rancang bangun pada frame mesin portebel hidraulik puncer
TRANSCRIPT
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Seiring dengan perkembangan zaman yang semakin maju atau,
banyak sekali pembangunan gedung bertingkat, rangka bangunan tinggi
atau rangka kuda – kuda atau atap rumah yang dijual berdasarkan pesanan
dari konsumen dan dituntut pengerjaannya harus cepat. Selain
kecenderungan proses pembuatan rangka tersebut biasanya menggunakan
sambungan baut dan mur karena bisa dirangkai dengan mudah dan proses
pembawaan juga lebih sederhana. Pada saat pelubangan kanal atau plat
yang akan dibuat rangka biasanya menggunakan las atau drilling yang
kurang tepat, serta menimbulkan perubahan struktur mikro pada logam,
ukuran peralatan juga memakan banyak tempat. Sedangkan pada proses
drilling akan menimbulkan gram serta waktu yang dibutuhkan juga lama.
Karena banyaknya kekurangan yang ditimbulkan dari proses las
dan drilling maka penulis mempunyai ide untuk membuat suatu alat yang
bisa digunnakan untuk membuat lubang pada kanal atau plat tanpa
menimbulkan geram, struktur mikro logam tetap, tidak memakan banyak
tempat serta bisa dibawah dengan mudah.
Hydraulic puncher adalah mesin yang digunakan untuk melubangi
plat. Dimana plat tersebut biasa digunakan pada kontruksi bangunan
sebagai lubang baut untuk merangkai kontruksi tersebut. Mesin hydraulic
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 1
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
puncher ini mempunyai kelebihan yaitu dpat lebih cepat dalam melubangi
plat, bila dibandingkan dengan cara – cara lain. Dan pada skripsi ini
penulis mencebo membuat mesin hydraulic puncher menjadi lebih kecil
sehingga lebih mudah dibawa/dipindahkan. Tanpa mengurangi fungsi dari
mesin tersebut. Dan disini penulis merancang frame atau rangka mesin
portable hydraulik puncher, frame ini di gunakan untuk menopang atau
pengikat actuator.
Sedangkan laporan ini bertujuan untuk mendesain frame serta
mounting mesin portable hydraulik puncher, dimana frame dan mounting
tersebut menggunakan bahan ST 42, dan proses pengerjaannya
mengunakan alat – alat perkakas, contohnya blander, mesin bor, mesin
bubut, dll. dan juga menentukan dimensi dan material pada punch dan dies.
Serta menghitung gaya – gaya pada daerah – daerah kritis pada frame, saat
terjadinya proses piercing.
1.2. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang dan pembahasan di atas, maka
perumusan masalah dalam penelitian ini meliputi :
1. Bagaimana menghitung ukuran baut pengikat pada actuator.
2. Bagaimana mendesain frame mesin portable hydraulik puncher.
3. Bagaimana menghitung tegangan-tegangan pada daerah –
daerah kritis pada frame, saat terjadinya proses piercing.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 2
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
1.3. TUJUAN PENULISAN
Secara tujuan penulisan skripsi ini adalah:
1. Menghitung ukuran baut pengikat pada bagian actuator.
2. Mendesain frame mesin portable hydraulik puncher.
3. Menghitung tegangan - tegangan pada daerah – daerah kritis
pada frame, saat terjadinya proses piercing.
1.4. BATASAN MASALAH
Agar penulisan ini dapat lebih terarah dan mempunyai ruang
lingkup yang jelas, maka disini diberikan batasan masalah yang dijadikan
pembahasan yaitu sebagai berikut :
1. Material untuk frame menggunakan bahan ST 42
2. Material untuk mounting menggunakan bahan ST 42
3. Material sebagai specimen adalah ST42
4. Tebal material frame 2 X 13 mm
5. Diameter punch 20 mm dan 15 mm.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 3
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
1.5. SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk mendapatkan gambaran yang lengkap dan menyeluruh
mengenai isi dari skripsi ini, maka akan diuraikan secara garis besar
sistematika penulisannya, yaitu :
BAB I : PENDAHULUAN
Menguraikan tentang latar belakang, permasalahan,
maksud dan tujuan penelitian, batasan masalah dan
sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini berisikan tentang dasar-dasar teori yang
menjelaskan tentang penelitian.
BAB III : PERANCANGAN FRAME
Bagaimana merancang atau mendesain kontruksi agar bisa
dijalankan sesuai fungsi.
BAB IV : ANALISA DAN PERHITUNGAN DATA
Bab ini berisikan perhitungan dari pengambilan data yang
telah dilakukan dan kemudian dilakukan analisa.
BAB V : KESIMPULAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan berdasarkan hasil
analisa dan memberikan saran-saran untuk penelitian
selanjutnya.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 4
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Mur Dan Baut
2.1.1 Pengertian Baut, Mur dan Ulir
Ulir sekrup digunakan sebagai sarana prnyambung yang dapat dilepas.
Ulir sekrup merupakan sebuah ulir luar pada sebuah batang bulat / tangkai. Jika
tangkai tersebut diberi bagian yang tebal, maka disebut baut sekrup atau biasa
disingkat baut.Bagian yang tebal disebut kepala baut, yang biasanya berbentuk
segi empat atau segi enam, sehingga baut tersebut dapat dikencangkan dari
luar.Pasangan sebuah baut atau sekrup adalah perkakas berulir dalam yang
disebut mur. Seringkali ulir dalam ini dibuat pada salah satu mur dari kedua
bagian yang dijepit oleh sambungan baut. Dalam hal ini, bagian tersebut
berfungsi sebagai mur.Gerakan mur terhadap baut dapat dianggap terdiri dari
gerak putar dan gerak lurus.Bentuk ulir yang terkenal adalah bentuk segitiga
(ulir ISO), siku-siku, trapesium, dan ulir bulat.
Profil ulir dengan kombinasi garis tengah dan kisar merupakan sistem
ulir baut. Selama perkembangannya, muncul sejumlah besar sistem ulir yang
berbeda-beda. Dengan normalisasi, diusahakan untuk secara internasional
membatasi perbedaan dalam sistem ulir baut dan dalam kerangka sistem itu,
membatasi kombinasi kisar dan kombinasi garis tengahnya. Untuk ulir segitiga,
yang pada umumnya dipergunakan untuk pengikatan, secara internasional telah
tercapai suatu persetujuan tentang profil ulir baut yang sesuai untuk dipakai
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 5
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
secara umum. Profil ulir ISO ini mempunyai profil basis yang berbentuksegitiga
sama sisi, berarti dengan sudut puncak 60, dengan alas yang sama.Dengan
adanya perbedaan antara sistem ukuran di negara-negara yang menggunakan
milimeter, dan yang menggunakan inchi, garis tengah ulir ditunjukkan dalam
pecahan ukuran inchi dan kisar dalam banyaknya ulir setiap inchi. Ulir dapat
juga dipergunakan untuk memindahkan gerak berputar menjadi gerak lurus,
atau agak jarang gerak lurus menjadi gerak putar (bor-kotrek). Ulir seperti ini
disebut ulir sekrup daya. Yang penting dalam hal ini adalah gesekan yang harus
sekecil mungkin., berlawanan dengan ulir pengerat dimana gesekan besar
diperlukan agar tidak terlepas.
Gambar 2.1 Kurva spiral (Elemen mesin, 2000)
Gambar Ulir : β : Sudut Kisar
l : Kisar
d2 : Diameter Efektif
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 6
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 2.2 Bagian dari ulir (Perencanaan Teknik Mesin, 1984)
Nama bagian –bagian uir
1. Sudut ulir
2. Punck ulir luar
3. Jarak bagi
4. Diameter inti dari ulir luar
5. Diameter luar dari ulir luar
6. Diameter dalam dari ulir dalam
7. Diameter luar dari ulir dalam
Bentuk ulir dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segi tiga
digulung pada sebuah silinder, seperti diperlihatkan dalam Gambar 1. Dalam
pemakaian, ulir selalu bekerja dalam pasangan antara ulir luar dan ulir dalam,
seperti pada Gambar 2. Ulir pengikat pada umumnya mempunyai profil
penampang berbentuk segi tiga sama kaki. Jarak antara satu puncak dengan
puncak berikutnya dari profil ulir disebut jarak bagi. Ulir disebut tunggal atau
satu jalan bila hanya ada satu jalur yang melilit silinder, dan disebut dua atau
tiga jalan bila ada dua atau tiga jalur (Gambar 3). Jarak antara puncak-puncak
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 7
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
yang berbeda satu putaran dari satu jalur, disebut “kisar”. Jadi kisar pada ulir
tunggal adalah sama dengan jarak baginya, sedangkan ulir ganda dan tripel,
besarnya kisar berturut-turut sama dengan dua kali dan tiga kali jarak baginya.
Ulir juga dapat berupa ulir kanan dan ulir kiri, di mana ulir kanan akan
bergerak maju bila diputar searah jarum jam, dan ulir kiri akan maju bila
diputar berlawanan dengan arah jarum jam, seperti diperlihatkan dalam Gambar
4. Umumnya ulir kanan lebih banyak dipakai.
Gambar 2.3 Jenis alur ulir (Perencanaan Teknik Mesin, 1984)
2.1.2 Klasifkasi Ulir
Penggolongan ulir menurut jenis, kelas, dan bahannya akan diuraikan
seperti di bawah ini:
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 8
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
2.1.2.1 Jenis ulir
Ulir digolongkan menurut bentuk profil penampangnya sebagai
berikut: ulir segitiga, persegi, trapesium, gigi gergaji, dan bulat. Bentuk
persegi, trapesium dan gigi gergaji pada umumnya dipakai untuk
penggerak atau penerus gaya, sedangkan ulir bulat dipakai untuk
menghindari kemacetan karena kotoran. Tetapi bentuk yang paling banyak
dipakai adalah ulir segitiga.
Ulir segitiga diklasifikasikan lagi menurut jarak baginya dalam ukuran
metris dan inch, dan menurut ulir kasar dan ulir lembut sebagai berikut:
a. Seri ulir kasar metris (Tabel 2.1 & 2.2)
b. Seri ulir kasar UNC (Tabel 2.3)
c. Seri ulir lembut metris
d. Seri ulir lembut UNF
e. Seri ulir lembut lebih UNEF
Seri ulir kasar dipakai untuk keperluan umum, seperti baut dan mur.
Seri ulir lembut mempunyai jarak bagi yang kecil dan dipergunakan pada
bagian-bagian yang tipis serta untuk keadaan di mana getaran besar
(karena ulir lembut tidak mudah kendor sendiri). Ulir seri UNC, UNF dan
UNEF merupakan gabungan antara standar Amerika dan Inggris. Dalam
Gambar 5 diperlihatkan perbandingan ulir kasar dan ulir lembut dengan
diameter luar yang sama.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 9
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Ada juga ulir pipa yang dipakai untuk menyambung pipa dan bagian-
bagiannya. Termasuk dalam golongan ini adalah ulir halus yang dipakai
untuk mengikat dan ulir kerucut atau tirus untuk sambungan yang harus
rapat. Ulir ini mempunyai jarak bagi yang tinggi dan lebih kecil dari pada
ulir kasar
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 10
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 2.1.(a) Ukuran standart ulir kasar metris (JIS B 0205)
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 11
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 2.2. (b) Ukuran standart alir kasar metris (JIS B 0205)
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 12
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 2.3 Ukuran standart ulir kasar UNC (JIS B 0206)
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 13
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
2.1.2.2 Kelas ulir
Ukuran ulir luar dinyatakan dengan diameter luar, diameter
efektif (diameter dimana tebal profil dan tebal alur dalam arah sumbu
adalah sama) dandiameter inti. Untuk ulir dalam, ukuran tersebut
dinyatakan dengan diameter efektif, ukuran pembatas yang diizinkan dan
toleransi.Atas dasar besarnya toleransi, ditetapkan kelas ketelitian untuk
ulir luar:
Untuk ulir metris: Kelas 1, 2 dan 3
Untuk ulir UNC, UNF, UNEF:
Kelas 3A, 2A dan 1A untuk ulir luar
Kelas 3B, 2B dan 1B untuk ulir Dalam
Perlu diterangkan bahwa ketelitian tertinggi dalam standar JIS
adalah kelas 1 dan dalam standar Amerika adalah kelas 3A dan 3B.
Patokan yang diakai untuk pemilihan kelas adalah sebagai berikut:
Kelas teliti (kelas 1 dalam JIS) untuk ulir teliti.
Kelas sedang (kelas 2 dalam JIS) untuk pemakaian umum.
Kelas kasar (kelas 3 dalam JIS) untuk ulir yang sukar
dikerjakan, misalnya ulir dalam dari lubang yang panjang.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 14
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
2.1.2.3 Bahan ulir
Penggolongan ulir menurut kekuatannya distandarkan dalam JIS
seperti terlihat dalam Tabel 2.3. Arti dari bilangan kekuatan untuk baut
dalam tabel tersebut adalah sebagai berikut: Angka di sebelah kiri tanda
titik adalah 1/10 harga minimum kekuatan tarik a (kg/mm2), dan di
sebelah kanan titik adalah 1/10 (y/a). Untuk mur, bilangan yang
bersangkutan menyatakan 1/10 tegangan beban jaminan.
2.1.3 Klasifikasi Baut dan Mur
Baut digolongkan menurut bentuk kepalanya, yaitu segienam, soket
segienam, dan kepala persegi. Baut dan mur dapat dibagi sebagai berikut:
baut penjepit, baut untuk pemakaian khusus dan mur seperti diuraikan di
bawah ini.
a. Baut penjepit (Gambar 2.4), dapat berbentuk:
- Baut tembus, untuk menjepit dua bagian melalui lubang tembus,
dimana jepitan diketatkan dengan sebuah mur.
- Baut tap, untuk menjepit dua bagian, dimana jepitan diketatkan
dengan ulir yang ditapkan pada salah satu bagian.
- Baut tanam, merupakan baut tanpa kepala dan diberi ulir pada
kedua ujungnya. Untuk dapat menjepit dua bagian, baut ditanam
pada salah satu bagian yang mempunyai lubang berulir, dan jepitan
diketatkan dengan sebuah mur.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 15
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 2.4 Baut penjepit (Elemen Mesin, 2000)
b. Baut untuk pemakaian khusus (Gambar 2.5) dapat berupa:
- Baut pondasi, untuk memasang mesin atau bangunan pada
pondasinya. Baut ditanam pada pondasi beton, dan jepitan pada
bagian mesin atau bangunan diketatkan dengan mur.
- Baut penahan, untuk menahan dua bagian dalam jarak tetap.
- Baut mata atau baut kait, dipasang pada badan mesin sebagai kaitan
untuk alat pengangkat.
- Baut T, untuk mengikat benda kerja atau alat pada meja atau dasar
yang mempunyai alur T, sehingga letaknya dapat diatur.
- Baut kereta, banyak dipakai pada badan kendaraan. Bagian persegi
di bawah kepala dimasukkan ke dalam lubang persegi yang pas
sehingga baut tidak ikut berputar pada waktu mur diketatkan atau
dilepaskan.
- Di samping baut khusus yang telah disebut di atas masih banyak
jenis yang lain. Tetapi di sini tidak akan dikemukakan semuanya.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 16
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 2.5 Macam-macam baut untuk pemakaian khusus (Elemen
Mesin, 2000)
c. Mur (Gambar 2.6).
Pada umumnya mur mempunyai bentuk segi enam. Tetapi untuk
pemakaian khusus dapat dipakai mur dengan bentuk yang bermacam
macam seperti mur bulat, mur flens, mur tutup, mur mahkota dan mur
kuping.
Gambar 2.6 Macam-macam mur (Elemen Mesin, 2000)
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 17
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Di Indonesia baut yang sering digunakan adalah jenis baut hitam
sedangkan di luar negeri jenis baut HSS yang sering digunakan.
1. Baut berkekuatan tinggi
Baut yang banyak digunakan adalah baut A325 dan A490. Kepala baut
berbentuk segi enam. Baut ini dibedakan atas 3 type
Type 1 : Baut baja karbon sedang
Type 2 : Baut baja karbon rendah
Type 3 : Baut baja tahan karat
2. Baut Hitam
Dibuat dari baja kabon rendah memenuhi standart ASTM 307. Dipakai
pada struktur ringan seperti rangka batang yang kecil, rusuk dinding.
Baut hitam dibagi atas dua jenis yaitu :
a. Baut yang tidak diulir penuh
Ulir tidak ada pada bidaang geser
b. Baut diulir penuh
Ulir baut ada pada bidang geser
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 18
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
2.1.4 Macam-macam kerusakan pada Baut dan Mur
Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sangat penting. Untuk
mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur
sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan
ukuran yang sesuai. Dalam Gambar 2.7. diperlihatkan macam-macam
kerusakan yang dapat terjadi pada baut.
Gambar 2.7 Jenis kerusakan pada baut (Elemen Mesin, 2000)
Untuk menentukan ukuran baut dan mur, berbagai faktor harus
diperhatikan seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, syarat kerja,
kekuatan bahan, kelas ketelitian, dll.
Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa:
a. Beban statis aksial murni
b. Beban aksial bersama dengan beban puntir
c. Beban geser
d. Beban tumbukan aksial
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 19
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Pertama-tama akan ditinjau kasus dengan pembebanan aksial
murni. Dalam hal ini, persamaan yang berlaku adalah:
σ t=WA
= W
( π / 4 ) d12
...............................................................
(2.1)
Dimana W (kg) adalah beban tarik aksial pada baut, t adalah
tegangan tarik yang terjadi di bagian yang berulir ada diameter inti d1
(mm). Pada sekrup atau baut yang mempunyai diameter luar d ≥ 3 (mm),
umumnya besar diameter inti d1 ≈ 0,8 d, sehingga (d1/d)2 ≈ 0,64. Jika a
(kg/mm2) adalah tegangan yang diizinkan, maka:
σ t=W
( π / 4 ) (0,8 d )2≤σ a
....................................................
(2.2)
Dari persamaan (1) dan (2) diperoleh
d≥√ 4Wπσa×0 , 64
atau d≥√ 2Wσ a .....................................
(2.3)
Harga a tergantung pada macam bahan, yaitu SS, SC atau SF. Jika
difinis tinggi, faktor keamanan dapat diambil sebesar 6 – 8, dan jika difinis
biasa, besarnya antara 8 – 10.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 20
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Untuk baja liat yang mempunyai kadar karbon 0,2 – 0,3 (%),
tegangan yang diizinkan a umumnya adalah sebesar 6 (kg/mm2) jika
difinis tinggi, dan 4,8 (kg/mm2) jika difinis biasa. Dalam hal mur, jika
tinggi profil yang bekerja menahan gaya adalah h (mm) seperti dalam
Gambar 12, jumlah lilitan ulir adalah z, diameter efektif ulir d2, dan gaya
tarik pada baut W (kg), maka besarnya tekanan kontak pada permukaan ulir
q (kg/mm2) adalah
q= Wπd2hz
≤qa ....................................................................
(2.4)
Gambar 2.8 Tekanan permukaan pada ulir (Elemen Mesin, 2000)
(1) Ulir Dalam
(2) Ulir Luar
dimana qa adalah tekanan kontak yang diizinkan, dan besarnya
tergantung pada kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir seperti
diberikan dalam Tabel 4. Jika persyaratan dalam persamaan (4) tersebut
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 21
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
dipenuhi, maka ulir tidak akan menjadi lumur atau dol. Ulir yang baik
mempunyai harga h paling sedikit 75 (%) dari kedalaman ulir penuh; ulir
biasa mempunyai h sekitar 50 (%) dari kedalaman penuhnya.
Jumlah ulir z dan tinggi mur H (mm) dapat dihitung dari persamaan:
z ≥ W/(d2hqa) ......................................................................
(2.5)
H = zp, p = jarak bagi ........................................................
(2.6)
Menurut standar: H = (0,8 – 1,0) d ......................................
(2.7)
Dalam Gambar 2.8 diperlihatkan bahwa gaya W juga akan
menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder (d1.k.p.z) di mana
k.p adalah tebal akar ulir luar. Besar tegangan geser ini, τb (kg/mm2)
adalah:
τ b=W
πd1 kpz ..........................................................................
(2.8)
Jika tebal akar ulir pada mur dinyatakan dengan j.p, maka tegangan
gesernya adalah:
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 22
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
τ n=W
π Djpz ...........................................................................
(2.9)
Untuk ulir metris dapat diambil k ≈ 0,84 dan j ≈ 0,75. Untuk
pembebanan pada seluruh ulir yang dianggap merata, τb dan τn harus leih
kecil dari pada harga yang diizinkan τa.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 23
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 2.4 Tekanan yang di ijinkan pada permukaan ulir
Gambar 2.9 Geseran pada ulir (Elemen Mesin, 2000)
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 24
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Bila beban yang bekerja pada baut merupakan gabungan antara
gaya tarik aksial dan momen puntir, maka sangat perlu untuk menentukan
cara memperhitungkan pengaruh puntiran tersebut. Jika gaya aksial
dinyatakan dengan W (kg), maka harus ditambahkan W/3 pada gaya aksial
tersebut sebagai pengaruh tambahan dari momen puntir. Cara ini
merupakan perhitungan kasar, dan dipakai bila perhitungan yang lebih
teliti dianggap tidak diperlukan.
Bila terdapat gaya geser murni W (kg), tegangan geser yang terjadi
masih dapat diterima selama tidak melebihi harga yang diizinkan. Jadi
(W/(/4)d2) ≤ τa, untuk satu penampang yang mendapat beban geser.
Seperti telah diuraikan di muka, tegangan geser yang diizinkan diambil
sebesar τa = (0,5 – 0,75) a, di mana a adalah tegangan tarik yang
diizinkan. Perlu diperhatikan bahwa tegangan geser harus ditahan oleh
bagian badan baut yang tidak berulir, sehingga gaya geser yang ada dibagi
oleh luas penampang yang berdiameter d.
Baut yang mendapat beban tumbukan dapat putus karena adanya
konsentrasi tegangan pada bagian akar profil ulir. Dengan demikian
diameter inti baut harus diambil cukup besar untuk mempertinggi faktor
keamanannya. Baut khusus untuk menahan tumbukan biasanya dibuat
panjang, dan bagian yang tidak berulir dibuat dengan diameter lebih kecil
daripada diameter intinya, atau diberi lubang pada sumbunya sepanjang
bagian yang tak berulir, seperti dalam gambar.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 25
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 2.10 Baut untuk beban tumbukan (Elemen Mesin, 2000)
Panjang l dari baut tap atau baut benam yang disekrupkan ke dalam
lubang ulir, tergantung bahan lubang ulir tersebut sebagai berikut: untuk
baja atau perunggu l = d, untuk besi cor l = 1,3 d, untuk logam lunak l =
(1,8 – 2,0) d. Kedalaman lubang ulir harus sama dengan l ditambah 2 – 10
(mm).
Permukaan di mana kepala baut atau mur akan duduk, harus dapat
menahan tekanan permukaan sebagai akibat dari gaya aksial baut. Untuk
menghitung besarnya tekanan ini, dianggap bahwa luas bagian kepala baut
atau mur yang akan menahan gaya adalah lingkaran yang diameter luarnya
sama dengan jarak dua sisi sejajar dari segienam B (mm), dan diameter
dalamnya sama dengan diameter-diameter luar baut d (mm). Jika beban
aksial baut adalah W (kg), maka besarnya tekanan permukaan dudukan
adalah:
q= W
(π /4 ) ( B2−d2 )≤qsa
......................................................
(2.10)
di mana qsa adalah tekanan permukaan yang diizinkan seperti dalam Tabel 2.4
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 26
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Baut atau mur dapat menjadi kendor atau lepas karena getaran.
Untuk mengatasi hal ini perlu dipakai penjamin. Di bawah ini diberikan
beberapa contoh yang umum dipakai.
1) Cincin penjamin (Gambar 15) yang dapat berbentuk cincin pegas, cincin
bergigi luar, cincin cekam dan cincin berlidah.
2) Mur penjamin (Gambar 16) yang menggunakan dua buah mur, yang
bentuknya dapat bermacam-macam. Dalam Gambar (16a), mur A akan
mencegah mur B menjadi kendor.
3) Pena penjamin, sekrup mesin, atau sekrup penetap (Gambar 17).
4) Macam-macam penjamin lain (Gambar 18) seperti dengan cincin nilon
yang disisipkan pada ujung mur untuk memperbesar gesekan dengan baut,
menipiskan dan membelah ujung mur yang berfungsi sebagai penjepit
baut, dll.
Gambar 2.11 Cincin pengunci (Elemen Mesin, 2000
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 27
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 2.12 Baut Pengunci (Elemen Mesin, 2000)
Gambar 2.13 Cara mengunci dengan pena skrup (Elemen Mesin,2000)
1. Pena belah
2. Sekrup mesin
3. Baut
4. Mur
5. Sekrup penetap
2.2. Pengelasan
Berdasarkan definisi dari Deutche Industries Normen (DIN), las adalah
ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan
dalam keadaan lumer atau cair. Dari definisi tersbut dapat dijabarkan lebih lanjut
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 28
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam yang
menggunakan energi panas.
Dalam pengertian lain, las adalah penyambungan dua buah logam sejenis
maupun tidak sejenis dengan cara memanaskan (mencairkan) logam tersebut di
bawah atau di atas titik leburnya, disertai dengan atau tanpa tekanan dan disertai
atau tidak disertai logam pengisi.
Berdasarkan cara kerjanya, pengelasan diklasifikasikan menjadi tiga kelas
utama yaitu pengelasan cair, pengelasan tekan, dan pematrian.
1. Pengelasan cair adalah metode pengelasan dimana bagian yang akan
disambung dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari
busur listrik ataupun busur gas.
2. Pengelasan tekan adalah metode pangalasan dimana bagian yang akan
disambung dipanaskan sampai lumer (tidak sampai mencair), kemudian
ditekan hingga menjadi satu tanpa bahan tambahan.
3. Pematrian adalah cara pengelasan dimana bagian yang akan disambung
diikat dan disatukan dengan menggunakan paduan logam yang
mempunyai titik cair yang rendah.
2.2.1 Klasifikasi Las Berdasarkan Sambungan dan Bentuk Alurnya
1) Sambungan Las Dasar
Sambungan las pada konstruksi baja pada dasarnya dibagi menjadi
sambungan tumpul, sambungan T, sambungan sudut dan sambungan
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 29
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
tumpang. Sebagai perkembangan sambungan dasar di atas terjadi
sambungan silang, sambungan dengan penguat dan sambungan sisi yang
ditunjukan pada gambar 2.14 dibawah ini.
Gambar 2.14 Jenis-jenis sambungan dasar.
a) Sambungan Tumpul
Sambungan tumpul adalah jenis sambungan las yang paling efisien,
sambungan ini terbagi menjadi dua yaitu :
b) Sambungan penetrasi penuh
c) Sambungan penetrasi sebagian
Sambungan penetrasi penuh terbagi lagi menjadi sambungan tanpa plat
pembantu dan sambungan dengan plat pembantu. Bentuk alur dalam
sambungan tumpul sangat mempengaruhi efisiensi pekerjaan dan jaminan
sambungan.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 30
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Pada dasarnya dalam pemilihan bentuk alur harus mengacu pada
penurunan masukan panas dan penurunan logam las sampai harga terendah
yang tidak menurunkan mutu sambungan.
2) Sambungan bentuk T dan bentuk silang
Sambungan bentuk T dan bentuk silang ini secara garis besar terbagi
menjadi dua jenis (seperti pada gambar 1.15.), yaitu :
a) Jenis las dengan alur datar
b) Jenis las sudut
Dalam pelaksanaan pengelasan mungkin ada bagian batang yang
menghalangi, hal ini dapat diatasi dengan memperbesar sudut alur.
Ganbar 2.15 Macam-macam sambungan T.
3) Sambungan Tumpang
Sambungan tumpang dibagi menjadi tiga jenis seperti yang ditunjukan
pada gambar Gambar 2.16. Sambungan Tumpang dikarenakan sambungan
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 31
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
jenis ini tingkat keefisienannya rendah, maka jarang sekali jarang sekali
digunaka untuk pelaksanaan sambungan konstruksi utama.
Gambar 2.16. Sambungan Tumpang.
4) Sambungan Sisi
Sambungan sisi dibagi menjadi dua (seperti ditunjukan pada gambar
2.17.), yaitu :
(1) Sambungan las dengan alur : Untuk jenis sambungan ini platnya
harus dibuat alur terlebih dahulu.
(2) Sambungan las ujung : Sedangkan untuk jenis sambungan ini
pengelasan dilakukan pada ujung plat tanpa ada alur.
Sambungan las ujung hasilnya kurang memuaskan, kecuiali jika
dilakukan pada posisi datar dengan aliran listrik yang tinggi.
Oleh karena itu, maka pengelasan jenis ini hanya dipakai untuk
pengelasan tambahan atau pengelasan sementara pada
pengelasan plat-plat yang tebal.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 32
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 2.17 Sambungan Sisi.
5) Sambungan Dengan Plat Penguat
Sambungan ini dibagi dalam dua jenis yaitusambungan dengan plat
penguat tunggal dan sambungam dengan plat penguat ganda seperti yang
ditunjukan pada gambar 2.18.. Sambungan jenis ini mirip dengan sambungan
tumpang, maka sambungan jenis ini pun jarang digunakan untuk
penyambungan konstruksi utama.
Gambar 2.18. Sambungan Dengan Penguat.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan las, oleh karena itu
penyambungan dalam proses pengelasan harus memenuhi beberapa syarat,
antara lain :
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 33
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
1) Benda yang dilas tersebut harus dapat cair atau lebur oleh panas
2) Bahwa antara benda-benda padat yang disambungkan tersebut
terdapat kesesuaian sifat lasnya sehingga tidak melemahkan
atau meninggalkan sambungan tersebut.
3) Cara-cara penyambungan harus sesuai dengan sifat benda padat
dan tujuan dari penyambungannya.
2.2.2 Perhitungan
Perhitungan kekuatan las, seperti pada rumus di bawah ini
Tegangan Total :
τ= F0,7 . A
×√1+[ 6 . Hl ]
2
……………………………………………(2.11)
Dengan :
F = Gaya yang bekerja (N)
l = Panjang las
τ = Tegangan total (N/mm2
)
H = Tinggi plat (mm)
A = Luas penampang (A = 2.a.l )
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 34
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
a = Lebar pengelasan (mm)
Menentukan ukuran las
Ssw=SsypN
h= τ '0,707 . Ssw
+
- Center of gravity
x=∑ Li . x i
∑ Li
y=∑ Li . y i
∑ Li
- Eccentricity. e e=Li−x
- Momen of inertia
I ' x (i )=Li . y i2
I ' y ( i )=Li3
12+Li . x i2
- Polar momen of inertia
j'=I x'+ Iy '
- Tegangan total
τ '=√(τ ' v)2+(τ ' H )2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 35
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
τ ' v=PL
+ PerHj
τ ' H= Pervj
2.3. Beban dan Tegangan
Beban mekanik dapat berbentuk gaya atau torsi yang bekerja secara
tetap pada suatu elemen mesin sesuai dengan tujuan penggunaan dari
elemen mesin yang dirancang tersebut. Setiap bahan elemen mesin
mempunyai kekuatan yang merupakan sifat yang melekat pada bahan
tersebut yang dihasilkan dari perlakuan dan pengerjaan terhadap bahan
tersebut.
Beban mekanik yang dibebankan pada suatu elemen mesin dapat
berupa gaya, momen, atau torsi. Apabila beban tersebut tidak berubah
besarnya, titi tangkapnya, dan arahnya maka beban tersebut disebut beban
statis, bila sebaliknya maka beban tersebut disebut beban dinamis. Setiap
beban terhadap suatu elemen mesin akan menyebabkan tegangan (stress)
pada elemen mesin tersebut.
2.3.1. Tegangan tarik dan tekan.
Bila beban berupa gaya tarik maka tegangan yang terjadi pada
elemen mesin tersebut adalah tegangan tarik dan sebaliknya bila beban
berupa gaya tekan maka tegangan yang terjadi pada elemen mesin
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 36
F
F
t d
a. gaya dan tegangan tarik b. gaya dan tegangan tekan
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
tersebut adalah tegangan tekan.. Tegangan tarik dan tekan disebabkan
oleh gaya yang bekerja tegak lurus thd bidang yang menahan gaya
tersebut.
Gambar 2.19. Tegangan normal.
Tegangan tarik (tension stress) : t =
FA ...................................2.12
dengan F = gaya tarik dan A = luas penampang yg tegak lurus thd
gaya tarik.
Tegangan tekan (compression stress): d =
FA ....................... 1.13
dengan F = gaya tekan dan A = luas penampang yg tegak lurus thd
gaya tekan.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 37
F
x
A
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
2.3.2. Tegangan bengkok.
Bila beban yang dikenakan pada elemen berupa momen atau gaya
bengkok, maka tegangan yang terjadi pada elemen tersebut adalah tegangan
bengkok. Tegangan bengkok pada setiap titik sepanjang elemen mesin dan
setiap titik pada penampang melintang elemen tersebut besarnya tidak sama.
Tegangan bengkok (bending stress) pada titik A :
b =
M x . c
I ........................... 1.14.
dengan Mx = momen pada titik A yang berjarak x dari ujung elemen
dan c= jarak titik elemen terhadap garis netral penampang elemen, dan I =
moment inersia. Tergangan bengkok maksimum terjadi pada titik yang
menerima momen maksimum dan jarak terhadap garis netral maksimum
(cmak). Bila penampang elemen berbentuk bulat pejal maka cmak = r, sehingga :
b mak =
M max . r
I ........................... 1.15.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 38
c
h
b
garis netral
1/2. hr
cmak = rcmak=1/2.h
penampang lingkaranpenuh
penampang segi-4
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
bila penampang elemen tersebut berbentuk persegi empat, dengan
tinggi=h., maka cmak =
12 h, sehingga :
b mak =
M mak .( 12)h
I ....................1.16
Gambar 2.20. Jenis Penampang.
Momen inersia untuk batang bulat I =
164 d4 , sedangkan untuk
batang persegi empat I =
112 . b. h3., dengan demikian maka tegangan
bengkok maksimum untuk batang bulat adalah :
b mak =
32 M max
π .d3 ...................... 1.17
Besarnya Mmak tergantung dari letak pembebanan gaya bengkok sbb:
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 39
a b
ba.
F F
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
2.3.3. Tegangan geser.
Tegangan geser berbeda dengan tegangan tarik dan tekan. Tegangan
geser terjadi disebabkan oleh gaya yang bekerja sejajar dengan bidang yang
menahan gaya tersebut, sedangkan tegangan tarik dan tekan disebabkan oleh
gaya yang bekerja tegak lurus thd bidang yang menahan gaya tersebut.
Tegangan geser dapat terjadi karena adanya gaya geser, benkok, beban puntir,
atau momen..
2.3.3.1. Tegangan geser karena gaya geser.
Tegangan geser terjadi bila pembebanan menyebabkan salah
satu sisi dari elemen tersebut bergeser terhadap sisi lainnya. Sebagai
contoh adalah sebuah paku keling. Batang paku keling menahan gaya
geser yang menggeser sisi permukaan melintang. batang terhadap sisi
lainnya.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 40
PP
P
P
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 2.21. Tegangan Geser.
Bila gaya (P) melalui titik pusat penampang melintang paku keling
yang luasnya (A), maka tegangan geser ( shear stress) yang terjadi adalah :
s =
PA ............................. 1.18
2.3.3.2. Tegangan geser karena beban puntir.
Tergangan geser karena puntir besarnya sama pada setiap titik
sepanjang batang, namun berbeda pada setiap titik pada penampang melintang
batang. Tegangan geser pada titik pusat penampang besarnya samadengan
nol. Tegangan geser suatu titik yang berjarak r1 dari titik pusat, adalah :
w =
T . r1
I p ................................. 1.19
dengan T = torsi dan Ip = momen inersia polar. Momen inersia polar
suatu batang dengan penampang bulat penuh yang berdiameter (d) adalah
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 41
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Ip =
132 .d4. Dengan demikian tegangan puntir maksimum suatu batang
berpenampang bulat penuh yang berdimeter (d) yang mendapat beban puntir
(T), adalah
w =
16 T
π . d3 .................................... 1.20
2.4. Penerapan Keamanan
Dalam menentukan factor keamanan harus di perhatikan dua hal,
pertama pelampauan kekuatan guna (bahaya fatal dan interupsi kerja yang
fatal atau kemudahan mengatasi keruakan) dan hal kedua adalah pengaruh
factor S terhadap kelayakan dan nilai pakai komponen tersebut. Biasanya S
dipilih sebagai berikut :
S = SD = 1,5…..3 Perhitungan terhadap patah kekal
S = SF = 1,2…..2 Perhitungan terhadap deformasi
S = SB = 2….....4 Perhitungan terhadap patah
S = SK = 3…….5 Perhitungan terhadap instabilitas (Tekuk)
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 42
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
BAB III
PERANCANGAN FRAME PADA MESIN PORTABLE HIDRAULIC
PUNCHER
Perkembanga dan kemajuan industry saat ini berkenbang dengan pesat,
maka mesin portable hydraulic puncer diharappkan dapat membantu untuk
membuat lubang dengan mudah, maka perlu dibuat suatu kontruksi yang baik
dalam merancang, menghitung kekuatan mesin, kapasitas dan mengatasi masalah
yang akan terjadi pada peralatan itu sendiri serta mendapatkan hasil yang
maksimal. Adapun desain mesin ini adalah sebagai berikut :
Gambar 3.1. Mesin Portable Hidraulik Puncer
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 43
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 3.2. Actuator Assy
3.1 Desain Frame
Frame atau rangka adalah tempat dimana semua komponen mesin
bertumpu pada dudukan rangka adapun gambar dan ukuran serta bahan dan proses
pembuatan frame sebagai berikut :
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 44
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 3.3. Desain Frame
Pada pembuatan farma mesin portable hydraulic puncer ini menggunakan
bahan plat baja tebal 13 mm, plat baja 5 mm dan besi yang mudah didapat di
pasaran.
Proses pembuatan adalah sebagi berikut.
1. Plat baja tersebut di potong dan di lubangi dengan mesin bor
dengan ukuran yang telah ditentukan.
2. Potongan itu kemudian di las titik untuk awal perakitan rangka,
selanjutnya kalau sudah sesuai, kemudian di las penuh untuk
mendapatkan hasil yang baik.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 45
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 3.4. Positioning Frame
3.2 Desain Mounting
Mounting disini adalah tempat atau dudukan untuk actuator agar bisa di
lepas dari frame tanpa membongkar actuator.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 46
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 3.5. Desain Mounting
Pada pembuatan mounting ini menggunakan bahan plat baja tebal 13 mm
dan besi yang mudah didapat di pasaran.
Proses pembuatan adalah sebagi berikut.
1. Plat baja tersebut di potong dan dilubangi bengan mesin bor dengan
ukuran yang telah ditentukan.
2. Potongan itu kemudian di las titik untuk awal perakitan rangka,
selanjutnya kalau sudah sesuai kemudian di las penuh untuk
mendapatkan hasil yang baik.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 47
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
3.3 Komponen – Komponen Yang Diperlukan
Banyak perhitungan yang dibutuhkan untuk merencanakan suatu mesin.
Pertimbngan yang utama adalh ketersedian bahan yang ada dipasaran. Selain itu
pengerjaan alat tersebut harus dilkkan dengan teliti agar diperoleh suatu mesin
yang mempunyai fungsi guna yang cukup tinggi.
Berikut ini beberapa bahan yang di butuhkan untuk merancang frame mesin
portable hidraulik puncher adalah :
Plat baja ketebalan 13 mm, 5 mm dan baja dengan ketebalan 30 mm
untuk pembuatan frame.
Plat baja ketebalan 13 mm untuk pembuatan mounting.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 48
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
3.4 DIAGRAM ALIR
Gambar 3.7. Diagram alir dalam merancang frame mesin portable hidraulik
puncher
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 49
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Penjelasan diagram alir :
1. Mulai ( Start )
Pada tahap ini diadakan berbagai persiapan untuk peracangan
system pengerak mesin ini serta membutuhkan motivasi, tahap ini
dipelajari latar belakang perencanaan dan tujuan akhir dari
perancangan
2. Permasalahan pada proses perhitungan dan pembuatan frame mesin
portable hydraulik puncher.
Pada tahap ini perencanaan awal yang dilakukan dan merancang
frame yang bisa menahan beban atau tekanan agar proses
pelubangan berjalan dengan lancar dan sukses.
3. Study literature
Pada proses ini dilakukan pembelajaran tentan proses yang
berkaitan dengan proses pembuatan mesin.
4. Pengunpulan data
Pada tahap ini dicari literature yang mendukung dalam perancangan
dan harus mengerti landasan teori yang digunkan sehingga akn
memudahkan pengerjn pada langkah – langkah berikutnya.
5. Analisa
Pada tahap ini direncanakan dimensi mesin, alternative bahan dan
mekanisme yang dipilih untuk perencanaan mesin yang baik.
6. Perhitungan perencanan
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 50
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Pada tahap ini dilakukan perhitungan kekuatan baut pengikat pada
bagian actuator, frame mesin portable hydraulic puncher, gaya -
gaya pada daerah – daerah kritis pada frame.
7. Kesimpulan
Menyimpulkan dari pembuatan rancang bangun mesin ini
berdasarkn landasan teori maupun pertimbangan praktis terutama
mengenai bahan serta mekanismenya.
8. Selesai
Pada tahap ini telah dibuat peralatan yang direcanakan secara utuh
dn telah di analisa hasilnya.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 51
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
BAB IV
ANALISA DAN PERHITUNGAN DATA
4.1 Proses piercing plat logam
Proses piercing pada material plat diperlukan analisa gaya, daya dan
clearance yang tujuannya nanti untuk melubangi material. Analisa ini dilakukan
untuk mengetahui seberapa besar gaya dan daya yang dibutuhkan, serta
menganalisa gaya – gaya yang terjadi pada waktu proses piercing, agar dapat
terjadi proses piercing yang sempurna.
Gambar 4.1. Gambar Perencanaan hydraulic puncher
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 52
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 4.2. Specimen sebelum di piercing
Gambar 4p.3. Specimen setelah di piercing
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 53
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 54
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
4.2 Gaya – gaya yang terjadi
Gaya yang di dapat untuk proses pembentukan pada material ber-kekuatan
tarik 38 kg /mm2 , 42 kg /mm2, dan 60 kg /mm2
Table 4.1. Data gaya pembentukan.
tebal plat
(mm)
Material plat
(kg/mm2)
Gaya pembentukan pada
diameter punch 15mm (kgf)
Gaya pembentukan pada
diameter punch 20mm (kgf)
5 ST 38 6.264,3 8.352,4
6 ST 38 7.517,16 10.022,88
7 ST 38 8.770,02 11.693,36
8 ST 38 10.022,88 13.363,84
5 ST 42 6.923,7 9.231,6
6 ST 42 8.308,44 11.077,92
7 ST 42 9.693,18 12.924,24
8 ST 42 11.077,92 14.770,56
5 ST 60 9.891 13.188
6 ST 60 11.869,2 15.825,6
7 ST 60 13.847,4 18.463,2
8 ST 60 15.825,6 21.100,8
Catatan : Data Gaya pembentukan di dapat dari analisa proses piercing pada plat
kontruksi menggunakan mesin portable hydraulic puncher, yang
dilakukan oleh saudara Donny Iskandarsyah Purnomo.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 55
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gaya normal adalah gaya reaksi dari gaya berat yang dikerjakan pada
benda terhadap bidang dimana benda itu berada dan tegak lurus bidang, adapun
rumus yang dipergunakan untuk menghitung gaya normal adalah :
Tegangan Normal.
σ=McI
Dimana :
M = Momen ( kg mm )
c = Constan (mm)
I = Momen inersia ( mm4 )
Tegangan geser berbeda dengan tegangan normal. Tegangan geser terjadi
disebabkan oleh gaya yang bekerja sejajar dengan bidang yang menahan gaya
tersebut
Tegangan geser
τ= PA
Dimana :
P = Beban ( kg )
A = Luas penampang (mm2)
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 56
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
4.2.1. Pada penampang A-A, material spesimen dengan kekuatan
tarik 38 kg /mm2
Gambar 4.4. penampang A-A
b = 13 mm
h = 65 mm
L = 80 mm
Pada diameter punch 15 mm, tebal plat spesimen 5 mm.
P=6264,3 kg2
=3132,15 kg
Tegangan geser akibat beban lintang
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 57
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
τ= PA
A=b .h = 13 x 65
= 845 mm2
τ= PA
τ=3132,15845
= 3,706 kg/mm2
Pada diameter 20 mm, tebal plat specimen 5 mm.
P=8352,4 kg2
=4176,2 kg
Tegangan geser akibat beban lintang
τ= PA
A=b .h = 13 x 65
= 845 mm2
τ= PA
τ=4176,2845
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 58
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
= 4,94 kg/mm2
Tegangan yang di ijinkan.
τ=0.58SypN
¿0.58423
= 8.12 kg/mm2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 59
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 4.2. Gaya yang terjadi pada penampang A-A.
tebal plat
(mm)
Material plat
(kg/mm2)
Gaya pembentukan ø 15mm (kgf)
Gaya pembentukan ø 20mm (kgf)
tegangan geser akibat beban lintang pada
diameter punch
tegangan geser akibat beban lintang pada
diameter punchø 15 mm (kg/mm2)
Tegangan ijin
ø 20 mm (kg/mm2)
Tegangan ijin
5 ST 38 6.264,30 8.352,4 3,70 Aman 4,94 Aman
6 ST 38 7.517,16 10.022,88 4,44 Aman 5,93 Aman
7 ST 38 8.770,02 11.693,36 5,18 Aman 6,91 Aman
8 ST 38 10.022,88 13.363,84 5,93 Aman 7,90 Aman
5 ST 42 6.923,70 9.231,6 4,09 Aman 5,46 Aman
6 ST 42 8.308,44 11.077,92 4,91 Aman 6,55 Aman
7 ST 42 9.693,18 12.924,24 5,73 Aman 7,64 Aman
8 ST 42 11.077,92 14.770,56 6,55 Aman 8,73 Tidak aman
5 ST 60 9.891 13.188 5,85 Aman 7,80 Aman
6 ST 60 11.869,20 15.825,6 7,02 Aman 9,36 Tidak aman
7 ST 60 13.847,40 18.463,2 8,19 Tidak aman 10,92 Tidak aman
8 ST 60 15.825,60 21.100,8 9,36 Tidak aman 12,48 Tidak Aman
Catatan : Data Gaya pembentukan di dapat dari analisa proses piercing pada plat
kontruksi menggunakan mesin portable hydraulic puncher, yang
dilakukan oleh saudara Donny Iskandarsyah Purnomo.
4.2.2. Pada penampang B-B , material specimen dengan
kekuatan tarik 38 kg /mm2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 60
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Gambar 4.5. penampang B-B
b = 13 mm
h = 150 mm
L = 40 mm
Pada diameter punch 15 mm, tebal plat specimen 5 mm.
P=6264,3 kg2
=3132,15 kg
Tegangan normal akibat beban tarik
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 61
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
σ= PA
A=b .h = 13 x 150
= 1950 mm2
σ= PA
σ=3132,151950
= 1,60 kg/mm2
Pada diameter 20 mm, tebal plat specimen 5 mm.
P=8352,4 kg2
=4176,2 kg
Tegangan normal akibat beban tarik
σ= PA
A=b .h = 13 x 150
= 1950 mm2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 62
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
σ= PA
σ=4176,21950
= 2,14 kg/mm2
Tegangan yang di ijinkan
σ=SypN
¿ 423
= 14 kg
mm2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 63
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 4.3. Gaya yang terjadi pada penampang B-B.
Catatan : Data Gaya pembentukan di dapat dari analisa proses piercing pada plat
kontruksi menggunakan mesin portable hydraulic puncher, yang
dilakukan oleh saudara Donny Iskandarsyah Purnomo.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 64
Tebal plat (mm
)
Material plat
(kg/mm2)
Gaya pembentuka
n ø 15mm (kgf)
Gaya pembentuka
n ø 20mm (kgf)
tegangan normal akibat tarik pada dia punch
tegangan normal akibat tarik pada dia
punch
ø 15 mm (kg/mm2)
Teganagan ijin
ø20 mm (kg/mm2)
Tegangan ijin
5 ST 38 6.264,30 8.352,4 2,56 Aman 3,42 Aman
6 ST 38 7.517,16 10.022,88 3,08 Aman 4,11 Aman
7 ST 38 8.770,02 11.693,36 3,59 Aman 4,79 Aman
8 ST 38 10.022,88 13.363,84 4,11 Aman 5,48 Aman
5 ST 42 6.923,70 9.231,6 2,84 Aman 3,78 Aman
6 ST 42 8.308,44 11.077,92 3,40 Aman 4,54 Aman
7 ST 42 9.693,18 12.924,24 3,97 Aman 5,30 Aman
8 ST 42 11.077,92 14.770,56 4,54 Aman 6,05 Aman
5 ST 60 9.891 13.188 4,05 Aman 5,10 Aman
6 ST 60 11.869,20 15.825,6 4,86 Aman 6,49 Aman
7 ST 60 13.847,40 18.463,2 5,68 Aman 7,57 Aman
8 ST 60 15.825,60 21.100,8 6,49 Aman 8,65 Aman
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
4.2.3. Pada penampang C-C, material specimen dengan
kekuatan tarik 38 kg /mm2
Gambar 4.6. penampang C-C
b = 13 mm
h = 150 mm
L = 120 mm
Pada diameter punch 15 mm, tebal plat specimen 5 mm.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 65
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
P=6264,3 kg2
=3132,15 kg
Tegangan normal akibat beban tarik
σ= PA
A=b .h = 13 x 150
= 1950 mm2
σ= PA
σ=3132,151950
= 1,60 kg/mm2
Pada diameter 20 mm, tebal plat specimen 5 mm.
P=8352,4 kg2
=4176,2 kg
Tegangan normal akibat beban tarik
σ= PA
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 66
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
A=b .h = 13 x 150
= 1950 mm2
σ= PA
σ=4176,21950
= 2,14 kg/mm2
Tegangan yang di ijinkan
σ=SypN
¿ 423
= 14 kg
mm2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 67
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 4.4. Gaya yang terjadi pada penampang C-C.
Catatan : Data Gaya pembentukan di dapat dari analisa proses piercing pada plat
kontruksi menggunakan mesin portable hydraulic puncher, yang
dilakukan oleh saudara Donny Iskandarsyah Purnomo.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 68
Tebal plat (mm
)
Material plat
(kg/mm2)
Gaya pembentuka
n ø 15mm (kgf)
Gaya pembentuka
n ø 20mm (kgf)
tegangan normal akibat tarik pada dia punch
tegangan normal akibat tarik pada dia
punch
ø 15 mm (kg/mm2)
Teganagan ijin
ø20 mm (kg/mm2)
Tegangan ijin
5 ST 38 6.264,30 8.352,4 2,56 Aman 3,42 Aman
6 ST 38 7.517,16 10.022,88 3,08 Aman 4,11 Aman
7 ST 38 8.770,02 11.693,36 3,59 Aman 4,79 Aman
8 ST 38 10.022,88 13.363,84 4,11 Aman 5,48 Aman
5 ST 42 6.923,70 9.231,6 2,84 Aman 3,78 Aman
6 ST 42 8.308,44 11.077,92 3,40 Aman 4,54 Aman
7 ST 42 9.693,18 12.924,24 3,97 Aman 5,30 Aman
8 ST 42 11.077,92 14.770,56 4,54 Aman 6,05 Aman
5 ST 60 9.891 13.188 4,05 Aman 5,10 Aman
6 ST 60 11.869,20 15.825,6 4,86 Aman 6,49 Aman
7 ST 60 13.847,40 18.463,2 5,68 Aman 7,57 Aman
8 ST 60 15.825,60 21.100,8 6,49 Aman 8,65 Aman
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
4.2.4. Pada penampang D-D , material specimen dengan kekuatan
tarik 38 kg /mm2
Gambar 4.7. penampang D-D
b = 26 mm
h = 30 mm
L = 20 mm
Pada diameter punch 15 mm, tebal plat specimen 5 mm.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 69
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
P=6264,3 kg2
=3132,15 kg
Tegangan geser akibat beban lintang
τ= PA
A=b .h = 26 x 30
= 780 mm2
τ= PA
τ=3132,15780
= 4,01 kg/mm2
Pada diameter 20 mm, tebal plat specimen 5 mm.
P=8352,4 kg2
=4176,2 kg
Tegangan geser akibat beban lintang
τ= PA
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 70
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
A=b .h = 26 x 30
= 780 mm2
τ= PA
τ=4176,2780
= 5,35 kg/mm2
Tegangan yang di ijinkan.
τ=0,58SypN
¿0,58423
= 8,12 kg/mm2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 71
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Tabel 4.5. Gaya yang terjadi pada penampang D-D.
Tebal plat
(mm)
Material plat
(kg/mm2)
Gaya pembentuka
n ø 15mm (kgf)
Gaya pembentukan ø 20mm (kgf)
tegangan geser akibat beban lintang pada
diameter punch
tegangan geser akibat beban lintang pada
diameter punch
ø 15 mm (kg/mm2)
Tegangan ijin
ø 20 mm (kg/mm2)
Tegangan ijin
5 ST 38 6.264,30 8.352,4 4,01 Aman 5,35 Aman
6 ST 38 7.517,16 10.022,88 4,81 Aman 6,42 Aman
7 ST 38 8.770,02 11.693,36 5,62 Aman 7,49 Aman
8 ST 38 10.022,88 13.363,84 6,42 Aman 8,56 Tidak Aman
5 ST 42 6.923,70 9.231,6 4,43 Aman 5,91 Aman
6 ST 42 8.308,44 11.077,92 5,32 Aman 7,10 Aman
7 ST 42 9.693,18 12.924,24 6,21 Aman 8,28 Tidak Aman
8 ST 42 11.077,92 14.770,56 7,10 Aman 9,46 Tidak Aman
5 ST 60 9.891 13.188 6,34 Aman 8,45 Tidak Aman
6 ST 60 11.869,20 15.825,6 7,60 Aman 10,14 Tidak Aman
7 ST 60 13.847,40 18.463,2 8,87Tidak Aman
11,83 Tidak Aman
8 ST 60 15.825,60 21.100,8 10,14Tidak Aman
13,52 Tidak Aman
Catatan : Data Gaya pembentukan di dapat dari analisa proses piercing pada plat
kontruksi menggunakan mesin portable hydraulic puncher, yang
dilakukan oleh saudara Donny Iskandarsyah Purnomo.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 72
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
4.3. Perhitungan Baut
Gambar 4.8. Perhitungan Baut
4.3.1. Tegangan Tarik Pada Baut.
P = 14770 kg ( data diambil dari perhitungan punch dan dies)
D = 14,7 mm ( diameter efektif M16, di dapat dari table 2.2.)
Jumlah baut pada kontruksi adalah 8 baut
Tegangan tarik yang terjadi pada baut
σ= PA
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 73
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
A=14
π d2 = 14
x 3,14 x 14,7 2
= 169,63 mm2
σ= PA
σ= 14770169,63
= 87,07 kg/mm2
Jadi kalau menggunakan 8 baut, tegangan yang terjadi di satu
baut adalah.
Z=σn=87,07
8=10,88
kg
mm2
Tegangan yang di ijinkan pada satu baut adalah.
σ=SypN
¿ 423
= 14 kg
mm2
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 74
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
4.4. Perhitungan Pengelasan
Gambar 4.9. pengelasan pada mounting.
Center of gravity
x=∑ Li . x i
∑ Li
=70 . 35+95 . 0+100 .5070+95+100
¿ 7450265
=28,11mm
y=∑ Li . y i
∑ Li
=70 .0+95 . 47,5+100 . 9570+95+100
¿ 14012,5265
=52,87 mm
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 75
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
Eccentricity e
e = 180 – x
= 180 – 28,11 = 151,89
Momen inertia
I ' x=170(52,87)2+ 953
12+95(47,5−52,87)2
= 549377,69 mm4
I ' y=95(28,11)2+1703
12+170(85−28,11)2
= 1034683,27 mm4
j=Ix+ Iy=549377,69+1034683,27=1584060,96 mm4
Tegangan geser yang terjadi di titik A dan D
P = 14770,56 kg → (dibagi 2) P = 7385,28 kg
Tegangan geser di titik A
τ ' v=PL
+ PerHj
¿7385,28
95+100+70+
7385,28 (151,89 )(71,98)1584060,96
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 76
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
¿27,86+50,90=78,76kg
mm2
τ ' H= Pervj
¿7385,28 (151,89 )(52,87)
1584060,96
¿37,43kg
mm2
τ '=√(τ ' v)2+(τ ' H )2
¿√(78,76)2+(37,43)2
¿87,80kg
mm2
Tegangan geser di titik D
τ ' v=PL
+ PerHj
¿7385,28
95+100+70+
7385,28 (151,89 )(41,89)1584060,96
¿27,86+29,66=57,52kg
mm2
τ ' H= Pervj
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 77
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
¿7385,28 (151,89 )(52,87)
1584060,96
¿37,43kg
mm2
τ '=√(τ ' v)2+(τ ' H )2
¿√(57,52)2+(37,43)2
¿68,62kg
mm2
h= τ '0,707 ( Ssw )
= 87,800,707.10,5
=11,8mm
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 78
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
BAB V
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan analisa data sekaligus pembahasan yang telah
disajikan pada bab-bab sebelumnya maka penulis dapat mengambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Baut pengikat pada actuator menggunakan baut M16 sebanyak 8 buah
baut, dan material baut menggunakan ST 42.
2. Frame menggunakan baja dengan tebal 13 mm dan menggunakan material
ST 42
3. Keamanan pada waktu proses piercing.
A. Untuk penampang A-A
- Pada diameter punch 15 mm, tebal plat 5 mm sampai dengan 8 mm
dan menggunakan material plat ST 38, ST 42 dan ST 60, Aman
untuk dilakukan proses piercing, kecuali pada material plat ST 60
dengan tebal plat 7mm dan 8 mm sudah tidak aman untuk
dilakukannya proses piercing karena tegangan yang terjadi melebihi
tegangan ijin bahan.
- Pada diameter punch 20 mm, tebal plat 5 mm sampai dengan 8 mm
dan menggunakan material plat ST 38 dan ST 42, Aman untuk
dilakukan proses piercing, kecuali pada material ST 42, tebal plat 8
mm, sudah tidak aman lagi, dan pada ST 60 juga sudah tidak aman
untuk dilakukanya proses piercing karena tegangan yang terjadi
melebihi tegangan ijin bahan kecuali pada ketebalan 5 mm.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 79
Jurusan Teknik MesinFTI - ITATS
B. Untuk penampang B-B
- Pada diameter punch 15 mm dan 20 mm, tebal plat 5 mm sampai
dengan 8 mm dan menggunakan material plat ST 38, ST 42 dan ST
60, aman untuk dilakukannya proses piercing.
C. Untuk penampang C-C
- Pada penampang C-C hasilnya sama dengan penampang B-B,
dikarenakan mempunyai penampang yang sama.
D. Untuk penampang D-D
- Pada diameter punch 15 mm, tebal plat 5 mm sampai dengan 8 mm
dan menggunakan material plat ST 38, ST 42 dan ST 60, Aman
untuk dilakukan proses piercing, kecuali pada material plat ST 60
dengan tebal plat 7mm dan 8 mm sudah tidak aman untuk
dilakukannya proses piercing karena tegangan yang terjadi melebihi
tegangan ijin bahan.
- Pada diameter punch 20 mm, tebal plat 5 mm sampai dengan 8 mm
dan menggunakan material plat ST 38 dan ST 42, Aman untuk
dilakukan proses piercing,kecuali pada material ST 42 dengan tebal
plat 7 mm dan 8 mm sudah tidak aman lagi, dan pada ST 60 sudah
tidak aman untuk di lakukanya proses piercing dikarenakan
tegangan yang terjadi melebihi tegangan ijin bahan.
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya 80