1595_analisa konstruksi dan kontrol pada perancangan mesin hot press berbasis plcdengan sistem...
Post on 27-Oct-2015
270 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Tugas Akhir
TM1486
Analisa Konstruksi Dan Kontrol Pada Perancangan Mesin Hot Press Berbasis PLC Dengan Sistem Pneumatik
Nur Nugroho Irianto S2105100031
PembimbingIr Sampurno MT
Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember SurabayaMei 2010
LATAR BELAKANG
Industri
Proses Produksi
Mesin Hot Press
PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah yang digunakan untuk permasalahan ini adalah
Karena topi tiruan dengan bahan baku kain membutuhkan panas untuk membentuk tekstur sesuai dengan cetakannya dan memerlukan waktu penahanan pada proses penekanan Perencanaan ini meliputi konstruksi dan analisa control mesin sehingga mendapatkan desain mesin yang dengan mudah pengoperasiannya atau secara otomatis cara penggunaannya
Bagaimana merancang mesin hotpress berbasis PLC yang dapat menghasilkan produk berupa topi tiruan
TUJUAN
Merancang hot press dengan basis PLC yang sederhana
Menganalisa konstruksi mesin hot press yang dapat menghasilkan produk dengan kualitas yang baik
Menganalisa sistem kontrol mesin hot press berbasis PLCagar berjalan dengan baik
MANFAAT PERENCANAAN
Dapat memberikan kesempatan kepada industri kecil agar mengurangi ketergantungan dari produk luar negeriDapat menghasilkan produk yang mempunyai kualitas sama baiknya dengan produk luar negeriDapat menekan biaya produksi seminimal mungkin karena komponen ndash komponen pendukungnya lebih sedikit daripada control relayMemberikan alternative pada pasar selain produk yang di importSebagai studi perbandingan di kalangan industri manufakturKonstruksi mesin yang kuat dan tahan lama membuat mesin akan bisa bertahan lama sehingga fungsi dan kegunaannya bisa dirubah sewaktu ndash waktuSistem control yang mudah dilakukan dan perawatannya yang mudah
BATASAN MASALAH Aspek finansial tidak terlalu signifikanProses pengelasan tidak terlalu signifikanProses pemesinan tidak terlalu signifikanDesain cetakan topi sudah ideal atau permukaan cetakan sudah rataPerlakuan heater pada mesin hot press samaSimulasi software hanya mencari nilai tegangan kritis pada konstruksiPerhitungan manual hanya mengambil contoh satu benda kerjaMaterial untuk mesin hot press bersifat homogenKestabilan sistem kontrol menggunakan software dan jenis komponen kontrol tidak terlalu signifikanTemperatur didalam ruangan diasumsikan konstanTekanan udara untuk pengoperasian mesin hot pressdiasumsikan konstanTegangan listrik diasumsikan stabil
2
3
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
LATAR BELAKANG
Industri
Proses Produksi
Mesin Hot Press
PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah yang digunakan untuk permasalahan ini adalah
Karena topi tiruan dengan bahan baku kain membutuhkan panas untuk membentuk tekstur sesuai dengan cetakannya dan memerlukan waktu penahanan pada proses penekanan Perencanaan ini meliputi konstruksi dan analisa control mesin sehingga mendapatkan desain mesin yang dengan mudah pengoperasiannya atau secara otomatis cara penggunaannya
Bagaimana merancang mesin hotpress berbasis PLC yang dapat menghasilkan produk berupa topi tiruan
TUJUAN
Merancang hot press dengan basis PLC yang sederhana
Menganalisa konstruksi mesin hot press yang dapat menghasilkan produk dengan kualitas yang baik
Menganalisa sistem kontrol mesin hot press berbasis PLCagar berjalan dengan baik
MANFAAT PERENCANAAN
Dapat memberikan kesempatan kepada industri kecil agar mengurangi ketergantungan dari produk luar negeriDapat menghasilkan produk yang mempunyai kualitas sama baiknya dengan produk luar negeriDapat menekan biaya produksi seminimal mungkin karena komponen ndash komponen pendukungnya lebih sedikit daripada control relayMemberikan alternative pada pasar selain produk yang di importSebagai studi perbandingan di kalangan industri manufakturKonstruksi mesin yang kuat dan tahan lama membuat mesin akan bisa bertahan lama sehingga fungsi dan kegunaannya bisa dirubah sewaktu ndash waktuSistem control yang mudah dilakukan dan perawatannya yang mudah
BATASAN MASALAH Aspek finansial tidak terlalu signifikanProses pengelasan tidak terlalu signifikanProses pemesinan tidak terlalu signifikanDesain cetakan topi sudah ideal atau permukaan cetakan sudah rataPerlakuan heater pada mesin hot press samaSimulasi software hanya mencari nilai tegangan kritis pada konstruksiPerhitungan manual hanya mengambil contoh satu benda kerjaMaterial untuk mesin hot press bersifat homogenKestabilan sistem kontrol menggunakan software dan jenis komponen kontrol tidak terlalu signifikanTemperatur didalam ruangan diasumsikan konstanTekanan udara untuk pengoperasian mesin hot pressdiasumsikan konstanTegangan listrik diasumsikan stabil
2
3
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah yang digunakan untuk permasalahan ini adalah
Karena topi tiruan dengan bahan baku kain membutuhkan panas untuk membentuk tekstur sesuai dengan cetakannya dan memerlukan waktu penahanan pada proses penekanan Perencanaan ini meliputi konstruksi dan analisa control mesin sehingga mendapatkan desain mesin yang dengan mudah pengoperasiannya atau secara otomatis cara penggunaannya
Bagaimana merancang mesin hotpress berbasis PLC yang dapat menghasilkan produk berupa topi tiruan
TUJUAN
Merancang hot press dengan basis PLC yang sederhana
Menganalisa konstruksi mesin hot press yang dapat menghasilkan produk dengan kualitas yang baik
Menganalisa sistem kontrol mesin hot press berbasis PLCagar berjalan dengan baik
MANFAAT PERENCANAAN
Dapat memberikan kesempatan kepada industri kecil agar mengurangi ketergantungan dari produk luar negeriDapat menghasilkan produk yang mempunyai kualitas sama baiknya dengan produk luar negeriDapat menekan biaya produksi seminimal mungkin karena komponen ndash komponen pendukungnya lebih sedikit daripada control relayMemberikan alternative pada pasar selain produk yang di importSebagai studi perbandingan di kalangan industri manufakturKonstruksi mesin yang kuat dan tahan lama membuat mesin akan bisa bertahan lama sehingga fungsi dan kegunaannya bisa dirubah sewaktu ndash waktuSistem control yang mudah dilakukan dan perawatannya yang mudah
BATASAN MASALAH Aspek finansial tidak terlalu signifikanProses pengelasan tidak terlalu signifikanProses pemesinan tidak terlalu signifikanDesain cetakan topi sudah ideal atau permukaan cetakan sudah rataPerlakuan heater pada mesin hot press samaSimulasi software hanya mencari nilai tegangan kritis pada konstruksiPerhitungan manual hanya mengambil contoh satu benda kerjaMaterial untuk mesin hot press bersifat homogenKestabilan sistem kontrol menggunakan software dan jenis komponen kontrol tidak terlalu signifikanTemperatur didalam ruangan diasumsikan konstanTekanan udara untuk pengoperasian mesin hot pressdiasumsikan konstanTegangan listrik diasumsikan stabil
2
3
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
TUJUAN
Merancang hot press dengan basis PLC yang sederhana
Menganalisa konstruksi mesin hot press yang dapat menghasilkan produk dengan kualitas yang baik
Menganalisa sistem kontrol mesin hot press berbasis PLCagar berjalan dengan baik
MANFAAT PERENCANAAN
Dapat memberikan kesempatan kepada industri kecil agar mengurangi ketergantungan dari produk luar negeriDapat menghasilkan produk yang mempunyai kualitas sama baiknya dengan produk luar negeriDapat menekan biaya produksi seminimal mungkin karena komponen ndash komponen pendukungnya lebih sedikit daripada control relayMemberikan alternative pada pasar selain produk yang di importSebagai studi perbandingan di kalangan industri manufakturKonstruksi mesin yang kuat dan tahan lama membuat mesin akan bisa bertahan lama sehingga fungsi dan kegunaannya bisa dirubah sewaktu ndash waktuSistem control yang mudah dilakukan dan perawatannya yang mudah
BATASAN MASALAH Aspek finansial tidak terlalu signifikanProses pengelasan tidak terlalu signifikanProses pemesinan tidak terlalu signifikanDesain cetakan topi sudah ideal atau permukaan cetakan sudah rataPerlakuan heater pada mesin hot press samaSimulasi software hanya mencari nilai tegangan kritis pada konstruksiPerhitungan manual hanya mengambil contoh satu benda kerjaMaterial untuk mesin hot press bersifat homogenKestabilan sistem kontrol menggunakan software dan jenis komponen kontrol tidak terlalu signifikanTemperatur didalam ruangan diasumsikan konstanTekanan udara untuk pengoperasian mesin hot pressdiasumsikan konstanTegangan listrik diasumsikan stabil
2
3
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
MANFAAT PERENCANAAN
Dapat memberikan kesempatan kepada industri kecil agar mengurangi ketergantungan dari produk luar negeriDapat menghasilkan produk yang mempunyai kualitas sama baiknya dengan produk luar negeriDapat menekan biaya produksi seminimal mungkin karena komponen ndash komponen pendukungnya lebih sedikit daripada control relayMemberikan alternative pada pasar selain produk yang di importSebagai studi perbandingan di kalangan industri manufakturKonstruksi mesin yang kuat dan tahan lama membuat mesin akan bisa bertahan lama sehingga fungsi dan kegunaannya bisa dirubah sewaktu ndash waktuSistem control yang mudah dilakukan dan perawatannya yang mudah
BATASAN MASALAH Aspek finansial tidak terlalu signifikanProses pengelasan tidak terlalu signifikanProses pemesinan tidak terlalu signifikanDesain cetakan topi sudah ideal atau permukaan cetakan sudah rataPerlakuan heater pada mesin hot press samaSimulasi software hanya mencari nilai tegangan kritis pada konstruksiPerhitungan manual hanya mengambil contoh satu benda kerjaMaterial untuk mesin hot press bersifat homogenKestabilan sistem kontrol menggunakan software dan jenis komponen kontrol tidak terlalu signifikanTemperatur didalam ruangan diasumsikan konstanTekanan udara untuk pengoperasian mesin hot pressdiasumsikan konstanTegangan listrik diasumsikan stabil
2
3
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
BATASAN MASALAH Aspek finansial tidak terlalu signifikanProses pengelasan tidak terlalu signifikanProses pemesinan tidak terlalu signifikanDesain cetakan topi sudah ideal atau permukaan cetakan sudah rataPerlakuan heater pada mesin hot press samaSimulasi software hanya mencari nilai tegangan kritis pada konstruksiPerhitungan manual hanya mengambil contoh satu benda kerjaMaterial untuk mesin hot press bersifat homogenKestabilan sistem kontrol menggunakan software dan jenis komponen kontrol tidak terlalu signifikanTemperatur didalam ruangan diasumsikan konstanTekanan udara untuk pengoperasian mesin hot pressdiasumsikan konstanTegangan listrik diasumsikan stabil
2
3
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
2
3
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Tinjauan Pustaka
Bab 3
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Perancangan yang mengangkat tentang pembuatan dan kegunaan mesin hot press
J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong dengan judul mengurangi dampak proses pada kualitas mesin hot press terhadap perangkat koneksi polimer serta mengembangkan perangkat yang tidak menghalang sambungan listrik antara chip dan konduktif foil
Budi Widya Septiawan dengan judul Penerapan kontrol relay yang digunakan pada mesin emboss dengan bentuk cetakan daun tiruan
Ahmad Hanif dengan judul penerapan PLC pada sistem kendali mesinkonveyor
Mohammad Alimashut dengan judul rancang bangun sistem kendali seleksi dimensi barang menggunakan PLC
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Mesin hot press merupakan mesin yang memproses pembentukan kain berupa alurndashalur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press Tekanan yang diberikan juga diberikan pemanasan pada cetakan sehingga dapat membentuk alurndashalur yang diinginkan
MESIN HOT PRESS
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
KOMPONEN KOMPONEN PENDUKUNGNYA
PLC
Limit Switch
RTD Actuator pneumatik
Timer
Pressure regulator
Kompresor udara
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
PLC
PLC disebut juga programmable controller yaitu sebuah sistem kontrol elektronik yang bisa diprogram untuk membaca satu atau banyak masukkan data yang kemudian mengeluarkan data ke alamat ndash alamat yang sesuai secara terus menerus
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Sensor
Resistance Temperatur
Detector ( RTD )Limit Switch
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch Umumnya limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi tertentu Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik Atau limit switch merupakan sensor mekanik dimana cara mengaktifkannya dengan kontak langsung dari benda kerja pada tuas yang dimiliki oleh limit switch Switch digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan piston silinder rotor pergerakan tempat mesin dan lain ndash lain agar peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis Switch jenis ini disebut sebagai switch pembatas (limit switch)
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
RTD adalah suatu alat deteksi yang didasarkan atas prinsip hubungan antara tahanan dan temperatur Logam yang dipakai adalah platina (yang mempunyai sifat linier sangat mahal umum dipakai) nikel (range temperatur lebih rendah lebih murah non linier) nickel alloys (range temperatur lebih rendah lebih murah) tembaga (range temperatur lebih rendah)
Karakteristik RTD KLIK
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Koefisien resistansi
Kepekaan
Signal conditioning
Konstruksi
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Setiap metal mempunyai koefisien resistansi spesifik yang bervariasi terhadap temperatur
dan ditentukan secara eksperimental
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Kepekaan dari RTD dapat dilihat dari besarnya harga α0 yaitu perubahan fraksi linier pada tahanan dan temperature Untuk bahan platinum α0 = 0004 0C sedangkan bahan nikel α0 = 0005 0C jika perubahan tahanan akan menimbulkan 100 RTD jika temperaturnya berubah 10C
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
RTD sangat sederhana dimana rangkaiannya terdiri dari kawat yang panjang dan tahanannya dimonitori sebagai fungsi dari temperatur Kawatnya digulung dalam bentuk coil untuk memperkecil ukurannya menaikkan thermal konduktivitasnya sehingga dapat menurunkan responnya
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Dengan adanya perubahan fraksi (α0 ) yang relative kecil maka RTD dipakai pada rangkaian jembatan (bridge circuit) dengan kondisi yang sangat akurat dalam mendeteksinya Untuk aplikasi proses kontrolnya jembatan tersebut membutuhkan sifat membuat null sendiri (self null) output dari rangkaian nulling yang merupakan controller output adalah 4 ndash 20 mA atau 10 ndash 50 Ma
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
GAYA DAN TEGANGAN
Tegangan (σ) adalah gaya per satuan luas
Gaya ( F ) Bending
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Tegangan terjadi karena adanya gaya ndash gaya yang terjadi seperti gaya tarik gaya tekan dan gaya geser Berikut rumusan tegangan yang disebabkan dari gaya ndash gaya tersebut
Tegangan tarik
Tegangan tekan
Tegangan geser
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Bending merupakan proses mengubah bentuk lurus menjadi melengkung Pada proses bending bagian dalam lengkungan terjadi tegangan kompresi sedangkan bagian luar lengkungan terjadi tegangan tarikPersamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya gaya pada proses bending adalah
Gambar
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
γ
L
C
A
M = FL
Freaksi
Freaksi
Faksi
M
BA
Tegangan juga dapat terjadi karena momen yang terjadi pada benda dibawah ini merupakan rumus tegangan akibat momen
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
MESIN HOT PRESS
Proses hot press merupakan proses pembentukan kain berupa alur ndash alur yang disiapkan pada matras pada mesin dengan adanya tegangan dan tekanan yang terjadi pada posisi yang ditentukan maka akan terjadi suatu bentuk topi tiruan yang mengalami proses hot press
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
ANALISA KESTABILANSuatu sistem yang stabil dapat didefinisikan sebagai sistem yang memiliki respon sistem yang terbatas Dengan maksud jika suatu sistem diberikan suatu input atau gangguan dengan besaran terbatas maka respon dari sistem tersebut dibatasi pada besaran tertentu maka sistem tersebut bisa dikatakan stabil
Routh ndash Hurwitz
Bode PlotNyquist
Root Locus
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
KRITERIA STABILITAS ROUTH ndashHURWITZ
Kriteria stability yang ditemukan oleh EJRouth dan AHurwithz merupakan kriteria yang penting dan handal diterapkan dalam analisa stabilitas suatu sistem linier Kriteria Routh-Hurwitz didasarkan pada pengurutan koefisien persamaan karakteristik suatu sistem transfer functionG(s) = p(s)q(s) dengan persamaan karakteristik (Ogata 2002)
Diikuti suatu syaratJika koefisien ai dari q(s) adalah nol atau negatif maka tidak semua akar ndashakar terletak pada s-plane disebelah kiriJika tidak maka haruslah menggunakan kriteria Routh ndash Hurwitz yang diawali menyusun Routh Array
Dimana klik
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Algoritma dalam menentukan bilangan yang dimasukkan dalam array dapat dilakukan dengan mengikuti algoritma yang digunakan dalam menentukan bilangan Kriteria ini menyatakan bahwa akar banyaknya akar positif persamaan karakteristik q(s) sama dengan terjadinya perubahan tanda pada kolom pertama array yang ada
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
BODE PLOTSuatu transfer functiondari suatu sistem G(s) dapat dituliskan dengan dua cara yaitu sebagai berikut
1 Dalam suatu frekwensi domain melalui hubungan
Dimana 2 Dalam suatu besaran dan sudut fase (jw) dengan bentuk
Dimana
Bode plot mempunyai fungsi untuk menyederhanakan gambaran grafissuatu frekwensi response dengan ω bervariasi dimana persamaan logaritmik gain yang didefinisikan sebagai berikut
Sedangkan
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
Perpindahan panas didefinisikan sebagai proses berpindahnya energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu dimana arah perpindahan terjadi dari benda yang mempunyai temperatur tinggi ke benda yang mempunyai temperatur lebih rendah Secara umum mkanisme perpindahan panas dapat dibagi menjadi tiga yaitu konduksi konveksi dan radiasi perbedaan skematis proses perpindahan panas tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
KONDUKSIKonduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam suatu media (padat cair dan gas) atau beberapa media berlainan yang bersinggungan secara langsung dan tidak ada gerak relatif antara kedua media tersebut
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
SISTEM PNEUMATIK
Sistem pneumatik terdiri dari peralatan dan perlengkapan yang menghasilkan mengontrol dan menghantarkan udara bertekananKonstruksi dasar silinder pneumatik terdiri dari beberapa bagian antara lain Tabung pneumatikSaluran masukSaluran keluarBatang Piston SealBearingPiston
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
TABUNG PNEUMATIKTabung silinder merupakan dinding silinder dan piston meluncur pada permukaan dalam dinding Diameter silinder adalah dasar untuk tenaga output nominal silinder dan luas permukaan yang menerima tekanan Besarnya gaya dorong silinder dapat dihitung dengan rumus
Sedangkan besarnya gaya tarik silinder dapat dihitung dengan rumus
Dimana F = gaya tolak efektif (kgf)P = tekanan kerja (kgfmm2 atau bar)D = diameter piston (cm)d = diameter batang piston (cm)gaya gesek (diambil 05-07)
Banyaknya pemakaian udara permenit
Sedangkan perbandingan kompresinya dapat diketahui dari rumus dibawah iniDimana n = jumlah langkah permenit
h = panjang langkah (cm)
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
SOLENIODSoleniod merupakan akuator elektrik yang banyak digunakan untuk mengatur buka tutup dari valve pengontrol arah pada pneumatik Cara kerja solenoid dengan membuat daerah magnetik yang dihasilkan dengan mengalirkan arus listrik pada koil sehingga inti solenoid akan tertarik Apabila arus pada koil dihilangkan inti solenoid akan kembali pada posisi semula karena adanya pegas yang menariknya
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Metodologi Percobaan
Diagram alir
analisa
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Metodologi perencanaan bertujuan untuk memberikan gambaran umum proses menganalisa yang dilakukan dimana terbagi dalam beberapa bagian langkah ndash langkah perencanaanyang dilakukan adalah sebagai berikut
Studi literatur yang meliputi konsep dasar kontrol PLC konsep dasar kontrol Mesin Hot Press karakter Mesin HotpressTahap pengumpulan dataDesain spesifikasi sistem kontrol Desain Mesin Hot press Perencanaan cara kerja mesin hot press topi tiruan dengan
PLC Analisa desain dan sistem konrol mesin hot press topi tiruan
dengan PLCMerancang Mesin Hot Press dengan basis PLC
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Tugas akhir ini merupakan studi perencanaan mesin hot press berbasis PLC dimana mesin hot press yang umumnya digunakan sebagai alat untuk mengepress bahan kain jenis tertentu dan bisa juga digunakan untuk mengepress benda ndash benda yang lain
Penggunaan PLC pada perencanaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hambatan yang terjadi sampai mendapatkan temperatur yang diukur
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Pada pembuatan rancangan mesin Hot press berbasis PLC dengan sistem pneumatic mengguankan 4 (empat) tahap
1 Tahap pengumpulan data2 Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
Tahap pengumpulan data Tahap Perancangan Mesin Hot Press Topi Tiruan
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
TAHAP PENGUMPULAN DATAPada tahap pengumpulan data diperlukan data ndash data seperti berikut Spesifikasi produk topi tiruan importStudi literature tentang bahan topi tiruanStudi literature proses hot press
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
Rancangan mesin hot press berguna untuk mendapatkan gambaran awal yang dapat digunakan dalam merangkai sistem kontrol mesin hot press berbasis PLC Dalam tahap ini akan dijelaskan tentang langkah ndash langkah kerja mesin hot press dan digambarkan diagram alir urutan proses kerja mesin hot press berbasis PLC Berikut adalah cara kerja atau langkah ndashlangkah proses kerja dari mesin hot press
Proses kerja dari mesin hot
press
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
SilinderPneumatik
Mesin Hotpress
Pressure Regulator
Unit Kontrol
Kompressor
Tombol Aktuator
Limit Switch
Saklar Onoff
Saklar Otomatis
Saklar Temperatur Kontrol
Timer Otomatis
Timer
Temperatur Kontrol
Lampu OnOff
LampuTemperatur Kontrol
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
MANUAL
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
OTOMATIS
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Menyalakan computer untuk setting PLC serta meng-upload program kerja ke dalam PLCSetelah melalui setting di PLC computer dapat di matikanMenghidupkan saklar listrik mesin ke kondisi ON sehingga lampu warna hijau akan menyala yang terletak di kotak kontrolMelakukan pengaturan di temperature controllerMenghidupkan saklar heater di kondisi ON sehingga heater akan memanaskan cetakan sampai temperatur mencapai set pointMenekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic sehingga otomatis PLC berjalan dan menggerakkan silinder pneumatic untuk memberikan tekanan pada cetakan terus secara berulang ndash ulang yang ditunjukkan oleh indikator lampu berwarna merah
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Pada saat silinder pneumatic turun akan mengaktifkan timer yang ada di PLC sehingga akan menghitung waktu penahanan sesuai dengan set point setelah waktu penahanan selesai maka silinder pneumatic naik yang akan mengaktifkan timer untuk waktu menunggu sebelum proses berikutnyaProses ini akan terus berlangsung jika tetap menekan kontak untuk menjalankan silinder pneumatic jika proses sudah selesai maka tahap berikutnya mematikan heater dan mematikan timer yang selanjutnya mematikan saklar listrik yang semua panel tersebut terletak di kotak kontrol
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
analisa
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Pada tahap ndash tahap ini dilakukan analisa pada desain mesin hot press dan cara kerja mesin hot pressAnalisa Konstruksi Mesin Hot PressAnalisa Sistem Kontrol Mesin Hot Press
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOTPRESS
Pada tahap berikut ini dilakukan pemilihan material untuk membuat rangka mesin hot pressDalam menganalisa desain di gunakan bantuan softwareANSYS 11 yang dimana proses pengoperasiannya di bagi menjadi dua tahap yaitu
1 Membuat model 3 dimensi untuk tiap komponen ndashkomponennya
2 Merakit komponen menjadi satu dari pembuatan PartDesign
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
Sistem kontrol yang berada di mesin hot press yang hanya meliputi analisa terhadap kestabilan sistem kontrol menggunakan bantuan MATLABDengan software MATLAB dapat membantu menganalisa sistem kontrol dengan memberikan batasan ndash batasan yang diperlukan
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Perencanaan dan Analisa
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
Bahan baku yang dipakai dalam mesin ini berupa kain polyster Spesifikasi bahan yang dipakai mempunyai melting temperature sebesar 158ndash163 0C Untuk membentuk profil topi tiruan diperlukan beberapa perlakuan yaituPemberian panas pada topi tiruanPemberian tekanan pada topi tiruan
gt
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Pemberian panas ini dimaksudkan agar profil yang akan dibentuk tidak akan kembali setelah proses hot press selesai dilakukan Agar seluruh produk mendapatkan panas yang sama maka pada saat melakukan proses hot press dilakukan penahanan pada cetakan selama beberapa saat dengan meting temperatur sekitar 158 ndash 163 0C
Pemberian tekanan dimaksudkan agar kain yang di press dapat melakukan pemberian panas yang tidak boleh melebihi dari batas temperatur untuk bahan polyester
Pemberian Panas dan Tekanan Pada Topi Tiruan
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
HEATER
Untuk menghasilkan panas maka dibutuhkan heater Heater dipasang dibagian bawah masing ndash masing cetakan sehingga panas dapat diterima oleh produk dari bagian atas dan bawah cetakan Pada perancangan ini heater yang dipakai mempunyai daya sebesar 350 watt dengan daya tersebut diharapkan dapat memanaskan cetakan dengan cepat sehingga diharapkan akan menghasilkan produk dengan kualitas yang baikKonduktivitas panas aluminium (k) 200 Wmk
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
gt
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Untuk mendapatkan temperatur pada bahan aluminium
350 W = - 200 WmC x 0010608 m (T2 ndash T1) 0004 m(T2 ndash T1) = - 0659 0CT2 = T1 ndash 0659 0C
Untuk mendapatkan temperatur pada material kuningan
350 W = - 129 WmC x 0007222 m (T3 ndash T2) 0021 m(T3 ndash T2) = - 7889 0CT3 = T1 ndash 7889 0C
Dengan rumus yang sama didapatkan temperatur pada cetakan atas di bahan kuningan sebesar T3 = T1 ndash 7889 dan temperatur pada cetakan atas dengan bahan aluminium sebesar T2 = T1 ndash 0659 Hal ini disebabkan karena ada panas yang terbuang ke lingkungan
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
SILINDER PNEUMATIK
Untuk memberikan penekanan maka dibutuhkan silinder pneumatik yang dapat bergerak naik turun untuk memberikan tekanan pada produk sehingga profil topi tiruan dapat berbentuk
gt
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
Beban yang digerakkan relatif ringan sehingga tidak dibutuhkan perangkat yang dapat mengangkat beban berat seperti pneumatik hidrolikJika terjadi kebocoran fluida kerja silinder pneumatik tidak membuat lingkungan menjadi kotor karena fluida kerjanya berupa udara sedangka silinder hidrolik akan menyebabkan kotor di lingkungan karena kerja silinder berupa fluida cair (olie)
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
Filter udaraKatup kontrol tekananPelumas udaraKontrol katup pengarahKatup pengontrol aliran
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
Beban tarik minimal (F2) 4 kg ~ 392 NTekanan operasi minimal 2 kgfcm2 ~ 200 Kpa ~ 2 barPanjang langkah (h) 12 cmJumlah langkah permenit 5 langkahKoefisien gesek (μ) 05(Buku petunjuk teknik Tenaga Fluida Pneumatik The Hydro Pneumatic Technical Centre)
gt
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
bullbull
F2 F1D
PP
F1
F2P
P
D
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Dengan menggunakan rumus dari bab 2 untuk tabung pneumatic maka dapat mencari
4 = 0785 x (D2 ndash d2) x 2 x 05D2 ndash d2 = 51 cmDari perhitungan dengan batas minimum maka silinder pneumatic yang digunakan adalah Dsilinder = 25cm dan dpiston = 12cm tetapi jika menggunakan Dsilinder = 25cm maka tekanan operasi 2 bar tidak akan bisa mengangkat beban seberat 4 Kg maka sebaiknya menggunakan Dsilinder = 32cm dan dpiston = 12cm yang telah ditentukan dari pasaran untuk jenis pneumatic-nya Berikut perhitungan jika menggunakan Dsilinder= 32 cm
F1 = 0785 x 322 x 2 x 05F1 = 8 kg
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Minimal 2 bar untuk mengangkat beban seberat 4 kg Jika tekanan maksimal yang diberikan pada silinder pneumatic sebesar 10 bar maka F1 = 40 kg atau 394 N dan F2 = 345 kg atau 3385 N
Q =
Q = (12 3144 322) + 12 3144 (322 ndash 122)5 297Q = 26 litermenit
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESSGuna memenuhi kebutuhan sesuai dengan cara kerja mesin Hot Press yang telah direncanakan maka dibuat desain rangka mesin hot press yang dapat mendukung cara kerja mesin tersebut dengan caraPemilihan MaterialFaktor KeamananPemodelan Rangka Mesin Hot Press
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
tersediannya bahan material di pasaranMaterial yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada pengoperasiannya Material harus mudah dimachiningMaterial juga bukan penghantar panas yang baik dikarenakan dalam konstruksi terdapat sebuah heater yang bisa membuat seluruh konstruksi menjadi panas
Kriteria pemilihan material untuk rangka sebagai berikut
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
No Material Massa
jenis
(kgm3)
Tensile
strength
(Nmm2)
Konduktivitas
panas
(Wm0C)
1 Mild steel 7850 420 ndash 510 55
2 Plat
aluminium
2600 70 - 140 200
(Tabel lampiran dari CWCT cladding forum wwwcwctcouk)
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
FAKTOR KEAMANANPenentuan besar keamanan disesuaikan dari beberapa pertimbangan antara lain material proses pembuatan tipe pembebanan kondisi kerja dan bentuk komponen factor ndash factor yang dipertimbangkan dalam penentuan factor keamanan yaitu Ketahanan sifat material selama proses pembebananKehandalan pada saat menerima pembebananTingkat pembebananTingkat kurangnya umur komponen pada saat terjadi kegagalanKerugian material pada saat terjadi kegagalan
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
Untuk membantu membuat model ndash model rangka dibutuhkan bantuan software Catia V5R18 Setiap komponen dirancang permodelannya kemudian bisa dirakit menjadi satu Tahap membuat rangka dibagi menjadi dua yaitu Membuat model rangka dalam 3 dimensiMerakit semua model dalam satu komponen
gt
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
Urutan ndash urutan dalam pembuatan model 3 dimensi untuk tiap ndash tiap model rangka mesin hot press yaituMembuat sketsa gambar dalam bentuk 2 dimensi bisa dikerjakan manual ataupun dalam bentuk Autocad2008Membuat model gambar 3 dimensi dari sketsa gambar 2 dimensi
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
Berikut ini adalah langkah ndash langkah merakit semua model menjadi satu komponenMemasukkan model ndash model yang akan dirakit dan jumlah model minimum 2 unit untuk dapat proses perakitan komponenMemberikan kondisi batas pada model ndash model yang akan siap dirakit
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANANPerhitungan Keamanan Material Terhadap Beban Yang Terjadi Dibagian Top Pneumatic Holder
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Data bahan rangkaBahan = Plat mild steelKekuatan luluh (Syp) = 36ksi ~ 252 Nmm2 ~ 257 kgfmm2
Modulus elastisitas (E) = 207 KNmm2 ~ 207104 kgfmm2
Data bautKekuatan luluh = 210 MPa ~ 21 kgfmm2 = 210 Nmm2
Modulus elastisitas = 208105 Nmm2 ~ 208104 kgfmm2
Diameter baut = 025 inci = 635 mmKekuatan tarik = 120000 psi = 82737 MPa = 82737 Nmm2
Kekuatan lelah = 7377 MPa = 7377 Nmm2
Bentuk dan dimensi rancangan mesin hot press ada pada lampiranAsumsi gaya yang terjadi
Gaya yang bekerja gaya dinamisGaya luar yang terjadi = 99 kgfGaya pengencangan awal = 2 kgf
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
AR
Fpneumatik
I
MR
II III
X3
X2
X1
WPneumatik
Wbalok
gt
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
DiketahuiWbalok = 029 Kg = 29 NWpneumatik = 133 Kg = 133 NFpneumatik = A 99Kgfcm2 = A 9702 Ncm2
= πr2 972 Ncm2
= 314 (0155 cm)2 9702 Ncm2
= 7319 NAR max= Fpneumatik - Wbalok - Wpneumatik
= 7319 N ndash 29 N ndash 133 N= 7157 N
sumM dititik A = 0MR + (Wpneumatik ndash Fpneumatik) AC + (Wbalok AB) = 0MR = (-Wpneumatik + Fpneumatik) AC - (Wbalok AB)MR = (- 133 N + 7319 N) 43 mm - (29 N 375 mm)MR = 3079105 Nmm
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
POTONGAN I
ΣM di titik potong = 0 (cw + )-Mx1 + MR - AR X1 = 0X1 = 0Mx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 0 = 3079105 Nmm
X1 = 375 mmMx1 = MR - AR X1
= 3079105 Nmm - 7157 N 375mm= 39523 Nmm
MR MX1
AR
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
POTONGAN II
ΣM di titik potong = 0 (cw +)-Mx2 + MR ndash AR X2 ndash (Wbalok) (AC ndash AB) = 0Mx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC ndash AB)X2 = 375 mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 375 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 393635 NmmX2 = 43mmMx2 = MR - AR X2 - (Wbalok) (AC - AB)
= 3079105 Nmm - 7157 N 43 mm - (29 N) (43 mm ndash 375mm)
= 0 Nmm
X1
Wbalok
BAMR MX2
AR
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
POTONGAN III
sumM di titik potong = 0 (cw +)Mx2 = 0 Nmm
Mx3
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
3079105
396825
DCBA
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
AR
X3
X2
X1
Wbalok
Wpneumatik
Fpneumatik
gt
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Gaya maksimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )Fpneumatik ndash ARmax ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 07319 N - ARmax - 29 N - 133 N = 0ARmax = 7319 N - 29 N - 133 N
= 7157 N
Gaya minimum yang bekerja pada bautΣFv = 0 ( uarr + )-ARmin ndash Wbalok ndash Wpneumatik = 0-ARmin - 29 N - 133 N = 0ARmin = 29 N + 133 N
= - 162 N
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Mencari gaya eksternal rata-rata
Daerah yang terkena tegangan tarik 00318 in2
=20516 mm2(table 16-1)
Faktor konsentrasi tegangan
NNNArArArave 75349
2)216(7715
2minmax =
minus+=
+=
NNNArArArr 95365
2)216(7715
2minmax =
minusminus=
minus=
22 0481751620
75349mm
Nmm
Nave ==σ
22 786751620
9536583mm
Nmm
Nxk r ==σ
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
HASIL GRAFIK SODENBERG
Dari hasil yang didapatkan baut dengan ukuran Dbaut = 025 inchi sangat aman terhadap tegangan yang terjadi dikarenakan hasil perhitungan dan nilai koordinat perhitungan analisa fatique baut terletak didalam batas keamanan di garis arsiran
Syp
Se
6778
17048
7377
210
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Dengan diketahuinya tegangan dan bahan maka dapat diketahui aman tidaknya suatu material yang ditentukan dari keadaan maksimal dengan keadaan material sampai getas sehingga nilai safety factor-nya adalah 6 maka hasil perrbandingan kemanan yang terjadi adalah
NSymaksimume leσ
Nmm
N
mmN 2
6
2
1025204792 le
6
1025204792
26
2mm
N
mmN
le
26
2 104204792mm
Nmm
Nle
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK
MATLAB
Pada mesin hot press pengontrolan temperatur disimulasikan dengan software Matlab7 dalam simulasi ini diasumsikan panas berpindah di satu arah dan sekitar cetakan yang diisolasi dan mengabaikan distrubance yang terjadi sistem kontrol merupakan sistem linier
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Hasil simulasi adalah berupa grafik response dan kestabilan sistemnya
Grafik hasil simulasi yang didapat diatas mengalami osilasi (underdamp) tetapi setelah beberapa saat kemudian sistem akan stabil setelah set point tercapai
gt
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Tp atau peak timePeak time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama dari overshoot
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Persen Overshoot (OS)Persen overshoot adalah nilai puncak (peak) maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu atau pengertian lainnya
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Settling time atau TsSettling time adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai dan tetap di dalam sebuah range nilai akhir yang ditetapkan oleh persentase absolut dari nilai akhir (biasanya 5 atau 2)
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Rise time adalah waktu yang diperlukan untuk naik dari 10 ndash 90 5 ndash 55 atau 0 ndash 100 dari nilai akhirnyaUntuk sistem underdamped 0 ndash 100Untuk sistem overdamped 10 ndash 90
Perlu diketahui bahwa rise time settling time dan peak timememberikan informasi mengenai kecepatan dan ldquokualitas respon transien Besaran ndash besaran ini dapat membantu perancang untuk mencapai kecepatan yang diinginkan tanpa osilasi atau overshoot yang berlebihan
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Analisa kestabilan dengan nyquistDiagram nyquist adalah diagram polar yang menyatakan kestabilan system dengan batasan tidak boleh mencakup nilai -1 dan sistem control tersebut bisa dinyatakan dalam kondisi yang stabil atau aman digunakan sistemnya
sistem control yang terletak di mesin hot press ini dikatakan stabil bahwa diagram nyquist-nya tidak mencakup nilai -1 gt
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Kriteria kestabilan Routhndashhurwitz merupakan kriteria kestabilan yang menyatakan kestabilan absolut suatu sistemkontrol Dengan hasil transfer function sistem sebagai berikut
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Dapat juga dilihat dari akar-akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
Analisa kestabilan dengan metode routh hurwitch
)()(
sVsV
i
o24131093200000040
2392 ++ ss=
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Kriteria kestabilan menurut root locus adalah merupakan metode untuk menganalisis kestabilan suatu sistem terkendali Jika sistem yang terjadi didalam mesin hot press ini termasuk sistem yang dikatakan sangat stabil dikarenakan kutub ndash kutubnya berada tepat didalam sumbu ndash sumbunya berikut hasil dari analisa root locus
Analisa kestabilan sistem dengan metode root locus
gt
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Dapat juga dilihat dari akar ndash akar karakteristiknya yang didapatkan dengan bantuan software MATLAB
S1 = - 2315486S2 = - 0000014
Dari kondisi akar ndash akar yang dihasilkan paling terkecil nilainya maka dapat disimpulkan bahwa akar ndash akar sistem berada pada sumbu ndash sumbu plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilai terkecilnya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti semua sistem kontrol yang ada didalam kondisi sistem mesin hot press termasuk stabil absolut
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
KESIMPULAN1 Tabel Perbandingan material
No Material
Massa
Jenis
( kgm3 )
Machining
ability
Score 1 - 10
Tensile
strength
( Nmm2 )
Biaya harga
Score 1 ndash 10
1 Mild steel 7850 5 420 - 510 3
2Plat
almunium2600 3 70 - 140 7
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
2Dengan beban maksimal sebesar 99kgfcm2 yang dibebankan pada bagian top holder silinder pneumatik dan bagian bawah pneumaticholder didapatkan tegangan maksimum sebesar 20479 Nm2 yang terletak pada bagian bawah dari pneumatic holder sedangkan tegangan minimum yang bekerja pada rangka yaitu 170510-8 Nm2
terletak pada bagian standing support Tegangan yang terjadi tersebut masih dibawah tegangan ijin material konstruksi mesin hot press
3Sistem kontrol pada mesin hot press mempunyai transfer funtion
=
Transfer function diatas dihasilkan dengan asumsi semua disturbance yang ada diabaikan
)()(
sVsV
i
o241310093200000040
2392 ++ ss
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
4Sistem kontrol dalam keadaan stabil absolut setelah dianalisa dengan kestabilan ROUTH HURWITZ ditunjukkan dengan akar ndash akar sistem berada pada sisi kiri S-plane (ditunjukkan oleh besaran yang nilainya negatif dari akar-akar tersebut) yang berarti sistem dalam kondisi stabil absolut Akar-akar karakteristik dari tranfer function adalah - 23300 amp -00000
5PLC yang digunakan dengan proses digital menghasilkan respon yang sangat baik sehingga untuk mencapai kestabilannya lebih cepat jika dibandingkan dengan control relay
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
DAFTAR PUSTAKA
Deutchman Aaron D Machine Design Theory And Practice Macmillan Publishing Co Inc New York 1975Chao-Heng Chien Hui-Min Yu Fabrication Of Switches On Polymer-Based By Hot Embossing Mechanical Engineering Department Tatung University Taipei Taiwan 2006J Zhao P Glendenning G Chen Y K Juay and M S Yong Development of Polymer Hot Embossing Process for Moulded Interconnect Devices 2002Widya Septiawan Budi Perancangan dan Analisa Mesin Emboss Kain Untuk Daun Tiruan Dengan Sistem Pneumatik 2004Hanif ahmad Penerapan PLC Sebagai Sistem Kendali Pada Mesin Konveyor Universitas Negeri Semarang Teknik Mesin 2006 Wayan Berata Diktat Elemen Mesin Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya 2002Curtis Johnson rdquoProcess Control Instrumentation Technologyrdquo 4th Edition Prentice Hall International Inc New Jersey 1993The Hydro-Pneumatic Technical CentrerdquoBuku Petunjuk Teknik Tenaga Fluida Pneumatikrdquo JepangOgata KatsuhikordquoTeknik Kontrol Automatikrdquo Edisi Kedua Erlangga Jakartawwwcwckcoukwwwfibersourcecomf-tutorpolyesterhtml
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
Terima Kasih
1 2 3 4 5
- LATAR BELAKANG
- PERUMUSAN MASALAH
- TUJUAN
- MANFAAT PERENCANAAN
- BATASAN MASALAH
- MESIN HOT PRESS
- KOMPONEN ndash KOMPONEN PENDUKUNGNYA
- PLC
- GAYA DAN TEGANGAN
- MESIN HOT PRESS
- ANALISA KESTABILAN
- KRITERIA STABILITAS ROUTH ndash HURWITZ
- BODE PLOT
- PRINSIP DASAR PERPINDAHAN PANAS
- KONDUKSI
- SISTEM PNEUMATIK
- TABUNG PNEUMATIK
- SOLENIOD
- TAHAP PENGUMPULAN DATA
- TAHAP PERANCANGAN MESIN HOT PRESS TOPI TIRUAN
- MANUAL
- OTOMATIS
- DIAGRAM ALIR ANALISA KONTRUKSI DAN KONTROL PADA MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI DAN SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- ANALISA KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS
- ANALISA SISTEM KONTROL MESIN HOT PRESS
- PERENCANAAN KONSTRUKSI MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC
- HEATER
- SILINDER PNEUMATIK
- PEMILIHAN SILINDER DIDASARI ATAS PERTIMBANGAN
- KOMPONEN SILINDER PNEUMATIK YANG AKAN DIPASANG ANTARA LAIN
- SYARAT ndash SYARAT YANG DIBUTUHKAN DALAM MENENTUKAN BESARNYA SILINDER PNEUMATIC
- PERENCANAAN DESAIN MESIN HOT PRESS
- TABLE PERBANDINGAN MATERIAL
- FAKTOR KEAMANAN
- PEMODELAN RANGKA MESIN HOT PRESS
- TAHAP MEMBUAT MODEL 3 DIMENSI
- TAHAP MERAKIT MODEL MENJADI SUATU KOMPONEN UTUH
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN
- CONTOH ANALISA PERHITUNGAN TERJADINYA TEGANGAN
- POTONGAN I
- POTONGAN II
- POTONGAN III
- DIAGRAM MOMEN BIDANG TOP PNEUMATIK HOLDER
- CONTOH PERHITUNGAN KEAMANAN PADA BAUT DI SAMBUNGAN TOP PNEUMATIK HOLDER
- HASIL GRAFIK SODENBERG
- HASIL ANALISA MENURUT SOFTWARE ANSYS
- ANALISA KONTROL PADA MESIN HOT PRESS BERBASIS PLC DENGAN SIMULINK MATLAB
- KESIMPULAN
- DAFTAR PUSTAKA
-
top related