilih material St 37 yang berarti material ini mempunyai kekuatan tarik sebesar 37 kg/mm² ( 362,97 N/mm² ).

2.3.2. Tegangan Geser Seperti halnya tegangan tarik, tegangan geser adalah gaya geser per satuan luas geser. Gayanya bisa gaya tarik atau gaya tekan. Tegangan Geser terjadi karena benda mendapat gaya melintang dan ditahan oleh suatu luasan. Dengan kata lain,

Gaya Geser Tegangan Geser = ──────── Luasan Geser

F Simbol tegangan geser adalah

τg . τg

= ── A

m

τg

= ─────

σt

m + 1

m

τ̃g

= ─────

σ̃t

m + 1

dimana :

τ̃g σ̃t

= Tegangan Geser yang diijinkan.

= Tegangan tarik ijin yang didapat dari tegangan tarik murni dibagi

dengan angka keamanan. m

= Angka Poison, besarnya tergantung dari jenis bahan. Misalnya untuk

baja , nilainya berkisar antara 3,3 - 3,6. ( Ref. :Strenght of Material by R.S. Khurmi, for steel m = 1/µ , µ = 0,25 – 0,33 ).


TUGAS AKHIR

13

2.3.3. Tegangan Bengkok Tegangan ini terjadi karena sebuah beban atau gaya dengan suatu jarak tertentu sehingga menimbulkan moment yang disebut dengan moment bengkok. Luasan yang menahan moment tersebut disebut moment tahanan bengkok, mempunyai simbol Wb. Misalnya untuk balok dengan panjang, lebar dan tebalnya masing – masing dalam ( mm) a x b x c, dan gaya yang bekerja di ujung a sebesar F ( N ) melintang terhadap panjang dan lebarnya, maka :

Mb = F . a ( N. mm )

Wb = 1/6 [ b . c² ]

Dari sini dapat ditentukan tegangan bengkoknya sebesar :

Mb

σb

=

σ̃t =

─── Wb

Besar atau nilai tegangan bengkok sama dengan tegangan tarik ijin.

2.3.4. Pelenturan Bila suatu batang mendapat pembebanan, maka batang tersebut akan mengalami lenturan ( defleksi ). Besarnya pelenturan dapat di cari dengan menggunakan

metode persamaan

integral atau bidang moment. Untuk metode

bidang moment, kita perlu mengetahui Modulus Elastisitas ( E ), Inersia ( I ), juga letak gaya-gaya pada batang. Dengan mengetahui letak gaya-gaya tersebut kita dapat mencari besarnya moment pada masing-masing titik, kemudian dibuat bidang moment dengan luas ( A ). Modulus elastisitasnya ( E ) diketahui dari jenis bahannya. Inersia ( I ) dicari dengan menghitung penampang batang terhadap bebannya. Kemudian dicari titik berat dari masing-masing luas bidang moment dan ditarik suatu jarak ke


TUGAS AKHIR

14

ujung pembebanan [ x1,x2, x3,…….xn ]. Maka besarnya pelenturan di ujung batang adalah : x1 . A1 + x2 . A2 + x3 . A3 + ……xn .An Y = ────────────────────────── E.I

2.3.5. Beban Tekuk ( Buckling ) Bila suatu batang mendapat beban tekan dan memiliki suatu kerampingan tertentu, maka akan memiliki kecenderungan untuk melengkung. Makin ramping suatu bahan maka kecenderungan untuk melengkung semakin besar. Angka kerampingan ( λ ) adalah perbandingan antara panjang equivalen dengan jari-jari girasi. s

λ = ── r Dimana : s = Panjang equivalent, yaitu tergantung terhadap kondisinya, untuk kondisi :

1. Engsel - Jepit, harga ( s ) sebesar l / √ 2. 2. Jepit - Bebas, harga ( s ) sebesar

2

l.

3. Jepit - Jepit, harga ( s ) sebesar ½ l. 4. Engsel - Engsel, harga ( s ) sebesar 1l.

l = Panjang batang r = Jari-jari girasi, didapat dari akar [ Inersia ( I ), dibagi dengan Luas penampang batang ( A ) ]

I r = √ ── A


TUGAS AKHIR

15

Untuk mencari tegangan maksimum yang diijinkan guna menentukan jenis bahan, maka kita harus tahu angka kerampingannya. -

Jika

λ < 30 , → bukan Buckling, dicari dengan menggunakan

tegangan biasa. -

Jika λ > 120, → menggunakan rumus Euler

-

Jika 30 < λ < 120, → menggunakan rumus Tet Meyer.

σ Tekan biasa

Tet Meyer

Euler

30

120

λ

Gambar 2.6. Diagram untuk menentukan rumus Euler dan Tet Mayer.

Untuk rumus Euler, gaya buckling dapat dicari dengan rumus : π² . E . I FB = ──────

FB = Gaya Buckling / tekuk.

s²

Untuk Tet Meyer , dapat digunakan CBC ( Chicago Buckling Code ) yaitu :

σcr = 112

- 0,49

.λ

……. ( N / mm² )


TUGAS AKHIR

16

Atau menurut American Institute Construction Steel ( AICS ) yaitu :

σcr = 119 Dimana

σcr =

- 0,0034

.λ

…….( N / mm² )

Tegangan kritis.

2.3.6. Tegangan Pada dinding Silinder. Pada dinding silinder piston akan timbul tekanan akibat fluida. Rumus umum untuk vessel : P ─── =

σ1

σ2

─── + ───

t

r1

r2

Untuk vessel bentuk silinder :

P.t

σ = ────

dimana:

r

P = tekanan dalam silinder. t = tebal plat. r = jari-jari.

σ = tegangan yang diijinkan pada silinder. ( Ref. :Strenght of Material by R.S. Khurmi, )


TUGAS AKHIR

17

2.4. Flow chart perancangan.

Perancangan komponen hidrolik

Perancangan landasan pengangkat

Pembuatan kerangka landasan pengangkat

Perakitan dan pemasangan


TUGAS AKHIR

18

Start

Tinggi angkat / panjang stroke s (mm) Diameter silinder D ( mm ) Kecepatan angkat v ( mm / s ) Beban F ( N ) Putaran pompa n ( rpm )

Randemen volumetric pompa ηv (%) Randemen mekanis pompa ηm (%) Debit Fluida Q = A x v

Kapasitas pompa kp = Qp / Np

Daya pompa Pp = P x Q

Pp : Ppo

≥

Daya motor 3,7 kW Daya pompa 2,87 kW Kapasitas pompa 0,2 dm³/putaran Diameter silinder 300 mm

Stop

End


<

TUGAS AKHIR

19

BAB III RANCANGAN ALAT

Seperti di jelaskan dalam bab I, bahwa perancangan dongkrak ini menggunakan sistem pompa kontinyu, maksudnya adalah power atau tenaga dongkrak ini menggunakan pompa hidrolik yang digerakan oleh motor listrik. Motor listrik ini dihubungkan langsung dengan pompa . Dan pompa ini yang mendistribusikan fluida ke semua sistem. Pompa ini akan bekerja terus menerus selama motor dihidupkan. Untuk mengoperasikan peralatan ini, operator tinggal menekan tombol /switch untuk gerakan piston naik atau turun. Untuk mematikan sistem, di sediakan switch / tombol power. Peralatan ini menggunakan komponenkomponen pendukung sistem hidrolik, diantaranya adalah :reservoir, filter,katup, pompa dan pressure gauge.

3.1. Komponen Pendukung Sistem Hidrolik 3.1.1. Reservoir Pada setiap sistem rangkaian baik hidrolik maupun pneumatik diperlukan suatu komponen penampung media penggerak, sehingga media yang digunakan tidak tercecer ke sembarang tempat, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi tempat dan material yang lebih tinggi. Komponen penampung tersebut di kenal dengan nama reservoir, di mana komponen ini mempunyai beberapa fungsi yaitu : 1. Sebagai tangki penampung fluida. 2. Sebagai penyaring kotoran dalam fluida. 3. Sebagai penghilang panas fluida. 4. Sebagai penopang power pack.


TUGAS AKHIR

20

Dalam hal fungsinya sebagai penyaring, komponen ini dilengkapi dengan strainer ( penyaring ), sehingga fluida yang mengalir ke sistem di saring terlebih dahulu. Saringan ini lebih kasar dibanding dengan filter, hal ini dimaksudkan sebagai penyaringan awal sebelum disaring di filter. Dengan demikian fluida yang akan disaring di filter sudah lebih bersih yang tentunya akan meringankan beban yang diterima oleh filter. Bila penyaringan semuanya hanya dilakukan pada salah satu penyaring, filter atau strainer saja, maka daya pompa akan semakin besar yang tentunya akan berpengaruh terhadap kerja motor listrik. Pada strainer dilengkapi magnetic plug yang berfungsi sebagai perangkap partikel-partikel yang berasal dari besi atau logam lainnya.

Maksud pemasangan komponen strainer didalam reservoir adalah : 1. Sebagai usaha pencegahan terhadap terjadinya kontaminasi atau pengotoran fluida. 2. Untuk mendapatkan umur pakai yang panjang. 3. Untuk menghasilkan fluida yang bebas dari kotoran dan material asing lainnya.

Daya tampung reservoir harus lebih besar dari keperluan fluida pada system yaitu 2 – 3 kali kapasitas dari pompa per menit ( dalam gallon ) ( Ref. : Practical Hydraulics, Vickers ) . Reservoir dibuat sedemikian rupa sehingga ia mampu berfungsi sebagai kondensor dan mampu mencegah terjadinya terjadinya reaksi kimia pada fluida hidrolik. Untuk keperluan ini penyediaan jenis fluida yang sesuai yang dipakai merupakan bagian dari hidrolik power pack yang tak terpisahkan. Dibawah ini adalah gambaran reservoir yang kami rancang guna memperjelas perancangan kami yang tentunya dilengkapi oleh beberapa komponen penunjang.


TUGAS AKHIR

21

Gambar 3.1. Reservoir.

Keterangan gambar : 1. Strainer. 2. Baffle plate. 3. Oil level gauge. 4. Return line. 5. Pump inlet line. 6. Air breathe. 7. Drain return.

3.1.2. Filter. Untuk memperoleh fluida yang bebas dari kotoran atau partikel lainnya maka cara yang perlu dilakukan adalah dengan menyaring fluida. Alat yang dipakai di antaranya adalah strainer yang dipasang di dalam reservoir. Namun fluida yang keluar dari hasil penyaringan kurang halus, oleh karena itu perlu dilakukan penyaringan lagi. Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

22

Penyaringan ini dilakukan di luar reservoir dengan sebuah alat yang disebut filter. Fungsi komponen ini sama dengan strainer yaitu sebagai penyaring, bedanya penyaringan pada komponen ini dilakukan di luar reservoir dan penyaringannya lebih halus.

Sementara untuk strainer penyaringannya dilakukan didalam reservoir, karena alat ini merupakan bagian dari reservoir, dan hasil penyaringannya lebih kasar dari filter. Komponen filter diklasifikasikan dalam 2 tipe yaitu : 1. Type Full Flow. Adalah jenis filter dimana semua fluida melalui elemen penyaring. 2. Type Proportional Flow. Adalah jenis filter di mana hanya sebagian fluida saja yang mengalir melalui elemen penyaring.

Dalam perancangan ini, kami mengunakan filter type full flow, dan gambaran dari filter jenis ini seperti gambar 3.2.dibawah ini.


TUGAS AKHIR

23

Gambar 3.2. Filter full flow type.

Keterangan gambar : 1. Body. 2. Cartridge. 3. By pass valve.

3.1.3. Katup. Sistem pada hidrolik membutuhkan katup kontrol untuk mengarahkan dan mengatur aliran fluida dari pompa ke berbagai peralatan beban. Walaupun katupkatup digunakan untuk berbagai tujuan, pada dasarnya hanya terdapat dua jenis katup. Yaitu katup posisi finit dan katup posisi infinit. Kebanyakan katup kontrol hanya digunakan untuk melewatkan atau menghalangi aliran fluida. Katup-katup semacam


TUGAS AKHIR

24

ini dinamakan katup posisi finit. Sedangkan katup posisi infinit digunakan untuk memodulasi aliran atau tekanan, karena katup ini dapat mengambil posisi manapun di antara posisi terbuka dan tertutup.

Berdasarkan konstruksi, katup konrol dibedakan menjadi tiga, yaitu katup popet, katup spul , dan katup rotari. Selain itu beberapa macam dan jenis katup dapat digolongkan ke dalam : 1. Pressure Control Valve. 2. Directional Control Valve. 3. Flow Control Valve. Pada rancangan ini kami menggunakan beberapa jenis katup yaitu :

a. Relief Valve. Katup ini termasuk dalam klasifikasi katup pengontol tekanan ( pressure control valve ), yang digunakan untuk menjaga aliran agar selalu konstan dan untuk menghindari over load aliran. Katup ini juga berfungsi untuk membatasi gaya atau torsi yang berpengaruh terhadap kerja motor maupun peralatan hidrolik. Pada katup ini terdapat 3 lubang saluran yang berhubungan, yaitu satu saluran outlet yang berhubunganke arah reservoir .Dan dua saluran lain adalah saluran inlet, dari dua saluran iniyang satu saluran berhubungan ke pompa dan satu saluran lain berhubungan ke sistem. Cara mengoperasikan katup ini adalah dengan cara mengatur adjusting screw sesuai dengan batas maksimum tekanan yang dikehendaki. Apabila tekanan yang mengalir kurang dari tekanan penyetelelan katup, maka lintasan C akan menjaga keseimbangan fluida di atas dan di bawah piston katup. Dengan demikian pegas ringan ( 2 ) akan menutup aliran balik Hal ini terjadi karena adanya penyetelan poppet ( 3 ) dan pegas ( 4 ). Selanjutnya apabila tekanan yang mengalir ke sistem melebihi batas maksimum yang dikehendaki atau yang di adjust ( di setel ), maka lintasan C akan terangkat dan menekan pegas ringan . Sehingga akan membuka saluaran outlet, fluida yang mengalir ke sistem akan mengalir balik ke reservoir melalui saluran outlet tadi.


TUGAS AKHIR

25

Gambar 3.3. Relief valve.

Keterangan gambar : 1. Screw pengatur / Adjusting Screw. 2. Pegas Ringan / Light Spring. 3. Poppet 4. Pegas / Adjustable Spring. 5. Passage C 6. Srew.

b. Directional Control Valve. Meskipun katup pengontrol arah aliran fluida ini mempunyai fungsi yang umum, namun katup ini mempunyai konstruksi dan cara kerja yang beragam sesuai Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

26

dengan kebutuhan. Beberapa macam jenis dari katup ini dapat digolongkan menurut posisi normal yaitu : - Normally Open Valve. - Normally Close Valve. - Tandem Centre valve. Untuk perancangan ini kami menggunakan katup directional 4/3 way valve push button normal position closed ( katup 4/3 dengan push button posisi normal tertutup ). Sebelum dilakukan pengoperasian alat, katup dalam keadaan tertutup, sehingga fluida dari reservoir ( T ) dan dari rangkaian ( P ) tidak bisa mengalir karena saluran tertutup. Untuk mengalirkan fluida dari port P ke port A, maka tombol Directional Control Valve ditekan, dengan demikian posisi katup terbuka sehingga fluida mengalir dari port P ke port A. Dalam perancangan ini selanjutnya fluida akan melewati throttle valve dan masuk ke silinder, akibatnya piston akan terdorong naik dan beban yang menumpu di atas batang piston akan terangkat. Untuk menahan beban, posisi Directional contol valve pada posisi normal. Dan untuk menurunkan beban dengan menekan tombol Directional control valve pada arah sebaliknya, sehingga katup terbuka

dan fluida mengalir dari port P ke Port B. Dengan

mengalirnya fluida dari port P ke port B maka beban akan turun, dan fluida kembali reservoir dengan melewati throttle valve.

Gambar 3.4. Directional control valve 4/3 way valve push button normal position closed.


TUGAS AKHIR

27

c. One Way Throttle Valve Adjustable ( Throttle Valve ). Kecepatan sebuah actuator hidrolik dapat dikontrol dengan mengatur laju ketika fluida diloloskan ke, atau dibolehkan keluar dari, sebuah peralatan. One way throttle valve adjustable atau katup balik berpenghalang, memungkinkan adanya aliran penuh dalam satu arah dan aliran direduksi dalam arah yang lain. Seperti pada gambar 3.5., katup ini berfungsi untuk membatasi aliran fluida pada satu arah ( A → B ) dan melewatkan fluida penuh kearah yang lain ( B → A ).

BODY

"O" Ring Trottle Screw A

B

SPRING

PISTON VALVE ( Return Valve )

Gambar 3.5. One way throttle valve adjustable.

d. Check Valve. Fungsi peralatan ini adalah untuk mengalirkan fluida hanya satu arah saja. Penggunaan peralatan ini ditujukan untuk mencegah aliran balik fluida dari elemen kerja kepompa. Seperti pada gambar 3.6. fluida hanya bisa mengalir dari sebelah kiri ( aliran bebas ).


TUGAS AKHIR

28

Gambar 3.6. Check valve.

3.1.4. Pompa Gir ( Roda Gigi ) Merupakan pompa perpindahan positif yang sederhana dan paling kekar, yang hanya mempunyai dua bagian yang bergerak.Pompa ini terdiri dari bagian-bagian yang tidak bergerak bolak balik, bergerak dengan kecepatan konstan dan menghasilkan gaya uniform.Konstruksi pompa ini hanya terdiri dari dua roda gigi berdekatan yang saling mengunci dan berputar seperti yang ditunjukan pada gambar

Perpindahan pompa ditentukan oleh volume fluida di antara tiap pasangan gigi, jumlah gigi dan kecepatan putaran. Kinerja tiap pompa dibatasi oleh kebocoran dan kemampuan pompa untuk menahan beda tekanan antara port inlet dan port outlet. Pompa gir membutuhkan gir denga jalinan yang sangat erat, bukaan yang minimum antara gigi dan rumah, dan juga antara permukaan gir dan pelat-pelat sisi. Sering kali pelat-pelat sisi sebuah pompa gir di desain sebagai pelat aus yang dapat diganti dengan sengaja. Keausan pompa gir terutama disebabkan oleh partikel-partikel kotoran dalam fluida hidrolik, sehingga kebersihan dan filtrasi sangat penting.

Perbedaan tekanan menyebabkan beban sisi yang besar diterapkan pada poros gir dengan sudut 45° terhadap garis pusat. Secara khusus , pompa gir digunakan pada tekanan sampai kurang lebih 150 bar, dan dengan kapasitas pompa sekitar 675 liter per menit, serta efisiensi volumetrik pompa sebesar 90%.


TUGAS AKHIR

29

Prinsip kerja pompa Gir ( Roda Gigi ). 1. Ketika pompa mulai berputar pertama kali, pompa mendorong keluar udara dari dalam rumah pompa, sehingga terjadi vacum pada sisi hisap. 2. Dengan tekanan atmosfir terhadap fluida dalam reservoir, maka fluida naik ke ruang sisi hisap. 3. Roda gigi mendorong fluida ke sisi tekan untuk selanjutnya terdorong ke elemen pemakai. 4. Tekanan dalam fluida timbul karena tekanan terhadap fluida ketika keluar dari antara gigi-gigi roda gigi dengan rumah roda gigi.

Gambar 3.7. Pompa roda gigi.

3.1.5. Pressure Gauge. Untuk mengetahui besarnya tekanan yang melalui sebuah saluran maka dapat digunakan alat pengukur tekanan ( pressure gauge ) Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :


TUGAS AKHIR

30

Fluida bertekanan masuk melalui lubang saluran P. Tekanan dalam pipa bourdon ( 2 ) menyebabkan pipa memanjang, tekanan lebih besar mengakibatkan belokan radius lebih besar. Dan pergerakan perpanjangan pipa diubah ke jarum penunjuk (6 ) melalui tuas penghubung ( 3 ). Tembereng gigi penggerak ( 4 ) dan roda gigi yang digerakkan pinion ( 5 ) , akibatnya tekanan dapat terbaca pada skala ( 7 ).

Gambar 3.8. Pressure gauge.

Keterangan Gambar : 1. Body. 2. Pipa bourdon. 3. Tuas penghubung. 4. Gigi penggerak. 5. Pinion.


TUGAS AKHIR

31

6. Jarum penunjuk. 7. skala ukur.

3.2. Cara Pemakaian Alat. Untuk mengoperasikan peralatan ini, sebagai langkah awal dengan menghidupkan motor listrik sehingga poros motor listrik berputar. Poros motor listrik dihubungkan dengan poros pompa. Dengan berputarnya motor listrik maka poros pompa ikut berputar, sehingga fluida yang berada di reservoir ( tandem ) akan terhisap. Fluida yang terhisap ini akan mengalir ke rangkaian, dan fluida inilah yang merupakan penggerak utama system operasi peralatan.

Sebelum directional control valve kita tekan, maka aliran fluida dari reservoir belum bisa menggerakan piston, karena valve dalam keadaan tertutup ( centre off ). Untuk menggerakan piston naik ( mengangkat beban ), kita tekan tombol sebelah kanan. Fluida mengalir dari reservoir – pompa - directional control valve dan melalui one way throttle valve adjustable dan masuk kedalam silinder piston. Dengan adanya throttle valve adjustable maka pergerakan kecepatan naik maupun turun dapat diatur. Untuk memperhalus gerakan maka di tambahkan peralatan check valve dan pressure relief valve adjustable yang fungsinya memberikan gaya perlawanan ketika langkah maju. Untuk menggerakan piston turun ( menurunkan beban ) , kita tekan tombol dari sebelah kiri. Maka fluida mengalir dari reservoir – pompa – directional control valve – check valve dan masuk ke dalam silinder piston, akibatnya piston bergerak turun. Dan fluida kembali ke reservoir sama seperti langkah maju ( mengangkat beban ). Begitulah cara kerja peralatan ini dalam satu siklus.


TUGAS AKHIR

32

3.3. Gambar Rangkaian.

Gambar 3.9. Rangkaian sistem hidrolik.


TUGAS AKHIR

33

Gambar 3.10. Konstruksi landasan.

Keterangan gambar : 1. Pelat landasan. 2. Kaki besar 3. Kaki kecil. 4. Garpu penjepit. 5. Pin. 6. Landasan berkaret.


TUGAS AKHIR

34

Gambar 3.11. Dongkrak hidrolik dengan landasan.


TUGAS AKHIR

35

BAB IV

ANALISA PERHITUNGAN

4.1. Perhitungan Hidrolik. Pada perancangan ini kami menentukan beberapa parameter seperti berat mobil, berat piston dan berat landasan Agar perancangan dapat bekerja sesuai dengan rangkaian alat dan beban yang kami tentukan, maka pada sub bab ini akan dihitung pula : - Tekanan dan debit pada silinder hidrolik. - Kapasitas pompa dan daya motor.

4.1.1. Silinder Hidrolik. Untuk menghitung tekanan dan debit pada silinder maka kami tentukan : - berat mobil (G1)

= 4000 kg .

- berat piston (G2)

= 100 kg .

- berat landasan(G3)

= 150 kg .

──────────────────────── Berat total (Gt)

= 4250 kg . = 41692,5 N .

- Diameter piston (D)

= 300 mm .

- Waktu angkat maksimum(t)

= 60 detik .

- Panjang langkah piston (s)

= 2000 mm .

4.1.1.1. Tekanan di silinder. Tekanan di dalam silinder sebesar :


TUGAS AKHIR

36

F P = ── A

41692,5 N P = ────────── 70685,835 mm² = 0,5898 N / mm² A = ¼ × π × D² = ¼ × 3,14 × 300² = 70685,835 mm²

4.1.1.2. Debit fluida pada silinder. Dengan ditentukannya kecepatan angkat sampai tinggi maksimum 2000 mm selama satu menit, maka debit aliran fluida pada silinder dapat ditentukan dengan rumus : Qs = v × A = 2000 ( mm / menit ) × 70685,835 ( mm² ) = 141371669,4 mm³ / menit = 141,372

dm³ / menit

= 2,356

dm³ / detik

4.1.2. Pompa Hidrolik dan Motor Pompa. Dari perhitungan tekanan didalam silinder dan debit fluida pada silinder, kita dapat memilih atau menentukan tekanan dan debit pompa yang akan kita gunakan. Dengan catatan bahwa tekanan dan debit pompa harus lebih besar dari kebutuhan silinder. Pada perancangan ini kami menentukan beberapa parameter diantaranya adalah : -

Tekanan pada pompa sebesar 15 bar ( 1,5 N / mm² ).

-

Debit pada pompa sebesar 150 liter / menit ( 150 dm³ / menit ).

-

Putaran motor sebesar 750 rpm.

-

Randemen volumetrik pompa sebesar 90 %. Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

-

37

Randemen mekanik pompa sebesar 95 %

4.1.2.1. Pompa Hidrolik. a. Kapasitas Pompa. Dari parameter yang ditentukan kita dapat menghitung kapasitas pompa yaitu sebesar : Qp Kp = ─── Np

150 dm³ / menit = ───────────── 750 putaran / menit

= 0,2 dm³ / putaran .

b. Daya pompa. Dengan di tentukannya randemen volumetrik dan randemen mekanis maka daya pompa dapat dihitung. Randemen pompa ( ηp ) = ηv × ηm = 0,9 × 0,95 = 0,855

Daya pompa ( Pp ) = Tekanan × Debit. = 1,5 ( N / mm² ) × 1,636 ( dm³ / detik ) = 1500000 ( N /m² ) × 0,001636 ( m³ / detik ) = 2454 Nm / detik = 2454 Watt = 2,454 kW. Daya pompa yang terjadi sebesar : Pp / η p


TUGAS AKHIR

38

2,454 ( kW) Pp =

──────────

= 2,87 kW .

0, 855

4.1.2.2. Motor Pompa. Motor pompa yang dipilih mempunyai randemen mekanis sebesar 95%, maka daya motor sebesar :

daya pompa Daya Motor = ──────────── Randemen mekanis

2,87 kW =

────────── 0,95

=

3,02 kW

Dari perhitungan diatas maka kita pilih motor pompa yang digunakan untuk mendistribusikan fluida pada sistem hidrolik sebesar 3,7 kW , atau setara dengan 5 hp.

4.2. Perhitungan kekuatan Bahan. 4.2.1. Landasan Pengangkat. Landasan pengangkat ini kami rancang dengan panjang dan lebar tumpuan mobil sebagai berikut : - Panjang dan lebar minimum

: 1600 mm x 1000 mm .

- Panjang dan lebar maksimum

: 2230 mm x 1380 mm .

Jadi landasan ini dapat melayani pencucian mobil sesuai panjang dan lebar ketentuan ukuran diatas. Pada konstruksi ini kami memperhitungkan beberapa hal , antara lain : 1. Tebal plat kaki besar terhadap tegangan bengkok dan koreksinya terhadap tegangan geser.


TUGAS AKHIR

39

2. Tebal plat kaki kecil terhadap tegangan bengkok dan koreksinya terhadap tegangan geser. 3. Penentuan tinggi landasan berkaret dengan menghitung : - Kemiringan karena celah antara kaki kecil dan kaki besar. - Pelenturan kaki kecil dan kaki besar. - Tebal plat landasan terhadap tegangan bengkok dan tegangan geser. - Menghitung diameter pin. - Menentukan ukuran garpu penjepit pin dan gaya-gaya yang bekerja padanya.

4.2.1.1. Penentuan tebal plat kaki besar terhadap tegangan bengkok.

Gambar 4.1.Potongan kaki besar.

Keterangan : t 1 = tebal plat kaki besar. t 2 = tebal plat kaki kecil. b 1 = lebar kaki besar

= 120 mm.

b 2 = lebar kaki kecil

= 100 mm .

h 1 = tinggi kaki besar

= 100 mm .

h 2 = tinggi kaki kecil

=

F

82 mm .

= gaya yang bekerja pada satu kaki = 1000 kg ( 9810 N ), di anggap beban terbagi merata pada keempat kaki .


TUGAS AKHIR

40

Sehingga : Moment bengkok Mb

= gaya satu kaki x jaraknya = F x l = 9810 N x { 367 + 493 } mm = 8436600 N.mm

Tegangan tarik Tegangan bengkok

= ───────────── Angka keamanan

di mana : Angka keamanan (v ) dipilih = 4 Bahan yang di pilih St 60 Maka :

60 Tegangan bengkok = Tegangan tarik yang diijinkan = ─── = 15 kg /mm² 4 =

147,15

1 Tahanan bengkok ( Wb ) = ── b h² 6 Karena penampangnya adalah berlubang maka :

1

1

Wb = ── ( b1 h1² ) - ── { ( b1 – 2t1 ) x ( h1 – 2t1 )² } 6

6

Mb Dari rumus :

Wb = ───── σb


N /mm²

TUGAS AKHIR

41

8436600 = ───────

Wb

147,15 = 57333,333 mm³

Dari rumus diatas akan di peroleh persamaan matematis :

1

1

= ── ( b h² ) - ── { ( b1 – 2t1 ) x ( h1 – 2t1 )² }

57333,333

6

344.000

6

= ( b1 . h1²) - { ( b1 – 2t1 ) x ( h1 – 2t1 )² } = ( 120 . 100² ) - { (120 – 2t1 ) x ( 100 – 2t1 )² } = ( 1200000 ) - { 1200000 – 48000 t1 -20000 t1 + 480 t1² + 800 t1² 8 t1³ } = 48000 t1 + 20000 t1 - 480 t1² - 800 t1² + 8 t1³ = 68000 t1 - 1280 t1² + 8 t1³ = 8 t1³ - 1280 t1² + 68000 t1

Untuk t1 = 6, nilai konstanta sebesar 363648 Untuk t1 = 5,5 nilai konstanta sebesar 336661

Dengan menginterpolasikan kedua konstanta diatas maka untuk konstanta 344000 akan didapatkan t1 sebesar 5,636 mm , dibulatkan menjadi 6 mm .

Dikoreksi terhadap gaya geser. Tegangan geser yang di ijinkan adalah : m

τ̃g

=

─────

σ̃t

untuk baja m = 3,3 - 3,6

m + 1 Maka :


TUGAS AKHIR

42

3,3

τ̃g

─────

=

147,15 N / mm²

3,3 + 1 = 112,929 N / mm²

Sedangkan tegangan geser yang terjadi sebesar : F

τg

= ── A

9810

τg

= ──────────────────

N / mm²

( 120 x 100 ) - ( 108 x 88 )

=

3,93 N / mm²

Angka ini jauh dari yang diijinkan yaitu sebesar 112,929 N / mm² , sehingga tebal plat kaki sebesar 6 mm aman terhadap tegangan geser.

4.2.1.2. Penentuan tebal plat kaki kecil terhadap gaya bengkok. Dengan konstuksi seperti gambar tersebut diatas, maka moment bengkok yang terjadi sebesar : Moment bengkok Mb

= gaya satu kaki x jaraknya = F x l = 9810 N x 493 mm = 4836330 N.mm

Bahan atau material untuk kaki kecil sama dengan bahan kaki besar, sehingga σt = 60 kg / mm² . Maka : 60

σt

=

── = 15 kg / mm² = 147,15 N /mm² 4


TUGAS AKHIR

43

Tahanan bengkok yang terjadi sebesar :

Mb Wb =

─── σb 4836330 N mm

=

───────────── 147,15 N / mm²

=

32866,667 mm³

Selain itu : 1

1

Wb = ── ( b2 h2² ) - ── { ( b2 – 2t2 ) x ( h2 – 2t2 )² } 6

6

Sehingga :

1

1

32866,667 = ── ( 100 x 82² ) - ── { ( 100 – 2t2 ) x ( 82 – 2t2 )² } 6

197200

6

= ( 100 x 82² ) - { ( 100 - 2t2 ) ( 82 - 2t2 )² } = 672400 - { ( 100 - 2 t2 ) ( 6724 - 328 t2 + 4 t2 ² ) = 672400 - ( 672400 - 32800 t2 - 1344 t2 + 400 t2² + 656 t2² - 8 t2³ ) = 8 t2³ - 1065 t2² + 46248 t2

Untuk t2 = 5, nilai konstanta sebesar 205615 Untuk t2 = 4,5, nilai konstanta sebesar 187278,75 Dengan menginterpolasikan kedua konstanta diatas maka untuk konstanta 197200 didapat nilai t2 sebesar 4,777 mm , dibulatkan menjadi 5 mm .


TUGAS AKHIR

44

Koreksi terhadap tegangan geser. Tegangan geser yang diijinkan sebesar 112,929 N / mm² , sama dengan bahan dari kaki besar. Tegangan geser yang terjadi sebesar :

F

τg

= ── A 9810

τg

= ─────────────────

N / mm²

( 100 x 82 ) - ( 90 x 72 )

=

5,703 N / mm²

Angka ini jauh dibawah nilai tegangan geser yang diijinkan, sehingga tebal plat sebesar 5 mm untuk kaki kecil sangat aman terhadap tegangan geser.

4.2.1.3. Penentuan tinggi minimal landasan berkaret. a. Terhadap kemiringan celah kaki besar dan kaki kecil.

Gambar 4.2.Kemiringan kaki kecil terhadap kaki besar.


TUGAS AKHIR

45

Sebelum melentur akibat beban, kaki kecil mempunyai kemiringan terhadap kaki besar setinggi t. Dengan celah sebesar 6 mm , maka tinggi t adalah sebesar 643 sin α., dimana : 6 Sin α = ──── 150

Sehingga : t = 643 sinα 6 = 643 x ─── 150 = 25, 727 mm

b. Terhadap lenturan kaki landasan. Diketahui : E = 2,1 x 10⁵ MPa = 2,1 x 10⁵ N / mm² F = 9810 N Di mana : E : Modulus elastisitas ( N / mm² ) F : Gaya beban ( N ) g : Percepatan gravitasi ( 9,81 kg m / det² ) Maka Moment Inersianya adalah sebesar :

1 I1

=

1

── ( b1 h1³ ) - ── { ( b1 – 2t1 ) x ( h1 – 2t1 )³ } 12

12

120 x ( 100 )³ =

{ ( 120 – 12 ) ( 100 – 12 )³ }

────────── 12

=

- ──────────────── 12

3866752 ( mm⁴ )


TUGAS AKHIR

46

1 I2

=

1

── ( b2 h2³ ) - ── { ( b2 – 2t2 ) x ( h2 – 2t2 )³ } 12

12

100 x ( 82 )³ =

{ ( 100 – 10 ) ( 82 – 10 )³ }

──────────

- ────────────────

12

=

12

1795373,333 ( mm⁴ )

Moment yang terjadi di titik A, B, C, adalah : MA

= F xl = 9810 N x ( 493 + 367 ) mm = 8436600 N mm

MB

= F xl = 9810 N x 493

mm

= 4836330 N mm

MC

= F x l = 0

Mencari bidang moment untuk masing-masing titik A, B, C, adalah dibagi dengan E I. Bidang moment untuk titik A : MA

8436600

─── = ────────────────── E I1

( 21 x 10000 ) x ( 3866752 ) = 0,00001039 ( 1 / mm )

Bidang moment untuk titik B : MB

4836330

─── = ────────────────── E I1

( 21 x 10000 ) x ( 3866752 ) Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

47

= 0,000005955 ( 1 / mm ) ( Pengaruh karena kaki besar )

MB

4836330

─── = ────────────────── E I2

( 21 x 10000 ) x ( 1795373,333 ) = 0,00001287 ( 1 / mm ) ( Pengaruh karena kaki kecil )

Luas bidang moment ( A ) adalah bidang momen per satuan E I. MB A1

493

= ──── x ─── EI2

( 1 / mm ) ( mm )

2

= 0,00001287 x 246,5 = 0,003162

MB A2

= ──── x 367

( 1 / mm ) ( mm )

EI2 = 0,000005955 x 367 = 0,002185

MA A3

MB

367

= { ──── - ─── } x ──── ( 1 / mm ) ( mm ) EI1

EI1

2

= ( 0,00001039 - 0,000005955 ) x 183 =

0,0008137

Titik berat bidang terhadap titik C. X1

= 2 / 3 x 493 = 328,6667

X2

mm

= 493 + 367 / 2 Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

48

= 676,5 mm X3

= ( 2 / 3 x 367 ) + 493 = 737,6667 mm

Pelenturan ( Y ). Y

= ( A1 x X1 ) + ( A2 x X2 ) + ( A3 x X3 ) = { ( 0,003162 x 328,6667 ) + ( 0,002185 x 675,5 ) + ( 0,0008136 x 737,6667 ) } = 3,1179 mm

F

367

C

Gambar 4.3. Diagram pelenturan


Y = TOTAL PELENTURAN

B

Y

A

493

TUGAS AKHIR

49

Dengan kemiringan dan lenturan diatas, maka dapat kita tentukan tinggi minimum landasan berkaret, yaitu dengan menjumlahkan keduanya. Tinggi minimum

= t + Y = 25,7269 + 3,1179 mm = 28,8448 mm

Karena tinggi minimum bagian bawah mobil akan menyentuh landasan, maka tinggi landasan berkaret dibuat 50 mm .

Gambar 4.4. Karet landasan.

4.2.1.4. Perhitungan momen pada plat kaki besar dan kecil. Perhitungan beban-beban yang bekerja pada plat kaki besar dan kecil menggunakan prinsip-prinsip mekanika tehnik yaitu berupa kesetimbangan gaya dan kesetimbangan momen. Σ MA = 0 MA + F.L = 0 MA = - F.L MA = - 9810 N x 860 mm MA = - 8436,6 N mm


TUGAS AKHIR

50

Σ FX = 0 RAH = 0 Σ FY = 0 RAV - F = 0 RAV = F RAV = 9810 N


TUGAS AKHIR

51

F

B

A

C

860

F

MA RAH

RAV

DIAGRAM GAYA

0

GESER RAV = 9810 N

C

A

Gambar 4.5. Diagram bidang momen dan gaya.


DIAGRAM MOMEN

TUGAS AKHIR

52

4.2.1.4. Penentuan tebal plat landasan terhadap tegangan bengkok. Dalam menentukan tebal plat landasan, bahan yang dipilih st 60, di mana σ t = 60 kg / mm² , angka keamanan kita pilih nilai v = 4. Jarak antara tumpuan gaya dengan poros silinder sebesar : 1115 ─────── = 1270 mm cos 28,65

500

Konstruksi landasannya adalah sebagai berikut :

180 200

45

1270

KAKI LANDASAN PLAT LANDASAN

BATANG PISTON

Gambar 4.6.Potongan plat landasan dan kaki landasan.


TUGAS AKHIR

53

Moment bengkok ( Mb ) yang terjadi pada plat landasan yaitu sebesar : = F x l

Mb

= ( 39240 / 2 ) x 1270 = 24917400 N / mm² Sedangkan tegangan bengkok ( σ b ) sama dengan tegangan tarik ijin (σ̃t ) yaitu sebesar : 60 σb

= σ̃t = ── = 15 kg / mm² 4 = 147,15 N / mm²

Maka, tahanan bengkoknya ( Wb ) sebesar :

Mb Wb =

─── σb

24917400 =

────── 147,15

= 169333,333 mm³

1 Tahanan bengkok ( Wb ) = ── b h² 6 Di mana : h = tebal plat b = lebar plat = 500 mm

Maka dari rumus diatas akan didapat :


TUGAS AKHIR

54

Wb h = √ ──── x 6 b

169333,333 h = √ ──────── x 6

= 45,08 mm

500 Jadi tebal plat landasan adalah sebesar 45 mm .

Koreksi terhadap geser. Pada daerah piston akan terjadi tegangan geser, dengan tegangan geser ijin sebesar : m

τ̃g

=

─────

σ̃t


m + 1 Maka : 3,3

τ̃g

=

─────

147,15 N / mm²

3,3 + 1 = 112,929 kg / mm²

Sedangkan tegangan geser yang terjadi sebesar : F

τg

= ── A 39240

τg

= ──────────

N / mm²

π x 200 x 45


TUGAS AKHIR

55

39240 = ────── 28274,333 =

1,387

N / mm² .

Jadi tebal plat tersebut sangat aman terhadap tegangan geser di piston rod. Dengan kata lain, plat dengan ketebalan 45 mm bisa digunakan sebagai landasan.

4.2.1.5. Menghitung diameter pin.

860 mm Jarak antara tumpuan gaya dengan poros Pin sebesar : ─────── = 980 mm. cos 28,65

PELAT LANDASAN

45

980

KAKI BESAR LEHER GARPU PENJEPIT PIN

GARPU PENJEPIT

Gambar 4.7.Garpu penjepit dan pin.


KAKI KECIL

TUGAS AKHIR

56

Pada pin terjadi tegangan geser

a

45

F1

b

F2

Gambar 4.8. Tegangan geser yang terjadi pada pin.

Reaksi di a dan b berupa moment yaitu : = F1 x l1

M1

= 9810 x 980 = 9613800 N / mm M2

= M1 = F2 x l2

Sehingga :

9613800 = ─────── = 213640 N

F2

45 Untuk bahan pin di pilih St 60 dimana σ t = 60 kg / mm² , angka keamanan v = 4, maka σ̃t = 15 kg / mm² ( 147,15 N / mm² ). Tegangan geser ijin ( τ̃g ) adalah sebesar :

m τ̃g

=

─────

σ̃t


m + 1


TUGAS AKHIR

57

Maka : 3,3 τ̃g

=

─────

147,15 N / mm²

3,3 + 1 = 112,929 N / mm²

Tegangan geser yang terjadi sebesar : F2 τg

= ── A 213640

112,929 = ──────────

N / mm²

π / 4 x D²

4 x 213640 D

= √

──────────

N / mm²

π x 112,929

=

49 N / mm²

. Dari perhitungan diatas, kita pakai diameter pin sebesar 49 mm.


TUGAS AKHIR

58

4.2.1.6. Menentukan ukuran garpu penjepit pin.

Y

49

140

X Y

43

110

a

X

Gambar 4.9. Garpu penjepit pin.

Gaya-gaya yang bekerja pada pin yaitu , di X terjadi tegangan tarik dengan gaya F2 seperti pada M2 di pin, sedangkan di Y terjadi tegangan desak, sementara di a terjadi tegangan bengkok dan geser. Tegangan tarik yang terjadi sebesar F = 213640 N. Luas tarik sebesar : 2 x ( X . a )

140 - 49 X

= ───────── = 45,5 mm 2


TUGAS AKHIR

59

110 - 43 a

= ───────

= 33,5 mm

2 Sehingga luasan tarik ( A ) sebesar : A

= 2 x (X.a) = 2 x ( 45,5 x 33,5 ) = 3048,5 mm²

Tegangan tarik yang terjadi pada garpu penjepit. F σt

= ──── A 213640 = ───────

N / mm²

3048,5 =

70,08 N / mm²

Untuk keamanan maka σ t dikalikan dengan angka keamanan v = 4 , sehingga σ t = 280,32 N / mm² . Tegangan desak yang terjadi pada garpu penjepit. F

= 213640 N

A

= 49 x 33,5 = 1641,5 mm² F

σd

= ──── A

213640 = ─────── 1641,5 = 130,15 N / mm² Untuk lebih aman, maka σ d dikalikan dengan angka keamanan v = 4, sehingga tegangan desak sebesar 130,15 x 4 = 520,6 N / mm². Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

60

Tegangan bengkok yang terjadi pada garpu penjepit.

Moment bengkok ( Mb ) = F x l Dimana :

F = F1 = 9810 N. l = 980 mm

Sehingga : Mb = 9810 x 980 =

9613800 N mm

Tahanan bengkok ( Wb ) = 1/6 b. h² Karena yang mendapat tegangan bengkok adalah tebal atas dan tebal bawah, maka :

Wb

= 1/3 ( 140 ) ( 33,5 )² = 52371,666 mm³

Tegangan bengkok

Mb σb

= ──── Wb 9613800 = ─────── 52371,666 = 183,568 N / mm²

σ b = σ̃ t , sehingga σ̃ t = 183,568 N / mm² . Agar aman maka dikalikan dengan angka keamanan v = 4, sehingga : σt

= σ̃ t x 4 = 734,272 N / mm² .

Tegangan geser yang terjadi pada garpu penjepit. F1

=

9810 N.

A

= 2 x ( 140 x 33,5 ) = 9380

mm² Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

61

F

τg

= ── A 9810

τg

= ───── = 1,045 N / mm². 9380

Tegangan geser ijin ( τ̃g )

m τ̃g

─────

=

σ̃ t


m + 1

Maka : 3,3 + 1 σ̃ t

─────

=

1,045 N / mm².

3,3 =

1,36 N / mm².

Agar aman digunakan bahan dengan tegangan tarik sebesar 4 kali tegangan tarik ijin (σ̃ t ), yaitu sebesar : σt

= σ̃ t x 4 = 5,44 N / mm²

Dari keempat gaya yang terjadi pada garpu penjepit, maka gaya yang terbesar diakibatkan oleh gaya bengkok, yaitu sebesar 734,272 N / mm² . Untuk hal itu maka bahan untuk garpu penjepit dipilih bahan St 80 dengan tegangan tarik 80 kg / mm² ( 784,8 N / mm² ).


TUGAS AKHIR

62

4.2.2. Perhitungan profil plat kaki besar dan kecil terhadap buckling 4.2.2.1. Perhitungan profil plat kaki besar terhadap buckling.

100

6

6

367

120

Gambar 4.10. Profil plat kaki besar.

Diketahui :

E = 2,1 x 10⁵ N / mm L = 367 mm s = 2 L ( jepit bebas ) v = angka keamanan = 4

Maka moment Inersianya sebesar :

1 I

=

1

── ( b h³ ) - ── { ( b – 2t ) x ( h – 2t )³ } 12

12

120 x ( 100 )³ =

────────── 12

=

A

{ ( 120 – 12 ) ( 100 – 12 )³ } - ──────────────── 12

3866752 mm⁴

= ( 120 x 100 ) - { ( 120 – 12 ) ( 100 – 12 ) } = 2496 mm²

maka jari-jari girasinya sebesar :


TUGAS AKHIR

63

I r

= √ ─── A

3866752 =

√ ─────── 2496

= 39,36 mm sehingga angka kerampingannya ( λ ) sebesar : s λ

= ─── r 2 x 367 = ─────── 39,36

= 18,85

Buckling Load ( Wcr ) sebesar : π² . E . I Wcr = ────────── s²

π² x 2 x 10⁵ x 3866752 = ──────────────── ( 2 x 367 )

24295519,35 x 10⁵ = ────────────────

= 33100 x 10⁵

( 2 x 367 )


N

TUGAS AKHIR

64

buckling load = ──────────

Beban aman ( safe load )

angka keamanan

33100 x 10⁵ N = ────────── 4 = 8275 x 10⁵ N

4.2.2.2. Perhitungan profil plat kaki kecil terhadap buckling.

82

5

5

643

100

Gambar 4.11. Profil plat kaki kecil.

Diketahui :

E = 2,1 x 10⁵ N / mm L = 367 mm s = 2 L ( jepit bebas ) v = angka keamanan = 4

Moment Inersianya sebesar :

1 I

=

1

── ( b h³ ) - ── { ( b – 2t ) x ( h – 2t )³ } 12

12


TUGAS AKHIR

65

100 x ( 82 )³ =

{ ( 100 – 10 ) ( 82 – 10 )³ }

──────────

- ────────────────

12

=

A

12

1795373 ( mm⁴ )

= ( 100 x 82 ) - { ( 100 – 10 ) ( 82 – 10 ) } = 1720 mm²

Jari-jari girasinya sebesar : I r

= √ ─── A

1795373 =

√ ─────── 1720

= 32,3 mm sehingga angka kerampingannya ( λ ) sebesar : s λ

= ─── r 2 x 643 = ─────── 32,3

= 39,8


TUGAS AKHIR

66

Buckling Load ( Wcr ) sebesar : π² . E . I Wcr = ────────── s²

π² x 2 x 10⁵ x 1795373 = ──────────────── ( 2 x 643 )

11280661 x 10⁵ = ──────────────── ( 2 x 643 )

= 8772 x 10⁵ N

buckling load Beban aman ( safe load )

= ────────── angka keamanan

8772 x 10⁵ N = ────────── 4 = 2193 x 10⁵ N

4.2.3. Perhitungan silinder. Pada perhitungan silinder ini akan di bahas tentang tegangan yang terjadi pada dinding silinder, dan bahan yang dipakai. Selain itu akan di bahas tentang kemungkinan buckling pada piston rod.


TUGAS AKHIR

67

4.2.3.1. Perhitungan piston rod. Seperti pada gambar, beban pada piston rod sebesar 4150 kg ( 40711,5 N ), dimana kondisi piston jepit – bebas. 200 180

2000

F = 4150 KG

BATANG PISTON

12 12 SILINDER

Gambar 4.12.Silinder dan batang piston.

Seperti gambar diatas, yaitu jepit - bebas maka : s λ

= ─── r

di mana :

I r

= √ ─── A


TUGAS AKHIR

I

68

= π / 64 ( do⁴ - di⁴ ) = π / 64 ( 200⁴ - 180⁴ ) = 432157485,4 ( mm⁴ )

A

= π / 4 ( do² - di² ) = π / 4 ( 200² - 180² ) = 5969,026 mm²

maka : 432157485,4 r

= √ ───────── 5969,026 = 269,072 mm

Sehingga : s λ

= ─── r 4 xl = ────── 269,072 = 14,8659

Karena λ < 30, maka tidak terjadi buckling di piston rod. Di piston rod terjadi tegangan tekan sebesar :

F σt

= ─── A

di mana : F

= berat mobil maksimum + berat landasan. = 4000 + 150 = 4150 kg = 40711,5 N Universitas Mercu Buana

TUGAS AKHIR

69

sehingga :

40711,5 σt

= ────── 5969,026 =

6,82 N / mm²

Agar aman terhadap tegangan tekan yang terjadi maka dikalikan dengan angka keamanan ( v ) yang kita ambil nilai 4. Sehingga di peroleh nilai tegangan tekan sebesar : 6,82 x 4 = 27,28 N / mm² . Untuk keperluan ini kita pilih bahan st 37.

4.2.2.2. Pemilihan bahan silinder. Diketahui tekanan maksimum pada fluida sebesar 0,5898 N / mm² , diameter luar silinder 300 mm , dengan tebal 12 mm . Selain itu : P

= 0,5889 N / mm²

r

= 150 mm

t

= 12 mm

Sehingga :

P x r σ

= ──── t

0,5889

x 150

= ──────── t

=

7,373 N / mm²

Hasil perhitungan di atas kita kalikan dengan angka keamanan sebesar 4, sehingga di dapat σ sebesar 29,49 N / mm² . Maka kita pilih untuk bahan silinder adalah St 37.


TUGAS AKHIR

70

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Dari hasil pembahasan bab-bab sebelumnya maka dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu : 1. Dongkrak ini menggunakan

pompa hidrolik, sehingga mengurangi

pemakaian tenaga manusia dan dapat menghemat waktu dan tenaga. 2. Peralatan ini mempunyai kapasitas maksimum 4000 Kg ( 39240 N ) dan tinggi angkat maksimum 2000 mm 3. Dengan kecepatan angkat 2000 mm selama satu menit, maka debit aliran fluida pada silinder

sebesar 2,356 dm³ / detik, dan tekanan didalam

silinder sebesar 5,898 N mm². 4. Tegangan geser yang terjadi pada plat kaki besar sebesar 3,93 Nmm dan pada plat kaki kecil sebesar 5,7 Nmm, angka ini jauh dari tegangan geser yang diijinkan yaitu sebesar : 112,929 Nmm, sehingga aman terhadap tegangan geser. 5. Sedangkan tegangan geser yang terjadi pada plat landasan sebesar 1,387 Nmm , sehingga aman terhadap tegangan geser. Angka ini jauh dari tegangan geser yang diijinkan yaitu sebesar : 112,929 Nmm . 6. Pada batang piston nilai angka kerampingannya ( λ ) kurang dari 30, sehingga tidak terjadi buckling.

5.2. Saran Perancangan alat ini masih sederhana sekali, belum seimbang dengan kemajuan tehnologi saat ini, serta masih banyak kekurangannya. Bila suatu saat


TUGAS AKHIR

71

rancangan alat ini akan dibuat atau dirancang lagi untuk dikembangkan, maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu : 1. Sistem pengontrolan alat ini masih sederhana, sehingga perlu penambahan kontrol-kontrol yang lebih modern. Misalya dengan menggunakan sistem sensor, untuk mengatur posisi ketinggian yang diinginkan. Sedangkan pada alat ini pengaturan ketinggian dengan menggunakan tombol manual, sehingga memerlukan penekanan tombol yang terus menerus sampai didapatkan ketinggian angkat yang diinginkan. 2. Peralatan ini biasanya di letakkan ditempat terbuka, sehingga mudah terpengaruh oleh kondisi lingkungan sekitar. Untuk menghindari terjadinya korosi, maka untuk komponen-komponen tertentu sebaiknya dilapisi dengan chrom. Karena tidak ada alat khusus untuk mendeteksi kerusakan pada peralatan, maka sebaiknya dilakukan perawatan secara berkala sesuai dengan frekwensi pemakaian alat.


TUGAS AKHIR

72

DAFTAR PUSTAKA

-

Khurmi R.S. Strenght of Material, Eurasia Publishing House, New Delhi 1982.

-

Khurmi R.S. & Gupta J.K. A Text Book of Machine Design , Eurasia Publishing House, New Delhi 1983

-

Parr

Andrew, Hidrolika dan Pneumatika Pedoman Bagi Tehnisi dan

Insinyur, Erlangga Jakarta.

-

Soedrajad S.A., Mekanika Fluida dan Hidrolika, Nova Jakarta.

-

Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradya Paramita, Jakarta.

-

Utomo, Alat Pengangkat dan Pompa, Pradya Paramita ,Jakarta 1986.


LEMBAR PERNYATAAN. Sebagai mahasiswa Universitas Mercu Buana, yang bertanda tangan dibawah ini saya

Recommend Documents