makalah elemen mesin 2
DESCRIPTION
Teknik MesinTRANSCRIPT
ELEMEN MESIN II
Disusun Oleh:
Nama : Hari Suprihatin
No.Mhs : 13/03801
Kelas : CM2
Pembimbing : Ir. Tarmono, M.T
TEKNIK MESIN
SEKOLAH VOKASI
UNIVERSITAS GADJAH MADA
ii
KATA PENGANTAR
Assalamuallaikum wr wb
Puji dan Syukur atas Kehadirat Allah SWT yang telah memberikan karunia-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Makalah Elemen Mesin II.
Makalah ini disusun dalam rangka memenuhi syarat keluarnya nilai UTS.
Makalah ini berisi rangkuman dari clutch, brakes, sliding contact bearing dan rolling
contact bearing. Rangkuman bersifat struktural dari setiap rumusnya, sehingga lebih
jelas dan lebih mudah untuk dipahami.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing yang telah
menjelaskan materi ke-4 bab tersebut yang kemudian menjadi referensi dalam
penulisan makalah ini, terima kasih juga kepada orang tua, pu-ku, dan teman yang
telah mendukung secara materil maupun moril dalam penyusunan makalah ini.
Penulis mohon maaf jika pada saat penyusunan makalah ini terdapat kesalahan
yang disengaja maupun tidak disengaja. Penulis menyadari terdapat banyak
kekurangan pada makalah ini. Penulis memohon kritik dan saran terhadap makalah
yang penulis susun. Tidak ada manusia yang sempurna karena kesempurnaan hanya
milik Allah SWT.
Penulis berharap makalah ini membantu mahasiswa dalam pembelajaran
mempelajari empat bab tersebut.
Wassalamu'alaikum wr wb
Yogyakarta, 11 Oktober 2014
Penulis
.
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ........................................................Error! Bookmark not defined.
KATA PENGANTAR ......................................................................................................... ii
DAFTAR ISI .................................................................................................................... iii
BAB I KOPLING TIDAK TETAP ..................................................................................... 1
BAB II REM .................................................................................................................... 7
BAB III BANTALAN LUNCUR ...................................................................................... 10
BAB IV BANTALAN GELINDING ................................................................................. 14
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 20
1
BAB I
KOPLING TIDAK TETAP
A. Pendahuluan
Kopling tidak tetap adalah elemen mesin yang menghubungkan poros penggerak
ke poros yang digerakkan tanpa menghentikan putaran poros penggerak.
Hubungan yang menunjukkan dalam perubahan roda gigi atau menghentikan
kendaraan dibutuhkan poros penggerak yang berhenti tetapi mesin tetap
bekerja.
B. Jenis-Jenis Kopling Tidak Tetap
1. Kopling Positif
Kopling positif digunakan ketika penggerak positif diperlukan tanpa
ada slip. Tipe paling sederhana dari positif kopling tidak tetap adalah jaw
atau claw clutch.
a) Kopling Cakar Persegi
Kopling cakar persegi digunakan dimana keterlibatan maupun tidak
pada gerak dan dibawah beban yang tidak diperlukan. Tipe kopling ini
akan mentransmisikan daya salah satu dari rotasi.
b) Kopling Cakar Spiral
Terdapat dikanan maupun dikiri, karena daya ditransmisikan pada
satu arah saja. Kopling jenis ini kadang-kadang digunakan dimana kopling
tidak tetap dilibatkan maupun tidak dalam gerakan.
2. Kopling Gesek
Clucth friksi (friction clutch) merupakan clucth yang paling umum.
Kopling jenis ini meneruskan gerakan dengan cara gesekan sehingga dapat
terjadi slip. Clutch friksi modern terbuat dari keramik atau bahan organik
campuran resin dengan kawat tembaga.
Koefisien gesek dari bahan material organik adalah 0.35, dan untuk keramik
0.25. Bahan keramik biasanya digunakan untuk aplikasi yang berat seperti
truk atau balapan. Material keramik yang keras mampu menyebabkan roda
gila dan piringan penekan cepat aus.
2
Jenis kopling gesek:
a) Kopling Plat
b) Kopling Kerucut
c) Kopling Sentrifugal
C. Meterial untuk Permukaan Gesek
- Mempunyai koefisen gesek yang tinggi dan beraturan
- Tidak terpengaruh oleh kelembaban dan oli
- Mempunyai kemampuan menahan temperatur tinggi yang disebabkan
oleh selip
- Mempunyai konduktivitas kalor tinggi
- Mempunyai resisten tinggi
D. Pertimbangan Desain Kopling Gesek
1. Memilih permukaan kontak yang penyusunnya sesuai
2. Perpindahan komponen dari kopling harus mempunyai berat yang ringan
untuk meminimalisir beban inersia khususnya pada kecepatan tinggi.
3. Kopling seharusnya tidak membutuhkan gaya eksternal untuk
mempertahankan kontak dari permukaan gesek.
4. Ketentuan untuk menaikkan kontak permukaan harus disediakan
5. Kopling seharusnya mempunyai ketentuan untuk fasilitas perbaikan
6. Kopling harus mempunyai ketentuan untuk membuang kalor yang dihasilkan
pada permukaan kontak.
7. Komponen dari kopling yang menonjol harus dilindungi.
3
E. Kopling Plat Tunggal
T = torsi yang dapat diteruskan kopling
P = tekanan aksial dengan permukaan kontak
r1 = jari” luar permukaan gesek
r2 = jari” dalam permukaan gesek
= koefisien gesek
Ada 2 kejadian yang harus dipertimbangkan:
1. Pertimbangan tekanan merata
W = gaya aksial untuk menghubungkan kedua permukaan gesek
T=
R= jari” rata” permukaan gesek
4
2. Pertimbangan keausan merata
F. Kopling Plat Ganda
Digunakan untuk meneruskan torsi yang besar, misalnya untuk mobil, mesin
perkakas dan sebaiknya.
n1 = jumlah plat pada poros penggerak
n2 = jumlah plat pada poros yang digerakkan
n = jumlah permukaan kontak
n = n1 + n2 -1
P . r = C
P = C/r
C = konstanta
T=
R
R= jari” rata” permukaan gesek
Catatan:
1.
n= jumlah pasang permukaan gesek
untuk kopling plat tunggal ada dua
permukaan gesek, n > 2
2. Pmaks = C/r2
3. Pmin = C/r1
4. Prata”
5. Untuk kopling baru,
pertimbangan: tekanan merata
untuk kopling lama,
pertimbangan: keausan merata
6. Torsi yang ditransmisikan dengan
pertimbangan tekanan merata
lebih tinggi dibandingkan dengan
pertimbangan keausan merata.
-> tekanan merata
R= jari” rata” permukaan gesek
R -> keausan merata
5
G. Kopling Kerucut
Pn = Tekanan normal antara permukaan kontak
r1 = Jari” luar permukaan gesek r2 = Jari” dalam permukaan gesek R = Rata” jari” permukaan gesek α = sudut permukaan kerucut μ = Koefisien gesek permukaan kontak b = Lebar permukaan gesek
1. Pertimbangan Tekanan Merata
2. Pertimbangan Tekanan Merata
P . r = C
P = C/r
C = konstanta
R
Wn = beban normal = Pn × 2πR.b
We = Wn (sin α + μ cos α)
We= gaya aksial untuk menghubungkan
kopling
Wd= gaya aksial untuk melepaskan
kopling
6
H. Kopling Setrifugal
b = Lebar sepatu m = Massa setiap sepatu n = Jumlah sepatu r = jarak sumbu spider dengan pusat gravitasi R = Jari” dalam rim N = Kecepatan putar RIM ω = Kecepatan sudut RIM ω1 = Kecepatan sudut saat awal kontak μ = Koefisien gesek antara RIM dan sepatu
Pc = gaya sentrifugal pada setiap sepatu
Ps = gaya sentrifugal saat awal kontak
P =gaya sentrifugal bersih
P = Pc - Ps
T= torsi yang ditransmisikan
l = θ.R
A = l . b
P = l.b.p
l.b.p = Pc - Ps
θ=sudut putaran spider
A= luas kontak sepatu
P= tekanan sepatu
7
BAB II
REM
A. Pendahuluan
Rem adalah elemen mesin yang berfungsi mengatur putaran poros dan
menghentikan putaran poros. Rem dapat menyerap energi kinetik dari elemen
yang bergerak dan juga energi potensial: energi yang diseerap rem disimpan
dalam bentuk panas(kalor). Panas tersebut dikeluarkan keudara luar.
B. Energi yang Diserap Rem
1. Gerak Translasi
m = massa yang bergerak
v1 = kecepatan awal pengereman
v2 = kecepatan akhir pengereman
jika pengereman sampai gerakan berhenti, maka V2 = 0
2. Gerak Rotasi
I = momen kelembaman (inersia) massa
ω1 = kecepatan sudut awal pengereman
ω2 = kecepatan sudut akhir pengereman
Jika berhenti sampai putaran berhenti, maka ω2 = 0
3. Gerak Kombinasi Translasi dan Rotasi
4. Gerak dari Suatu Ketinggian sampai Ketinggian yang lain (gerak vertikal)
g = kecepatan gravitasi
h1 = ketinggian awal pengereman
h2 = ketinggian akhir pengereman
v = kecepatan rata” ->
t = waktu pengereman
8
5. Energi total yang diserap oleh rem dengan gerak kombinasi translasi, rotasi,
vertikal
=> energi total
Jika besaran “ berikut digunakan :
Ft = gaya tangensial(gaya gesek) pengereman anatara permukaan kontak
d = diameter piringan rem
N1 = kecepatan putar piringan sebelum pengereman
N2 = kecepatan putar piringan sesudah pengereman
N = kecepatan putar rata”
t = waktu pengereman
----->
T = torsi yang diserap oleh rem
C. Energi yang harus Dikeluarkan Rem
E = energi yang diserap rem atau energi yang ditimbulkan pada rem
μ = koefisien gesek
RN = gaya nornal pada permukaan kontak, N
P = tekanan normal antara permukaan rem,
A =luasan proyeksi permukaan kontak
v = kecepatan keliling piringan rem
Jika energi yang diserap adalah energi kinetik dan energi potensial:
Ek = energi kinetik
Ep = energi potensial
Kalor yang dikeluarkan (dibuang):
C = koefisien perpindahan panas
t1-t2 = perbedaan temperatur permukaan rem dengan sekeliling
Ar = luas permukaan radiasi
9
Kenaikan temperatur piringan rem:
Δ t = kenaikan temperatur
Hg = kalor yang dibangkitkan
m = massa piringan rem
c = kalor jenis bahan rem
D. Jenis-Jenis Rem
Menurut cara meneruskan energi ke elemen rem:
1. Rem Hidrolik
2. Rem Elektril
3. Rem Mekanis
Menurut arah gaya pengereman, rem mekanis dibedakan:
1. Rem radial
- Rem dalam
- Rem luar
2. Rem aksial
- Rem piringan
- Rem kerucut
Macam-macam rem mekanik:
1. Rem sepatu blok tunggal
2. Rem sepatu blok ganda
3. Rem sepatu blok pivot
4. Rem pita sederhana
5. Rem pita diferensial
6. Rem pita dan blok
7. Rem ekspansi dalam
10
BAB III
BANTALAN LUNCUR
A. Pendahuluan
Bantalan adalah elemen mesin yang fungsinya mendukung elemen mesin lain
yaitu poros (leher poros) berbeban dan berputar cepat agar supaya tidak terjadi
gesekan.
Bantalan luncur adalah banatalan yang mendukung poros tanpa elemen
tambahan. Permukaan leher poros dengan permukaan bantalan hanya
dipisahkan oleh lapisan minyak pelumas dengan ketebalan tertentu.
Ciri-ciri bantalan luncur:
- Konstruksi sederhana
- Beban yang didukung tergantung l dan d
- Putaran cepat
- Pelumasan tidak mudah
- Umur lama, asal terjaga adanya lapisan film pelumas
Untuk mendapatkan lapisan pelumas ada beberapa kondisi pelumasan:
1. Bantalan pelumasan tebal, lapisan pelumas dapat memisahkan secara
sempurna kedua permukaan, kondisi ini dinamakan pelumasan hidrodinamis.
2. Bantalan pelumasan tipis, lapisan pelumas tidak dapat memisahkan semua
permukaan yang saling kontak, kondisi ini dinamakan pelumasan tipis.
3. Bantalan pelumasan no(batas), lapisan pelumas tidak ada sehingga terjadi
kontak logam dengan logam, kondisi ini dinamakan pelumasan batas.
4. Bantalan pelumasan hidrostatis, lapisan pelumas dapat memisahkan kedua
permukaan dengan tekanan dari luar. Bantalan mendukung poros yang
lain(tidak bergerak), kondisi ini dinamakan pelumasan hidrostatis
B. Pelumasan Hidrodinamis
O’ = sumbu bantalan
O = sumbu leher poros
l = panjang bantalan
c = kelonggaran diameter
c1 = kelonggaran radial
e = eksentrisitas, jarak O’ dengan O
l/d = 1, bantalan bujur sangkar
l/d < 1, bantalan pendek
l/d > 1, bantalan panjang
11
ε = perbandingan eksentrisitas
ho = tebal minimum lapisan pelumas
Pelumasan batas, tidak stabil –RS
Pelumasan tipis, sebagian tidak stabil –QR
Pelumasan tebal, stabil –PQ
μ = koefisien gesek
Z = viskositas absolut –kg/ms
N = kecepatan putar –rpm
p = tekanan bantalan – N/mm2
d = diameter leher poros –mm
l = panjang bantalan –mm
c = kelonggaran diameter –mm
A = luasan proyeksi bantalan –mm
A = l.d
ZN/p = bilangan karakteristik bantalan
K= modulus bantalan (ZN/p = k)
= besar bilangan karakteristik bantalan pada saat koefisien gesek minimum di titik A
- Pada saat kondisi standard, ZN/p = 3k
- Pada kondisi beban berat dan berfluktuasi serta kejutan yang besar,
ZN/p = 15k
1. Penjelasan grafik: μ – ZN/p
a. Daerah stabil(pelumasan tebal), -PQ
b. Daerah setengah stabil, -QAR
Titik A adalah mulai terjadi kontak logam.
c. Daerah Tidak Stabil, -RS
Koefisien gesek naik dan temperatur semakin tinggi, kondisi pelumasan
tidak terkendali. Terjadi kontak logam dengan logam dan tekanan kontak
sangat tinggi.
TEMPERATUR
Z
ZN/p
ZN/p
TEMPERATUR
KOEF GESEK
Z
KOEF GESEK
TEMPERATUR
TEMPERATUR
Z
ZN/p
μ naik sampai titik R & tidak turun jika
pelumas tidak diperbaiki
12
2. Koefisien Gesek
k = faktor koreksi kebocoran
0,002 , jika l/d 0,75 sampai 2,8
Besaran p, Z, ZN/p, c/d, l/d tergantung dari penggunaan bantalan dan ditempatkan dari
tabel 26.3
13
3. Tekanan Kritis
4. Bilangan Summerfeld
Untuk perencanaan standard :
C. Kalor yang Ditimbulkan Bantalan
μ = koefisien gesek
W = beban bantalan, N
V = kecepatan keliling= p.l.d, m/s
V =
p = tekanan bantalan, N/mm2
l = panjang bantalan, mm
d = diameter bantalan, mm
N = kecepatan putaran, rpm
D. Kalor yang Diserap Bantalan
C = koefisien penyerapan kalor, W/m2/°C
A = luas proyeksi bantalan, mm2
tb = temperatur permukaan bantalan, oC
ta = temperatur udara sekeliling, oC
t0 = temperatur lapisan pelumas, oC
C = 140 to 420 W/m2/°C, tanpa ventilasi
C = 490 to 1400 W/m2/°C, dengan ventilasi
Kalor yang dapat diserap dan dialirkan keluar oleh minyak pelumas:
m = massa minyak pelumas, kg/s
S = kalor jenis minyak pelumas, J/kgoC
t = perbedaan temperatur minyak keluar dengan minyak yang masuk bantalan
CATATAN :
Qg = Qd - Qt ,
jika Qg = Qd maka Qt = 0
bila kalor yang ditimbulkan akibat gesekan dapat diserap semuanya oleh
bantalan maka tidak ada kalor yang dialirkan keluar oleh minyak pelumas.
Umur bantalan sangat lama apabila ketebalan lapisan minyak selalu terjaga.
14
BAB IV
BANTALAN GELINDING
A. Pendahuluan
Bantalan yang mendukung poros dengan elemen tambahan yaitu elemen
gelinding. Permukaan leher poros dengan permukaan bantaan dipisahkan oleh
elemen-elemen gelinding seperti berikut:
- Bola (peluru)
- Rol silindris
- Rol bulat
- Rol kerucut (konis)
- Rol jarum
Ciri-ciri bantalan gelinding:
- Banyak dipasaran
- Beban, putaran dan umur saling bergantung
- Pelumas sesuai perencanaan
Secara garis besar bantalan dibedakan menjadi :
- Bantalan bola
- Bantalan rol
B. Bantalan Bola
Dimensi bantalan diberi angka atau nomor bantalan:
a. Seri sangat ringan (100)
b. Seri ringan (200)
c. Seri menengah (300)
d. Seri berat (400)
(lihat tabel 27.1)
Contoh:
bantalan nomor 305, artinya:
- bantalan seri menengah
- diamater dalamnya 0,5x5=25 mm
C. Umur Bantalan
Bantalan rol maupun bantalan gelinding umurnya dipengaruhi oleh beban yang
didukung dan kapasitas dimensi.
L = 60.N. LH putaran
Keterangan:
15
L = umur rata”, -putaran
Lh = umur kerja, -jam
N = kecepatan putar, -RPM
C = kapasitas dinamis, -N-kN
W = beban ekuivalen, N-kN (beban yang didukung)
k = eksponen bantalan, tergantung jenis bantalan
k = 3, untuk bantalan bola
k = 10/3, bantalan rol
Harga kapasitas dinamis C dapat dilihat pada tabel 27.6 dan harga beban ekuivalen W,
W = x.v.WR + y.WA
v = faktor rotasi
x = faktor beban radial
y = faktor beban aksial
Harga x dan y dilihat pada tabel 27.4
16
17
18
19
20
DAFTAR PUSTAKA
Gupta, J.K., Khurmi, R.S., 2005, A Textbook of Machine Design, 4th , Eurasia Publishing House.
Tarmono, MT., 2014, Kitab Suci Elemen Mesin, 1st, Handwritting Publishing.