pembuatan alat praktikum perawatan kompresor torak ganda
advertisement
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM PERAWATAN KOMPRESOR TORAK GANDA PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi DIII Teknik Mesin Disusun oleh: ILHAM RAGIL PRASTYO I 8107002 PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010 commit to user perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id HALAMAN PERSETUJUAN PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM PERAWATAN KOMPRESOR TORAK GANDA Disusun Oleh : ILHAM RAGIL PRASTYO I 8107002 Proyek Akhir ini telah disetujui untuk diajukan dihadapan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Pembimbing I Pembimbing II Eko Prasetya Budiana, ST, MT NIP. 19710926 1999031 002 Eko Surojo, ST, MT NIP. 19690411 200003 1 008 commit to user ii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id HALAMAN PENGESAHAN PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM KOMPRESOR TORAK GANDA Disusun oleh : Ilham Ragil Prastyo I 8107002 Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada : 1. Hari : Selasa Tanggal : 10 Agustus 2010 Tim Penguji : Eko Prasetya Budiana, ST. MT. NIP. 19710926 199903 1 002 2. (........................................) Eko Surojo, ST. MT. NIP. 19690411 200003 1 008 3. (........................................) Dody Ariawan, ST. MT. NIP. 19730804 199903 1 003 4. (........................................) Teguh Triyono, ST NIP. 19710430 199802 1 001 (........................................) Mengetahui, Ketua Program D3 Teknik Mesin Fakultas Teknik UNS Zainal Arifin, ST., MT. NIP. 197303082000031001 Disahkan, Koordinator Proyek Akhir Fakultas Teknik Jaka Sulistya Budi , ST NIP. 196710191999031001 commit to user iii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ABSTRAK Ilham Ragil Prastyo, I8107002, Pembuatan Alat Praktikum Perawatan Kompresor Torak Ganda, Proyek Akhir, Program Studi Diploma III Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Alat praktikum perawatan kompresor adalah salah satu perlengkapan yang dibutuhkan dalam laboratorium perawatan dasar di Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Untuk memenuhi mata kuliah proyek akhir, sekaligus menyempurnakan laboratorium perawatan dasar, merupakan faktor yang mendorong untuk merancang dan membuat alat praktikum perawatan kompresor beserta modul tentang perawatan, pembongkaran, dan pemasangan. Alat ini memiliki bagian utama yaitu kompresor, motor listrik, reservoir/tabung. Untuk mentransmisikan daya dari motor menuju ke kompresor digunakan, pulley dan V-belt. Proses pembuatannya melalui beberapa tahapan yaitu pemotongan, pengelasan, pelubangan, perakitan komponen dan pengecatan. Dari hasil pembuatan alat praktikum perawatan kompresor didapatkan rangka atau meja alat dengan ukuran panjang 1000 mm, lebar 550 mm, tinggi 700 mm, indikator tegangan dan arus yang masuk ke motor listrik, mekanisme pengencangan sabuk serta modul praktikum. commit to user iv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT. yang memberikan limpahan rahmat, karunia dan hidayah-Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul Pembuatan Alat Praktikum Perawatan Kompresor Torak Ganda ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan suatu apapun. Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam laporan ini, penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Zainal Arifin, ST.,MT Selaku ketua program DIII Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. 2. Bapak Eko Prasetya Budiana ST., MT. Selaku pembimbing Proyek Akhir I. 3. Bapak Eko Surojo ST., MT. Selaku pembimbing Proyek Akhir II. 4. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST. Selaku koordinator proyek akhir. 5. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya. 6. Rekan-rekan mahasiswa DIII Produksi angkatan 2007. 7. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca bagi pada umumnya. Amin. Surakarta, Juli 2010 Penulis commit to user v perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iii ABSTRAKSI...................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ........................................................................................ v DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xiii BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1 1.1. Latar Belakang ................................................................................ 1 1.2. Perumusan Masalah ........................................................................ 2 1.3. Tujuan Tugas Akhir ........................................................................ 2 1.4. Manfaat Tugas Akhir ...................................................................... 2 1.5. Kerangka Pemikiran ....................................................................... 3 1.6. Waktu Pelaksanan ........................................................................... 5 BAB II DASAR TEORI .................................................................................... 6 2.1. Pengertian Kompresor .................................................................... 6 2.2. Jenis-jenis Kompresor .................................................................... 7 2.2.1. Klasifikasi kompresor tergantung metode kompresi ............. 8 commit to user vi perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 2.2.2. Klasifikasi menurut bentuk ................................................... 8 2.2.3. Klasifikasi menurut kecepatan putar ..................................... 8 2.2.4. Klasifikasi menurut gas refrigerant ....................................... 8 2.2.5. Klasifikasi menurut konstruksi.............................................. 8 2.3. Kompresor Torak Jenis-V............................................................... 9 2.3.1. Langkah hisap ....................................................................... 9 2.3.2. Langkah kompresi ................................................................ 10 2.3.3. Langkah keluar ..................................................................... 10 2.4. Statika ............................................................................................ 16 2.4.1. Gaya luar .............................................................................. 16 2.4.2. Gaya dalam ........................................................................... 17 2.4.3. Tumpuan............................................................................... 20 2.4.4. Diagram gaya dalam ............................................................. 21 2.5. Pulley dan Sabuk ........................................................................... 23 2.5.1. Perbandingan kecepatan ....................................................... 24 2.5.2. Perhitungan panjang sabuk................................................... 25 2.5.3. Sudut singgung sabuk dan puli............................................. 25 2.5.4. Sudut kontak puli ................................................................. 25 2.5.5. Kecepatan linear sabuk ......................................................... 26 2.5.6. Massa sabuk per meter ......................................................... 26 2.5.7. Gaya sentrifugal ................................................................... 26 2.5.8. Besarnya tegangan yang bekerja pada sabuk V ................... 27 2.5.9. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk .................................. 27 commit to user vii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 2.6. Proses Pengelasan .......................................................................... 28 2.6.1. Sambungan las ...................................................................... 29 2.6.2. Memilih besarnya arus ......................................................... 30 2.6.3. Rumus yang digunakan dalam perhitungan las .................... 31 2.7. Pemilihan Mur dan Baut ................................................................ 32 2.8. Proses Pemesinan........................................................................... 33 2.8.1. Mesin frais ............................................................................ 33 BAB III ANALISA PERHITUNGAN ........................................................... 36 3.1. Prinsip Kerja ................................................................................ 36 3.2. Perhitungan dan Analisa Gaya .................................................... 37 3.2.1. Perhitungan gaya yang terjadi akibat kekencangan sabuk..37 3.2.2. Perhitugan kekuatan rangka ............................................... 41 3.2.3. Perhitungan kekuatan sambungan las ................................ 48 3.2.4. Perhitungan kekuatan baut ................................................ 50 BAB IV PROSES PRODUKSI ...................................................................... 53 4.1. Langkah Pengerjaan .................................................................... 53 4.1.1. Membuat rangka ................................................................ 53 4.1.2. Proses perakitan ................................................................. 55 4.2. Biaya Pembelian Komponen Alat ............................................... 58 4.3. Waktu Pemesinan ........................................................................ 60 4.3.1. Pembuatan alur pada landasan motor ................................ 60 4.3.2. Pembuatan alur pada landasan bawah................................ 61 commit to user viii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB V PENUTUP............................................................................................ 64 5.1. Kesimpulan .................................................................................... 64 5.2. Saran .............................................................................................. 64 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN commit to user ix perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kompresi fluida................................................................................ 7 Gambar 2.2 Langkah kerja kompresor kerja tunggal .......................................... 10 Gambar 2.3 Kompresor torak kerja tunggal jenis –V ......................................... 11 Gambar 2.4 Konstruksi torak kompresor ............................................................ 13 Gambar 2.5 Konstruksi katup pita (Reed Valve)................................................. 13 Gambar 2.6 Konstruksi katup cincin ................................................................... 14 Gambar 2.7 Konstruksi katup kanal .................................................................... 14 Gambar 2.8 Diagram gaya bebas statika kesetimbangan .................................... 17 Gambar 2.9 Tanda gaya normal ......................................................................... 17 Gambar 2.10 Tanda untuk gaya geser ................................................................. 18 Gambar 2.11 Tanda untuk momen lentur ........................................................... 19 Gambar 2.12 Tumpuan rol .................................................................................. 20 Gambar 2.13 Tumpuan sendi .............................................................................. 20 Gambar 2.14 Tumpuan jepit ............................................................................... 20 Gambar 2.15 Tumpuan sederhana beban terpusat .............................................. 21 Gambar 2.16 Diagram gaya normal beban terpusat ............................................ 22 Gambar 2.17 Diagram gaya geser beban terpusat............................................... 22 Gambar 2.18 Diagram momen lentur beban terpusat ......................................... 22 Gambar 2.19 Tumpuan sederhana beban merata ................................................ 22 Gambar 2.20 Diagram gaya normal beban merata ............................................. 23 Gambar 2.21 Diagram gaya geser normal merata............................................... 23 Gambar 2.22 Diagram momen lentur beban merata ........................................... 23 commit to user x perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Gambar 2.23 Tegangan dan sudut kontak pada sabuk ........................................ 24 Gambar 2.24 Sambungan las butt joint ............................................................... 29 Gambar 2.25 Sambungan las lap joint ................................................................ 29 Gambar 2.26 Sambungan las edge joint.............................................................. 30 Gambar 2.27 Sambungan las T- joint ................................................................. 30 Gambar 2.28 Mesin frais ..................................................................................... 34 Gambar 3.1 Sketsa alat praktikum perawatan kompresor.................................. 36 Gambar 3.2 Sketsa transmisi sabuk .................................................................... 37 Gambar 3.3 Penampang sabuk ............................................................................ 39 Gambar 3.4 Sketsa rangka .................................................................................. 41 Gambar 3.5 Reaksi gaya luar batang E-F ........................................................... 41 Gambar 3.6 Reaksi gaya dalam batang E-F ........................................................ 42 Gambar 3.7 Potongan kiri (X-X) batang E-F ...................................................... 42 Gambar 3.8 Potongan kiri (Y-Y) batang E-F ...................................................... 43 Gambar 3.9 Potongan kanan (Z-Z) batang E-F................................................... 44 Gambar 3.10 Diagram gaya normal batang E-F ................................................. 45 Gambar 3.11 Diagram gaya geser batang E-F .................................................... 45 Gambar 3.12 Diagram momen lentur batang E-F ............................................... 46 Gambar 3.13 Penampang besi hollow................................................................. 46 Gambar 3.14 Sketsa pengelasan rangka .............................................................. 48 Gambar 3.15 Sketsa pembebanan baut ............................................................... 50 Gambar 4.1 Konstruksi rangka ........................................................................... 53 Gambar 4.2 Skema rangkain listrik..................................................................... 57 commit to user xi perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Jadwal pelaksanaan tugas akhir ........................................................... 5 Tabel 3.1 Gaya pada batang E-F ......................................................................... 45 Tabel 4.1 Daftar harga komponen alat ................................................................ 67 commit to user xii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR NOTASI A = Luas penampang (mm2), pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (mm) a = Luas penampang sabuk (m²) b = Lebar rongga hollow (mm) D = Diameter puli (m), diameter pisau potong (mm) d = Tebal benda kerja yang terpotong (mm) e = Jarak las dengan beban (mm) F = Gaya (N) f = Pemakanan (m/menit) ft = Pemakanan per gigi (mm) Iz = Momen inersia irisan balok terhadap sumbu netral (m4) L = Panjang sabuk (m), panjang sabuk (1 m) l = Lebar luar hollow (mm) M = Momen lentur pada penampang yang dituju (Nm) m = Massa sabuk per meter (kg/m) N = Gaya normal (kg), kecepatan putar (rpm) n = Jumlah gigi pada pisau potong P = Tekanan (N/mm2), gaya geser (kg) r = Jari-jari puli (m) SF = Safety Faktor s = Lebar rigi las (mm) T = Tegangan pada sabuk (N) Tc = Gaya sentrifugal (N) t = Tebal rigi las (mm) V = Kecepatan keliling sabuk ( m/s ), kecepatan potong (m/menit) x = Jarak sumbu poros (m) y = jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang dituju (m commit to user = Section modulus (mm³) Z xiii perpustakaan.uns.ac.id t = tegangan geser (kg/m2) s = tegangan tarik (kg/cm2) 鼸⑸Ƽ digilib.uns.ac.id Tegangan tarik yang boleh terjadi pada setiap baut (N/mm²) sy = Tegangan lentur (N/m² = Pa) σb = Tegangan bending (N/mm2) q = Sudut kontak puli ( ˚ ) ρ = Massa jenis sabuk (kg/m³) π = Koefisien geser antara sabuk dan puli β = Sudut alur puli/sabuk ( ° ) commit to user xiv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang D3 Teknik Mesin Produksi adalah salah satu program studi di Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Program D3 Teknik Mesin Produksi ditempuh selama 6 semester yang terbagi menjadi 113 sks. Selama menumpuh 113 sks tersebut, mahasiswa dihadapkan pada 53 mata kuliah yang salah satu diantaranya adalah pratikum perawatan dasar. Berdasarkan peninjauan di laboratorium praktikum perawatan dasar, alat-alat paktikum yang tersedia belum terorganisir dan tersusun secara rapi dan belum dilengkapi dengan manual book serta modul praktikum secara jelas dan benar. Kompresor adalah salah satu perlengkapan yang dibutuhkan dalam laboratorium perawatan dasar di Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Untuk memenuhi mata kuliah proyek akhir, sekaligus menyempurnakan laboratorium perawatan dasar, merupakan faktor yang mendorong untuk merancang dan membuat alat praktikum perawatan kompresor beserta modul tentang perawatan, pembongkaran, dan pemasangan. commit to user 1 2 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1.2 Perumusan Masalah Bagaimana cara merancang dan merakit alat praktikum perawatan dasar kompresor dengan penggerak motor listrk yang sederhana, praktis dan efisien. 1.3 Tujuan Tugas Akhir Tujuan dari tugas akhir ini adalah menyadiakan alat praktikum perawatan kompresor yang sederhana, praktis, dan efisien guna menunjang kelengkapan alat pada mata kuliah praktikum perawatan dasar. 1.4 Manfaat Tugas Akhir Tugas akhir ini mempunyai manfaat sebagai berikut: 1. Secara Teoritis Mahasiswa dapat memperoleh pengetahuan dan pengalaman dalam perancangan serta pembuatan peralatan praktikum. 2. Secara Praktis Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang sudah diperoleh selama masa perkuliahan dan melatih keterampilan dalam bidang perancangan, pengelasan dan permesinan. commit to user 3 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1.5 Kerangka Pemikiran 1. Langkah-langkah dalam pembuatan alat praktikum perawatan kompresor torak ganda ( + modul praktikum ) Tahap I : Mulai Tahap II : Membuat proposal Tahap III : Mencari data Tahap IV : Membuat rancangan gambar sket Tahap V : Membuat perhitungan Tahap VI : Membuat gambar alat Tahap VII : Membuat alat Tahap VIII : Pengujian alat Tahap IX : Membuat laporan commit to user 4 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2. Metode Pelaksanaan Mulai Membuat proposal Mencari data Membuat desain Membuat gambar alat Menentukan material Membeli komponen Membuat komponen Perakitan Pengujian alat Pembuatan laporan Selesai commit to user 5 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1.6 Waktu dan Pelaksanaan Proyek akhir ini diperkirakan selesai dalam waktu enam bulan, dilaksanakan dibengkel swasta dan bengkel Fakultas Teknik UNS. Jadwal Pelaksanaan No Jenis Kegiatan 1 Mulai Pengerjaan 2 Februari Maret April Mei Membuat Proposal 3 Mencari Data 4 Membuat desain 5 Membuat gambar alat 6 Menentukan material 7 Membeli komponen 8 Membuat komponen 9 Perakitan 10 Pengujian alat 11 Pembuatan laporan Tabel 1.1 Jadwal pelaksanaan tugas akhir commit to user Juni Juli Agust perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB II DASAR TEORI 2.1. Pengertian Kompresor Kompresor adalah pesawat / mesin yang berfungsi untuk memampatkan atau menaikkan tekanan udara atau fluida gas atau memindahkan fluida gas dari suatu tekanan statis rendah ke suatu keadaan tekanan statis yang lebih tinggi. Udara atau fluida gas yang dihisap kompresor biasanya adalah udara / fluida gas dari atmosfer walaupun banyak pula yang menghisap udara / fluida gas spesifik dan bertekanan lebih tinggi dari atmosfer, dalam hal ini kompresor berfungsi sebagai penguat atau booster. Kompresor ada pula yang menghisap udara / fluida gas yang bertekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfer yang biasa disebut pompa vakum. Pemampatan fluida gas dapat dijelaskan dengan hukum Pascal yaitu tekanan yang dikenakan pada satu bagian fluida dalam wadah tertutup akan diteruskan ke segala arah sama besar. commit to user 6 7 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id F F Gambar 2.1 Kompresi fluida Sesuai dengan gambar 2.1 di atas dimana fluida ditempatkan dalam silinder dengan luas penampang A dan panjang langkahnya l dan dikompresi dengan gaya F melalui sebuah piston, sehingga tekanan fluida di dalam silinder adalah : P= F ............................................................................................(2.1) A Tekanan ini akan diteruskan ke semua titik dalam silinder dengan sama besar. 2.2. Jenis-Jenis Kompresor Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Kompresor dapat dibagi dalam dua jenis utama,yaitu kompresor positif, dimana gas dihisap masuk kedalam silinder dikompresikan; dan kompresor nonpositif, dimana gas yang dihisap masuk commit to user 8 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id kedalam dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah enrgi kinetik untuk menaikkan tekanan 2.2.1. Klasifikasi kompresor tergantung metode kompresi 1. Kompresor torak, bolak- balik ( metode kompresi positif ) 2. Kompresor torak tingkat ganda ( metode kompresi positif ) 3. Kompresor putar ( metode kompresi positif ) 4. Kompresor sekrup ( metode kompresi positif ) 5. Kompresor centrifugal satu tingkat (metode kompresi centrifugal) 6. Kompresor centrifugal tingkat ganda (metode kompresi centrifugal) 2.2.2. Klasifikasi menurut bentuk 1. Jenis vertikal 2. Jenis horizontal 3. Jenis silinder banyak ( jenis –V, jenis –W, jenis –VV ) 2.2.3. Klasifikasi menurut kecepatan putar 1. Jenis kecepatan tinggi 2. Jenis kecepatan rendah 2.2.4. Klasifikasi menurut gas refrigeran 1. Kompresor ammonia 2. Kmpresor Freon 3. Kompresor CO2 2.2.5. Klasifikasi menurut konstruksi 1. Jenis terbuka commit to user 9 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2. Jenis hermatik 3. Jenis semi hermatik Berikut ini akan diberikan penjelasan secara khusus tentang kompresor torak jenis –V yang banyak digunakan pada waktu ini. 2.3. Kompresor Torak Jenis –V Dalam modul ini hanya akan dibahas khusus konstruksi kompresor torak, karena pada umumnya kompresor udara yang digunakan pada bidang kerja otomotif skala menengah kecil adalah kompresor torak Kompresor torak atau kompresor bolak-balik pada dasarnya adalah merubah gerakan putar dari penggerak mula menjadi gerak bolak-balik torak / piston. Gerakan ini diperoleh dengan menggunakan poros engkol dan batang penggerak yang menghasilkan gerak bolak-balik pada torak. Gerakan torak akan menghisap udara ke dalam silinder dan memampatkannya. Langkah kerja kompresor torak hampir sama dengan konsep kerja motor torak yaitu: 2.3.1. Langkah hisap Langkah isap adalah bila poros engkol berputar searah putaran jarum jam, torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Tekanan negatif terjadi pada ruangan di dalam silinder yang ditinggalkan torak sehingga katup isap terbuka oleh perbedaaan tekanan dan udara terisap masuk ke silinder. commit to user 10 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.3.2. Langkah kompresi Langkah kompresi terjadi saat torak bergerak dari TMB ke TMA, katup isap dan katup buang tertutup sehingga udara dimampatkan dalam silinder. 2.3.3. Langkah keluar Bila torak meneruskan gerakannya ke TMA, tekanan di dalam silinder akan naik sehingga katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara sehingga udara akan keluar. Gambar 2.2 Langkah kerja kompresor kerja tunggal commit to user 11 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Profil detail konstruksi kompresor torak kerja tunggal dicontohkan pada gambar berikut : Gambar 2.3 Kompresor torak kerja tunggal jenis –V Beberapa bagian dari konstruksi kompresor udara jenis torak / piston antara lain meliputi silinder, kepela silinder, torak/piston, batang torak, poros engkol, katup-katup, kotak engkol dan alat-alat bantu. Berikut ini akan diuraikan beberapa bagian utama dari kompresor torak. 1. Silinder dan Kepala Silinder Silinder mempunyai bentuk silindris dan merupakan bejana kedap udara dimana torak bergerak bolak-balik untuk mengisap dan memampatkan udara. Silinder harus kuat menahan beban tekanan yang ada. Silinder untuk tekanan kurang dari 50 kgf/cm2 (4,9 Mpa) pada umunya menggunakan besi cor sebagai bahan silindernya. Bagian dalam silinder diperhalus sebab cincin torak akan meluncur pada commit to user 12 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id permukaan dalam silinder. Dinding bagian luar silinder diberi sirip-sirip untuk memperluas permukaan sehingga lebih cepat / kuat memancarkan panas yang timbul dari proses kompresi di dalam silinder. Kompresor dengan pendingin air diperlengkapi dengan selubung air di dinding luar silinder. Kepala silinder terbagi menjadi dua bagian, satu bagian sisi isap dan satu bagian sisi tekan. Sisi isap dilengkapi dengan katup isap dan sisi tekan dilengkapi dengan katup tekan. 2. Torak dan Cincin Torak Torak merupakan komponen yang betugas untuk melakukan kompresi terhadap udara/ gas, sehingga torak harus kuat menahan tekanan dan panas. Torak juga harus dibuat seringan mungkin untuk mengurangi gaya inersia dan getaran. Cincin torak dipasangkan pada alur-alur torak dan berfungsi sebagai perapat antara torak dan dinding silinder. Jumlah cincin torak bervariasi tergantung perbedaan tekanan sisi atas dan sisi bawah torak. Pemakaian 2 sampai 4 cincin torak biasanya dipakai pada kompresor dengan tekanan kurang dari 10 kgf/cm2. Pada kompresor tegak dengan pelumasan minyak, pada torak dipasangkan sebuah cincin pengikis minyak yang dipasang pada alur terbawah. Sedangkan pada kompresor tanpa pelumasan, cincin torak dibuat dari bahan yang spesifik yaitu karbon atau teflon. commit to user 13 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.4 Konstruksi torak kompresor 3. Katup – katup Katup-katup pada kompresor membuka dan menutup secara otomatis tanpa mekanisme penggerak katup. Pembukaan dan penutupan katup tergantung dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder. Jenis-jenis katup yang biasa digunakan adalah jenis katup pita, katup cincin, katup kanal dan katup kepak. Gambar 2.5 Konstruksi katup pita (Reed Valve) commit to user 14 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.6 Konstruksi katup cincin Gambar 2.7 Konstruksi katup kanal 4. Poros Engkol Dan Batang Torak Poros engkol dan batang torak mempunyai fungsi utama untuk mengubah gerakan putar menjadi gerak bolak-balik. Secara konstruksi, poros engkol dan batang torak kompresor hampir sama dengan yang terdapat pada motor bakar. Ujung poros engkol berhubungan dengan transmisi daya dari sumber penggerak. Poros engkol dan batang torak biasa terbuat dari baja tempa. commit to user 15 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 5. Kotak Engkol Kotak engkol adalah sebagai blok mesinnya kompresor yang berfungsi sebagai dudukan bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari masa yang bergerak bolak-balik serta gaya pada torak. Pada kompresor dengan pelumasan minyak kotak engkol sekaligus sebagai tempat/ bak penampung minyak pelumas. 6. Pengatur Kapasitas Volume udara yang dihasilkan kompresor harus sesuai dengan kebutuhan. Jika kompresor terus bekerja maka tekanan dan volume udara akan terus meningkat melebihi kebutuhan dan berbahaya terhadap peralatan. Untuk mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan kompresor digunakan alat yang biasa disebut pembebas beban (unloader).Pembebas beban dapat digolongkan menurut azas kerjanya yaitu : pembebas beban katup isap, pembebas beban celah katup, pembebas beban trotel isap dan pembebas beban dengan pemutus otomatis. Pembebas beban yang difungsikan untuk memperingan beban pada waktu kompresor distart agar penggerak mula dapat berjalan lancar dinamakan pembebas beban awal. commit to user 16 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.4. Statika Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi suatu obyek tinjauan utama. Sedangkan dalam perhitungan kekuatan rangka, gaya-gaya yang diperhitungkan adalah gaya luar dan gaya dalam. 2.4.1. Gaya luar Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban berasal dari luar system yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gaya luar dapat berupa gaya vertikal, horizontal dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu untuk menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat dari kesetimbangan : ΣFx = 0 ......................................................................................... (2.2) ΣFy = 0 ......................................................................................... (2.3) ΣM = 0 ......................................................................................... (2.4) commit to user 17 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.8 Diagram gaya bebas statika kesetimbangan 2.4.2. Gaya dalam Gaya dalam adalah gaya yang bekerja di dalam konstruksi sebagai reaksi terhadap gaya luar. Gaya dalam dapat dibedakan menjadi : 1. Gaya normal (Normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang. Gambar 2.9 Tanda gaya normal Perjanjian tanda : N (-) jika sebagai gaya desak N (+) jika sebagai gaya tarik commit to user 18 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Rumus tegangan normal: s = N æ kg ö ç 2 ÷ ..................................................................... (2.5) cm ø Aè Dimana: s = Tegangan tarik (kg/cm2) N = Gaya normal (kg) A = Luas penampang (cm2) 2. Gaya lintang / geser (shearing force) adalah gaya yeng bekerja tegak lurus sumbu batang. Gaya geser (+) berputar searah . . Jarum jam Gaya geser (-) berputar berlawanan jarum jam Gambar 2.10 Tanda untuk gaya geser t = P æ kg ö ç 2÷ m è ø ........................................................................ (2.6) A Dimana: t = Tegangan geser (kg/m2) P = Gaya geser (kg) A = Luas penampang (m2) commit to user 19 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 3. Momen lentur ( bending momen) Momen lenturan positif cenderung terlihat cekung Momen positif ( + ) Momen lenturan negatif cenderung terlihat cembung Momen negatif ( - ) Gambar 2.11 Tanda untuk momen lentur Mencari lenturan maksimum: sy = ( ) M x .y N 2 ................................................................. (2.7) m Iz Keterangan : sy = Tegangan lentur (N/m² = Pa) y = Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang dituju (m) M = Momen lentur pada penampang yang dituju (Nm) Iz = Momen inersia irisan balok terhadap sumbu netral (m4) commit to user 20 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.4.3. Tumpuan 1. Tumpuan Rol Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu. Gambar 2.12 Tumpuan rol 2. Tumpuan Sendi Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah yang tegak lurus terhadap sumbu sendinya. Gambar 2.13 Tumpuan sendi 3. Tumpuan Jepit Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah yang tegak lurus dengan sumbu jepitnya dan dapat menahan momen. Gambar 2.14 Tumpuan commit to user jepit 21 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.4.4. Diagram gaya dalam 1. Definisi Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. 2. Macam-Macam Diagram Gaya Dalam a. Diagram Gaya Normal / Normal Force Diagram ( NFD ) Diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi pada suatu konstruksi. b. Diagram Gaya Geser / Shearing Force Diagram ( SFD ) Diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi pada suatu konstruksi. c. Diagram Momen Lentur / Bending Moment Diagram ( BMD ) Diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi pada suatu konstruksi. 3. Aturan Pembuatan NFD, SFD dan BMD a. Beban Terpusat Gambar 2.15 Tumpuan sederhana beban terpusat commit to user 22 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1) Diagram gaya normal ( NFD ) Gambar 2.16 Diagram gaya normal beban terpusat 2) Diagram gaya geser ( SFD ) berbentuk horisontal Gambar 2.17 Diagram gaya geser beban terpusat 3) Diagram momen lentur ( BMD ) berbentuk linier miring Gambar 2.18 Diagram momen lentur beban terpusat b. Beban Merata commit to user Gambar 2.19 Tumpuan sederhana beban merata 23 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1) Diagram gaya normal ( NFD ) Gambar 2.20 Diagram gaya normal beban merata 2) Diagram gaya geser ( SFD ) nernentuk linier miring Gambar 2.21 Diagram gaya geser normal merata 3) Diagram momen lentur ( BMD ) berbentuk parabola Gambar 2.22 Diagram momen lentur beban merata 2.5. Pulley dan Sabuk Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang mereduksi putaran dari motor menuju kompresor, ini juga berfungsi sebagai kopling putaran motor dengan kompresor. Puli dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja pres, atau aluminium (Khurmi dan Gupta, 2002) . commit to user 24 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda. Tipe sabuk antara lain: sabuk flat, sabuk V, dan sabuk circular. Faktor-faktor dalam perencanaan sabuk (Khurmi dan Gupta, 2002) : 2.5.1. Perbandingan kecepatan Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis dengan persamaan sebagai berikut. (Khurmi dan Gupta, 2002) : 鋘 鋘 .................................................................................. (2.8) dimana: D1= Diameter puli penggerak (m) D2= Diameter puli pengikut (m) N1= Kecepatan puli penggerak (rpm) Gambar 2.23 Tegangan dan sudut kontak pada sabuk commit to user 25 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.5.2. Perhitungan panjang sabuk Perhitungan panjang sabuk ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : L= 뇠漠 dimana: 뇠 2 ................................................... (2.9) L = Panjang sabuk ( m ) x = Jarak sumbu poros ( m ) 뇠 = Jari-jari puli penggerak ( m ) 뇠漠 = Jari-jari puli pengikut ( m ) 2.5.3. Sudut singgung sabuk dan puli Perhitungan sudut singgung sabuk dan puli ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : dimana : 漠 ........................................................... (2.10) α = Sudut singgung sabuk dan puli ( ˚ ) = Diameter puli penggerak ( m ) 漠= Diameter puli pengikut ( m ) 2.5.4. Sudut kontak puli Perhitungan sudut kontak puli ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : q = ( 180 + 2.α ) π/180 ...............................................................(2.11) q = Sudut kontak puli ( ˚ ) commit to user 26 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.5.5. Kecepatan keliling sabuk Perhitungan kecepatan sabuk ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : .鋘 . 똠5 ( m/s ) .....................................................................(2.12) dimana : = Diameter puli ( m ) ⁸ = Putaran motor ( rpm ) 2.5.6. Massa sabuk per meter Perhitungan kecepatan sabuk ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : m a X L X ρ ........................................................................... (2.13) dimana : m = Massa sabuk per meter (kg/m) a = Luas penampang sabuk (m²) L = Panjang sabuk (1 m) ρ = Massa jenis sabuk (kg/m³) 2.5.7. Gaya sentrifugal Perhitungan gaya sentrifugal ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : Tc = m . ( V )² ........................................................................... (2.14) dimana : Tc = Gaya sentrifugal (N) m = Massa sabuk ( kg/m ) commit to user V = Kecepatan keliling sabuk ( m/s ) 27 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.5.8. Besarnya tegangan yang bekerja pada sabuk V Perhitungan tegangan yang bekerja pada sabuk V ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : 2,3 Ǵ μ . Ǵ = .................................................... (2.16) Dimana: = Tegangan total sisi kencang (N) 漠 = Tegangan total sisi kendor (N) π = Koefisien geser antara sabuk dan puli θ = Sudut kontak puli (rad) β = Sudut alur puli/sabuk (°) 2.5.9. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk Perhitungan daya yang ditransmisikan oleh sabuk V ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) : P T Dimana : T漠 v ........................................................................ (2.17) P = Daya yang ditransmisikan oleh sabuk (Watt) = Tegangan total sisi kencang (N) 漠 = Tegangan total sisi kendor (N) V = Kecepatan keliling sabuk ( m/s ) 2.6. Proses Pengelasan Dalam proses pengelasan rangka, jenis las yang digunakan adalah las listrik DC dengan pertimbangan mendapatkan sambungan las yang commitakan to user perpustakaan.uns.ac.id 28 digilib.uns.ac.id kuat. Pada dasarnya instalasi pengelasan busur logam terdiri dari bagian– bagian penting sebagai berikut (Kenyon, 1985): 1. Sumber daya, yang bisa berupa arus bolak balik (ac) atau arus searah (dc). 2. Kabel timbel las dan pemegang elektroda. 3. Kabel balik las (bukan timbel hubungan ke tanah) dan penjepit. 4. Hubungan ke tanah. Fungsi lapisan elektroda dapat diringkaskan sebagai berikut : 1. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan logam cair. 2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol. 3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oksidasi elemen– elemen tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las mempunyai sifat–sifat mekanis yang memuaskan. 4. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat pendinginan. 5. Membantu mengontrol (bersama-sama dengan arus las) ukuran dan frekuensi tetesan logam cair. 6. Memungkinkan dipergunakannya posisi yang berbeda. Dalam las listrik, panas yang akan digunakan untuk mencairkan logam diperoleh dari busur listrik yang timbul antara benda kerja yang dilas commit to user dan kawat logam yang disebut elektroda. Elektroda ini terpasang pada 29 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id pegangan atau holder las dan didekatkan pada benda kerja hingga busur listrik terjadi. Karena busur listrik itu, maka timbul panas dengan temperatur maksimal 6000oC yang dapat mencairkan logam (Kenyon, 1985). 2.6.1. Sambungan las Ada beberapa jenis sambungan las, yaitu: 1. Butt joint Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang sama. Gambar 2.24 Sambungan las butt joint 2. Lap joint Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang pararel. Gambar 2.25 Sambungan las lap joint commit to user 30 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 3. Edge joint Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paparel, tetapi sambungan las dilakukan pada ujungnya. Gambar 2.26 Sambungan las edge joint 4. T- joint Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain. Gambar 2.27 Sambungan las T- joint 2.6.2. Memilih besarnya arus Besarnya arus listrik untuk pengelasan tergantung pada diameter elektroda dan jenis elektroda. Tipe atau jenis elektroda tersebut misalnya: E 6010, huruf E tersebut singkatan dari elektroda, 60 menyatakan kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi, angka 1 menyatakan posisi pengelasan segala posisi dan angka 0 untuk pengelasan commit todatar user dan horisontal. Angka keempat 31 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id adalah menyatakan jenis selaput elektroda dan jenis arus (Kenyon, 1985). Besar arus listrik harus sesuai dengan elektroda, bila arus listrik terlalu kecil, maka: 1. Pengelasan sukar dilaksanakan. 2. Busur listrik tidak stabil. 3. Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan benda kerja. 4. Hasil pengelasan atau rigi-rigi las tidak rata dan penetrasi kurang dalam. Apabila arus terlalu besar maka: 1. Elektroda mencair terlalu cepat. 2. Hasil pengelasan atau rigi-rigi las menjadi lebih besar permukaannya dan penetrasi terlalu dalam. 2.6.3. Rumus yang digunakan dalam perhitungan las 1. Menentukan luas penampang las. (Khurmi dan Gupta, 2002) 2 2 ................................................................... (2.19) 2. Tegangan geser las. (Khurmi dan Gupta, 2002) ................................................................................. (2.20) 3. Momen lentur las. (Khurmi dan Gupta, 2002) . = ............................................................................... (2.21) commit to user 32 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 4. Section modulus. (Khurmi dan Gupta, 2002) . ................................................................ (2.22) 5. Tegangan lentur. (Khurmi dan Gupta, 2002) .............................................................................. (2.23) 6. Tegangan geser maksimal. (Khurmi dan Gupta, 2002) ࡈ Dimana: 漠 漠 4 漠 ................................................... (2.24) A : luas pengelasan (mm2) τ : tegangan geser (N/mm2) Z : Section modulus (mm3) P : beban (N) : tegangan lentur (N/mm2) s : lebar rigi las (mm) t : tebal rigi las (mm) b : lebar rongga hollow (mm) l : lebar luar hollow (mm) e : jarak las dengan beban (mm) 2.7. Pemilihan Mur dan Baut Pemilihan mur dan baut merupakan pengikat yang sangat penting. Untuk mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut commit to user 33 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan secara teliti dan direncanakan dengan matang di lapangan. Rumus yang digunakan dalam perhitungan mur dan baut 1. Beban tiap baut searah vektor pembebanan. (Khurmi dan Gupta, 2002) W ......................................................................................... (2.25) W = Beban utama (N) n = Jumlah baut Beban tiap baut searah vektor pembebanan (N) 2. Beban tiap baut yang tegak lurus terhadap pusat gravitasi. (Khurmi dan Gupta, 2002) W漠 l1 W漠 2 W.e.l1 l2 2 l3 2 l4 2 .......................................................... (2.26) Beban tiap baut yang tegak lurus terhadap pusat gravitasi (N) e = Jarak antara pusat gravitasi dan beban utama (mm) l = Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu baut (mm) 3. Tegangan geser tiap baut. (Khurmi dan Gupta, 2002) τえ τえ θ 7 7 W 漠 W漠 漠 2 x W x W 漠 x cos θ ...................... (2.27) Tegangan geser (N/mm²) = Sudut terkecil antara Ws1 dan Ws2 ( ° ) 4. Tegangan geser akibat beban. (Khurmi dan Gupta, 2002) τ ................................................................................... (2.28) dc = diameter inti baut (mm) commit to user τ = Tegangan geser akibat beban (N/mm2) 34 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2.8 Proses Pemesinan 2.8.1. Mesin frais Mesin frais merupakan alat pemotong logam yang fungsi utamanya adalah untuk melakukan pemakanan pada permukaan benda kerja. Pada aplikasinya mesin frais bisa digunakan untuk melubangi benda kerja, membuat alur, dan membuat roda gigi. Gambar 2.28 Mesin frais Berikut beberapa rumus yang digunakan untuk mencari lama waktu pemesinan pada mesin frais. 1. Kecepatan pemotongan. (Eko Marsyahyo, 2003) ⁸ .............................................................................. (2.28) V = kecepatan potong (m/menit) D = diameter pisau potong (mm) N = kecepatan putar spindle (rpm) commit to user 35 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2. Pemakanan. (Eko Marsyahyo, 2003) ⁸ .............................................................................. (2.29) f = pemakanan (m/menit) ft = Pemakanan per gigi (mm) n = Jumlah gigi pada pisau potong 3. Pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja. (Eko Marsyahyo, 2003) 漠 漠 ........................................................ (2.30) A = Pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (mm) d = Tebal benda kerja yang terpotong (mm) commit to user perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB III ANALISA PERHITUNGAN 3.1. Prinsip Kerja Gambar 3.1 Sketsa alat praktikum perawatan kompresor Kompresor adalah pesawat / mesin yang berfungsi untuk memampatkan atau menaikkan tekanan udara atau fluida gas atau memindahkan fluida gas dari suatu tekanan statis rendah ke suatu keadaan tekanan statis yang lebih tinggi. Sedangkan bagian-bagian utama dari alat praktikum perawatan kompresor ini adalah: 1. Kompresor 2. Motor Listrik 3. Tabung 4. Rangka commit to user 36 37 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Persiapan dan langkah pengoperasian: 1. Memastikan sabuk segaris dengan puli pada kompresor. 2. Memastikan putaran puli pada arah yang benar. 3. Memastikan kabel dan selang terpasang dengan kencang dan benar. 4. Memastikan minyak pelumas terisi sampai batas yang disarankan. 5. Memastikan pressure gauge, safety valve dan pressure switch terpasang dengan benar. 6. Menguji safety valve denagn cara menarik ringnya. Apabila ring kembali ke possisi semula setelah dilepaskan, maka safety valve masih berfungsi. 7. Kompresor siap dinyalakan dengan cara menghubungkan saklar denagn arus listrik kemudian menarik tuas saklar ke posisi on. 3.2. Perhitungan dan Analisa Gaya 3.2.1. Perhitungan gaya yang terjadi akibat kekencangan sabuk commit to user Gambar 3.2 Sketsa transmisi sabuk 38 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Diketahui: P : 1 HP = 746 W N1 : 1450 rpm d1 : 95 mm = 0,095 m d2 : 269 mm = 0,269 m x : 40,5 cm = 0,405 m 2β : 35º atau β : 17,5º V-belt jenis A dari bahan rubber: Lebar (b) : 13 mm Tebal (t) (lampiran 1) : 8 mm Density (ρ) : 1140 kg/m³ (lampiran 2) 1. Sudut singgung yang terjadi antara sabuk dengan puli pada motor 썠ǁn 鼸 2 1 2. (Khurmi, 2002 : 621) 0,269 0,095 0,2148 2.0,405 鼸 12,4° 2. Sudut kontak yang terjadi antara sabuk dengan puli motor 180 2鼸 180 180 2.12,4° 180 (Khurmi, 2002 : 626) 2,71 3. Luas penampang sabuk (a) Lebar (b) = 13 mm Tebal (t) = 8 mm commit to user a 39 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 3.3 Penampang sabuk an17,5° 8 8.0,315 2,52 ꅰaǁ a 13 7,96 2 83,84 )) 82,84 10 4. Massa sabuk per meter (m) )a 8 )² (Khurmi, 2002 : 621) 83,84 0,095 10 똠g ) ) 1) 1140 똠g⁄) 5. Kecepatan linear sabuk . . 60 .1450 7,21 )⁄A 60 ) .0,095 ) commit to user 40 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 6. Tegangan kedua sisi sabuk 746 (Khurmi, 2002 : 662) µ = 0,3 103,46 θ = 2,71 rad 7,21 )⁄A (Khurmi, 2002 : 614) 2,3 log μ . 뫨mAN뫨 2,3 log 0,3 . 2,71. 뫨mAN뫨 17,5° 2,3 log 0,813 . 뫨mAN뫨 17,5° log 2,7036 2,3 14,98 14,89 14,98 13,98 103,46 7,4 103,46 7,4 (lampiran 3) 103,46 110,86 commit to user 41 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 3.2.2. Perhitugan kekuatan rangka Gambar 3.4 Sketsa pembebanan rangka 1. Pandangan depan terhadap beban tabung a. Gaya normal, gaya geser dan momen lentur pada batang E-F Gambar 3.5 Reaksi gaya luar batang E-F 0 0 ࡰ䚰 0 䚰 0 35 commit to user 17,5 18 17,5 79 䚰 100 0 42 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 䚰 16,975 똠g 18,025 똠g Reaksi gaya dalam (gaya yang terjadi dalam material kontruksi): Gambar 3.6 Reaksi gaya dalam batang E-F Potongan kiri (X-X) batang E-F Gambar 3.7 Potongan kiri (X-X) batang E-F 0 18,025 ࡰ 18,015. commit to user 43 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Titik E (x=0) Titik K (x=18) 0 똠g 0 똠g 䚰 䚰 18,025 똠g 18,025 똠g ࡰ䚰 0 Potongan kiri (Y-Y) batang E-F ࡰ 324,45 똠g. 뫨) Gambar 3.8 Potongan kiri (Y-Y) batang E-F 0 18,025 ࡰ 18,025. 17,5 0,525 똠g Titik E (x=0) 䚰 䚰 17,5 0 똠g 18,025 똠g ࡰ䚰 0 Titik L (x=79) 0 똠g 0,525 ࡰ 356,475commit 똠g. 뫨)to user 18 Titik K (x=18) 0 똠g 0,525 똠g ࡰ 324,45 똠g. 뫨) 44 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Potongan kanan (Z-Z) batang E-F Gambar 3.9 Potongan kanan (Z-Z) batang E-F 0 16,975 똠g ࡰ 16,975. Titik F (x=0) Titik L (x=21) 0 똠g 0 똠g 16,975 똠g ࡰ 0 똠g. 뫨) Potongan x-x y-y Batang 16,975 똠g ࡰ 356,475 똠g. 뫨) X Nx Vx Mx E 0 0 18,025 0 K 30 0 0 324,45 E 0 0 0,525 0 K 18 0 0,525 324,45 E-K E-L commit to user 45 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id L z-z 79 0 0,525 356,475 F 0 0 -16,975 0 L 21 0 -16,975 356,475 F-L Tabel 3.1 Gaya pada batang E-F b. Diagram gaya dalam yang ada pada batang E-F Diagram gaya normal (NFD) Gambar 3.10 Diagram gaya normal batang E-F Diagram gaya geser (SFD) Gambar 3.11 Diagram gaya geser batang E-F commit to user 46 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Digram momen lentur (BMD) Gambar 3.12 Diagram momen lentur batang E-F 2. Momen inersia rangka (hollow) a. Titik berat dan luas penampang 1) Penampang besar 3 뫨) 6 뫨) 18 뫨)² 6 뫨) 3 뫨) 2 2) Penampang kecil 2,6 뫨) 5,6 뫨) 14,56 뫨)² 56 뫨) 2 0,2 뫨) 2,8 뫨) 0,2 뫨) Gambar 3.13 Penampang besi hollow 3 뫨) 3) Penampang komplek . , , . 3 뫨) a ǁ a a commit to user 47 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id b. Momen inersia 1) Penampang besar 1 12 1 3.6³ 12 2) Penampang kecil 18 3 1 12 1 2,6.5,6³ 12 54 뫨)⁴ 3) Penampang komplek 3 14,56 3 54 3. Perhitungan kekuatan bahan 3 38,05 뫨)⁴ 38,05 뫨) 15,94 뫨) Diketahui data: Bahan rangka ST 37 370 ⁄))² Tegangan ijin bahan: Gaya geser terbesar: 뤨 140 /))² 18,025 똠g Momen lentur terbesar: ࡰ)a 356,475 똠g. 뫨) commit to user (lampiran 4) 48 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Ditinjau dari tegangan tarik: ࡰ. 356,475 똠g. 뫨) 15,94 뫨) 3 뫨) 67,09 똠g/뫨)² 6,709 /))² Jadi karena tegangan akibat beban ( 6,709 /))²) < dari tegangan ijin bahan ( 370 /)) ) maka desain AMAN. 3.2.3. Perhitungan kekuatan sambungan las Gambar 3.14 Sketsa pengelasan rangka Diketahui: Jenis elektroda : E6013 Tegangan tarik ijin (σ) = 47,1 kg/mm2 Tegangan geser ijin (τ) = = , (lampiran 5) /뤨뤨² = 23,55 똠g/))² : 25 kg x 9,81 m/s2 = 245,25 N commit to user : 30 mm 49 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id : 60 mm – 2 X Tebal hollow = 56 mm N : 300 mm A : 2 mm 1. Menentukan luas penampang las . A 2 2 0,707. 2 )) 243,21 )) 2 56)) 2 30)) 2. Tegangan geser las 245,25 243,21 )) 1,01 /)) 3. Momen lentur las ࡰ .N 245,25 300 )) 73575 . )) 4. Section modulus . A . 3 0,707. 2 )) 56 )) 85149,19 )) commit to user 30 )) 56 3 50 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 5. Tegangan lentur ࡰ 73575 . )) 85149,19 )) 0,86 /)) 6. Tegangan geser maksimal 뤨 1 2 4 1 2 0,86 /)) 1,09 /)) 4 1,01 /)) Jadi karena tegangan geser las akibat beban ( 1,09 /)) ) < dari tegangan geser ijin elektroda setelah pengelasan ( 23,55 똠g/))² maka desain AMAN. 3.2.4. Perhitungan kekuatan baut Gambar 3.15 Sketsa pembebanan baut commit to user 51 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Baut pengikat antara kompresor dan landasan yang digunakan M 8 (dC = 6,647) sebanyak 4 (lampiran 6) Tegangan tarik pada bahan baut (σB) = 340 Ngangan gNAN ⁄)) 170 /)) dengan faktor keamanan (SF) = 4 (lampiran 7) 1. Tegangan geser yang diijinkan : 170 4 42,5 ⁄)) 2. Beban / gaya yang mempengaruhi baut adalah tegangan sabuk pada sisi kencang pulley kompresor sebesar 110,86 N 3. Menentukan beban tiap baut : n 110,86 4 27,71 4. Menentukan beban tiap baut yang tegak lurus terhadap pusat gravitasi. . N. 110,86 = 28,07 N 120 )) 118,5 )) 4 118,5 commit to user 52 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 5. Menentukan tegangan geser tiap baut. θ1 dan θ4 = 118o θ2 dan θ3 = 62o Pada baut 1 dan 4 27,71 28,07 825,44 2 뫨mA 2 27,71 28,07 뫨mA 118 28,73 Pada baut 2 dan 3 27,71 2286,09 28,07 2 뫨mA 2 27,71 28,07 뫨mA 62 47,81 6. Menentukan tegangan geser akibat beban 4 뫨 47,81 4 6,466 1,45 /)) Jadi tegangan geser akibat beban pada baut 1,45 /))² u ut 42,5 commit to user ⁄)) maka baut AMAN. perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB IV PROSES PRODUKSI 4.1. Langkah Pengerjaan 4.1.1. Membuat rangka 1. Memotong bahan Bahan yang digunakan adalah : Besi hollow 30 x 60 x 2 bahan ST-37 Gambar 4.1 Konstruksi rangka a. Untuk kaki meja: Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 75 cm commit to user sebanyak 4 buah. 53 54 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id b. Untuk penyangga papan kayu: 1) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 100 cm, untuk rangka panjang sebanyak 4 buah. 2) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 50 cm, untuk rangka pendek sebanyak 7 buah. c. Untuk landasan tabung : 1) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 50 cm sebanyak 2 buah. 2) Memotong besi 9 x 0,4 cm sepanjang 43 cm sebanyak 2 buah. d. Untuk landasan motor dan kompresor : 1) Memotong besi kanal U 5 x 3,5 x 0,3 cm sepanjang 71 cm sebanyak 2 buah. 2) Memotong besi kanal U 5 x 3,5 x 0,3 cm sepanjang 25 cm sebanyak 2 buah. e. Untuk penahan kekencangan sabuk: Memotong besi ulir diameter 1,5 cm sepanjang 41 cm sebanyak 1 buah. 2. Proses pengelasan a. Mengelas kaki meja dengan rangka pendek atas dan bawah sebanyak 4 kali. b. Mengelas kaki meja dengan rangka panjang atas dan bawah sebanyak 4 kali.commit to user 55 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id c. Mengelas penguat atas meja 1 buah sebanyak 2 kali. d. Mengelas landasan tabung 2 buah sebanyak 4 kali. 3. Proses pengecatan Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan yaitu : a. Membersihkan seluruh permukaan benda dengan amplas dan air untuk menghilangkan korosi. b. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan benda luar dan dalam benar-benar bersih dari korosi. c. Memberikan cat dasar ke seluruh bagian yang akan dicat. d. Mengamplas kembali permukaan yang telah diberi cat dasar sampai benar-benar halus dan rata. e. Melakukan pengecatan warna. 4.1.2. Proses perakitan Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan. Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : commit to user 56 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran sesuai perencanaan. 2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan. 3. Mengetahui jumlah yang akan dirakit dan mengetahui cara pemasangannya. 4. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing komponen yang tersedia. 5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan. Komponen- komponen dari mesin ini adalah : 1. Rangka (meja) 2. Kompresor 3. Motor listrik 4. Tabung 5. Puli 6. Sabuk 7. Selang penambah 8. Kabel 9. Amper meter dan voltmeter 10. Presseur gage 11. Mur dan baut 12. Bantalan (besi profil - U) commit to user 57 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Langkah-langkah perakitan : 1. Menyiapkan rangka (meja) yang telah dilas sesuai desain. 2. Memasang tabung pada dudukan. 3. Memasang kayu. 4. Memasang besi profil-U sebagai dudukan motor dan kompresor. 5. Memasang motor dan kompresor pada dudukannya. 6. Memasang pengunci (mur-baut) pada tabung, motor, dan kompresor. 7. Memasang selang penambah dari kompresor ke tabung. 8. Memasang selang penambah dari tabung ke pressure gauge. 9. Merakit kelistrikan. Gambar 4.2 Skema rangkain listrik commit to user 58 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 4.2. Biaya Pembelian Komponen Alat No Nama Barang Jumlah Harga Satuan Jumlah Harga 1 Rangka (besi hollow) 2 lonjor 72.000 144.000 2 Plat 1mm ½ lembar 60.000 30.000 3 Kompresor + tabung (shark ) 1 buah 3.450.000 3.450.000 4 Besi profil - U 1 lonjor 60.000 5 Poros berulir 1 lonjor 23.000 6 Lampu pilot (687) 2 buah 7 Baut tanam 8 Kancing pintu 4 buah 1.000 4.000 9 Saklar cam starter 1 buah 16.500 16.500 10 Kabel NYY-HY 2 meter 4.850 9.700 11 A meter 1 buah 35.000 35.000 12 V meter 1 buah 35.000 35.000 13 Kabel kecil 2 meter 2.000 4.000 14 Double napple 5 buah 5.000 25.000 15 Knee kuningan 3 buah 9.000 27.000 16 Napple coupling 2 buah 5.000 10.000 17 Klem 2 buah 1.250 2.500 18 Napple selang 2 buah 7.500 15.000 19 Knee kuningan 2 buah 10.000 20.000 2.000 4.000 6.000 commit to user 59 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 20 Double napple 1 buah 5.000 5.000 21 Selang 1 meter 8.500 8.500 22 Plat alumunium 25 cm 40.000 10.000 23 Selang karet + fitting 70 cm 112.500 24 Pipa tembaga ¼” 70 cm 24.500 25 Dc fix 30 cm 15.000 26 Menekuk plat 27 Cat orange ¼ kg 28 Cross Tembaga ¼” 1 buah 12.500 12.500 29 Sealtip 1 buah 1.500 1.500 30 Baut M 9x60 10 buah 650 31 Baut M 9x30 + mur FN M 8 10 buah 1700 6.500 17.000 32 Poros Berulir 5/8 + mur 5/8 1 buah 23.000 23.000 33 Cat Orange ¼ lt 10.000 10.000 34 Ball Bearing NIS UCP 204 1 buah 26.000 26.000 35 Plamir Kayu 1 kg 19.000 19.000 36 Baut M 9x120 + plat ring 8 buah 10.400 37 Baut M 11 + O ring 4 buah 12.000 38 Double Nipple 2 buah 39 Pipa Tembaga ½” 1 meter 62.500 10.000 5.000 Jumlah commit to user Tabel 4.1 Daftar harga komponen alat 10.000 32.500 4.349.100 60 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 3.3. Waktu Pemesinan 3.3.1. Pembuatan alur pada landasan motor Jumlah alur yang dibuat = 8 buah Bahan profil-U ST 37 Diameter pisau potong (D) = 10 mm Kecepatan spindle (N) = 310 rpm Tebal benda kerja yang terpotong (d) = 3 mm Panjang benda kerja (L) = 75 mm Jumlah gigi pada pisau potong (n) = 4 Pemakanan per gigi (ft) = 0,25 mm 1. Kecepatan pemotongan 썠ǁǑ 썠. 10 . 310 9738,93 ⁄5 m 97,38 /5 m 2. Pemakanan 沘 沘Ǒ 0,2 . 310 310 /5 m . 4 0,31 /5 m commit to user (lampiran 8) 61 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 3. Waktu pemesinan 2 /沘 Menghitung pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (A). ǁ 4 ǁ 2 10 4 4, 2 4 10 2 o 3 8 Waktu permesinan: 2 7 /沘 0,27 5 m 2 4, 8 /310 /5 m 3.3.2. Pembuatan alur pada landasan bawah Jumlah alur yang dibuat = 4 buah Bahan profil-U ST 37 Diameter pisau potong (D) = 10 mm Kecepatan spindle (N) = 310 rpm Tebal benda kerja yang terpotong (d) = 3 mm Panjang benda kerja (L) = 85 mm Jumlah gigi pada pisau potong (n) = 4 commit to user 62 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Pemakanan per gigi (ft) = 0,25 mm 1. Kecepatan pemotongan 썠ǁǑ 썠. 10 . 310 9738,93 ⁄5 m 97,38 /5 m 2. Pemakanan 沘 沘Ǒ 0,2 . 310 310 /5 m . 4 0,31 /5 m 3. Waktu pemesinan 2 /沘 Menghitung pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (A). ǁ 4 10 4 4, 2 ǁ 2 4 8 10 2 o 3 commit to user 63 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Waktu permesinan: 2 8 /沘 0,30 5 m 2 4, 8 /310 /5 m Waktu total yang digunkan untuk membuat alur 8. 㗨 㗨 o㗨j㗨 8. 0,27 5 m 3,36 5 m 4. 㗨 4. 0,30 5 m commit to user 㗨 o㗨j㗨 㗨 㗨 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Setelah menyelesaikan proyek akhir dengan judul “Alat Praktikum Perawatan Kompresor Torak Ganda” dapat disimpulkan: 1. Kompresor digerakkan dengan menggunakan motor listrik. 2. Daya yang digunakan pada motor listrik adalah 1HP (746Watt), 220Volt, dan putaran motor 1450 rpm. 3. Menggunakan V-belt untuk meneruskan daya dan putaran dari motor ke kompresor. 4. Biaya total untuk pembuatan Alat Praktikum Perawatan Kompresor Torak Ganda ini sebesar Rp 4.349.100,5.2. Saran Agar alat praktikum perawatan kompresor torak ganda lebih mudah dalam perawatan maka disarankan: 1. Membaca dan memahami modul sebagai prosedur dasar melakuka perawatan kompresor torak ganda. 2. Gunakan alat yang sesuai untuk membongkar dan memasang komponen pada kompresor torak ganda. 3. Periksa ulang kebenaran letak komponen dan instalasi sebelum kompresor dinyalakan commit to user 64
