Skripsi Pupun Kurniawan - Perpustakaan Universitas Mercu Buana

Skripsi Pupun Kurniawan
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Pengertian Klakson (Horn)
Fungsi horn atau klakson adalah untuk memberikan isyarat dengan bunyi
atau suara yang ditimbulkannya. Terdapat beberapa tipe klakson, yaitu;
1) Klakson listrik,
2) klakson udara, dan
3) klakson hampa udara.
Klakson listrik terdiri atas diafragma (diaphragm), lilitan kawat (coil),
kontak platina (contact), dan pemutus (armature). Konstruksi klakson listrik
seperti diperlihatkan pada gambar.
Gambar 2.1: Horn Assy
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 5
Skripsi Pupun Kurniawan
Cara kerja horn saat saklar klakson ditekan, arus dari baterai mengalir
melalui saklar klakson, terus ke coil (solenoid), menuju platina dan selanjutnya ke
massa. Solenoid menjadi magnet dan menarik armature. Kemudian armature
membukakan platina sehingga arus ke massa terputus. Dengan terputusnya arus
tersebut, kemagnetan pada solenoid hilang, sehingga armature kembali ke posisi
semula. Hal ini menyebabkan platina menutup kembali untuk menghubungkaan
arus ke massa. Proses ini berlangsung cepat, dan diafragma membuat armature
bergetar lebih cepat lagi, sehingga menghasilkan resonansi suara. Berikut gambar
diafragma horn.
Gambar 2.2: Diafragma Horn
2.2
Pneumatik
Pneumatic berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin.
Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang
dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem pneumatic.
Jadi media penggerak yang digunakan pada sistem pneumatic adalah udara, semua
gerakan yang dihasilkan dilakukan dengan mengontrol keluar masuknya udara
dengan mengatur buka tutup aliran udara. Dalam penerapannya, sistem pneumatic
banyak digunakan dalam sistem otomasi.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 6
Skripsi Pupun Kurniawan
2.2.1
Perbedaan Pneumatik dan Elektropneumatik
Pneumatik dan elektropneumatik menggunakan udara bertekanan sebagai
media penggeraknya. Pneumatik dan elektropneumatik mempunyai perbedaan
dalam sistem kontrolnya. Pada pneumatik sistem kontrolnya menggunakan
komponen mekanik seperti bermacam-macam katup kendali, sequencers, air
barriers atau komponen lainnya. Sedangkan pada elektropneumatik sistem
kendalinya menggunakan komponen-komponen kelistrikan seperti electrical input
buttons, proximity switch, relays, atau PLC.
2.2.2
Komponen pada Sistem Pneumatik
Komponen pada sistem pneumatik terbagi menjadi tiga bagian,
yaitu:
A. Unit Tenaga (Energy Supply)
Penggunaan sistem pneumatik memerlukan udara bertekanan yang
memadai dan memiliki kualitas yang baik. Dalam hal ini diperlukan
unit tenaga yang berfungsi untuk membangkitkan tenaga yaitu berupa
aliran udara bertekanan. Unit tenaga terdiri dari kompresor, tangki
udara, dan kelengkapannya serta unit pelayanan udara.
1. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan
sampai pada tekanan kerja yang diinginkan, dilengkapi tabung
untuk menyimpan udara bertekanan sehingga udara dapat
mencapai jumlah dan tekanan yang diperlukan.
Udara yang bersih jauh dari lingkungan debu dan kelembaban
sangat berpengaruh terhadap ketahanan kompresor.
2. Penampung Udara Tekanan
Penampung udara bertekanan berfungsi untuk menyimpan
udara bertekanan hingga pada tekanan yang ditentukan, kemudian
dapat digunakan sewaktu-waktu saat diperlukan.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 7
Skripsi Pupun Kurniawan
Gambar 2.3:Penampung Udara Tekanan dan Simbolnya
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
3. Air Service Unit
a) Filter Udara (Air Filter)
Filter udara berfungsi sebagai alat penyaring udara yang
diambil dari udara luar yang masih banyak mengandung
kotoran. Filter berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel
yang terbawa seperti debu, oli residu, dsb.
Gambar 2.4: Filter Udara (Air Filter)
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
b) Pemisah Air
Udara bertekanan yang keluar melalui filter masih
mengandung uap air. Kelembaban dalam udara bertekanan
dapat menyebabkan korosi pada semua saluran, sambungan,
katup,
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
alat-alat
yang
tidak
dilindungi
sehingga
harus
Page 8
Skripsi Pupun Kurniawan
dikeringkan dengan cara memisahkan air melalui tabung
pemisah air.
Gambar 2.5: Pemisah Air
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
c) Tabung Pelumas
Komponen sistem pneumatik memerlukan pelumasan
(lubrication) agar tidak cepat aus, serta dapat mengurangi
panas yang timbul akibat gesekan. Oleh karena itu udara
bertekanan harus mengandung pelumas yang diperoleh dari
tabung pelumas pada regulator.
Gambar 2.6: Tabung Pelumas
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
d) Pengukur Tekanan
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 9
Skripsi Pupun Kurniawan
Biasanya pengatur tekanan dipasang atau dilengkapi
dengan sebuah pengukur tekanan yang menunjukkan besarnya
tekanan udara yang mengalir masuk ke pengatur tekanan.
Gambar 2.7: Pengukur Tekanan
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
B. Unit Penggerak (Actuator)
Bagian actuator merupakan bagian output dari sistem pneumatik
setelah sinyal diproses atau dikendalikan. Unit penggerak adalah suatu
alat pneumatik yang digerakkan dan akan menghasilkan suatu kerja
dan usaha. Antara lain: gerak lurus, gerak putar, dan lain-lain. Jadi
prinsipnya adalah udara bertekanan diubah menjadi gerakan lurus
bolak-balik (straight line reciprocating) oleh silinder pneumatik atau
gerakan putar (rotary) oleh motor pneumatik. Silinder pneumatik
dibagi menjadi dua bagian, yaitu:
1. Silinder Kerja Tunggal (Single Acting Cylinder)
Silinder kerja tunggal digerakkan hanya dari satu sisi saja.
Silinder jenis ini dapat menghasilkan kerja hanya dalam satu arah.
Untuk gerak baliknya digunakan tenaga yang didapat dari pegas
yang telah terpasang di dalam silinder tersebut, sehingga besar
kecepatannya tergantung dari pegas yang dipakai. Macam-macam
silinder kerja tunggal antara lain: silinder diafragma dan silinder rol
diafragma.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 10
Skripsi Pupun Kurniawan
Gambar 2.8: Silinder Kerja Tunggal
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
2. Silinder Kerja Ganda (Double Acting Cylinder)
Silinder kerja ganda akan bekerja/bergerak maju atau mundur
disebabkan adanya udara bertekanan yang disalurkan kesalah satu
sisi dari dua saluran yang ada. Silinder ini digunakan apabila torak
diperlukan untuk melakukan kerja bukan hanya pada gerakan maju,
tetapi juga pada gerakan mundur. Macam-macam silinder kerja
ganda antara lain: silinder berbantalan pelindung, silinder dengan
dua sisi batang torak, silinder tandem, silinder mempunyai banyak
posisi, silinder kejut, silinder rotari, dan silinder kabel.
Gambar 2.9: Silinder Kerja Ganda
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
C. Katup-katup Penggerak
Katup pneumatik adalah perlengkapan pengontrol atau pengatur,
baik untuk memulai (start), berhenti (stop), arah aliran, tekanan aliran
dari suatu tekanan perantara yang dibawa oleh pompa atau disimpan
dalam suatu bejana.
Katup-katup pneumatik secara garis besar dibedakan menjadi lima
kelompok menurut fungsinya, yaitu:
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 11
Skripsi Pupun Kurniawan
1. Katup pengarah (Directional way valves)
Katup pengarah adalah perlengkapan yang menggunakan
lubang-lubang saluran kecil yang akan dilewati oleh aliran udara
bertekanan, terutama untuk mulai (start) dan berhenti (stop) serta
mengarahkan aliran itu. Jumlah katup-katup pengarah cukup
banyak, untuk itu dapat dilihat ringkasan pada gambar berikut:
Gambar 2.10: Ringkasan katup pengarah dari macam-macam katup
pneumatic
(Sumber : http://fuadkoepoeliar.weebly.com/simbol-simbolpneumatik.html)
2. Katup pengontrol aliran (Flow control valves)
Katup-katup pengontrol aliran adalah peralatan pneumatik yang
berfungsi sebagai pengatur dan pengendali aliran udara bertekanan
khususnya udara yang harus masuk ke dalam silinder-silinder
pneumatik. Aliran udara tersebut harus dikontrol untuk peralatan
pengendali katup-katup pneumatik.
Gambar 2.11: Katup pengontrol aliran (Flow control valves)
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 12
Skripsi Pupun Kurniawan
3. Katup pengontrol dan pengarah tekanan (pressure control valve)
Katup-katup pengontrol dan pengarah tekanan adalah bagian
dari komponen pneumatic yang dikontrol oleh besarnya tekanan.
Katup tersebut dibagi menjadi tiga kategori, yaitu:
a. Katup pengatur tekanan (pressure regulating valve)
b. Katup pembatas tekanan (pressure limiting valve)
c. Katup rangkai (sequence valve)
4. Katup penutup (shut-off valve)
Katup ini berfungsi untuk memberi atau mencegah aliran udara
yang tak terbatas. Artinya, jika aliran udara harus dihentikan, maka
katup akan menutup. Tetapi jika dibutuhkan aliran kecil, maka
katup akan membuka sedikit saja. Penggunaan sederhana adalah
pada keran air.
Gambar 2.12: Katup penutup (shut-off valves)
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
5. Katup-katup kombinasi/gabungan (combination valve)
Katup kombinasi merupakan katup pneumatik yang tersusun
sedemikian rupa hingga kerjanya menjadi sangat spesifik.
Keberadaan katup-katup ini memang dirancang untuk maksudmaksud tertentu yang tentunya disesuaikan dengan kebutuhan
operasi dalam segi otomatisasi.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 13
Skripsi Pupun Kurniawan
2.2.3
Sistem Elektropneumatik
Prinsip kerja elektropneumatik hampir sama dengan pneumatik, yang
membedakan adalah pada sistem kendalinya. Pada pneumatik sistem kendalinya
berupa katup-katup kendali yang diaktifkan secara mekanis, misal dengan push
button. Sedangkan pada elektropneumatik sistem kendalinya berupa katup-katup
kendali yang dilengkapi dengan solenoid yang akan aktif apabila dialiri arus
listrik.
Udara bertekanan dari kompresor dialirkan melalui peralatan air service
unit sehingga akan dihasilkan kualitas udara yang bersih dan kering dengan
tekanan yang tepat. Untuk mengatur udara bertekanan yang akan masuk ke sistem
diperlukan adanya sinyal masukan dengan komponen seperti push button, control
switch, limit switch, reed switch, inductive proximity sensor, cap proximity switch,
light barrier, pressure actuated switch atau komponen lainnya yang akan
mengendalikan
aliran
arus
listrik.
Komponen-komponen
tersebut
akan
memberikan sinyal ke pemrosesan sinyal dengan komponen seperti relay,
contactor, atau PLC.
Komponen-komponen prosesor sinyal akan aktif dan menghasilkan sinyal
keluaran yang mengatur elemen kendali. Elemen kendali berupa katup kendali
yang dilengkapi dengan solenoid. Solenoid akan aktif apabila dialiri arus listrik.
Saat aktif, solenoid akan menarik katup sehingga aliran udara bertekanan dapat
diatur. Dengan diaturnya pergerakan aliran udara bertekanan maka komponen alat
aktuasi dapat dioperasikan.
Elektropneumatik merupakan pengembangan dari pneumatik, prinsip
kerjanya memilih energi pneumatik sebagai media kerja (tenaga penggerak)
sedangkan media kontrolnya mempergunakan sinyal elektrik.
Sinyal elektrik dialirkan ke kumparan yang terpasang pada katup pneumatik
dengan mengaktifkan saklar, sensor ataupun saklar pembatas yang berfungsi
sebagai penyambung atau pemutus sinyal. Sinyal yang dikirim ke kumparan tadi
akan menghasilkan medan elektromagnet dan akan mengaktifkan katup pengatur
arah sebagai elemen akhir pada rangkaian kerja pneumatik.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 14
Skripsi Pupun Kurniawan
2.2.4
Komponen Elektropneumatik
Komponen Elektropneumatik terbagi menjadi dua yaitu:
A. Sinyal Masukan (Electrical Signal Input)
Sinyal masukan listrik kerjanya tergantung kepada fungsi sinyal
itu. Ada yang disebut Normally Open (NO, kondisi normal sambungan
tidak tersambung), Normally Closed (NC, kondisi normal sambungan
tersambung) dan Change Over (tersambung bergantian, kombinasi dari
NO dan NC).
1. Saklar Tekan (Push Button Switch)
Saklar dipasang pada sirkuit untuk mengatur arah arus listrik.
Saklar ini akan dibagi dalam tombol tekan dan saklar kendali.
Saklar kendali akan dipasang secara mekanis pada posisi yang
telah dipilih. Posisi saklar tetap tidak berubah sampai suatu saat
posisi saklar yang baru telah dipilih. Sedangkan saklar tombol
tekan hanya dapat mempertahankan posisi yang dipilih sepanjang
saklar tersebut telah diaktuasikan (ditekan).
Gambar 2.13: Push button Normally Open
Gambar 2.14: Push button Normally Close
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 15
Skripsi Pupun Kurniawan
2. Saklar tekan mengunci (Latching Push-button switches)
Saklar ini diaktuasikan atau diaktifkan dengan tombol yang
mengunci. Menguncinya saklar ini disebabkan kerja mekanik.
Untuk mengembalikan ke posisi semula (posisi tidak aktif) maka
saklar ini harus ditekan lagi.
Simbol-simbol yang digunakan:
1) Saklar mengunci manual, diaktifkan dengan cara ditekan untuk
kontak NO.
Gambar 2.15: Simbol saklar Normally Close
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
2) Saklar mengunci manual, diaktifkan dengan caratekan untuk
kontak NC.
Gambar 2.16: Simbol saklar Normally Open
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
3. Saklar Pembatas (Limit Switch)
Saklar pembatas ini dipakai sebagai indikasi dalam kontrol
otomasi yang menyatakan bahwa posisi ini merupakan posisi akhir
baik itu untuk mesin atau untuk silinder. Biasanya sistem kontak
yang dipakai adalah sistem tersambung bergantian (change over).
Saklar pembatas ini akan bekerja bila tuas saklar tertekan.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 16
Skripsi Pupun Kurniawan
Gambar 2.17: Limit Switch
(Sumber : http://jv.wikipedia.org/wiambaki/Gr:Spdt_limit_switch.jpg)
B. Pengolah Sinyal Listrik
Komponen pengolah sinyal listrik terdiri dari beberapa komponen:
1. Relay
Relay
adalah
suatu
saklar
yang
digerakkan
secara
elektromagnetik. Apabila ada arus listrik pada koil solenoid, terjadi
suatu medan elektromagnetik. Hal ini menyebabkan armature
tertarik ke inti koil. Armature tersebut menggerakkan kontak relay,
apakah menutup atau membuka tergantung dari desain. Suatu
pegas pengembali, mengembalikan armature ke posisi semula
apabila arus koil terputus.
Gambar 2.18: Konstruksi relay
(Sumber : http://www.produksielektronik.com/2013/10/cara-prinsip-kerjarelay-fungsi-simbol-relay)
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 17
Skripsi Pupun Kurniawan
Gambar 2.19: Relay danterminal relay
(Sumber : http://www.produksielektronik.com/2013/10/cara-prinsip-kerja-relayfungsi-simbol-relay)
2. Solenoid Valve
Solenoid valve berfungsi untuk mengatur keluar masuknya
udara bertekanan yang digunakan untuk menggerakkan silinder.
Pada prinsipnya solenoid valve merupakan salah satu komponen
pengontrol aliran fluida pneumatik yang di dalamnya terdapat
katup listrik menggunakan koil sebagai penggeraknya. Ketika koil
mendapat supply tegangan listrik, maka koil tersebut akan
menimbulkan medan magnet sehingga menggerakan piston di
dalam solenoid tersebut. Ketika piston berpindah posisi maka
lubang outletakan terbuka, sehingga fluida yang masuk dari inlet
akan keluar melalui saluran outlet.
Gambar 2.20: Solenoid valve dan manifold
(Sumber : http://instrumentproses.blogspot.com/2012/11/dasar-dasarpneumatic.html)
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 18
Skripsi Pupun Kurniawan
3. Sensor
Sensor adalah jenis tranducer yang digunakan untuk mengubah
besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi
tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk
pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.
Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam
rangkaian elektronik. Berikut adalah macam-macam sensor:
1. Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah
besarancahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerja dari alat ini
adalah mengubah energi foton menjadi elektron.
2. Sensor temperatur adalah alat yang digunakan untuk mengubah
besaran panas menjadi besaran listrik. Ada beberapa metode
yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya
dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya
terhadap arus listrik sesuai dengan temperaturnya.
2.3
Gaya Piston
Gaya dapat didefinisikan sebagai suatu pengaruh yang dapat mengubah
kecepatan suatu benda.definisi ini sesuai dengan istilah dorongan atau tarikan
bahkan berlaku untuk benda – benda yang tidak bersentuhan. Gaya termasuk
besaran vektor yang mempunyai besar dan arah tertentu gaya dapat diukur
dengan mengunakan neraca pegas.
Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara,
diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara
teoritis dihitung menurut rumus berikut :
(Sumber : http://maswie2000.wordpress.com/2007/11/03/silinder-pneumatik/)
F = A x P .............................................................................. (2.1)
Untuk silinder kerja tunggal :
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 19
Skripsi Pupun Kurniawan
F=(
)
............................................................... (2.2)
Untuk silinder kerja ganda :
Langkah Maju :
F = D2 .p............................................................................. (2.3)
Langkah mundur:
F = (D2-d2) .p ..................................................................... (2.4)
Keterangan :
Pada silinder kerja tunggal, gaya piston silinder kembali lebih kecil
daripada gaya piston silinder maju karena pada saat kembali digerakkan oleh
pegas . Sedangkan pada silinder kerja ganda, gaya piston silinder kembali lebih
kecil daripada silinder maju karena adanya diameter batang piston akan
mengurangi luas penampang piston. Sekitar 3 – 10 % adalah tahanan gesekan.
Berikut ini adalah gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1 – 10
bar.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 20
Skripsi Pupun Kurniawan
Tabel 2.1 Gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1-10 bar
(Sumber : http://maswie2000.wordpress.com/2007/11/03/silinderpneumatik/)
Silinder pneumatik tahan terhadap beban lebih. Silinder pneumatik dapat
dibebani lebih besar dari kapasitasnya. Beban yang tinggi menyebabkan silinder
diam .
2.4
Massa Benda
Massa benda adalah banyaknya materi yang terkandung pada benda
tersebut. Massa suatu benda tidak dipengaruhi oleh letak benda. Massa benda
diukur menggunakan neraca atau timbangan. Apabila diketahui dimensi benda
maka bisa dihitung dengan menggunakan rumus perbandingan berat jenis benda
dan volume benda.
(Sumber : http://www.rumus-fisika.com/2012/10/mengenal-massa-jenis-suatuzat.html)
ρ = m/V .............................................................................. (2.5)
massa jenis benda bisa diketahui dengan tabel massa jenis.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 21
Skripsi Pupun Kurniawan
Tabel 2.2 Tabel massa jenis material[7]
2.5
Gaya Pegas
Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi
mekanis. Pegas biasanya terbuat dari baja.
Dinyatakan dalam Hukum Hooke bahwa pengaruh gaya pada pegas yaitu
suatu benda yang di kenai gaya akan mengalami perubahan bentuk. misalnya
pegas akan bertambah panjang apabila diberi beban sampai batas tertentu.
(Sumber : http://rumushitung.com/2013/04/06/gaya-pegas-fisika/)
Rumus F =k.Δl ..................................................................... (2.6)
Dalam penggunaanya pegas tarik pada alat ini digunakan sebagai penahan
bidang ayun ketika silinder dalam kondisi naik sehingga bidang yang mendorong
diaphragm tidak cenderung jatuh.Untuk memudahkan pemilihan spesifikasi pegas
yang akan dibutuhkan maka bisa menggunakan tabel katalog misumi.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 22
Skripsi Pupun Kurniawan
Tabel 2.3 Tabel pegas tarik atau tension spring
(Sumber : Katalog Misumi Automation)
2.6
Tegangan Pada Poros Pivot Pin
Gandar (berputar atau diam) atau poros adalah untuk menopang bagian
mesin yang diam, berayun atau berputar, tetapi tidak menderita momen putar dan
denga demikian tegangan utamanya adalah tekukan (bending). Gandar pendek
juga disebut sebagai baut. Bagian yang berputar dalam bantalan dari gandar (dan
poros) disebut tap.
Poros (keseluruhannya berputar) adalah untuk mendukung suatu
momenputar dan mendapat tegangan puntir dan tekuk.
Menurut arah memanjangnya (longitudinal) maka dibedakan poros yang
bengkok (poros engkol) terhadap poros lurus biasa, sebagai poros pejal atau poros
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 23
Skripsi Pupun Kurniawan
berlubang, keseluruhannya rata atau dibuat mengecil. Menurut penampang
melintangnya disebutkan sebagai poros bulat dan poros profil (contohnya dengan
profil alur banyak dan profil – K). Disamping itu dikenal juga poros engsel, poros
teleskop, poros lentur, dan lain-lain.
Persyaratan khusus terhadap design dan pembuatan adalah sambunagn dari
poros dan naf serta poros dengan poros.
Pembuatan poros sampai diameter 150 mmadalah dari baja bulat (St 42, St
50, St 70 dan baja campuran) yang diputar atau ditarik.Dari lebih tebal ditempa
menjadi jauh lebih kecil. Poros beralur diakhiri dengan penggosokan, dalam hal
dikehendaki bulatan yang tepat. Tempat bantalan dan peralihan menurut
persyaratan diputar halus digosok, dipoles, dicetak dan pada pengaretan tinggi
kemudian dikeraskan.
Pemilihan bahan poros selain diarahkan menurut beban yang dikenakan
dan kekakuan bentuk yang diperlukan juga menurut kondisi pemasangannya,
contohnya pada poros rituel yang bahannya dipilih setelah untuk roda giginya.
Pada bantalan luncur maka keausan dan sifat putaran darurat memegang
perangkat, tetapi pemuaian dan nilai pukulan takikan menurun (kepekaan takikan
lebih tinggi).
Design pada poros diarahkan menurut bagian tetap yang mana poros atau
gandar dihubungkan (bantalan, sil dan naf dari piringan atau roda yang dipasang).
Sebagai gambaran maka tempat sambungan yang dibuat dengan benar yang
peralihannya dibuatkan dengan baik, yaitu umumnya pada perlemahan dari
berbagai pengaruh takikan.
Yang perlu diperhatikan dalam perancangan poros ini diantaranya :
1. Gandar diam dapat ditahan jauh lebih ringan daripada poros
yangberputar yang diputar.
2. Poros dari baja kekuatan tinggi tidak sekaku seperti dari St.42 yang
semacam itu (modulus E sama), hanya kekuatan tekuk berubahubah atau kekuatan torsi berubah-ubah yang lebih besar, kalau
pengaruh takikan yang tajam dihindarkan.
3. Poros berlubang denagn d1 = 0,5d beratnya hanya 75%, tetapi
tahanan momennya 94% dari poros pejal.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 24
Skripsi Pupun Kurniawan
4. Poros berputar yang kencang berlubang kencang memerlukan
kekuatan yang baik, bantalan yang kaku dan pembentukan yang
kaku.
5. Panjang konstruksi dari mesin seringkali sangat tergantung pada
panjang dari tap bantalan, naf dan sil.
Pengamanan Poros dan gandar terhadap peggeseran memanjang diperoleh
melalui peralihan poros pada tempat bantalan atau cincin pengaman. Pengaman
memanjang dari bantalan, naf, dan piringan dapat diperoleh seperti melalui
pemutaran satu sisi, melalui mur poros atau cincin pengaman, kadang-kadang
bentuk sambungan tidak meminta pengamanan memanjang (dudukan pres dan
sebagainya).
Dalam penjelasan selanjutnya akan kami jabarkan secara jelas,
diantaranya:
A. Fungsi Poros
Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga
bersama-sama dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti
cakara tali, puli sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan dan
roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau
dipasang tetap pada poros dukung yang berputar. Contohnya sebuah poros
dukung yang berputar , yaitu poros roda keran berputar gerobak.
Untuk merencanakan sebuah poros, maka perlu diperhatikan hal-hal
sebagai berikut.
1. Kekuatan poros
Pada poros transmisi misalnya dapat mengalami beban puntir
atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros
yangmendapatkan beban tarik atau tekan, seperti poros balingbaling kapal atau turbin.
Kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila
diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros
mempunyai alur pasak harus diperhatikan. Jadi, sebuah poros harus
direncanakan cukup kuat untuk menahan beban-beban yang terjadi.
2. Kekakuan poros
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 25
Skripsi Pupun Kurniawan
Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup,
tetapi jika lenturan dan defleksi puntirannya terlalu besar, maka hal
ini akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau
getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda gigi).
3. Putaran kritis
Putaran kritis terjadi jika putaran mesin dinaikkan pada suatu
harga putaran tertentu sehingga dapat terjadi getaran yang terlalu
besar. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan
bagian-bagian yang lainnya. Untuk itu, maka poros harus
direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih
rendah dari putaran kritis.
4. Korosi
Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller
dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.
Demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitas dan poros
mesin yang sering berhenti lama.
5. Bahan poros
Bahan untuk poros mesin umum biasanya terbuat dari baja
karbon konstruksi mesin, sedangkan untuk pembuatan poros yang
dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat
umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang
sangat tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja
khrom nikel, baja khrom, dan baja khrom molybdenum.
B. Macam – Macam Poros
Poros
sebagai
penerus
daya
diklasifikasikan
menurut
pembebanannya sebagai berikut:
1. Poros transmisi
Poros transmisi atau poros perpindahan mendapat beban puntir
murni atau puntir dan lentur. Dalam hal ini mendukung elemen
mesin hanya suatu cara, bukan tujuan. Jadi, poros ini berfungsi
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 26
Skripsi Pupun Kurniawan
untuk memindahkan tenaga mekanik salah satu elemen mesin ke
elemen mesin yang lain.
Gambar 2.21: Poros Transmisi untuk Roda Gigi
(Sumber : http://technicmechanical.blogspot.com/2009/05/perencanaan-porosmacam-poros-serta.html)
Dalam hal ini elemen mesin menjadi terpuntir (berputar) dan
dibengkokkan. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui
kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket rantai, dan lain-lain.
2. Spindle
Poros tranmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin
perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut
spindle. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya
yang harus kecil, dan bentuk serta ukuranya harus teliti.
3. Gandar
Gandar
adalah
poros
yang tidak
mendapatkan
beban
punter,bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar. Contohnya
seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang dan poros
sebagai penghubung 2 bidang yang berayun.
Dalam penggunaanya tujuan pivot pindibuat adalahsebagaimedia atau
poros penghubung bidang silinder dengan bidang ayun yang mendorong
diaphragm. Ketika silinder bergerak naikdan bidang ayun tertahan oleh pegas
maka diperlukan pivot pin yang kuat yang mampu menahan sesuai dengan beban
yang diakibatkan oleh tarikan pegas. Kekuatan pivot pin dapat diketahui dengan
rumus sebagai berikut:
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 27
Skripsi Pupun Kurniawan
Tegangan lentur yang terjadi pada poros
=
=
.................................................. (2.7)
(Sugiono, 2003:33)
F
l
Gambar 2.22 : Momen bending pada poros
Mb =
............................................................ (2.8)
Ix =
(Sugiono, 2003:33)
Mb = Momen bending
F
= Beban yang diterima poros
l
= Panjang poros yang menerima beban
r
= jari-jari poros
d
Gambar 2.23 : Moment of resistance
2.7
Mur dan Baut
Mur dan baut merupakan alat pengikat yang sangat penting.
Untuk
mencegah kecelakaan atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai
alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang
sesuai. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan baut antara lain :
Gambar 2.24 : Kerusakan pada baut
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
(Just, 1976:296)
Page 28
Skripsi Pupun Kurniawan
t 
W
W

........................................................................ (2.9)
A ( / 4)d1 2
Dengan
(Just, 1976:296)
t
= tegangan tarik bagian inti ulir (kg/mm2)
W
= beban tarik aksial (kg)
d1
= 0,8 d (untuk mur dengan d>3) (mm)
d
= diameter mur bagian luar (mm)
d
=
2.W
a
Faktor keamanan yang dipakai adalah 6-8 untuk baut yang difinis tinggi dan 8-10
untuk baut yang difinis biasa.
Tegangan kontak yang terjadi pada ulir
q
W
<qa ...................................................................................................................... (2.10)
 .d 2 .h.z
Dengan
(Just, 1976:297)
q
= tekanan kontak yang terjadi pada permukaan ulir (kg/mm 2)
w
= gaya tarik yang terjadi pada baut (kg)
d2
= diameter efektif ulir bagian luar (mm)
z
= jumlah ulir
h
= tinggi profil yang menahan gaya (mm)
qa
= tekanan kontak yang diijinkan (kg/mm 2)
Untuk menghitung jumlah ulir, digunakan rumus
Z
W
................................................................................... (2.11)
 .d 2 .h.q a
Tinggi baut dapat dihitung dengan rumus:
(Just, 1976:297)
H = z. P ............................................................................................. (2.12)
Dengan
(Just, 1976:297)
P = pitch (jarak bagi)
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 29
Skripsi Pupun Kurniawan
Tabel 2.4 Bilangan kekuatan baut/sekrup mesin dan mur
(Just, 1976:293)
2.8
Gaya Gesek
Gaya Gesekan yaitu gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat
padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya gesekan sejajar dengan
permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak relatif antara ke dua
benda tersebut.
Ada dua jenis gaya gesekan yang bekerja pada benda, yaitu:
2.8.1
Gaya Gesekan Statis ( fs )
Gaya gesekan statis bekerja saat benda dalam keadaan diam dan nilainya
mulai dari nol sampai suatu harga maksimum. Jika gaya tarik/dorong yang bekerja
pada suatu benda lebih kecil dari gaya gesekan statis maksimum, maka benda
masih dalam keadaan diam dan gaya gesekan yang bekerja pada benda
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 30
Skripsi Pupun Kurniawan
mempunyai besar yang sama dengan nilai gaya tarik/dorong pada benda tersebut.
Besarnya gaya gesekan statis maksimum adalah :
(sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contohsoal-un.htm)
Fs = µs.N .............................................................................. (2.13)
dimana µs adalah koefisien gesekan statis dan N adalah gaya Normal.
Besarnya gaya normal( N ) tergantung besarnya gaya tekan benda terhadap
bidang secara tegak lurus.
2.8.2
Gaya gesekan kinetis ( fk )
Gaya gesekan kinetis yaitu gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika
benda sudah bergerak. Nilai gaya gesekan kinetis selalu tetap, dan dirumuskan
dengan :
(sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contohsoal-un.htm)
fk = µs.N............................................................................... (2.14)
dimana µk adalah koefisien gesekan kinetis benda
Antara koefisien gesekan statis dan kinetis mempunyai nilai yang berbeda, nilai
koefisien gesekan statis selalu lebih besar daripada nilai koefisien gesekan kinetis
benda.
Untuk sebuah benda diam yang terletak diatas sebuah bidang datar kasar dan
diberi gaya F, maka :
Gambar2.25 :Ilustrasi Gaya Gesek pada Bidang Datar
(Sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contohsoal-un.htm)
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 31
Skripsi Pupun Kurniawan
Koefisien gesekan statis lebih besar daripada koefisien gesekan kinetis,
karenanya yang dimaksudkan dengan koefisien gesekan maksimum adalah
koefisien gesekan statis maksimum.
Gambar2.26 : Ilustrasi Gaya Gesek pada Bidang Miring
(Sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetis-contohsoal-un.htm)
Benda tidak bergerak pada arah vertikal :
Gantikan fs pada persamaan 1 dengan fs pada persamaan 2.
Besarnya gaya normal yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan
berat bendanya, sebab pada benda hanya bekerja gaya berat yang terdapat di
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 32
Skripsi Pupun Kurniawan
permukaannya. Sehingga secara matematis besarnya gaya normal sama dengan
gaya beratnya, (sumber : http://gurumuda.net/gaya-gesekan-statis-dan-kinetiscontoh-soal-un.htm)
N = w = m.g. ........................................................................ (2.15)
Tabel 2.5 Nilai Koefisien Gesekan Benda
Baik
maupun
adalah konstanta
merupakan perbandingan dua buah gaya. Nilai
tidak berdimensi, keduanya
dan
dapat berharga lebih
dari satu, meskipun umumnya mempunyai nilai kurang dari satu. Tentunya hal ini
tergantung pada sifat kedua permukaan benda yang bersentuhan.
2.9
Production Routing Proses ( Routing Sheet )
Ruoting sheet merupakan suatu usaha untuk menentukan urutan operasi
yang dilakukan oleh setiap satuan kerja dalam suatu proses pembuatan suatu
mesin atau alat mulai dari bahan baku hingga barang–barang jadi. Routing sheet
meliputi perencanaan dan penentuan dimana, dengan apa dan oleh siapa operasi
akan dikerjakan. Seseorang pelaksana harus menyiapkan daftar kegiatan yang
diperlukan untuk membuat sebuah mesin atau alat dengan meneliti gambar kerja
terlebih dahulu guna menentukan langkah selanjutnya.
Beberapa informasi yang harus ada dalam routing sheet :
1) Nama dan nomor komponen yang akan dibuat
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 33
Skripsi Pupun Kurniawan
2) Nomor gambar kerja dari komponen tersebut
3) Macam operasi kerja dan nama operasinya
4) Mesin atau peralatan yang dipakai
5) Waktu standar yang dipakai untuk masing–masing operasi
Tabel. 2.6 Contoh Routing Sheet
Daftar no :
Tanggal:
Order no :
Dibuat oleh :
Gambar no :
Diperiksa :
Nama benda : Top Plate
Jumlah mesin :
Ukuran :
Jumlah baut :
Bahan baku :
Jumlah waktu standart :
Jumlah :
Jumlah waktu produksi :
Kegiatan :
Ttd :
Cara : Sekarang / usulan
Tempat kerja :
NO
1
OPERASI
KERJA
Memeriksa bahan
MESIN
-
TOOLS
Mistar ukur,
Mistar sorong
WAKTU
(menit)
5
Jangka
2
Menandai bahan
-
berpegas,
10
Penitik, palu
Mesin
Gergaji,
3
Memotong bahan
Sharing
Gunting
34
4
Membuat lubang
Mesin Bor
Mata bor
13
5
Merakit bahan
Mesin Las
Elektroda
20
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 34
Skripsi Pupun Kurniawan
2.10
Operating Plan
Operating plan merupakan lembar rencana operasi pembuatan komponen
alat atau mesin yang akan dibuat yang bertujuan mempermudah operator dalam
proses pengerjaannya. Di dalam operating plan diberikan petunjuk–petunjuk yang
harus dilakukan oleh operator dalam proses pembuatan komponen–komponen
tersebut sehingga pekerjaannya dapat berjalan dengan cepat dan efisien.
2.11
Dasar Perhitungan Waktu Permesinan
Dalam pembuatan alat cetak sistem tekan ini, dilakukan dengan berbagai
macam pengerjaan. Pengerjaan yang dilakukan dapat berupa pengerjaan
permesinan (machining process) maupun kerja bangku (bench work).
Proses permesinan yang dilakukan adalah proses permesinan dengan
mesin-mesin konvensional, antara lain dengan mesin bor (drilling machine),
mesin las (welding machine).
Pada pengerjaan permesinan terdapat hal yang perlu diperhitungkan yaitu
waktu permesinan (machining time). Waktu permesinan adalah waktu yang
dibutuhkan untuk menyelesaikan dan mengerjakan benda kerja atau elemenelemen alat yang dikerjakan melalui proses permesinan.
2.11.1 Mesin bor (drilling machine)
Mesin bor adalah suatu mesin perkakas yang berfungsi untuk membuat
lubang silinder. Cara kerjanya dengan mengumpankan perkakas potong yang
berputar yang dipasang pada spindel bornya.
Untuk waktu permesinan mesin bor dapat dihitung dengan rumus sebagai
berikut: (sumber : http://rahmatulafdal.blogspot.com/2012/07/bubut.html)
Tm 
L
(2.16)
Sr.n .................................................................................
L = l + 0,3.d ............................................................................... (2.17)
N=
1000.Vc
(2.18)
 .d ...............................................................................
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 35
Skripsi Pupun Kurniawan
Keterangan :
L = Panjang langkah mata bor (mm)
l = Panjang yang akan dibor (mm)
d = Diameter mata bor (mm)
Sr = Feeding (mm/put)
N = Putaran mata bor (rpm)
vc = Kecepatan potong (m/menit)
Tabel 2.7 Tabel kecepatan potong
2.11.2 Mesin Frais (milling machine)
Mesin frais (milling machine) adalah mesin perkakas yang dalam proses
kerja pemotongannya dengan menyayat atau memakan benda kerja menggunakan
alat potong bermata banyak yang berputar (multipoint cutter). Pisau frais dipasang
pada sumbu atau arbor mesin yang didukung dengan alat pendukung arbor. Pisau
tersebut akan terus berputar apabila arbor mesin diputar oleh motor listrik, agar
sesuai dengan kebutuhan, gerakan dan banyaknya putaran arbor dapat diatur oleh
operator mesin frais.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 36
Skripsi Pupun Kurniawan
2.11.3 Kerja bangku (bench work)
Kerja bangku adalah cara pengerjaan logam tanpa menggunakan mesin
atau secara manual. Karena termasuk inti dari proses pengerjaan logam maka
proses kerja bangku diperlukan keahlian yang khusus. Sehingga perhitung waktu
pengerjaan kerja bangku banyak dipengaruhi oleh factor-faktor manusia
diantaranya keterampilan dan keahlian, semangat kerja, kwalitas alat yang
digunakan dan kekerasan material.
2.11.4 Surface of Blackened (SOB)
SOB merupakan proses melapisi benda kerja dengan tujuan memenuhi
unsur estetika atau keindahan serta mencegah korosi dari alat. SOB yang baik
sangat mempengaruhi terhadap harga jual. Cepat atau lambatnya seorang
melakukan proses ini tergantung keterampilan yang dimiliki sehingga waktu SOB
tidak dapat ditentukan dengan rumus seperti mesin-mesin lainnya seperti halnya
mesin bubut, frais, bor dan sebagainya.
2.12
Perhitungan Harga Bahan Baku
Yang menjadi pertimbangan dalam menentukan harga jual peralatan ini
adalah biaya bahan baku, biaya pengerjaan, biaya perancangan, keuntungan yang
diambil serta pajak penjualan. Di mana perincian biaya-biaya tersebut adalah
sebagai berikut :

Biaya produksi alat meliputi :
1) Biaya bahan baku
2) Biaya pemesinan
3) Biaya perakitan
4) Biaya perancangan ditentukan 30% dari [ biaya bahan baku + biaya
pemesinan + biaya perakitan ]
Semua biaya di atas dijumlahkan, sehingga biaya produksi dapat diketahui.

Keuntungan yang diambil
Keuntungan yang diambil 30% dari biaya produksi.

Harga jual alat sebelum terkena pajak
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 37
Skripsi Pupun Kurniawan
Harga jual alat sebelum terkena pajak didapatkan dari penjumlahan antara
biaya produksi alat dengan keuntungan yang diambil.

Pajak
Pajak ditentukan sebesar 10% dari harga jual alat sebelum kena pajak.

Harga jual alat setelah kena pajak
Harga jual setelah kena pajak didapatkan dari harga jual alat sebelum kena
pajak + pajak.
2.13
Dasar Perhitungan Titik Pulang Pokok (Break Event Point)
Break even point atau yang disebut dengan ‘Cost–Volume–Profit Analysis’
adalah sangat penting bagi perusahaan, karena memungkinkan perusahaan dapat
menentukan operasi yang harus dilakukan agar semua operating cost dapat
tertutup, serta dapat digunakan untuk mengevaluasi tingkat-tingkat penjualan
tertentu dalam hubungannnya dengan tingkat keuntungan.
Untuk dapat menganalisa tingkat break even point dengan benar, maka
terlebih dahulu harus menggolongkan menurut sifat-sifatnya. Ada tiga biaya
menurut sifatnya :

Biaya tetap (fixed cost)
Biaya tetap merupakan biaya yang tidak berubah atau tidak bergantung
pada volume produksi, atau tingkat aktivitas yang dilakukan. Yang
termasuk biaya tetap adalah biaya
pembuatan, biaya produksi, pajak
aktiva.

Biaya variabel (variable cost)
Biaya variabel merupakan biaya pada umumnya berubah dibandingkan
dengan perubahan volume produksi. Misalnya biaya transportasi, biaya
administrasi, biaya perawatan dan lain-lain

Biaya semi variabel
Biaya ini sama dengan gabungan dari biaya tetap dan biaya variabel. Akan
tetapi biaya ini tidak digunakan dalam perhitungan BEP. Misalnya komisi
terhadap salesman yang akan berubah tergantung dari volume penjualan.
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 38
Skripsi Pupun Kurniawan
Break even point dapat ditentukan baik dengan persamaan atau pendekatan
grafik.
Analisa BEP dengan persamaan sebagai berikut :
Titik pulang pokok adalah titik jumlah hasil penjualan sama dengan
jumlah biaya yang dikeluarkan. Titik impas ini sangat penting untuk diketahui,
karena menunjukkan kapasitas proses produksi untuk memperoleh laba atau rugi.
Dengan acuan titik ini maka perusahaan akan beroprasi diatas titik impas tersebut
untuk memperoleh laba yang diharapkan. Titik impas dapat dihitung dengan
satuan unit volume atau dalam satuan rupiah. Analisa titik impas dilakukan
dengan persamaan sebagai berikut :
(Sumber : http://wartawarga.gunadarma.ac.id/2010/06/break-event-point/)
Biayatetap
Biayatetap
(2.19)
BEP.................................................................................................

unit 
Kontribusi penjualan Penjualan  Biayaberub ah
rupiah
penjualan
untung
biaya total
BEP
biaya berubah
Y
biaya tetap
rugi
kg
X
Gambar 2.27 : Contoh diagram BEP
(Sumber : http://milasari0.blogspot.com/2012/04/break-even-point-bep.html)
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 39
Skripsi Pupun Kurniawan
Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
Page 40