Perhitungan Pneumatik A. Penentuan Kondisi Kerja 1.
Tekanan kerja P = 6kgf
2.
Masa gerak silinder ts=20s, td=20 s
3.
Arah pemasangan Vertikal dengan sudut kemiringan = 780
4.
Koefisien friksi = 1
5.
Frekuensi operasi N = 1cycle/menit
6.
Berat Beban = 68,97 kgf
7.
Panjang selang L=1 m
8.
Panjang langkah silinder L = 125 mm
B. Penentuan Ukuran Silinder 1. Penentuan beban silinder F = µª.W ; µª=1,W = 68,97 kg F = 68,97 kgf 2. Menentukan ukuran silinder F1 = 68,97 kgf = D = 3,83 cm = 38,3 mm
Katalog Festo -Merk -Type -Designation -Diameter piston -Diameter batang piston -Panjang langkah
: FESTO : DSNU-40-125-PPV-A : Round cylinder double acting : 40 mm : 20 mm : 125 mm (bisa disesuaikan)
Perhitungan Berat Beban
Gaya reaksi pada Silinder pneumatik
Gaya reaksi pada engsel
Keterangan : Wf , Wr = gaya reaksi normal jalan pada roda depan dan belakang Rrf , Rrr = gaya hambatan rolling pada roda depan dan belakang Ff , Fr = gaya dorong pada roda penggerak depan dan belakang W = gaya berat total h = tinggi posisi titik pusat massa L = jarak titik pusat roda depan dan belakang L1 = jarak titik pusat massa ke pusat roda depan L2 = jarak titik pusat massa ke pusat roda belakang
A
SMH = (FPsin780)(0,450m) - (W)(0,259m) = 0
H
Kapasitas Udara Dalam Silinder dan Unit FRL 1. Unit FRL
Kecepatan Maksimum Silinder
?@ =
L t
?€=
Q=
(kecepatan rata-rata) L = 125 mm = 125 20
= 6,25 mm/detik
L ?~0 = t x 0,8
πD 2 v0 ( P + 1,033) x60 4 x1,033x10 4
π (50mm) 2 7,8mm / s(5 + 1,033) x60 4 x1,033x10 6 = 5,43 liter/min 2. Konsumsi udara yang harus dipenuhi silinder
q1 =
(kecepatan maksimum) t = 20 detik
q1 = ?¾ 0 =
125 = 7,8 mm/detik 20 x 0,8
W 2 −6 .v0 .10 2g
E=
68,97 .7,8 2.10 −6 2 x9,8
E = 2,1 .10-4 kgf
π (50mm) 2 .125mm(5 + 1,033) x 2.1cycle / min 4 x1,033x10 6
q1 = 4,89 liter/menit 3. Konsumsi udara yang harus dipenuhi pada pipa
Kalkulasi Energi Kinetik
E=
πD 2 L( P + 1,033) x 2 N 4 x1,033x10 6
q2 = q2 =
πD 2 L( P + 1,033) x 2 N 4 x1,033x10 6
π (10mm) 2 100mm(5 + 1,033) x 2.1cycle / min 4 x1,033x10 6 q2 = 2,21 liter/menit maka q = q1 + q2 = 4,87 + 2,21 = 7,08 liter/min
Perhitungan Daya Penggerak Kursi Roda
Lintasan miring Dimana : N = Gaya normal ( N ) Fr = Gaya gesek ( N ) Fa = Gaya hambat aerodinamika ( N ) Ft = Gaya dorong ( N ) W = Gaya berat ( N ) u = Sudut kemiringan ( o ) Parameter yang ditentukan : -Massa kursi roda 147 kg ( massa kursi roda dan pemakai ) -Percepatan gravitasi, g = 9.81 m s2 -Sudut kemiringan, u = 30 o -Koefisien rolling resistance, crr = 0,014 -Jari – jari kursi roda, R = 20 cm -Percepatan, ax = 0,2 m s2 m -Kecepatan rata – rata, Vav = 1 s
T R T
Perhitungan berat kursi roda W=mxg = 147 x 9,81 = 1442,07 N Perhitungan gaya – gaya reaksi Arah sumbu y Wy = Wcos u = 1442,07 x cos 300 = 1248,86 N Arah sumbu x Wx = Wsin u = 1442,07 x sin 300 = 721,03 N Gaya gesek Fr= crr.N = 0,014 x 1248,86 N = 17,48 N Kesetimbangan gaya – gaya SFx = Ft – Fr – Fa - Wx = 0, dengan mengabaikan gaya hambat ( Fa = 0 ) maka; Ft min = Fr + Wx = 17,48 + 721,03 = 738,51 N Sehingga SFx = m x ax = Ft – Fr – Wx Ft = 29,4 + 738,51 = 767,91 N Jadi gaya dorong yang dibutuhkan adalah 767,91 N Perhitungan torsi T = Ft x R = 767,91 N x 0,2 m = 153,58 Nm atau T = 113,17 lbf.ft Menghitung putaran roda ( n ) v πd = 60 1,26
n=
= 47,61 rpm
Lintasan Datar
T
Perhitungan berat kursi roda W=mxg = 147 x 9,81 = 1442,07 N Wy = N = W = 1442,07 N Fr = cr . N = 0,014 x 1442,07 = 20,18 N Kesetimbangan gaya – gaya SFx = Ft – Fr - Fa= 0, ( Fa = 0 ) maka ; Ft min = Fr = 20,18 N Sehingga SFx = m.ax = Ft – Fr Ft = m.ax + Fr = 29,4 + 20,18 = 49,58 N Perhitungan torsi T = Ft x R = 49,58 x 0,2 = 9,91 Nm Atau T = 7,3 lbf.ft Perhitungan daya
HP =
T .n 7,3 x 47,61 = = 0,066 5252 5252
R
Perancangan Mekanisme Pengaman ( Auto Lock )
Pemasangan pengaman pada kedua roda depan kursi roda
S at
Perhitungan material ratchet Dimensi ratchet ditentukan sebagai berikut : Diameter : 3 in P (diametral pitch ) :3 Nt ( jumlah gigi ) : 9 buah b ( lebar gigi ) : 0,5 in Diameter roda
: 30 cm Diameter sprocket bawah Diameter srocket atas Diameter ratchet
: 20 cm : 8 cm : 3 in
T R T
Dari perhitungan didapat:: Ft pada ratchet : 347,33 lb
S at
=
37094,884 psi
Dari hasil perhitungan diatas , maka bahan yang digunakan untuk gigi ratchet dipilih AISI 1010 dengan yield strenght 42 Kpsi
Perhitungan pasak pada gigi ratchet Berdasarkan compression stress Torsi yang bekerja pada poros sebesar :
T = 805 ×
15 × 4 10
T = 4830Ncm
Diagram bebas Torsi Pada Poros Syp =
Ft σijin ≤ A
dimana Ft = T/(d/2) ; A AB = l.w/2
Syp = 4.T ≤ σijin w.d .l Syp =
4830 σijin ≤ 6,35 × 27 ×12,7
σijin ≥ 19,289 N / mm 2 sjijin =á2796,9 psi
Berdasarkan shear stress
Ssyp =
2.T w.d .l
Ssyp =0,58 Syp
Syp =
2.T σijin ≤ 0,58.w.d .l
Syp =
2 × 4200 σijin ≤ 0,58 × 6,35 × 27 ×12,7
σijin ≥ 13.3 N / mm 2
atau svijin =á1928.906 psi
?Y psi dan dibandingkan terhadap katalog yang Berdasarkan hasil tegangan ijin yang telah dihitung sebesar 1928,906?Y 1928,906?¿ ?¿ psi tersedia maka material yang dipilih adalah ASTM 20 dengan?¿
Perhitungan kekuatan pin pada pawl
Gambar diagram benda bebas gaya pada pawl Data awal : Gaya yang mengenai pawl Diameter pin
=
4.F π .d .d 2
=
4.347,33 π .(0.5) 2
: 1545,62 N ( 347,33 lb ) : 0,5 in ( 1,27 cm )
tá = 1769,83 psi Untuk material pin dipilih material alunimium 1100 dengan yield strenght 5000 psi dengan tensile strenght 13 000 psi
