BAB III
PAGE III-1LANDASAN TEORI
LANDASAN TEORI
3.1 Diagram Langkah-Langkah (Flow Chart ) Perencanaan
3.2. Konsep Mekanika
Suatu gaya menunjukan aksi dari suatu benda terhadap benda yang
lain, gaya ini dapat beraksi melalui suatu kontak langsung atau
dari jarak tertentu, seperti pada gaya gravitasi dan gaya magnetik.
Gaya ditentukan oleh titik aksi, besar dan arahnya suatu gaya
dinyatakan sebagai vektor.
3.2.1. Hukum Jajaran Genjang Untuk Penjumlahan Gaya
Hukum ini menyatakan bahwa dua buah gaya yang beraksi pada suatu
partikel dapat diganti dengan sebuah gaya, disebut sebagai resultan
yang diperoleh dengan mengambarkan diagonal jajaran genjang dengan
sisi kedua gaya tersebut. Gambar.3.1 Penjumlahan vektor dua buah
gaya3.2.2 Prinsip Transmibilitas
Prinsip ini menyatakan bahwa kondisi keseimbangan atau gerak
suatu benda tegar tidak akan berubah apabila gaya yang beraksi pada
suatu titik diganti dengan gaya yang lain yang sama arah dan
besarnya, tetapi beraksi pada suatu titik yang berbeda asalkan gaya
tersebut terletak pada suatu garis aksi yang sama.Gambar.3.2.
Prinsip transmibilitas3.2.3 Kesetimbangan Benda Tegar
Sarat kesetimbangan suatu benda tegar dapat dinyatakan secara
analitis dengan menuliskan.
Persamaan tersebut menunjukan bahwa pada saat terjadi
kesetimbangan gaya luar yang beraksi pada benda tegar tidak
menimbulkan gerak translasi dan tidak menyebabkan rotasi pada titik
manapun, aksi setiap gaya luar individualditiadakan oleh aksi gaya
lainya dari sistem itu dengan demikian dikatakan bahwa gaya luar
seimbang.
3.2.4 Gaya Karena Massa Benda
Sesuai dengan hukum kedua Newton yang menyatakan bila gaya
resultan yang beraksi pada suatu partikel tidak sama dengan nol,
partikel tersebut akan memperoleh kecepatan sebanding dengan
besarnya gaya resultan dan dalam arah yang sama dengan resultan
tersebut, hukum ini dapat dinyatakan sebagai berikut.
Dimana F,m dan a adalah berturut turut gaya resultan yang
beraksi pada partikel dan percepatan, oleh karena itu suatu benda
dengan massa m dan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi akan
memiliki gaya yang besar.
Tarikan gravitasi bumi pada sebuah benda disebut sebagai berat
benda tersebut. Gaya ini ada pada benda, baik dalam keadaan diam
maupun bergerak. Karena tarikan ini adalah sebuah gaya, maka berat
sebuah benda dalam satuan SI harus dinyatakan dalam Newton.
W = m . g
Berat W akan dinyatakan dalam Newton (N) apabila m dalam
kilogram (kg) dan g dalam meter per second kuadrat (m/s). Harga
standar g = 9.81 (m/s).3.2.5 TumpuanDidalam bangunan gedung banyak
dijumpai balok-balok. Tempat-tempat dimana balok-balok tadi
diletakan diatas tembok atau yang lainnya disebut tumpuan.
Tumpuan terbagi 3 :
1. Tumpuan fix / jepit
Tumpuan fix ini dapat menerima gaya tegak Fy, gaya datar Fx, dan
momen
2. Tumpuan berengsel
Tumpuan berengsel mampu menerima sebuah gaya mendatar Fx dan
gaya tegak Fy.
3. Tumpuan roll
Bila bidang rollnya mendatar, tumpuan macam ini hanya dapat
menerima gaya tegak Fy.
Tumpuan fix Tumpuan engsel Tumpuan roll
Fx Fx
Fy Fy Fy
Gambar. 3.3. Jenis-jenis tumpuan3.2.6 Tegangan (Stress)
Tegangan adalah gaya yang diberikan terhadap suatu benda
berbanding dengan luas penampang dari benda tersebut.
Tegangan =
Jenis tegangan terdiri dari :
1. Tegangan Normal (Normal stress)
Arah gaya yang bekerja adalah tegak lurus terhadap
irisan/penampang.
Dilambangkan dengan (sigma)
Secara matematis dedifinisikan sebagai :
EMBED Equation.3 Besarnya tegangan normal atau tegangan yang
berlaku tegak lurus pada potongan adalah :
Tegangan normal ini didistribusikan dengan merata pada luas
penampang A. Pada umumnya F adalah resultan sejumlah gaya pada
suatu sisi pada suatu potongan. Persamaan diatas berlaku dengan
mengidealisasikan sifat dari bahan yaitu setiap partikel bahan
dianggap menyokong gaya sama besar.
Tegangan maksimum merupakan besaran yang paling penting karena
cenderung akan menyebabkan kegagalan bahan.
dimana
F = gaya yang bekerja (Kg)
A = luas penampang ( m)
Jenis tegangan normal
1. Tegangan tarik (tensile Stress), adalah tegangan normal yang
menghasilkan tarikan (Traction atau Tension).
2. Tegangan tekan (compressive stress), adalah tegangan normal
yang mendorong potongan tersebut.
3. Tegangan Geser (SHEARING STRESS)
Arah yang bekerja adalah sejajar dengan bidang irisan.
Dilambangkan dengan (tau)
dimana v adalah komponen gaya yang sejajar dengan potongan.
Tegangan Geser Rata Rata
Adalah dimana gaya gaya yang diantarkan dari sebuah bagian benda
kepada benda yang lain adalah dengan menimbulkan tegangan-tegangan
dalam bidang sejajar dengan gaya terpakai. Jadi dengan mengangap
bahwa tegangan yang bekerja dalam bidang potongan-potongan ini akan
didistribusikan secara merata, maka kita akan memperoleh hubungan
tegangan sebagai berikut
Dari pernyataan diatas diketahui bahwa tegangan geser berbeda
dengan tegangan tarik, tegangan akibat tegangan geser adalah
disebabkan oleh gaya yang bekerja sejajar dengan luas penahan gaya,
sedangkan tegangan tarik dan tekan disebabkan oleh gaya tegak lurus
terhadap luas bidang gaya. Oleh sebab itu tegangan tarik dan tekan
disebut Tegangan Normal, sedangkan tegangan geser bisa disebut
Tegangan Tangensial .
2. Faktor Keamanan
Didalam suatu perancangan mesin faktor keamanan merupakan bagian
yang terpenting dalam memilih bahan untuk dipergunakan dimesin,
faktor keamanan mempunyai ketetapan yaitu jika faktor keamanan
dibawah angka satu maka perancangan dianggap gagal, jika faktor
keamanan mempunyai nilai satu maka perancangan sangat kritis, dan
angka yang terbaik untuk faktor keamanan adalah diatas angka 2.
Rumus yang dipergunakan untuk menentukan faktor keamanan adalah
:
SF =
3.3. Teori Dasar Hidraulik
3.3.1. Pengertian Hidraulik
Kata hidraulik berasal dari hudor (bahasa Yunani), berarti air.
Ini bisa diartikan bahwa suatu penggerak cara hidraulik adalah
suatu proses mekanis yang dilakukan dengan cara pemindahan dan
pengendalian gaya - gaya atau gerakan - gerakan dengan bantuan zat
cair (fluida). Apabila kita berbicara tentang hidraulik maka akan
berhubungan dengan suatu zat cair dari macam apa pun (air, minyak,
gliserin).
Adapun hidraulika adalah ilmu yang menyangkut berbagai gerak dan
keadaan keseimbangan zat cair. Dimana hidraulika merupakan sebuah
cabang dari ilmu perihal arus yang meneliti arus zat cair melalui
pipa pipa dan pembuluh pembuluh yang tertutup, maupun dalam kanal
kanal terbuka dan sungai sungai.
Dari pernyataan diatas maka memberlakukan hidromekanika yaitu
ilmu yang mempelajari tentang kondisi keseimbangan zat cair dibawah
pengaruh berbagai gaya luar (hidrostatika) dan dibawah hukum hukum
arusnya sendiri (hidrodinamika).
3.3.2. Pemindahan Gaya secara Hidraulik
Suatu peralatan ataupun instalasi dimana sebuah gaya tertentu
dikenakan suatu pengubahan, dalam arti lain diperbesar. Apabila
kita mempunyai bejana seperti yang tertera pada gambar 3.4, maka
kita dapat memindahkan gaya (gambar 3.5), karena tekanan bejana
meneruskan juga pada bidang torak yang lebih besar sehingga gaya
yang ditimbulkan menjadi lebih besar. Perbandingan pemindahan
gaya dari F1 ke F2 :
p1 = p2 = p
Karena tekanan dalam bejana sama besarnya, maka :
.................................... Pers 1Besarnya gaya gaya
sebanding dengan luas penampang penampang torak. Apabila luas A2 4
kali A1 (hal ini terjadi pada diameter torak 2 kali lebih besar),
maka gayanya menjadi 4 kalinya. Ini adalah prinsip dari dongkrak
hidraulik, dengan gaya yang kecil pada torak penekan kita dapat
memperoleh
gaya yang besar pada torak kerja yang lebih luas. Secara umum
kita dapat memperoleh gaya yang lebih besar yaitu dengan cara
memperbesar luas penampang torak kerjanya. F F1
Gambar. 3.4. Sebuah Torak
Gambar 3.5. Dua Buah Torak3.3.3. Pemindahan Tekanan secara
Hidraulik
Pada pengalihan tekanan hidraulik yang dipersoalkan adalah suatu
peralatan yang mana tekanannya ditingkatkan (gambar 3.6). Bagian
yang terpenting pada pengalihan tekanan hidraulik ini adalah
sepasang torak diferensial yang terdiri dari torak datar dengan
diameter berukuran besar (d1) dan torak yang sangat panjang dan
berdiameter kecil (d2). Dalam silinder 1 yang berdiameter besar
(d1) dipompa suatu zat cair pada tekanan p1, dengan demikian pada
torak ini bekerja gaya :
................................. pers 2Dengan gaya F1 ini,
torak kecil yang berdiameter d2 ditekan ke dalam silinder 2, dalam
silinder 2 timbul suatu tekanan oleh gaya pada torak d2 :
............................... pers 3
Gambar 3.6. Dongkrak Hidraulik Pemindah Gaya3.3.4. Pompa
Hidrolik, Hidromotor Dan Elektromotor
3.3.4.1. Pompa Hidrolik
Pompa hidrolik berfungsi pada sistem hidrolik, pompa berkerja
untuk menciptakan aliran fluida (untuk memindahkan volume fluida)
dan memberikan gaya yang dibutuhkan. Pada dasarnya terdapat 3 jenis
pompa perpindahan positip yang digunakan dalam sistem hidrolik
yaitu pompa roda gigi, pompa baling-baling (sirip) dan pompa piston
torak.
Gambar 3.7 Simbol Pompa Hidraulik3.3.4.2. Hidromotor Hidromotor
berfungsi pada sistem hidrolik, hidromotor berkeja untuk
menciptakan energi mekanik, hidromotor dapat dinyatakan sebagai
pengguna (pemakai) miyak tekan dan pompa hidraulik sebagai
pembangkit miyak tekan, pada prinsipnya hidromotor digunakan untuk
mengatur proses gerak dalam sistem-sistem pengendali hidraulik.
Kecepatan gerak pada umumdipengaruhi oleh besarnya aliran zat cair.
Pada dasarnya terdapat 3 jenis hidromotor, yaitu motor roda gigi,
motor baling-baling (sirip), dan motor piston torak
Gambar 3.8 Simbol Hidromotor Yang Dapat Disetel3.3.4.3.
Elektromotor
Elektromotor adalah alat untuk menggerakan pompa hidro dengan
kecepatan mendekati konstan
Gambar 3.9 Simbol Electromotor
3.3.5. Katup-katup
Sistem pheumatik dan hidraulik membutuhkan katup control untuk
mengarahkan dan mengatur aliran fluida dari kompresor atau pompa
keberbagai peralatan beban, walaupun terdapat perbedaan paraktis
yang singnifikan antara peralatan pheumatik dan hidraulik (yang
muncul dari perbedaan dalam pengoperasian tekanan dan jenis seal
yang dibutuhkan untuk gas atau cairan), prinsip operasinya dan
gambarnya adalah serupa, adapun katup-katup yang digunakan dalam
perencanaan sistem hidraulik untuk pengangkat breaker block3.3.5.1.
Katup pengontrol arah (directional control valve) 4/2
Katup ini digunakan untuk mengatur arah aliran fluida dengan
menutup atau membuka saluran yang daksudkan adalah membolehkan
aliran fluida pada satu arah saja,aliran tertutup pada arah
berlawanan. Disamping itu mencegah tekanan lebih dari sistem
hidraulik ke pompa, pengoperasian alat ini bisa dilakukan dengan
manual atau dengan cara otomatis yaitu dengan menggunakan selenoid
valve ini semua tergantung dari kebutuhan.
Gambar 3.10 Katup Jalan 4/2
3.3.5.2. Katup Balik
Katup ini digunakan untuk mengalirkan fluida pada satu arah
saja, katup ini dapat dipasang pada aliran tekan maupun aliran
balik
Gambar 3.11 Katup Balik3.3.5.3. Katup Pembatas Tekanan
Katup ini digunakan untuk mengontrol aliran fluida tekan, yaitu
membatasi tekanan kerja pada harga yang dikehendaki dengan cara
mengeset tekanan maksimum didalam sistem dan melindungi sistem dari
tekanan berlebih.
Gambar 3.12 Katup Pembatas Tekanan3.3.5.4. Katup Balik/Searah
Dengan Hambatan Yang Dapat Disetel
Katup ini digunakan untuk membatasi aliran fluida tekan pada
satu arah serta menjamin persilangan aliran pads arah diperkirakan
konstan dan aliran yang tak terbatas pada arah yang berlawanan
Gambar 3.13 Katup Balik Yang Dapat Disetel3.3.5.5. Katup
Buka/Tutup (Open Closed Valve)
Alat ini digunakan untuk membuka atau menutup aliran
Gambar 3.14 Open-Close Valve3.3.6. Aksesoris Hidraulik
3.3.6.1. Reservoir
Sebuah sistem hidraulik adalah sistem tertutup, dimana minyak
yang digunakan disimpan dalam sebuah tangki atau reservoir kemana
minyak itu kembalikan setelah digunakan. Walaupun mukin merupakan
bagian yang paling biasa dari sistem, desain dan perawatan
reservoir sangatlah penting untuk operasi yang dapat diandalkan.
Tangki juga berfunsi sebagai penukar panas yang memukinkan panas
fluida dipindahkan, untuk mencapai pendiginan maksimum maka fluida
dipaksa mengikuti dinding- dinding tangki dari jaringan balik ke
inlet pengisapan pompa dengan sebuah pelat pelindung turun ke
jaringan pusat tangki, pelat ini juga mendorong kontaminan apapun
untuk jatuh kedasar tangki sebelum mencapai inlet pompa dan
memukinkan udara yang terjebak untuk mehilang kepermukaan.3.3.6.2.
Akumulator
Akumulator adalah sebuah bejana yang bertekanan dimana fungsi
secara umum ialah menerima volume fluida dengan tekanan dan kembali
melepaskanya sesuai kebutuhan dan juga menyimpan tekanan,
mengurangi kejutan hidraulik (Hidraulik Schock) dan juga sebagai
pelindung (Buffer) pada sistem.3.3.6.3. Filter
Filter hidraulik digunakan untuk memisahkan benda-benda asing
dari minyak hidraulik yang melewatinya. Dengan memakai filter
secara tepat dan baik maka effisiensi peralatan hidraulik akan naik
bersama naiknya umur hidup peralatan maupun turunya biaya perawatan
filter diklasifikasikan menjadi 2:1. Tank filter yang dipasang pada
sisi isap.
2. Line filter yang digunakan pada saluran bertekanan3.3.6.4.
Alat Pengukur Tekanan (Pressure Gauge)
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan aliran fluida yang
timbul dari pemompaan
Gambar 3.15:a. Akumulator, b. Filter, c. Pressure Gage3.3.7.
Rumus - rumus Hitungan
3.3.7.1. Ukuran Geometris
Luas piston
Luas batang piston
Luas ring piston = luas piston luasa batang piston
Dimana : d1= diameter bore (piston) (mm)
d2= diameter rod (torak) (mm) Diameter batang piston
menggunakan
rumus kolom Euler :
dp=( 64. I/ ) (10).
I: momen inersia penampang batang
I= (PCr . Le2/ E2) (10)
PCr : Beban kritis batang ( maksimum)
= Fm x SF
Le : Panjang batang yang telah dikoreksi
E= 21.103
Setelah didapat diameter batang piston, dari
tabel BS 5785 tahun 1980 (9) dipilih:
Tebal silinder
t = (Di /2) x (s + P)/(s P) (4)
s : tegangan perencanaan (B/SF)
3.3.7.2. kecepatan Langkah
Dimana : v = kecepatan langkah (cm/s)
Qth = debit aliran (cm3/mnt)
A = luas efektif (cm2)
h = langkah (stroke) (cm)
t = waktu (s)3.3.7.3. Waktu Langkah
3.3.7.4. Volume Langkah
,Dimana : V = volume langkah (cm3)
3.3.7.5. Kebutuhan Fluida
Dimana : Q = kebutuhan fluida (cm3/mnt)
Qth = debit aliran (cm3/mnt) efisiensi volumemetric (0,8-0,96)
dengan mempertimbangkan Kehilangan akibat
kebocoran.........Hidraulika, Thomas Krist Hal 1303.3.7.6.
Kebutuhan Pompa
%
Maka : Qbore total = 5 Qbore3.3.7.7. Kerugian Kerugian Rugi
tekanan
Dimana :
Bilangan reynolds
Faktor gesekan
Faktor gesekan pada pipa untuk aliran turbulen
Kerugian pada pipa (Hloss selang)
Kerugian pada valve dan sambungan
Dimana : Ploss tot = kerugian tekanan (pressure drop) (bar)
= massa jenis fluida (kg/cm2)
g = gaya gravitasi (9,81 m/s2 = 981 cm/s2) = vikositas kinematik
(cSt atau cm2/s)
di = diameter dalam pipa (cm)
Htot = total kerugian (cm)
f = faktor gesekan
Re = bikangan reynolds
k = koefisen kerugian
L = panjang pipa (cm)3.3.7.8. Tekanan Pompa Operasi (Ppompa)
(bar)3.3.7.9. Tekanan Untuk Relief Valve Setting (Pv)
%3.3.7.10. Daya Pompa
...............Hidraulika ,Thomas Krist Hal 112(1)
Gambar mekanisme
Rumus buckling
Persamaanyang mengaturperpindahantransversaluntuk w
dimana Madalahdihilangkan dengan
menggunakanteoriBernoulliEuler-balok.Persamaan di
atasberisi-Fe/EIistilah non-homogen dansolusi umumnyaadalah,
. Adan Bkoefisientergantung padakondisi
batas.UntukkolomhanyadidukungkondisibatasSolusi
untukperpindahankolomOleh karena itu,
.
Tegangan normaldalam hasilkolomdari keduaFbebanaksial danmomen
lenturMdihasilkandari eeksentrisitasdariaplikasi kekuatan,
di manaA adalah luaspenampang,dan Iadalah
momeninersiapenampang.Tegangan maksimumterletak diseratekstrim
padasisi cekung(y=c) darititik tengah(x=L/2)kolom,
dimana,
(diperolehdenganmenerapkanhubungantrigonometridasarrumusperpindahanpada
bagian sebelumnya).Parametercadalah jarakdari sumbucentroidaluntuk
seratekstrim padasisi cekungkolom.Memperluasrumus untuktegangan
maksimum,yang kita miliki,Jari-jarirotasirdidefinisikan sebagai .
Bekerjardalam hasilpersamaanstresdi atas
dalamrumussecanuntuktegangan maksimum,
Rumussecanmenunjukkanbahwa selainFbeban aksialdan
lintas-bagiandaerah A,tegangan maksimumjuga tergantungpada
rasioeksentrisitasec/r2danrasio kerampinganL/r.1. Rumussecandapat
digunakanuntuk menghitungtegangan normaldiijinkanuntuk
desaintertentu,
whereallowis the maximum allowable stress (e.g. yield
stress).
2.Jikaeksentrisitaseadalah nol,rumussecantidak lagi
berlaku.Dalam hal inirumusEulerharus
digunakanuntukbalokramping.
Diagram Benda Bebas Untuk Platfrom
DBB Jembatan :
L/2
L
+
Potongan 1-1
V1
M1
x/2
x
+
x = 0
x = L/2
Jadi momen maksimum yang terjadi pada jembatan tersebut adalah
Defeksi
Syarat batas X= 0 , Y = 0
0 = 0 0 + 0 + C2 C2 = 0
Syarat batas X= L, Y = 0
Buckling untuk rail liftSTART
Spesifikasi teknis
Constrain
Informasi
Varian pilihan terbaik
Saran
Varian terpilih
Perhitungan daya motor hidrolik
Data Life Gates
Perhitungan part-part yang lain
Perhitungan bearing
Perhitungan material
Perhitungan factor keamanan
Perhitungan gaya gesek
Gambar teknik
STOP
END
F2
R
F1
F
F
M
F 2
P
P
EMBED Microsoft Equation 3.0
EMBED Microsoft Equation 3.0
EMBED Microsoft Equation 3.0
F 2
A 1
A 2
P
Tabung hidrolik
Slinder hidrolik
1
W = P/L (berat/satuan panjang)
1
W
JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
_1255323929.unknown
_1255329450.unknown
_1255330929.unknown
_1255982956.unknown
_1258520341.unknown
_1387675104.unknown
_1255331535.unknown
_1255371238.unknown
_1255332188.unknown
_1255331461.unknown
_1255329694.unknown
_1255330138.unknown
_1255330296.unknown
_1255329541.unknown
_1255328691.unknown
_1255329021.unknown
_1255329094.unknown
_1255328804.unknown
_1255326815.unknown
_1255327537.unknown
_1255325979.unknown
_1255326409.unknown
_1213513745.unknown
_1254684343.unknown
_1254684640.unknown
_1255148185.unknown
_1254684460.unknown
_1213514323.unknown
_1221916498.unknown
_1253212990.unknown
_1213514276.unknown
_1213512923.unknown
_1213513323.unknown
_1213513519.unknown
_1213513119.unknown
_1213014001.unknown
_1213014631.unknown
_82749044.unknown
_1211903763.unknown
_82739396.unknown