pengembangan produk / rancangan alat mesin pertanian

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