24-Mar-14
PENGEMBANGAN PRODUK / RANCANGAN ALAT MESIN PERTANIAN
Apakah Perancangan Alat dan Mesin itu? • Aplikasi ilmu dan teknologi untuk menghasilkan produk baru atau modifikasi produk • Produk dapat berupa alat, mesin, struktur, dan instrumen
1
24-Mar-14
Tujuan utama perancangan: menghasilkan produk yang berguna dan yang aman, efisien, handal, ekonomis dan praktis di buat untuk memenuhi kebutuhan konsumen
Optimal Design
Design Mismatch
Worker Health & Safety
Hassle
Quality
Discomfort
Productivity
Pain
Injury Disabillity
2
24-Mar-14
THE DAILY WORKING LIFE OF THE BREAD MAKERS.
Keahlian yang dibutuhkan • Membuat sketsa, menggambar teknik • Sifat-sifat bahan • Aplikasi kimia (perlindungan korosi, pengecatan) • Statika dinamika, kekuatan bahan, kinematika • Komunikasi, mendengar, menulis, team work • Mekanika fluida, thermodinamika, pindah panas • Desain eksperimen, pengujian bahan • Analisis tegangan • Perilaku elemen2 mesin
3
24-Mar-14
Langkah-langkah desain Define Specifications
Create Design Concepts
Indentify customer requirements Define functions of the device
Propose several alternative design concepts
Decision Making Select the optimum design concept
Evaluate each proposed alternative
State design requirements
Rate each alternative against each evaluation criteria
Define evaluation criteria
Detailed Design Complete detailed design of the selected concept
Contoh-contoh design requirement Biaya Geometri Kapasitas Karakteristik Fisik Performansi Pertimbangan peraturan & ijin
• Berat
Konsumsi Energi
Harga • Dimensi Konsumsi bahan bakar • Warna Biaya operasional Tenaga kerja Akurasi • Transparansi Biaya Reparasi
Input Output
Kekuatan • Tekstur permukaan Rentang Reproduksibilitas, repeatability (Apakah Produk yangtemperatur dihasilkan • Elastisitas Tingkat Pertimbangan kesulitan dalam dengan pengoperasian dan input yang sama akan memberikan kerja yang Daya • Kekerasan pembuatan pembuatan penyimpanan sama?) Polusi • Sifat kemagnetan Peralatan atau teknik pembuatan Ketahanan air penggunaan Laju Pengaruh yg tidak • Sifat listrikKemudahan yang diperlukan Kebutuhan Ketahanan terhadap korosi Kemudahan diperlajari Efisiensi energi diinginkan • Kekuatan Bending Jumlah bagian komponen Keseuaian dengan___________ Pengguna Training Operator Deceleration, braking Memenuhi peraturan • Viscositas Kebutuhan tenaga kerja Kemampuan menahan radiasi Beban pengeringan/pendinginan pemerintah Pengiriman (radiation hardness) dll Apakah membutuhkan Kebutuhan pembayaran suatu paten Lingkungan atau license fee
4
24-Mar-14
CONTOH: Fungsi, kebutuhan desain dan kriteria evaluasi Tugas anda:mendesain speed reducer transmisi daya untuk traktor kecil. Mesin bekerja pada putaran tinggi sementara penggerak roda berputar pada putaran rendah. Langkah I: buat daftar fungsi speed reducer. Jawaban yang mungkin: • Untuk menerima daya dari mesin traktor melalui poros yang berputar • Untuk mentransmisikan daya melalui elemen mesin yang menurunkan kecepatan putar ke nilai yang diinginkan. • Untuk mengirimkan daya pada kecepatan lebih rendah ke poros output yang menggerakkan roda traktor.
Langkah II: membuat requirement design (Sumber: pengalaman, konsultasi dengan desainer lain, konsumen, dll) Contoh requirement design: 1. Reducer harus mentransmisikan daya 15.0 HP. 2. Input dari mesin diesel dengan putaran 2000 rpm.
3. Output mengirimkan daya pada kecepatan putaran antara 290 sampai 295 rpm. 4. Efisiensi mekanis yang diinginkan lebih besar dari 95 %. 5. Kapasitas torsi output minimum 3050 lb- in.
5
24-Mar-14
6. Output reducer dihubungkan dengan poros penggerak roda traktor. Moderate shock diperhitungkan. 7. Poros input dan output harus berjajar. 8. Reducer dikunci pada frame baja rigid traktor. 9. Diinginkan ukuran yang kecil. Reducer harus didesain dengan ukuran tidak lebih besar dari 20 in X 20 in, dengan ketinggian maksimum 24 in. 10.Tractor diharapkan beroperasi selama 8 jam per hari, 5 hari per minggu dengan usia pakai 10 tahun.
11.Reducer harus dilindungi dari cuaca dan arus dapat beroperasi pada suhu lingkungan 0 to 130°F. 12.Flexible couplings akan digunakan pada poros input dan output untuk mencegah beban aksial dan bending dari yang ditransmisikan ke reducer.
13.Aman: tidak ada peluang anggota badan masuk dalam speed reducer.
6
24-Mar-14
Kriteria Evaluasi • Kriteria evaluasi arus dikembangkan oleh semua anggota tim. • Seringkali berat dimasukkan dalam kriteria • Safety harus selalu menjadi kriteria • Konsep desain yang berbeda mungkin memiliki tingkat keamanan yang bervariasi dalam rangka untuk mendapatkan kebutuhan keamanan sebagaimana sudah dinyatakan dalam kebutuhan desain. • Desainer dan teknisi merupakan pihak yang bertanggung jawab jika seseorang terluka karena kesalahan desain.
Contoh Kriteria Evaluasi 1. Aman (relatif aman di atas stated requirements) 2. Performansi (Suatu tingkat dimana konsep desain melampaui kebutuhan) 3. Mudah di buat 4. Mudah di service atau pengantian komponen 5. Mudah dioperasikan 6. Biaya awal rendah 7. Biaya pengoperasian dan perawatan rendah 8. Ukuran kecil dan ringan 9. Noise dan vibrasi rendah; pengoperasian halus 10. Menggunakan bahan yang siap dan mudah di dapat
7
24-Mar-14
Integrasi elemen mesin ke dalam desain mekanik
DESAIN MEKANIK adalah proses peracangan dan/atau pemilihan komponen mekanik dan menempatkannya bersamasama untuk mengerjakan fungsi yang diinginkan. Elemen-elemen mesin: harus kompatible, terpasang bersamasama dengan baik, memberikan performansi yang aman dan efisien. Desain tidak hanya memperhatikan performansi elemen2 yang sudah di desain, tetapi juga elemen interface.
8
24-Mar-14
Contoh
1. Poros input (poros 1) dihubungkan dengan sumber daya, mesin diesel yang berputar pada 2000 rpm. Suatu kopling fleksibel harus digunakan untuk meminimalkan kesulitan dengan penjajaran. 2. Pasangan roda gigi pertama, A dan B, menyebabkan penurunan kecepatan putar pada poros 2. Roda gigi B dan C, keduanya ditempatkan pada poros 2 dan berputar pada kecepatan yang sama. 3. Sebuah pengunci digunakan pada interface antara naf masingmasing roda gigi dan poros, dimana terjadi pengiriman torsi antara roda gigi dan poros. 4. Pasangan roda gigi kedua, C dan D, menurunkan kecepatan putar menjadi 290 – 295 rpm pada poros 3.
9
24-Mar-14
5. Output dihubungkan ke roda traktor dengan menggunakan rantai sproket (tidak terlihat dalam gambar) 6. Ketiga poros, masing2 di suport oleh dua bantalan bola 7. Bantalan di tempatkan di dalam housing yang di pasang di atas frame traktor 8. Seal di tempatkan di poros output dan input untuk mencegah kontaminan masuk ke housing
PERHITUNGAN DESAIN
10
24-Mar-14
Langkah-langkah Umum dalam Perhitungan 1. Identifikasi elemen mesin yang telah di desain dan penghitungannya. 2. Gambarkan sketsa elemen, tunjukkan semua fitur yang berpengaruh terhadap performansi atau analisis tegangan. 3. Tunjukkan dalam sketsa gaya yang bekerja pada elemen (free-body diagram), dan sediakan gambar2 lain untuk mengklarifikasi kondisi fisik aktual. 4. Identifikasi jenis analisis seperti tegangan karena bending, defleksi balok, tekukan pada kolom, dsb,
5. List semua data yang di berikan dan asumsi-asumsi. 6. Tulis rumus2 yang digunakan dalam bentuk simbol, dan indikasikan secara jelas nilai dan satuan. 7. Selesaikan setiap rumus untuk variabel yang diinginkan 8. Masukkan data, cek satuan dan lakukan penghitungan 9. Nilailah kewajaran hasil 10.Jika tidak wajar, rubah keputusan desain dan hitung ulang. Mungkin geometri lain atau bahan lain memberikan hasil yang lebih tepat
11
24-Mar-14
Contoh Suatu batang menanggung beban gear seperti pada gambar. Desain batang untuk mensupport
PERANCANGAN PERLU
KREATIVITAS
12
24-Mar-14
• Berdasarkan Psikolog Sternberg, kreativits seseorang itu berhubungan dengan intelegensia, pengetahuan, pola berpikir, personality, motivasi dan ligkungan. K : knowledge I : intelligence TS: means thinking style P: personality M: motivation E : environment context
13
24-Mar-14
14
24-Mar-14
Penilaian:
UTS : 40 % UAS: 40 % Tugas Kelompok : 20 % (5 orang per kelompok)
Thank you
15
24-Mar-14
Siapakah customer nya? • Pembuka kaleng • • • •
Individu yg akan menggunakan di rumah Desainer pengemas Pekerja produksi Tukang service
• Mesin produksi untuk pabrik • • • •
Teknisi Operator Staf yang menginstal mesin Personel maintenance
16
