MESIN CRIMPPING HOSE CONNECTION

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN PORTABLE

MESIN CRIMPPING HOSE CONNECTION Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

Disusing oleh:

Riko Meidiya Putra NIM: 41306110033 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA 2008

Lembar Pengasahan

LEMBAR PENGESAHAN


MESIN CRIMPPING HOSE CONNECTION

Telah diteliti & disetujui oleh: Dosen Pembimbing

( Ir. Rully Nutranta M.Eng)

- ii -

Lembar Pengasahan

LEMBAR PENGESAHAN


MESIN CRIMPPING HOSE CONNECTION

Telah diteliti & disetujui oleh: Mengetahui:

Koordinator Tugas Akhir

( Nanang Rukyat ST.MT)

- iii -

Lembar Pernyataan

LEMBAR PERNYATAAN

PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

NAMA

: RIKO MEIDIYA PUTRA

NIM

: 41306110033

JURUSAN

: TEKNIK MESIN

FAKULTAS

: TEKNIK INDUSTRI

Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tuigas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri dan bukan salinan atau duplikat dari orang lain, kecuali pada bagian yang telah disebutkan pada bagian yang telah disebutkan sumberbya dalam daftar referensi.

Jakarta, Agustus 2008

RIKO MEIDIYA PUTRA

i

Abstrak

ABSTRAK

Riko Meidiya Putra,2008 “Proposal Perancangan

Mesin Crimping Hose

Connection” Skripsi ini bertujuan untuk membuat Mesin Crimpping Hose Connection guna menekan waktu unproductive yang berpengaruh pada penekanan biaya operasi, meyakinkan proses jenis pekerjaan beresiko tinggi (Cementing dan Drilling) dapat dikerjakan dengan baik dan mengurangi jumlah stock yang harus disediakan di lokasi. Pada skripsi ini dirancang system Hydraulic Crimper dengan posisi sudut kemiringan 45° agar diperoleh kemudahan dalam pengoperasian alat dan kemudahan dalam penempatan alat di lingkungan kerja. Selain itu juga dianalisa keuntungan-keuntungan

mekanis yang akan diperoleh dengan design sudut

kemiringan 45°. Dari perencanaan tersebut diharapkan dapat memperoleh design Hydraulic Crimper yang lebih praktis dalam penggunaan,lebih mudah dalam pengoperasian,mudah dibawa dan tetap mempertimbangkan kwalitas hasil Crimping (Connection hose).

- iv -

Kata Pengantar

KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat ALLAH SWT atas segala rahmat dan hidayah serta bimbinganNya sehingga penulis berhasil menyelesaikan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya.

Tugas akhir ini merupakan mata kuliah wajib yang harus ditempuh dalam rangka menyelesaikan pendidikan kesarjanaan strata satu ( S-1 ) di Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, hal ini dikarenakan keterbatasan ilmu pengetahuan dan waktu yang tersedia. Dengan keterbatasan ini penulis berusaha semampunya untuk menerapkan teori yang didapat di bangku kuliah, juga mengumpulkan informasi dan pengetahuan dari berbagai referensi dan sumber-sumber lain yang berhubungan dengan tugas akhir ini.

Penyelesaian tugas akhir ini tak lepas dari dukungan dan bimbingan berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Istriku Hema, anak-anakku Hayfa dan Radif atas segala doa, dukungan dan tentu kebahagiaan yang selalu papa rasakan. Semoga keberhasilan ini menambah kebanggaan kalian kepada papa. 2. Orangtuaku atas doa-doanya untuk keberhasilanku. 3. Bapak Ir. Rully Nutranta, M.Eng selaku pembimbing tugas akhir yang selalu membantu dengan berbagai cara dalam proses penyelesaian tugas akhir ini. 4. Bapak Nanang Rukhyat SE.MT selaku koordinator tugas akhir. 5. Seluruh staf dan dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah memberi bimbingan dan pengajaran selama masa perkuliahan berlangsung. 6. Teman-teman Jurusan Teknik Mesin atas kebersamaan dan bantuannya selama ini. 7. Dan kepada semua pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

-v-

Kata Pengantar Didalam penyusunan tugas akhir ini penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu diharapkan kritik serta saran yang membangun.

Akhirnya penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi pembaca khususnya, serta Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana dan ilmu pengetahuan pada umumnya.

Jakarta, Agustus 2008

Penulis

- vi -

Daftar Isi

DAFTAR ISI LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... ii ABSTRAK ........................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv DAFTAR ISI ....................................................................................................... vii DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN …………………………………………… ix BAB I PENDAHULUAN I.1.

Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

I.2.

Permasalahan ................................................................................ 2

I.3.

Pembatasan Masalah ..................................................................... 2

I.4.

Tujuan Pembahasan ...................................................................... 2

I.5.

Metode Penulisan .......................................................................... 2

I.6.

Sistematika Penulisan .................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI II.1.

Hydraulic System .......................................................................... 4

II.1.1. Hydraulic Cylinder ....................................................................... 5 II.1.2. Hydraulic Pump ...........................................................................

7

II.2.

Hydraulic Jacket ........................................................................... 9

II.3.

Crimping Jack hydraulic hose ......................................................

II.4.

Beban Kerja .................................................................................. 15

12

II.4.1. Teganagn tekan pada compress ring ............................................. 15 II.4.2. Kekuatan baut pada hydraulic cylinder ........................................

17

II.4.3. Gaya Gesek ................................................................................... 20 II.5.

Pemilihan Bahan ........................................................................... 22

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN III.1. Data Perencanaan ......................................................................... 24 III.2. Permasalahan yang dianalisa ......................................................... 25 III.3. Diagram Alir ................................................................................. 25

- vii -

Daftar Isi

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN IV.1. Gaya-gaya pada hydraulic pump ................................................. 32 IV.1.1. Moment-moment pada hand pump .............................................. 33 IV.2. Beban kerja dan konstruksi .......................................................... 34 IV.2.1. Tegangan tekan pada compress ring ............................................. 34 IV.2.2. Kekuatan baut pada hydraulic cylinder ......................................... 36 IV.3. Gaya Gesek ................................................................................... 38 IV.3.1. Gaya gesek pada hydraulic cylinder ............................................. 38 IV.3.2. Gaya gesek pada dies dan compress ring ..................................... 39 IV.3.3. Gaya gesek pada design perencanaan ........................................... 41 IV.4. Analisa kekuatan Material ............................................................ 42 IV.4.1. Analisa pusher .............................................................................. 42 IV.4.2. Analisa compress ring .................................................................. 45 IV.4.3. Analisa dies ................................................................................... 47 IV.4.4. Analisa support frame ................................................................... 49 IV.4.5. Pembahasan ................................................................................... 51 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1.

Kesimpulan ................................................................................... 52

V.2.

Saran .............................................................................................. 52

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 53 LAMPIRAN

- viii -

Daftar Simbol dan Satuan

DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN

Simbol

Besaran

Satuan

As

Luasan penampang luar bagian bawah pusher

cm2

Ac

Luasan penampang lubang bagian bawah pusher

cm2

Aoc

Luasan penampang compress ring bagian luar

cm2

Aic

Luasan penampang lubang compress ring

cm2

Aod

Luasan penampang luar dies

cm2

Aid

Luasan penampang dalam dies

cm2

Ab

Luasan penampang bagian bawah piston

m2

dp

Diameter pompa

mm

dk

Diameter kaki baut

mm

Dr

Diameter ram

mm

Dmin

Diameter kepala baut

cm

Ds

Diameter penampang luar bagian bawah pusher

mm

Dc

Diameter penampang luar bagian atas pusher

mm

Doc

Diameter luar compress ring

mm

Dic

Diameter lubang compress ring

mm

Dod

Diameter luar dies

mm

Did

Diameter dalam dies

mm

E

Modulus elastisitas bahan

Kg/cm2

Es

Modulus geser

Kg/cm2

fk

Gaya gesek pada material dies dan compress ring

N

F

Gaya

N

Ff

Coulomb friction

Kg/cm2

Fact

Gaya output actual hydraulic silinder

Kg/cm2

FIHS

Tekanan input pompa piston

Kg/cm2

FOHS

Tekanan output piston

Kg/cm2, kpsi

FILA

Tekanan input hand pump

Kg/cm2

FOLA

Tekanan pada penumpu hand pump

Kg/cm2

- xi -

Daftar Simbol dan Satuan h

Tinggi kepala baut

mm

i

Jari-jari kelembaman

cm

M

Moment torsi

Kg.mm

N

Gaya normal pada permukaan logam/material

N

PPusher

Tekanan yang dialami pusher

Kg/cm2

Pkr

Beban tekan kritis

Kg

Po1

Gaya tarik yang dialami oleh tiap baut

Kg

Po

Gaya tarik dengan penambahan gaya pengencangan Kg

P

Pressure

N/m2, psi

V

Volume material compress ring

dm3

Vstroke

Langkah volume silinder

m3

W

Gaya berat benda karena gravitasi

N

µk

Koefisien gaya gesek

-

η hydraulic pump

Effisiensi hydraulic pump

%

σo

Tegangan geser bidng silinder

Kg/mm2

σt

Tegangan tarik material

Kg/mm2

σg

Tegangan geser yang diijinkan dari baut

Kg/mm2

σ lu

Tegangan lumer bahan

Kg/mm2

δ

Deformasi material

cm

ε

Regangan

Kg/mm2

η vol

Volumetric efficiency

%

∆p

Pressure difference over pump

N/m2

- xii -

BAB I Pendahuluan

BAB 1 PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah Mesin Crimpping Hose Connection ini di gunakan untuk membantu kelancaran dari pengoperasian Workover Unit yang di operasikan untuk melakukan perbaikan-perbaikan pada sumur minyak, Work over unit terdiri dari beberapa mesin Compresor dan Hydraulic Power Pack dengan menggunakan hose bertekanan kerja mulai dari 100 - 250 psi untuk pneumatic dan 500 - 3000 psi untuk hydraulic dengan ukuran yang bervariasi hose ini berfungsi untuk mentransfer tenaga hydraulic untuk alat angkat seperti Crane, Air hoist dan Hydraulic Jack. Pada setiap Workover unit selalu di lengkapi dengan peralatan atau perlengkapan cadangan dalam jumlah yang terbatas, dalam hal ini tersedianya stok berupa fitting connection dan hose dengan berbagai ukuran yang dipersiapkan bila ada kerusakan hose yang tidak terencana selama pengoperasian unit ini bisa langsung diperbaiki ditempat dengan cara mengganti hose tersebut atau pun hanya membuang bagian yang rusak dan membuat connection baru pada salah satu ujungnya sehingga dapat diselesaikan pada waktu yang singkat dan aman tidak perlu menunggu cadangan dari kota atau menyimpan hose pabrikan siap pakai yang membutuhkan tempat yang cukup luas dan diperlukan perawan khusus selama penyimpanan. Dengan tersedianya mesin ini dilokasi kerja sangan berperan dalam menekan waktu tidak productiveserendah mungkin selama pada operasi.

Dengan berpedoman kepada TRI DARMA PERGURUAN TINGGI yaitu pendidikan, penelitian dan pengabdian, mahasiswa Universitas Mercu Buana dengan Jurusan Teknik Mesin diharapkan untuk dapat ambil bagian dalam pada proyek industri.

Menyelesaikan Tugas Akhir merupakan syarat kelulusan dan merupakan suatu penerapan ilmu pengetahuan yang telah diperoleh selama perkuliahan dan suatu bentuk tugan yang memiliki nilai tambah untuk diri sendiri, orang lain dan lingkungan. Maka dengan harapan tersebut Tugas akhir ini di jabarkan dalam bentuk design atau konstruksi sebuah mesin dengan object utama MESIN CRIMPPING HOSE CONNECTION.

1

BAB I Pendahuluan I.2. Permasalahan Pada proses perancangan Mesin Crimpping hose connection ini yang menjadi pokok permasalahan adalah bagaimana mengatur sedemikian rupa sehingga mesin ini sesuai dengan situasi kondisi lapangan antara lain kekuatan dan kemampuan sesuai dengan ukuran hose yang dipakai sesuai dengan yang dioperasikan, Mudah di bawa dan di tempatkan pada tempat yang terbatas dengan tujuan mesim bisa di bawa ketempat hose yang harus di perbaiki tanpa melepaskan sebagian instalasi yang terkait sehingga cepat dalam pemasangannya kembali dan mengahasilkan ikatan sambungan yang berkwalitas baik.

I.3. Pembatasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis hanya menitikberatkan perhitungan pada komponen-komponen yang penting saja, agar pembuatan tugas akhir ini tetap terarah dan jelas. Adapun batasan-batasan perhitungan komponen-komponen meliputi: -

Beban benda kerja

-

Beban Konstruksi

-

Penentuan jenis material

-

Hydraulic piston

-

Ukuran dies

-

Hydraulic pump

I.4. Tujuan Pembahasan Tujuan Utama penulis membuat Mesin Crimpping Hose Connection ini untuk menekan waktu tidak productive yang berpengaruh pada penekanan biaya operasi, meyakinkan proses jenis pekerjaan beresiko tinggi (Cementing dan Drilling) dapat dikerjakan dengan baik dan mengurangi jumlah stock yang harus disediakan di lokasi.

I.5 Metode Penulisan Metode yang dipakai dalam menyusun tugas akhir ini menggunakan tiga metode, yaitu : 1. Penelitian Kepustakaan (Data sekunder). Metode ini di gunakan untuk mendapatkan data-data yang diperlukan sebagai referensi yang berhubungan dengan tugas akhir ini.

2

BAB I Pendahuluan

2. Penelitian Lapangan (Data Primer) Metode ini digunakan untuk mendapatkan data-data utama dengan cara mengadakan pengamatan langsung pada lokasi pengoprasiannya. 3. Diskusi Metode ini digunakan untuk menggabungkan data-data primer dan data-data sekunder dengan melakukan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang pembuatan mesin ini.

I.6 Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasannya dapat di jelaskan sebagai berikut: BAB I: PENDAHULUAN Berisi latar belakang perancangan, permasalahan, tujuan pembahasan, pembatasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II: LANDASAN TEORI Berisi tentang teori yang digunakan dalam perancangan mesin crimping hose.

BAB III: METODOLOGI PERANCANGAN Berisi tentang metodologi perancangan yang di gunakan pada mesin crimping hose.

BAB IV: ANALISA DAN PERHITUNGAN Berisi tentang perhitungan komponent-komponent rancangan yang di gunakan pada mesin crimping hose.

BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN Berisikan tentang kesimpulan dan saran tentang perancangan mesin crimping hose ini, berdasarkan atas apa yang di peroleh dari data-data yang didapat dilapangan.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

3

Bab. II Landasan Teori

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. HYDRAULIC SYSTEM System Hydraulic bekerja berdasarkan hukum Pascal ” Pressure in a fluid acts equally in all directions” (Tekanan pada fluida besarnya akan sama ke segala arah).System Hydraulic mempunyai beberapa keuntungan antara lain merupakan metode yang praktis untuk power transmission dengan jarak yang cukup panjang, Fleksibilitas

besar,kecepatan

kendali

yang

variable,mempunyai

tingkat

keselamatan dan keandalan yang cukup tinggi. System ini dapat digunakan untuk suatu transmisi dengan suatu perbandingan tertentu. Sistem penggerak hidrolik menggunakan silinder hidrolik. Di sini prinsip yang sama digunakan- untuk suatu tenaga putaran yang kecil dapat menghasilkan suatu kekuatan besar. Dengan (Throttle) mencekik aliran cairan antara bagian generator dan bagian

motor, atau dengan penggunaan pompa hidrolik atau motor dengan

volume besar dapat disetel, perbandingan transmisi dapat diubah dengan mudah. Jika Throttle digunakan, efisiensi transmisi terbatas,pada kondisi tertentu jika motor dan pompa adjustable digunakan, efisiensi yang dihasilkan akan sangat besar.Sistem penggerakan elektris

yang menggunakan elektris servo-motors

dapat dikendalikan dengan sistem penggerak hidrolik yang berputar. Dasar peralatan hydraulic adalah actuator dan cylinder sebagaimana gambar 2.1.

-4-


Gambar 2.1 Besarnya tekanan hidrolis

yang dihasilkan adalah perbandingan gaya

dengan satuan luas: P= F A Di mana :

....................(Zears,Zemansky,Fisika untuk Universitas,hal:155).

P = Tekanan (Kg/m2) F = Gaya ( Kg) A = Luasan penampang piston ( m2)

Sehingga dari gambar di atas karena P1 = P2, maka F2 = F1 . ( A2/A1 ).

2.1.1. HYDRAULIC CYLINDER Hydraulic Cylinder adalah komponen system hydraulic yang terdiri dari Hydraulic Piston (Piston Rod) dan Cylinder Barrel di mana permukaan Piston dan dinding Cylinder mempunyai koefisien gesek yang sangat rendah yang memungkinkan pergerakan Piston dan Seal berjalan tanpa hambatan.

-5-


Gambar 2.2 Sedangkan gaya yang hilang akibat gesekan tersebut disebut Coulomb Friction yang diformulasikan: Ff = µk . Fn …………………………………………..(Wikipedia,Friction). Dimana:

Ff = Gaya yang digunakan karena gesekan (N) µk = Koefisient gesek yang nilainya tergantung dari jenis material Fn = Gaya normal pada permukaan logam/material

Gaya dorong atau kekuatan menarik suatu suatu Hydraulic Cylinder adalah : F=Ab . pb - Ah . ph………………...……...(Wikipedia,Hydraulic Cylinder). di mana:

F = Gaya dorong ( N ) Ab = Luasan penampang bagian bawah piston [ m2] Ah = Ab – luasan penampang Piston[ m2] pb = Tekanan di bagian bawah Piston [N/m2] ph = Tekanan di bagian Cylinder head [N/m2]

-6-


2.1.2. HYDRAULIC PUMP Hydraulic Pump adalah pompa yang digunakan sebagai penggerak system Hydraulic.Hydraulic Pump bisa berupa Hydrostatic Pump atau Hydrodynamic Pump. Hydrostatic Pump adalah positive displacement pumps di mana aliran melewati pompa untuk setiap putaran pompa. Untuk suatu pompa hidrolik,hal yang perlu diketahui adalah tekanan dan ukuran dibutuhkan. Pompa roda gigi yang paling kecil ( kecuali ukuran miniatur) mempunyai suatu volume sapuan 1 cm³ dan pompa pengisap di sekitar axis yang paling besar yang ada tersedia dari stock akan mempunyai suatu volume sapuan1000 cm³ ( 2000 cm³ boleh jadi mungkin untuk pengantaran khusus).Pompa lain berada diantara dua figur pompa ini. Untuk penggerak hidrolik berlanjut, tekanan-kerja yang maksimum akan mencapai sekitar 200 bar. Pompa mungkin dapat digunakan hingga 450 Bar,tatapi pada tekanan ini komponen khusus diperlukan dan umur pompa terbatas.Beberapa type contoh Hydraulic Pump antara lain: 1. External dan Internal Gear Pump

Gambar :2.3

-7-


2. Fixed displacement vane pump

Gambar :2.4 3. Axial dan Radial Piston Pump

Gambar:2.5 Besarnya Flow (aliran) fluida pada Hydraulic Pump dapat diformulasikan : Q = n . Vstroke . η vol ………………..….…….(Wikipedia,Hydraulic pump). di mana:

Q

= Flow in m3/s

n

= revs per second

Vstroke = swept volume in m3 η vol = volumetric efficiency

-8-


Sedangkan

besarnya

Power

Hydraulic

Pump

yang

dihasilkan

diformulasikan: P = n . Vstroke . ∆p …………………...………(Wikipedia,Hydraulic pump). ηmech,hydr di mana :

P

= Power dalam Watt (N.m/s)

n

= rpm motor

Vstroke = swept volume in m3 ∆p

= pressure difference over pump in N/m2

ηmech,hydr = mechanical/hydraulic efficiency

2.2. HYDRAULIC JACKET Salah satu contoh aplikasi sederhana System Hydraulic adalah Hydraulic Jacket. Dongkrak hidrolik bekerja atas dasar Prinsip Pascal, pada dasarnya prinsip menyatakan bahwa ‘tekanan di dalam suatu kontainer tertutup adalah sama dimana-mana’. Tekanan diuraikan secara mathematis oleh suatu kekuatan yang dibagi oleh Area. Oleh karena itu jika dua silinder menghubungkan bersamasama, yang kecil dan yang besar,maka kekuatan kecil pada silinder yang kecil, akan mengakibatkan tekanan pada silinder besar. Dengan Prinsip Pascal, tekanan akan sama besarnya dengan silinder yang lebih besar, tetapi silinder yang lebih besar mempunyai area yang lebih besar, kekuatan yang dipancarkan oleh silinder yang kedua akan bersifat lebih besar. Sebagaimana terlihat pada gambar 2.1 di atas.

-9-


Untuk system kerja Mesin Crimping analogi dengan system kerja Hydraulic jacket di mana pada bahasan ini menggunakan engkol (tuas) penggerak yang digambarkan:

Moment yang terjadi pada titik A : S MA = 0 = (FOLA . l1) – (FILA . l2) atau (FOLA . l1) = (FILA . l2) atau FOLA / FILA = l2 / l1. Keuntungan mekanis dalam kaitan dengan lengan-tuas adalah perbandingan di atas, atau MAlever

arm

= FOLA / FILA = l2 / l1…..(Wikipedia,Hydraulic jack

experiment) Biasanya lebih sulit untuk menentukan FOLA tetapi lebih mudah mengukur l2 atau l1,sehingga memungkinkan untuk menghitung MAlever arm. Keuntungan mekanis yang lain dalam kaitannya dengan perbandingan diameter ram dengan diameter Cylinder pompa dikembangkan dengan penelitian prinsip

cairan

dasar

dongkrak.Suatu

dongkrak

hidrolik

ditunjukkan Gambar di bawah (System Hydraulic Jack sederhana).

- 10 -

disederhanakan


Pada titik A dimana gaya yang bekerja pada system adalah FILA dan pada titik B di mana gaya yang dihasilkan adalah FOHS (gaya keluaran hydraulic system) untuk mengangkat beban.Pada kasus dongkrak (hydraulic jack) gaya yang keluar dari lengan tuas sama dengan gaya hydraulic yang bekerja pada pompa (FIHS). Definisi tekanan fluida adalah gaya per satuan luas yang dirumuskan: P = F / A …………………………(Wikipedia,Hydraulic jack experiment) Di mana :

P = pressure (N/m2, psi), F = force (N, lbf), and A = area (m2, in2).

Tekanan yang melewati fluida hidrolis diasumsikan konstan, sehingga dari gambar di atas dapat diapli9kasikan: P = FOHS / AD = FIHS / Ad Di mana :

P = Tekanan fluida hidrolis dalam dongkrak (N/m2, psi) AD = Luasan dari ram piston (m2, in2) and Ad = Luasan dari pump piston (m2, in2).

Dengan penyusunan kembali perumusan di atas : FOHS / FIHS = AD / Ad = (p D2/4) / (p d2/4) = D2 / d2.

- 11 -


Keuntungan mekanis dari perbandingan di atas adalah: MAhydraulic system = FOHS / FIHS = AD / Ad = D2 / d2…………………………. ……………………………………….…..(Wikipedia,Hydraulic jack experiment) Sesuai topik yang ada, total keuntungan mekanis dongkrak hidrolik akan ditentukan dengan perkalian MA lengan-tuas dengan MA sistem hidrolik, atau MA total = MAlever arm . MAhydraulic system ......(Wikipedia,Hydraulic jack experiment) Effisiensi Hydraulic Jack (η ) dapat ditentukan sebagai berikut: η= (Output / Input) . 100 % = (Output Force / (Input Force . MAtotal)) . 100 % =(

2.3.

FOHS ) x 100 % (FILA . MAtotal)

Crimping Jack Hydraulic Hose (Fitting ) Mesin Crimper digunakan untuk pemasangan Fitting Hydraulic Hose

dengan cara pemberian tekanan (Press) pada dies sesuai ukuran yang digunakan.Secara garis besar komponen utama mesin Crimper adalah : 1. Penggerak Hydraulic,yang terdiri dari: - Adjustable piston - Compress Cylinder - Support adjustable piston

- 12 -


Gambar 2.6 Keterangan gambar: 1.Base Frame

12.(Detent Screw)

2.Die Ring

13.Flate head cap screw

3.Cylinder cap

14.Flate head cap screw

4.T Ring Seal

15.Split roll Pin

5.Piston

16.Hex Head Bolt

6.Spring

17.Spring retainer

7. Spring

18. Flate head cap screw

8.Slide Plate

19.Slide pull rod

9.Flange Slide Plate

20.Slide pull knob

10.Bushing Side Plate

21.grease gauge

11.Pusher

- 13 -


2. Tool Holder, terdiri dari: - Compress Cone Ring

Gambar :2.7 - Cone die assembly

Gambar :2.8

- 14 -


Salah Contoh Fitting hydraulic hose hasil crimper ditunjukkan seperti gambar di bawah ini.

Gambar:2.9 2.4.

Beban Kerja

2.4.1. Tegangan Tekan Pada Compress Ring Jika ujung bawah batang di tahan dan ujung atasnya ditekan oleh gaya axial P maka penampang normal batang akan mengalami tegangan tekan.

Gaya P yang bekerja tidak diperbolehkan sampai menyebabkan batang tidak stabil kedudukannya.Kalau gaya P terlalu besar yang dapat menyebabkan terjadinya lekukan pada batang.Agar jangan sampai terjadi lekukan,gaya tekan P

- 15 -


harus lebih kecil dari gaya kritis ( P

) atau gaya yang dapat menyebabkan

kr

lekukan yang dirumuskan sebagai berikut: a. Rumus Euler P kr = C . π2 . E . l l2

(Kg)………………………………………………

…………….(Boy

Isma

P,Elemen

Mesin

untuk

Teknik

Industri.hal:15). b. Rumus JB. Johnson P k = F σ lu ( 1…………...

σ lu ) ………………………………… 4 . c . π2 .E . i 2 (Boy

Isma

P,Elemen

Mesin

untuk

Teknik

Industri.hal:15). di mana : E

= Luas penempang ( cm2 )

I

= Momen kelembaman penampang minimum ( cm2 )

l

= panjang batang ( cm )

i

= Jari-jari kelembaman = √I/F ( cm )

C = Koefisien pemasangan,jika satu ujung dibenam dan satunya bebas maka nilai C = 0,25 E = Modulus elastisitas bahan ( Kg/cm2 ) σ lu = Tegangan pada batas lumer bahan ( Kg/cm2 ) Jika dari duatu bahan diketahui nilai kelansingan bahan λ = l/i : •

Nilai λ < √ 2.C . π2 . E σ lu

dipakai rumus J.B. Johnson

•

Nilai λ > √ 2.C . π2 . E σ lu

dipakai rumus Euler

- 16 -


2.4.2. Kekuatan Baut Pada Hydraulic Cylinder Pada gambar di bawah diperlihatkan suatu tutup silinder yang di pasang baut dan mur dengan tekanan p kg/cm2. Jika diameter dalam silinder adalah = D cm, maka pada bidang tutup silinder bekerja gaya tekan: P = (p . π . D2) / 4 ( Kg ) Jika tutup silinder dipasang dengan n buah baut,pada tiap baut bekerja gaya: P’o = P / n = P. π/4 . D2 ,merupakan gaya luar n

untuk mencegah agar sambungan tidak bocor jika tekanan dalam p bekerja ,baut harus dikencangkan sedemikian rupa hingga tekanan tutup pada flange silinder lebih besar dari gaya tekan P. Akibat pengencangan ini, baut mendapat gaya tekan mula arah aksial,misalnya sebesar V kg.Gaya V menyebabkan baut dan mur mendapat tegangan mula : Po = P’o + V (Kg)

- 17 -


Jika tekanan dalam p bekerja,pada tiap baut bekerja gaya jumlah.Setelah tekanan dalam p bekerja,gaya tarik yang bekerja pada tiap baut bertambah sebesar “ P’o = p. P. π/4 . D2 (Kg) n Dan gaya tekan oleh tutup silinder menjadi berkurang.Jika gaya tekan tutup menjadi V kg, maka penurunan gaya tersebut tiap baut: ∆V = V – V’ ( Kg) V’ = gaya tekan tutup tiap baut (Kg) V = gaya tekan tutup mula tiap baut (Kg) Besar gaya tekan/gaya tegang V biasanya dinyatakan suatu factor perbandingan terhadap gaya luar P’o,jadi V = P’o = factor perbandingan empiris ~ 1,2 – 1,8,sedangkan untuk sambungan flange pipa ~ 1,5 – 1,8. Dengan demikian gaya yang bekerja pada tiap baut setelah tekanan p bekerja: P o = P’o + V = P’o + γ P’o = P’o ( 1 + γ ) di mana :

γ = factor tambahan gaya pengencangan

Untuk factor keamanan dalam perhitungan gaya Po sebagai gaya tarik pada baut diambil ≈ 1,3 Po. Jadi berdasarkan kemungkinan putus tarik baut diameter kaki dk minimum dapat dihitung dari persamaan : 1,3 Po ≤ ¼ . π . dk2 . t

atau

dk ≥ √ 4 . 1,3. Po π. t

- 18 -


………….(Boy Isma P,Elemen Mesin untuk Teknik Industri.hal:151). di mana : Po = gaya jumlah pada tiap baut ( Kg ) π. t = Tegangan tarik yang diijinkan dari bahan baut (Kg/cm2) Tegangan yang terjadi karena pengencangan baut ,harus dalam batas berlakunya hokum Hooke dan biasanya ≈ 60 % dari batas lumer baut. Kemungkinan putus geser bidang silinder kepala baut dengan diameter d dan tinggi h,diperiksa dengan rumus:

Atau

P

≤

π. d. h. σg

σg

≥

P

.

π. d. h. h

≥

P

. …………………………………………………..

π. d.. σg …………..…….…….(Boy Isma P,Elemen Mesin untuk Teknik Industri.hal:144). di mana:

σg

= Tegangan geser yang diijinkan dari baut

h

= Tinggi kepala baut ≈ 0,9 dk ≈ 0,7 d

Sedangkan tekanan bidang pada telapak kepala baut dinyatakan dengan persamaan: P

≤

Fo . σo

σo

≥

P . Fo

Maka

di mana:

σo

= Tekanan bidang yang diijinkan dari baut = 1,5 – 2 ,untuk baja

- 19 -


Fo

= luas bidang telapak kepala baut = 2 (ad + d) ½ d √3 _ π . d2 ≈ 1,76 d 2 4

jadi : σo

≥

P . ………………………………………………….. 1,76 d2

…………………...…..(Boy

Isma

P,Elemen

Mesin

untuk

Teknik

Industri.hal:144). Untuk baut dengan kepala bulat dan berbentuk silinder,tekanan bidang pada kepala baut : σo

≥

P . ………………………………………….. 2 π/4 (D2 - d )

…………….…………(Boy

Isma

P,Elemen

Mesin

untuk

Teknik

Industri.hal:144). di mana :

D = Diameter luar kepala baut (cm) d = Diameter batang baut (cm)

2.4.3. Gaya Gesek Pada Compress Cone ring dan Die Cone terjadi gaya gesek akibat tekanan yang diberikan oleh Pusher. Jika gaya tekan yang diberikan Pusher adalah F,maka besarnya gaya gesek fk sesuai hokum Newton I: ΣFx=0 = N cos θ – fk sin θ N cos θ = fk sin θ N = fk sin θ Cos θ N = fk tg θ

- 20 -


ΣFy=0 = fk cos θ – ( F + W ) fk cos θ = F + W Sedangkan

fk = µk . N

sehingga : µk = cotg θ

Tabel: 1.1 Koefisien gesek bahan Bahan

µs

µk

Baja di atas baja

0.74

0,57

Aluminium di atas baja

0,61

0,47

Tembaga di atas baja

0,53

0,36

Kuningan di atas baja

0,51

0,44

Seng di atas Besi tuang

0,85

0,21

Tembaga di atas Besi tuang

1,05

0,29

Gelas di atas gelas

0,94

0,40

Tembaga di atas gelas

0,68

0,53

Sumber : Sears Zemansky,Fisika Universitas,Hal:43

- 21 -


2.5.

Pemilihan Bahan Baja sebagai material yang paling umum dipergunakan untuk design

konstruksi

berdasarkan

komposisi

Carbon

dibedakan

menurut

penggunaannya.Carbon pada Baja memegang peranan penting ,kadar Carbon berkisar antara 0,05 % sampai 1,5 %. Tabel:1.2 Penggunaan Baja sesuai kadar Carbon % Carbon

Penggunaan Baja

0,05 – 0,10

Kawat tali,paku keling,Kawat las

0,10 – 0,20

Baja profil,pelat,baut-baut,kawat las.

0,20 – 0,30

Poros penghubung,Roda gigi,tabung sambung las

0,30 – 0,40

Poros penggerak,roda gigi,pasak,kait pipa atau atau pipa tanpa sambungan.

0,40 – 0,50

Cetakan (dies),poros engkol,batang penggerak roda gigi.

0,60 – 0,70

Cetakan untuk kempa,baut-baut khusus,rail kereta api. Keran-keran (Travelling Crane),pegas kawat.

0,70 – 0,80

Palu, lapisan atas paron,daun gergaji pita,pisau bajak tanah.

0,80 -0,90

Punch,pahat,alat-alat perkakas,pegas daun, sekrop, pacul, garpu,dawai alat musik.

1,00 – 1,20

Mata bor,pisau/alat potong mesin perkakas,pisau meja/pisau dapur.

1,25 – 1,40

Kikir, mata gergaji untuk logam/baja, alat potong logam/baja, pisau cukur.

- 22 -


Sumber : (Boy Isma P,Elemen Mesin untuk Teknik Industri.hal:40). Sedangkan berdasarkan komposisi unsur kimia yang dikandung Baja konstruksi untuk mesin menurut standart JIS: Tabel 1.3 Baja Carbon untuk konstruksi Mesin Lambang S 30 C S 35 C S 40 C S 45 C S 50 C S 55 C S 15 CK

C 0,27 – 0,33 0,32 – 0,38 0,37 – 0,43 0,42 – 0,48 0,47 – 0,53 0,52 – 0,58 0,13 – 0,18

Unsur Kimia ( % ) Si Mn P

0,15-0,35

0,6-0,9

0,15-0,35

0,30-0,60

Sumber: Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin

- 23 -

0,03

0,025

S

0,035

0,025

Bab. III Metodologi Perencanaan

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN

Penulisan ini didasarkan atas survey literatur, serta didukung dengan data perencanaan dengan berdasarkan pertimbangan effisiensi waktu,praktis dalam penggunaan ,mudah di bawa, dengan tahapan kegiatan sebagai berikut: 1. Observasi lapangan dengan mengumpulkan data-data yang berhubungan dengan perencanaan alat. 2. Perhitungan data-data perencanaan alat sesuai design gambar yang direncanakan. 3. Studi kepustakaan untuk memperoleh data-data pendukung dan dasar teori penunjang yang berhubungan dengan perencanaan tersebut.

3.1.

Data Perencanaan Data-data yang diambil merupakan data perencanaan yang antara lain

meliputi: 1. Hydraulic pump -

Dimensi tuas hydraulic pump manual

-

Moment-moment yang terjadi

-

Dimensi hydraulic hose yang digunakan

-

Debit aliran fluida dalam hydraulic pump

-

Power hydraulic pump/jack

-

Effisiensi hydraulic jack

2. Hydraulic Cylinder -

Gaya-gaya yang terjadi pada hydraulic Cylinder

-

Dimensi piston rod

-

Dimensi barrel cylinder

3. Penentuan jenis material -

Material support frame

-

Material

Crimper

(Pusher/compress

ring,Ring support hydraulic)

- 24 -

cylinder,Compresser


-

Material Dies

4. Beban Konstruksi -

Tegangan tekan pada Compress ring

-

Kekuatan baut cylinder dan baut support frame

-

Gaya gesek yang terjadi pada cone ring dan Dies

5. Beban benda kerja -

Analisa gaya tekan maksimum yang diijinkan

6. Ukuran dies

3.2.

Permasalahan yang dianalisa Secara garis besar perencanaan alat yang akan dianalisa dalam skripsi ini

antara lain: 1. Pada skripsi ini dirancang system Hydraulic Crimper dengan posisi sudut kemiringan 45° agar diperoleh kemudahan dalam pengoperasian alat dan kemudahan dalam penempatan alat di lingkungan kerja. 2. keuntungan-keuntungan

mekanis yang akan diperoleh dengan design

sudut kemiringan 45°. Dari perencanaan tersebut diharapkan dapat memperoleh design Hydraulic Crimper

yang

lebih

praktis

dalam

penggunaan,lebih

mudah

dalam

pengoperasian,mudah dibawa dan tetap mempertimbangkan kwalitas hasil Crimping (Connection hose).

3.3.

Diagram Alir Perhitungan-perhitungan yang akan dilakukan untuk proses pengolahan

data-data perencanaan yang mengacu pada gambar design alat guna memperoleh dimensi yang sesuai dan kekuatan alat serta hasil Crimping yang berkwalitas antara lain: 1. Dimensi tuas hydraulic pump manual 2. Moment-moment yang terjadi 3. Dimensi hydraulic hose yang digunakan 4. Debit aliran fluida dalam hydraulic pump

- 25 -


5. Power hydraulic pump/jack 6. Effisiensi hydraulic jack 7. Gaya-gaya yang terjadi pada hydraulic Cylinder 8. Kerugian gesekan dalam cylinder hydraulic 9. Dimensi piston rod 10. Dimensi barrel cylinder 11. Analisa gaya tekan maksimum yang diijinkan 12. Tegangan tekan pada Compress ring 13. Kekuatan baut cylinder dan baut support frame 14. Gaya gesek yang terjadi pada cone ring dan Dies Agar penulisan skripsi ini lebih terarah dan mudah dimengerti dibuat diagram alur sebagai berikut:

- 26 -


Untuk memudahkan proses perencanaan dan perhitungan dibuat juga diagram alir perencanaan mesin Crimper Hydraulic sebagai berikut: 1. Diagram alir perhitungan kekuatan material

- 27 -


- 28 -


2. Diagram alir perhitungan dimensi baut dan gaya-gaya yang bekerja

- 29 -


3. Diagram alir pembuatan design gambar

- 30 -


- 31 -

BAB IV Analisa Perhitungan

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

4.1.

Gaya-gaya Pada Hydraulic Pump Dengan tetap menggunakan analogi system hydraulic jack sederhana dan asumsi tekanan yang melewati fluida adalah konstan,dilakukan perhitungan gaya-gaya yang terjadi:

Gambar 4.1: Schematic system hydraulic jack sederhana

Dimensi yang direncanakan: - Daya keluaran hydraulic FOHS = 500 Kg/cm2 ~ 5 Kpsi - Diameter Ram

= 60 mm

- Diameter Pump

= 25 mm

dari persamaan (2-7) keuntungan mekanis yang diperoleh: MA hydraulic system =

FOHS D2 = 2 FI HS d

- 32 -


FIHS

=

d2 . FOHS D2

=

(25) 2 . 500 (60) 2

=

625 . 500 3600

= 86 Kg/cm2 MA hydraulic system =

3600 625

= 5,76

4.1.1 Moment-Moment Pada Hand Pump FIHS

= FOLA

Gambar 4.2: Moment gaya pada lengan hydraulic pump

Panjang lengan yang direncanakan: -

ℓ1 = 60 mm

-

ℓ2 = 400 mm

Moment pada titik A : FOLA . ℓ1 = FILA . ℓ2 FILA

= ( ℓ2 /ℓ1 ) . FOLA =

400 . 86 Kg/cm2 60

= 573,3 Kg/cm2

- 33 -


dari persamaan (2-6) keuntungan mekanis yang diperoleh:

l2 l1

MA lever arm = =

400 60

= 6,7 Dari persamaan ( 2 – 8 ): MA total = MA lever arm . MA hydraulic system = 6,7 . 5,76 = 38,4 Dari persamaan ( 2- 9 ) dapat ditentukan η hydraulic pump :

η hydraulic pump = =

FOHS . 100 % FI LA .MAtotal 500 .100 % 573,3 X 0,0864

= 1009 % artinya daya output yang dihasilkan oleh hydraulic 10 kali daya input yang dibutuhkan.

4.2.

Beban Kerja dan Konstruksi

4.2.1. Tegangan Tekan pada Compress Ring Gaya tekan yang dibebankan pada compress ring ekwivalent dengan gaya tekan yang dibebankan oleh piston ke Pusher: Ppusher = FOHS . = 500 kg/cm2 Agar tidak terjadi lekukan pada Pusher dipersyaratkan : P < Pkr Dari tabel 1.2 dan 1.3 direncanakan menggunakan material baja karbon medium S 45 C,sebelum ditentukan penggunaan formula untuk perhitungan terlebih dahulu ditentukan nilai λ dari persamaan berikut:

- 34 -


λ

2.C.π 2 .E

=

σl

u

Beberapa parameter di atas ditentukan dari tabel berikut: Berat

Modulus

Modulus

Jenis

Elastis

Geser G

(Kg/cm3)

(Kg/cm2)

(Kg/cm2)

Nama Bahan

tegangan Tarik (Kg/cm2)

7,8

2,1 .106

Baja Karbon sedang

7,8

2,1 .10

6

Baja Campuran

7,8

2,1 .106

Besi Tuang kelabu

7,2

106

2100

Keras ( Kuat )

7,2

1,5-1,8.106

4000

Kuningan

9,1

1,1 . 106

7,5 . 105

-

Bronze

9,8

1,2 . 106

7,7 . 105

-

9,8

7,8 . 10

5

7,5 . 10

5 5

Baja Karbon rendah

Alluminium Duralium

2,8

8-8,5 . 105

Modulus

9 . 10

5

6000

8 . 105

3 . 10

4000

10000-16000

5

-

1,9 . 10

4200 5

Magnesium

1,9

4,3 . 10

2400

Plastic

1,3

1 . 105

-

850

Kayu

0,5

1,1 . 105

-

830

Sumber: V.Dobrovolsky,Machine Element,halaman 69,Moskwa C

= 0,25 (Jika satu ujung dibenam dan ujung lain bebas).......... (Boy

Isma P,Elemen Mesin untuk Teknik Industri.hal:16). E

= 2,1 . 106 Kg/cm2

σ lu

= 6000 Kg/cm2

λ= =

2.0,25(3,14) 2 .2,1.10 6 6000

549,5

= 23,44

- 35 -


λ=

l ,untuk baja S 45 C ~ 35 i

sehingga digunakan rumus Euler dari persamaan ( 2-10 ) C.π 2 .E. Pkr = l2 0,25 x(3,14) 2 x 2,1.10 6. Kg = (12,7) 2 = 32.093,06 Kg jika gaya tekan yang dibebankan pada Pusher lebih dari 32.093,06 Kg maka akan terjadi lendutan atau bengkok.

4.2.2. Kekuatan Baut Hydraulic Cylinder Gaya tarik yang dialami oleh tiap baut pada tutup hydraulic cylinder dari persamaan ( 2 – 12 ): Po

1

FO HS .(π / 4).D 2 = Kg n 500(3,14 / 4).6 2 = 4 = 3.532,5 Kg Jumlah gaya yang bekerja pada tiap baut dan dengan factor tambahan

gaya pengencangan ( γ ) = 1,5 dari persamaan ( 2 – 13 ) : Po

= Po1. ( 1 + γ ) = 3.532,5 ( 1 + 1,5 ) = 3.532,5. 2,5 = 8.831,25 Kg untuk penggunaan sebanyak 4 pcs baut dengan factor keamanan gaya

pengencangan diperoleh: Po

= 8.831,25Kg

- 36 -


Akibat adanya gaya tarik diambil sebagai factor keamanan sebesar 1,3 Po dan berdasarkan kemungkinan putus tarik penampang kaki ulir baut yang dimensinya ditentukan dari persamaan ( 2 – 14 ): dk ≥

4.1.3.Po π .σ t

Elemen

Dari tabel bahan untuk Flange dan baut : Type Standart

Besi Cor Kelabu

Flange

( JIS G 5501 )

Baja karbon Cor ( JIS G 5101 ) Baja

karbon

Tempa

Baut dan mur

( JIS G 3201 ) Baja karbon untuk Konstruksi Mesin ( JIS G 3102 ) Baja karbon untuk Konstruksi biasa ( JIS G 3101 ) Baja batang di finish dingin

Lambang

Perlakuan Panas

FC 20 FC 25 FC 30 FC 35

Pelunakan

SC 37 SC 42 SC 46 SC 49

Pelunakan

SF 50 SF 55 SF 60

Pelunakan

temperatur rendah

S 20 C S 35 C S 40 C S 45 C SS 41 B SS 50 B

-

-

S 20 C-D S 35 C-D

-

Kekuatan Tarik

Keterangan

(Kg/mm2) 20 25 30 35 37 42 46 49 50 - 60 55 - 65 60 - 70 40 50 60 70 40 50

50 60

-

Penormalan,di lanjut dengan ditemper Perlakuan panas yang lain juga dilakukan

-

-

-

( JIS G 3123 )

Sumber: Zainun.achmad,Elemen Mesin I, hal:145 Dari tabel di atas untuk bahan baut dan mur dipilih S 45 C, σt = 70Kg/mm2 dk ≥

4.1.3.8831,25 3,14.70

dk ≥ 8,85 mm

- 37 -


Tinggi mur yang digunakan agar tidak terjadi putus geser pada bidang kepala baut dapat ditentukan dari persamaan ( 2-15 ): h = 0,9 . dk = 0,9 . 8,85 mm = 7,965 mm Sedangkan diameter min kepala baut tersebut agar mampu menahan beban geser terhadap bidang silinder ditentukan dengan menggunakan persamaan (2-17 ):

σo =

Po

π 4

D=

.( D 2 − d 2 )

π 4

Po .σ o

.+d2

Nilai σo untuk baja 1,5 ~ 2, D=

=

8831,31 + (6,87) 2 3,14 .650 4

195,646 + 101,8

= 17,24 mm

4.3.

Gaya Gesek

4.3.1. Gaya Gesek Pada Hydraulic Cylinder Kerugian tenaga (Coulomb Friction) yang terjadi dalam Hydraulic Cylinder dapat diestimasikan dari persamaan ( 2-2 ) :

Ff =

FO HS .( D − d ) 3 2.π 2 .µ k .D 2 .L

- 38 -


Gambar 4.3: Dimensi hydraulic cylinder

Dari tabel koefisien gesek sesuai material yang digunakan, µk = 0,57 =

500.(60 − 25) 3 2.(3,14) 2 .0,57.(60) 2 .150

= 5,27 Kg/cm2 sehingga gaya output actual hydraulic cylinder: Fact = FOHS - Ff = ( 500 – 5,27 ) Kg/cm2 = 494,73 Kg/cm2

4.3.2. Gaya Gesek Pada Dies dan Compress Ring Gaya gesek yang terjadi pada Dies dan Compress Ring dari gambar di bawah dari persamaan (2-18) dan (2-19): N = fk . tg θ Dimensi dari Compress Ring yang direncanakan seperti pada gambar dengan sudut kemiringan (cone) 15° dan dari tabel koefisien gesek dengan material baja di atas baja di dapat µk = 0,57,sehingga: N = fk . tg 15° = fk . 0,2679 = 0,2679 fk

- 39 -


Gambar 4.4: Resultan gaya gesek pada Dies dan Compress ring Dimensi Compress Ring dengan ρ = 7,9 Kg/dm3 dari dimensi yang direncanakan diperoleh V = 4,05 dm3,sehingga: m

= 4,05 dm3 .7,9 Kg/dm3 = 31,99 Kg

sementara itu gaya berat benda berat benda W: W=m.a = 31,99 Kg . 10 m/s2 = 319,9 Newton Dari resultan gaya yang bekerja: fk . cos θ = F + W fk = =

F +W cos θ 3532,5 + 319,9 0,965

= 39.921,2 Newton jadi gaya normal yang terjadi: N = 0,2679. fk = 0,2679 . 39.921,2 Newton = 10.694,9 Newton

- 40 -


Sedangkan gaya maksimal yang dipergunakan untuk crimping : fk . sin θ = 9.463,64. sin 15° = 9.463,64. 0,2588 = 2.449,19 Newton

4.3.3 Gaya Gesek Pada Design Perencanaan Gaya gesek yang terjadi pada Dies dan Compress Ring dari design gambar yang direncanakan dari tabel koefisien gesek dengan material baja di atas baja: µk = 0,57

Gambar 4.5: Resultan gaya gesk pada Dies dan Compress ring dengan sudut kemiringan Pusher 45° Resultan gaya-gaya yang terjadi:

Σ Fx = 0 F Cos 45° = fk Cos 60°

- 41 -


fk = =

F cos 45° Cos 60° 39921,2.0,707 0,5

= 56.448,57 Newton sedangkan besarnya gaya normal N= =

fk µk

56448,57 0,57

= 99.032,59 Newton gaya maksimal yang dipergunakan untuk press Crimping: fk Sin 60° = 99.032,59. 0,866 = 85.762,22 Newton

4.4.

Analisa Kekuatan Material

4.4.1. Analisa Pusher Dari penjelasan di atas telah dipilih untuk penggunaan baja konstruksi mesin S 45 C,agar memudahkan perhitungan di asumsikan Pusher berbentuk Hollow shaft yang akan dihitung tekanan kompresi dan penyusutan yang terjadi pada material karena adanya gaya dan tekanan yang bekerja .

Gambar 4.6: Tekanan kompresi yang dialami Pusher

- 42 -


Dari diagram body bebas untuk bagian atas silinder (pusher) yang ditunjukkan oleh gambar di atas resultan gaya yang terjadi:

σs. As + σc. Ac = P untuk penggunaan material yang sama antara compress ring dan pusher maka penyusutan yang akan terjadi juga akan sama,regangan kompresi yang terjadipun akan sama,sehingga:

σs Es

=

σc Ec

Dari tabel untuk baja S 45 C, Es = 2,1.106 Kg/cm2 dan Ec = 6000 Kg/cm2 maka ratio modulusitasnya:

ES = 350 EC sehingga

σs = 350 σc , σc =

P 350. As + Ac

dan σs =

350 P 350. As + Ac

Gambar 4.7: Dimensi Pusher yang digunakan dalam perencanaan - 43 -


dari gambar di atas diketahui: -ℓ

= 127 mm

- DS

= 122,5 mm

- Dc

= 86 mm

luasan yang dihitung: As

= 0,25 . 3,14 . 15006,25 = 117,79 cm2

Ac

= 0,25 . 3,14 . 7396 = 58,06 cm2

sehingga

σc

=

500 350.117,79 + 58,06

=

500 41284,26

= 0,012 Kg/cm2

σs

=

350.500 350.117,79 + 58,06

=

175.000 41.284,56

= 4,24 Kg/cm2

Total penyusutan yang terjadi pada material pusher adalah:

δ

= ε.ℓ =

=

σc Ec

.l

0,012 .12,7 6000

= 0,0000254 cm

- 44 -


4.4.2. Analisa Compress Ring untuk penggunaan material yang sama antara compress ring dan pusher maka penyusutan yang akan terjadi juga akan sama,regangan kompresi yang terjadipun akan sama,sehingga:

σs Es

=

σc Ec

Dari tabel untuk baja S 45 C, Es = 2,1.106 Kg/cm2 dan Ec = 6000 Kg/cm2 maka ratio modulusitasnya:

ES = 350 EC sehingga

σs = 350 σc σc =

P 350. As + Ac

dan σs =

350 P 350. As + Ac

Gambar 4.8: Dimensi Compress ring yang digunakan dalam perencanaan

- 45 -


dari gambar diketahui: -ℓ

= 37,5 mm

- DS

= 142,5 mm

- Dc

= 99,56 mm


= 0,25 . 3,14 . 20306,25 = 159,440 cm2

Ac

= 0,25 . 3,14 . 9912,19 = 77,81 cm2

sehingga

σc

=

500 350.159,44 + 778,1

=

500 55881,81

= 0,00894 Kg/cm2

σs

=

350.500 350.159,44 + 77,81

=

175.000 55.881,81

= 3,13 Kg/cm2

Total penyusutan yang terjadi pada material Compress ring adalah:

δ

= ε.ℓ =

=

σc Ec

.l

0,00894 .37,5 6000

= 0,000055875 cm

- 46 -


4.4.3. Analisa Dies Pada perhitungan kali ini untuk menyederhanakan perhitungan hanya diambil satu contoh ukuran dies saja.Untuk penggunaan material yang sama antara Compress ring dan Dies maka penyusutan yang akan terjadi juga akan sama,regangan kompresi yang terjadipun akan sama,sehingga:

σc =

P 350. As + Ac

dan σs =

350 P 350. As + Ac

ukuran hose yang umum digunakan adalah sebagai berikut: ID -4 (1/4*) -5 (5/16*) -6 (3/8*) -8 (1/2*) -10 (5/8*) -12 (3/4*) -16 (1*) -20 (1 1/4*) -24 (1 1/2*) -32 ( 2*) Namun dalam contoh perhitungan ini digunakan dimensi dari gambar yang didesign, diketahui: -ℓ

= 57,5 mm

- DS

= 99,56 mm

- Dc

= 50 mm


= 0,25 . 3,14 . 9912,1936 = 778,10 cm2

- 47 -


Ac

= 0,25 . 3,14 . = 196,25 cm2

Gambar 4.9: Dimensi Dies yang digunakan dalam perencanaan

sehingga

σc

=

500 350.778,10 + 196,25

=

500 272531,25

= 0,00183 Kg/cm2

σs

=

350.500 350.778,10 + 196,25

=

175.000 272531,25

= 0,642 Kg/cm2

- 48 -


Total penyusutan yang terjadi pada material Compress ring adalah:

δ

= ε.ℓ =

=

σc Ec

.l

0,00183 .57,5 6000

= 0,00001753 cm

4.4.4 Analisa Support Frame Support frame sesuai design yang direncanakan dengan sudut kemiringan 45° dengan beban gaya eksentrik P = 500 Kg yang bekerja untuk menahan tekanan piston. Deret baut kepala bulat yang bekerja pada garis kerja P,mendapat beban eksentrik langsung Po =

500 3

= 166,6 Kg dari resultan gaya yang bekerja Px = P Cos 45° = 500 . 0,707 = 353,55 Kg Py = P . Sin 45° = 500 . 0,707 = 353,55 Kg M

= Py . 60 = 353,55 . 60 Kg = 21.213 Kg.mm

M

= k ( n1 . r1+ n2 . r2 )

21.213 = k ( 2 . 602 + 2 . 1202 ) k

=

21213 36000

= 0,58925 Kg/mm

- 49 -


Gambar 4.10: Resultan gaya dan dimensi pada support frame

Baut yang mendapat beban terbesar akibat momen M, yaitu baut ke-3 (P3) yang besarnya: P3 = k . 180 = 0,58925 . 180 Kg = 106 Kg Besar minimum diameter baut menurut garis kerja P,dengan σg = 70 Kg/mm2:

π .d 2 .σ g

Po

≤

d

≥

d

≥ 11,7 mm

4 4.166,6 3,14.700

- 50 -


4.5.

Pembahasan 1. Dari panjang lengan tuas Hand pump yang direncanakan dengan panjang lengan 400 mm dan jarak penumpu tuas 60 mm diperoleh keuntungan mekanis MA

lever arm

sebesar 6,7 yang menunjukkan setiap gaya input yang

diberikan kepada tuas akan menghasilkan gaya output sebesar 6,7 kali gaya input. 2. Untuk daya output Hydraulic sebesar 500 Kg/cm2 dengan perbandingan diameter Ram 60 mm dan diameter Pump 25 mm diperoleh MA

hydraulic system

sebesar 5,76 yang menunjukkan bahwa setiap satu satuan daya input yang diberikan kepada pompa akan dihasilkan ± 5,76 kali gaya input. 3. Jika gaya tekan yang dibebankan pada Pusher lebih dari 32.093,06 Kg maka akan terjadi lendutan atau bengkok karena profil penampang Pusher yang berbentuk Hollow shaft. 4. Dimensi minimal baut yang diperguakan agar mampu menahan gaya tekan yang bekerja pada tutup hidrolis yaitu diameter kaki 6,87 mm, diamter minimal kepala baut dan mur 17,24 mm,dan tinggi mur 6,2 mm. 5. Kerugian gaya yang terjadi dalam silinder akibat gesekan piston seal dan dinding silinder sebesar 5,27 Kg/cm2 sehingga gaya aktual keluaran hidrolis yang dipergunakan adalah 494,73 Kg/cm2. 6. Akibat gaya dan tekanan kerja pada benda kerja akan terjadi penyusutan material ( δ ) yaitu Pusher 0,0000254 cm, Compress ring 0,000055875 cm, dan Dies 0,00001753 cm. 7. Dari perhitungan untuk design Crimper Hydraulic dengan sudut posisi kemiringan sebesar 45° didapat gaya maksimal untuk press Crimping lebih besar dari pada posisi verikal sehingga dengan gaya yang sama akan dihasilkan crimping press yang lebih besar.

- 51 -

BAB V Kesimpulan Dan Saran

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan 1. Akibat gaya dan tekanan kerja pada benda kerja akan terjadi penyusutan/Shortening material ( δ ) yaitu Pusher 0,0000254 cm, Compress ring 0,000055875 cm, dan Dies 0,00001753 cm.Penyusutan (shortening) ini berkaitan dengan lifetime dan keausan material. 2. Dari perhitungan untuk design Crimper Hydraulic dengan sudut posisi kemiringan sebesar 45° didapat gaya maksimal untuk press Crimping lebih besar dari pada posisi verikal sehingga dengan gaya yang sama akan dihasilkan crimping press yang lebih besar. 3. Keuntungan yang lain dari design yang direncanakan ini selain lebih mudah dalam pengoperasian yaitu pada saat pemasangan Connection Hose posisi Hydraulic Hose tetap lurus dan tidak tertekuk,selain itu dari dimensi yang direncanakan dengan tujuan lebih mudah dalam penempatan.

5.2.

Saran Untuk lebih memudahkan dalam pengerjaan Crimping Connection Hose di lapangan perlu juga dibuat system penggerak dengan motor hydraulic atau tenaga pneumatic.

- 52 -

Daftar Pustaka

DAFTAR PUSTAKA

1. Boy Isma Putra,Alfan Hidayat,Jaka Purnama, Elemen Mesin Untuk Teknik Industry, Penerbit Graha Ilmu, Edisi pertama cetakan pertama, Yogyakarta, 2008.

2. Zainun Achmad, Elemen Mesin I, Penerbit PT.Refika Aditama,Cetakan kedua,Bandung, 2006.

3. Tata Surdia, Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan Teknik, Penerbit Pradnya Paramita,Cetakan kedua,Bandung, 1992.

4. Sularso,Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,Penerbit Pradnya Paramita,Cetakan keempat,Bandung,1983.

5. Timoshenko Stephen, Element of Strength of Materials,D.Van Nostrand Company,Inc,fourth edition,New York,London, 1962.

6.

Drobovolsky,V, Machine Publisher,Moskow, 1962.

Element,Troitsky,Second

- 53 -

Printing,Peace

MESIN CRIMPPING HOSE CONNECTION

Recommend Documents