II-5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Airfoil Sebuah

 BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Airfoil
Sebuah airfoil atau aerofoil, dalam Bahasa Inggris merupakan sebuah
bentuk profil melintang dari sebuah sayap, blade, atau turbin.
Bentuk ini
memanfaatkan fluida yang melewati bentuk tersebut, agar dihasilkan gaya-gaya
aerodinamik. Gaya yang bekerja secara tegak lurus dengan arah pergerakan,
dinamakan “Lift”/ gaya angkat, sedangkan gaya yang paralel dengan arah gerak,
dinamakan “Drag” gaya hambat.
“Lift” atau gaya angkat di hasilkan dri perbedaan tekanan yang dihasilkan
oleh fluida yang bergerakn sepanjang profil airfoil tersebut, perbedaan tekanan
pada bagian atas “upper surface” lebih kecil dari pada tekanan pada bagian bawah
“lower surface”, sehingga timbullah gaya ke atas.
Drag atau yang lebih dikenal dengan gaya hambat, merupakan sebuah gaya
yang timbul akibat adanya bentuk profil dan udara. Gaya ini timbul sebagai akibat
gesekan dari fluida dengan profil dari sebuah airfoil yang lebih dikenal dengan
“friction dtrag”, dan adanya separasi aliran fluida yang dinamakan dengan
“pressure drag”.
II-5
6
Gambar II.1 Gaya Aerodinamika
Untuk mendapatlkan gaya angkat digunakan rumus berikut :
(1)
Drag dapat di cari dengan menggunakan persamaan berikut :
(2)
Bagian terdepan dari sebuah airfoil dinamakan “Leading Edge”, dimana
terletak di sebelah kiri, pada gambar II.1. Aliran udara diasumsikan mengalir dari
kiri ke kanan, sementara gaya angkat “Lift”, bekerja ke atas. Garis lurus yang
menghubungkan antara Leading edge dan Trailing Edge, dinamakan garis chord
“Chord Line”, (c). Permukaan atas sebuah airfoil dinamakan “Upper Surface”, dan
bagian bawah “Lower Surface”. Sudut serang, atau Angle of Attack ( ), merupakan
sudut yang terbentuk antara kecepatan free stream, dan Chord Line.
7
Gambar II.2 Bagian-bagian Airfoil
Pada umumnya penggunaan profil airfoil, menggunakan standar yang
dinamakan dengan "NACA”, yang merupakan standar acuan, yang data-datanya
telah diketahui melalui pengujian dan penelitian.
Penamaan dari sebuah airfoil NACA, menggunakan empat dijit angka, yang
menentukan karakter dari airfoil tersebut. Digit ke “1, 2, 3, dan 4”, digit pertama
mengidentifikasikan “chamber”, sebagai persentasi dari chord (c), untuk bagian
yang simetris nilai adalah nol. Digit kedua mengidentifikasikan chamber terjadi
pada X*10% (c). Dan digit ke-3 dan ke-4 mengidenifikasikan ketebalan maksimal,
thickness (t), dalam persen, “dijit tiga+empat %”.
2.2
Autodesk Inventor
CAD (Computer Aidded Design) adalah perangkat lunak yang digunakan
untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan perancangan mekanik, dengan
bantuan dari komputer, bermedia penyimpanan, sehingga dapat mempermudah
pekerjaan perancangan, dan juga mampu melakukan pekerjaan dengan lebih teliti
dengan hasil yang baik, dalam waktu yang singkat. Pada umumnya pekerjaan
perancangan yang dilakukan berupa perancangan 2-dimensi dan 3-dimensi.
Beberapa software CAD yang umum digunakan di Industri ataupun lingkungan
Pendidikan :
8
1. CATIA
2. Autodesk Inventor
3. AUTOCAD
4. Solid Work
5. Dan sebagainya.
Autodesk Inventor merupakan sebuah perangkat lunak CAD “Computer
Aidded
Design” atau lebih dikenal dengan Solid Modelling, yang umum digunakan
dalam penyelesaian permasalahan-permasalahan perancangan mekanis dalam tiga
dimensi.
o PerancanganPart
Perancangan sebuah part, merupakan proses pembuatan sebuah komponen
dari sebuah mesin, diawali dengan pembuatan sketsa model, yang dibentuk
dengan garis, atau menggunakan bentuk bangun dua dimensi sederhana seperti
bujursangkar, segitiga, lingkaran, dsb., dan dilanjutkan dengan pembuatan
model solid (solid modelling), seperti extrude, loft, swap, dsb.
o Perakitan Part
Part-part yang telah dibuat pada Autodesk Inventor, kemudian dikumpulkan
dalam sebuah file sedemikian sehingga dilakukan perakitan untuk membuat
sebuah kesatuan, yang membentuk sebuah Rangakain Assembly (Assembly
Line).
o Pembuatan Gambar Teknik
Pada software CAD khususnya Autodesk Inventor, terdapat aplikasi untuk
membuat gambar teknik, file berektensi “*.dwg”. Tidak hanya part, namun
keseluruhan rangkaian assembly, dapat dibuat gambar teklniknya.
9
2.3
Pemesinan
Dalam pengerjaan tugas akhir ini, menggunakan metoda CNC dalam proses
produksi blade dan hub, dan beberapa proses pemesinan tambahan, dalam proses
akhirnya.
2.3.1 CNC
Computer Numerically Controlled (CNC), merupakan sistem
automasi mesin perkakas yang dioperasikan oleh perintah-perintah yang
terprorgram dan disimpan dalam media penyimpanan. Baris-baris perintah
yang berisikan kode-kode numerik program yang diterjemahkan oleh
komputer sebagai CPU (Central Processing Unit) kedalam baris-baris kode
yang dapat dibaca oleh sebuah mesin CNC, yang berisikan perintah untuk
melakukan pergerakan, perintah pemakanan benda kerja, dan proses-proses
lainnya.
Gambar II.2 Mesin CNC Milling SIEMENS
2.3.1.1 Gambar Kerja
Gambar kerja adalah gambar dari suatu benda kerja atau
produk yang hendak dibuat, yang berisikan dimensi-dimensi ukuran
dari benda kerja tersebut.
Digunakan sebagai patokan dalam
pembuatan sebuah benda kerja atau produk.
10
2.3.1.2 Working Plan/ Perencanaan Kerja
Dalam pembuatan benda kerja menggunakan mesin CNC,
perencanaaan kerja berfungsi untuk mempermudah pekerjaan,
biasanya sebuah tabel yang berisikan tool-tool yang hendak
digunakan, cutting speed, dan letak-letak tool tersebut pada toolset
pada mesin CNC.
2.3.1.3 G-CODE
G-CODE adalah nama unum dari bahasa pemrograman
CNC, yang memiliki banyak implementasi dalam automasi mesin
perkakas, G-CODE berisikan instruksi-instsuksi mesin CNC, seperti
pergerakan, pemakanan, pengaturan kecepatan pasa mesin CNC.
Sintak G-CODE, diawali dengan kata “G+dijit angka”,
dimana dijit angka terbsebut merupakan fariasi intruksi pada mesin
CNC. Namun beberapa sintaks tidak menggunakan awalan huruf G
sebagai intruksi. Beberapa sintaks G-CODE yang umum digunakan
dilampirkan dalam halan lampiran.
2.3.2 Proses Pemesinan Tambahan
2.3.2.1 Gurdi
Proses gurdi adalah proses pembuatan lubang pada benda
kerja, atau pembesaran lubang (hole) pada benda kerja, dengan
menggunakan alat yang dinamakan mesin bor/ gurdi.
11
Gambar II.3 Bagian-bagian mesin bor
Penentuan RPM (n) dalam pemboran benda kerja
dirumuskan sebagai :
(3)
Tahap pemboran yang baik, adalah sebagai berikut :
1. Pembuatan garis acuan, dengan menggunakan
penggores.
2. Penitikan awal sebagai titik acuan menggunakan
penitik besi, dan sebagai permulaan dari pelubangan
menggunakan bor, hal ini dimaksudkan agar tingkat
ketelitian pengeboran akan semakin baik, dan
mengurangi resiko kesalahan pemboran.
2.4
Static Balancing
Static balamcing, adalah sebuah metoda dalam upaya memperoleh
keseimbangan putaran benda, tujuan dari metoda ini adalah untuk memperoleh
keseimbangan perputaran benda. Perputaran sebuah benda dikatakan seimbang
12
apabila benda berputar dengan sebuah titik acuan kemudian berhenti pada titik yang
berbeda setelah perutaran dilakukan
2.5
Teori Mekanik
2.5.1 Hukum Newton 1
Sebuah benda dikatakan setimbang apabila benda tersebut tidak ada
gaya yang bekerja padanya, atau gaya yang bekerja adalah sama besarnya
dengan gaya yang berlawanan arah dengan gaya yang bekerja tersebut.
Hukum Newton 1 dirumuskan dengan :
(4)
∑
2.5.2 Moment
Sebuah gaya cenderung memutar suatu benda terhadap suatu sumbu.
Sumbu ini dapat merupakan sembarang garis yang tidak berpotongan
maupun sejajar dengan garis kerja gaya tersebut.
Momen adalah sebuah vektor M yang tegak lurus terhadap bidang
benda. Arah M adalah tergantung daripada arah berputarnya benda akibat
F. Momen dapat dirumuskan sebagai beikut :
(5)
2.5.3 Tegangan
Tegangan atau Stress, dirumuskan sebagai gaya per satuan luas.
(6)
13
2.5.4 Modulus Elastisitas
Nilai batas ketahanan maksimal terhadap sebuah gaya baik tarikan
maupun tekan, dan puntiran sebelum sebuah benda mengalami perpatahan,
dinamakan modulus elastisitas E, moulus elastisitas dirumuskan sebagai
tegangan dibagi dengan nilai , sebagai nilai perbandingan perpanjangan
yang dialami sebuah benda.
(7)