Modul Elemen Msn i

BAB I

DASAR-DASAR PERENCANAAN ELEMEN MESIN

1

Bab / Topik : 1 / Dasar-Dasar Perencanaan Elemen Mesin

Sub Bab :

- Definisi Elemen Mesin- Pengelompokan Elemen Mesin- Perinsip Dasar Perencanaan Elemen Mesin- Pertimbangan-pertimbangan dalam

Perencanaan Elemen Mesin- Jenis-jenis Pembebanan dan Tegangan

Tujuan Pembelajaran Umum (TPU) :

Mahasiswa mengetahu prinsip-prinsip dasar dalam merencankan suatu elemen

mesin

Tujan Pembelajaran khusus (TPK) :

Setelah Mempelajari Bab ini diharapkan Mahasiswa :

1. Dapat menyebutkan definisi Elemen mesin secara umum

2. Dapat menyebutkan macam-macam elemen mesin

3. Dapat menjelaskan prinsip dasar dalam merencana elemen mesin

4. Dapat menyebutkan pertimbangan-pertimbangan dalam merencana

elemen mesin

A. Definisi Elemen Mesin

Elemen mesin adalah bermacam- macam komponen tunggal yang dipergunakan pada

konstruksi mesin dan setiap jenis mempunyai fungsi pemakaian yang berbeda (khas).

B. Pengelompokan Elemen Mesin

1. Elemen Mesin Sambungan:

- Sambungan Adhesif

- Sambungan Solder

- Sambungan Paku Keling

- Sambungan Las

- Sambungan Baut dan Pin

2. Elemen Transmisi :

- Bantalan

- Poros

- Kopling

- Roda gigi

- Sabuk dan Rantai

- Rem

3. Elemen Mesin Transmisi untuk Gas dan Liquid :

- Valve (katup, kran) : Mesin Hidrolik, Mesin Pneumatik

C. Prinsip Dasar Perencanaan Elemen Mesin

Pada dasarnya, perencanaan elemen mesin merupakan perencanaan komponen yang

dibuat untuk memenuhi suatu kebutuhan mekanisme suatu mesin.

Tahapan-tahapan perencanaan:

1. Menentukan kebutuhan

2. Pemilihan mekanisme

3. Perhitungan beban

4. Pemilihan material

5. Menentukan ukuran

6. Modifikasi

7. Gambar kerja

8. Pembuatan dan kontrol kualitas

2

D. Pertimbangan - Pertimbangan dalam Perencanaan Elemen Mesin

1. Jenis-jenis tegangan yang ditimbulkan oleh pembebanan

2. Gerak dari elemen mesin

3. Pemilihan bahan

4. Bentuk dan ukuran komponen

5. Tahan gesek dan pelumasan

6. Hukum dan ekonomi

7. Penggunaan komponen standar, JIS, ASTM, DIN, SI

8. Keamanan operasi

9. Fasilitas bengkel

10. Jumlah komponen yang akan diproduksi

11. Harga konstruksi total

12. Pemasangan/assembling

E. Jenis-Jenis Pembebanan dan Tegangan

Bila suatu batang mengalami beban dari luar maka didalam batang itu sendiri

akan timbul gaya-gaya perlawanan yang dihasilkan oleh gaya antar molekul batang itu.

Suatu batang ditarik dengan gaya F pada ujung sebelah kanan dan ditahan pada

ujung sebelah kiri maka akan timbul gaya perlawanan Fr = gaya reaksi.

Gambar 1.1

Pada penampang X – X akan didapat kesimbangan :

3

Gambar 1.2Fr – Fx = 0 Fx = F = 0

Fr = 0 Fx = F

Gaya-gaya yang timbul didalam batang secara umum adalah :

Gambar 1.3

1. Gaya normal, dengan arah sejajar penampang batang, yang akan menimbulkan:

Gambar 1.4

a. Tegangan Tarik (σtarik)

Gambar 1.5

Bila luas penmpang A (mm )

4

Maka σtarik = ( N/mm )

b. Tegangan Tekan (σtekan)

Gambar 1.6

σtekan = ( N/mm )

c. Tegangan Lengkung (σlengkung)

Gambar 1.7

σlengkung = ( N/mm )

dimana :

Mb = Momen bengkok (N/mm)

Wb = Momen perlawanan bengkok (N/mm)

2. Gaya tangensial, dengan arah tegak lurus penampang batang, akan menimbulkan:

a. Tegangan Geser (g )

g = ( N/mm )

5

Gambar 1.8

b. Tegangan Puntir (p)

p = ( N/mm )

Gambar 1.9

Soal Latihan :

1. Sebutkan definisi elemen mesin

2. Sebutkan jenis-jenis elemen mesin berdasarkan pengelompokannya

3. Jelaskan prinsip-prinsip dasar perencanaan elemen mesin

4. sebutkan tahapan-tahapan perencanaan elemen mesin

5. Sebutkan pertimbangan-pertimbangan dalam merencanakan elemen mesin

6. Sebutkan jenis-jenis beban dan tegangan yang ditimbulkannya.

7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan tegangan

8. Tuliskan rumus tegangan

6

BAB II

SAMBUNGAN ADHESIVE

A. Kelebihan dan Kekurangan Sambungan Adhesive

Sambungan adhesive banyak dipakai di industri-industri untuk menyambung

komponen-komponen, terutama sambungan konstruksi ringan karena banyak

keuntungannya, pada sambungan ini walaupun ada pula kerugiannya.

Keuntungan :

1. Beban merata

2. Dapat digunakan untuk menyambung dua bahan yang berbeda

7

Bab / Topik : II / Sambungan AdhesiveSub Bab : - Kelebihan dan kekurang sambungan adhesive

- Jenis-jenis sambungan adhesive - Sifat-sifat sambungan adhesive - Perhitungan kekuatan sambungan adhesive

Tujan Pembelajaran Umum (TPU) :Mahasiswa mengetahui jenis-jenis sambungan adhesive, kekurangan dan kelebihannya, sifat-siafat sambungan adhesive dan cara menghitung kekuatan sambungan adhesive tersebut.

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :Setelah mempelajari Bab ini diharapkan mahasiswa :

1. 1.Dapat menyebutkan kelebihan dan kekurang sambungan adhesive dibandingkan dengan sambungan lain seperti sambungan las, solder, paku

keling dan baut2. Dapat menyebutkan jenis-jenis sambungan adhesive3. Dapat menyebutkan sifat-sifat sambungan adhesive4. Dapat menghitung kekuatan sambungan adhesive5. Dapat menggambarkan bermacam-macam konstruksi sambungan adhesive

3. Dapat diproses pada temperatur yang rendah

4. Sebagai isolator panas dan listrik

5. Tidak terjadi konsentrasi tegangan

6. Tidak terjadi korosi

Kekurangan :

1. Membutuhkan waktu yang lama untuk persiapan sambungan

2. Sukar untuk dibuka

3. Tahanan panas yang terbatas

4. Tahanan kejut yang rendah

5. Sukar untuk di test non-destruktif

B. Jenis-Jenis Sambungan Adhesive

Bahan yang digunakan sebagai bahan adhesive (lem) dibedakan menjadi :

1. Solven adhesive

Bahan dasar lem jenis ini adalah ifronceluloce yang dapat larut dalam larutan

kimia organik. Nama dagang Solvent adhesive adalah; Uhu, Aibon, Alteco, Plastik steel,

Bindulin, Gimmilosung, Pattex dan Redux.

Proses :

Sambungan setelah di lem kemudian diproses selama 1 sampai dengan 3 hari

2. Mixed Adhesive

Nama dagang Mixed adhesive : Araldit, Coctile, Metallon, Denocol dll. Pada

sambungan ini salah satu komponen yang disambung dicampur dengan bahan lem.

Waktu pengerasan dapat dikurangi dengan katalisator. Pada temperatur kamar, waktu

pengerasan memakan waktu beberapa hari tetapi bila dipanaskan pada temperatur 200 C

pengerasan terjadi hanya beberapa menit.

8

C. Sifat-sifat Sambungan Adhesive

1. Sifat Fisika

Stabilitas sambungan terjadi dalam batas waktu 3 sampai 6 bulan. Kekuatan

berkurang 75 sampai 80% karena tegangan. Agar sambungan ini tetap kuat pemakaian

beban yang konstan.

- Tahan Korosi

Biasanya sambungan adhesive tahan korosi terhadap cairan dan juga terhadap

larutan alkali atau asam.

- Tahan Panas

Tahan terhadap panas bergantung pada produk adhesive, batas maksimal

temperatur antara 40 C sampai dengan 100 C

2. Sifat Mekanik

Sifat mekanik sambungan adhesive yang diperhitungkan dalam perhitungan

adalah:

a. Kekuatan kohesive

b. Kekuatan membuka

c. Batas kelelahan

D. Perencanaan Sambungan Adhesive

Sambungan adhesive dapat direncanakan dalam berbagai bentuk konstruksi. Ada

beberapa prinsip umum konsturksi sambungan adhesive dan contoh perencanaannya

sebagai beriku:

1. Konstruksi Sambungan yang mendapat tegangan geser

Gambar 2.1

9

Bila konstruksi diperlukan untuk mempunyai kekuatan membuka maka konstruksinya

sbb:

Gambar 2.2

Konstruk yang lebih baik direncanakan sbb:

Gambar 2.3

3. Kemungkinan lain dari konstruksi sambungan adhesive adalah sambungan bilah, yang

mempunyai permukaan sambungan yang lebih luas, sehingga mampu menahan gaya

yang lebih besar.

Gambar 2.4

10

4. Contoh-contoh perencanaan sambungan adhesive

1. Sambungan pipa

Gambar 2.5

Gambar 2.6

2. Sambungan penutup

Gambar 2.7

3. Sambungan sebagai penguat lembaran logam tipis

11

Gambar 2.8

4. Konstruksi penguat

Gambar 2.9

E. Perhitungan Kekuatan Sambungan Adhesive

1. Kekuatan Kohesive

Kekuatan kohesive berhubungan dengan gaya yang bekerja dan sambungan.

Tegangan = (N/mm )

σtarik mak = ( N/mm ) F = A x σ

dimana :

σtarik = tegangan tarik dari bahan adhesive

F = gaya yang bekerja

A = luas penampang yang dikenai lem

12

Untuk mendapatkan tegangan yang diijinkan, tegangan maksimum dibagi dengan faktor

keamanan

σtarik izin = ( N/mm )

Dimana:

V = vaktor keamanan

Gambar 2.10

Diagram di bawah ini menunjukkan hubungan antara tegangan kohesi dengan lebar

komponen panjangn sambungan.

l = panjang sambungan (mm)

b = lebar sambungan (mm)

s = tebal lem (mm)

Kurva tegangan maksimum dari araldit (produk ciba ceigy AG)

13

2. Kekuatan Membuka

Kekuatan membuka pada sambungan, menahan gaya yang bekerja ( lihat gambar

di bawah ini )

Gambar 2.11

mendapat beban dinamis, kekuatan sambungan berkurang 13 s/d 20% dari kekuatan

membuka ( ) adalah gaya yang bekerja dibagi dengan lebar sambungan

= (N/mm)

Dimana :

= kekuatan membuka (N/mm)

F = Gaya yang bekerja (N)

b = Lebar sambungan (mm)

3. Batas Kekuatan Lelah

Bila sambungan adhesive mendapat beban dinamis, kekuatan sambungan

berkurang menjadi 13% s/d 20% dari kekuatan statis.

Soal latihan:

1. Sebutkan kelebihan dan kekurangan sambungan Adhesive dibandingkan dengan

sambungan : las, solder, paku keling dan sambungan baut

2. Sebutkan jenis-jenis sambungan adhesive

3. Sebutkan sifat-sifat sambungan adhesive dari segi Sifat kimia dan sifat mekanisnya.

4. Gambarkan minimal 5 buah contoh konstruksi sambungan adhesive

14

15

BAB III

SAMBUNGAN SOLDER DAN PATRI

A. Pendahuluan

Pada prinsipnya sambungan solder dan patri hampir sama yaitu menyambungkan

dua bagian logam dengan mencairkan logam tambahan dimana titik cair logam

tambahan harus lebih rendah dari titik cair dari kedua logam yang disambungkan untuk

mendapatkan sambungan yang baik bidang sambungan harus bersih dari oksidasi agar

logam tambahan dapat melekat dengan biak.

Soldering menggunakan bahan tambahan seperti Zn, dan Cu. Sambungan solder

biasanya digunakan untuk sambungan yang ringan dan rapat. Sambungan solder dan

patri pada umumnya digunakan untuk menyambungkan atau sebagai penutup kebocoran

pada logam. Sambungan solder dan patri dipergunakan bila diperlukan sambungan yang

16

Bab / Topik : III / Sambungan Solder dan Patri

Sub Bab :

- Pendahuluan- Proses Solder dan Patri- Perhitungan Sambungan Solder dan Patri

- Perencanaan Sambungan Solder / Patri

Tujan Pembelajaran Umum (TPU) :Mahasiswa mengetahui proses, menghitung kekuatan dan merencanakan sambungan Solder dan Patri


1. 1.Dapat menyebutkan defifisi sambungan solder 2. Dapat menyebutkan pemakaian sambungan Solder

2. Dapat menyebutkan perbedaan antara sambungan solder dan patri3. Dapat menyebutkan penggolngan proses solder

rapat dengan kekuatan yang tidak begitu besar untuk menyambungkan atau sebagai

penutup kebocoran pada logam

B. Proses Solder dan Patri

1. Solder Lunak

Pada solder lunak bahan tambahan yang umum diguanakan adalah

campuran timah putih (Sn) dan timah hitam (Pb), titik cainya sekitar pada

300 C.

2. Patri

Patri menggunakan bahan tambahan yang merupakan campuran Perak

(Ag), Seng (Zn) dan tembaga (Cu), titik cairnya sekitar 720 C.

Berdasarkan prosessnya, solder dapat dibedakan atas :

1. Penyolderan Besi

Sambungsn ini dibuat dari Tembaga dan menggunakan pemanasan.

Sambungan ini cocok hanya untuk solder lunak dan menghendaki bahan

tambah. Digunakan untuk sekali produksi, juga untuk produksi masal dari

produk listrik (elektirk).

2. Penyolderan/Patri Celup

Bagian-bagian logam murni disambung hanya pada permukaan bagian

yang disambung. Mereka dicelupkan dalam bak cairan solder lunak atau

solder patri. Jika bagian-bagian yang bisa dicelupkan dalam suatu larutan

garam temperatur tingi, solder siap ditempatkan dalam posisinya terutama

untuk produksi masal.

3. Penyoderan/Patri dengan Induksi

Solder dan terak (flux) diletakkan pada suatu tempat dan sambungan

dianaskan dengan induksi listrik.

17

Tabel 3.1 Tegangan Tarik Solder (Patri)/Solder Tembaga

Cu Zn Temp. C Tegangan Tarik( N/mm )

90 10 483 205,35

80 20 429 253,265

70 30 429 301,18

50 50 375 143,745

Tabel 3.2 Solder lunak dan solder keras

Solder Tambahan Temp. C Teg. Geser( N/mm )

Solder lunak Timah solder 300 19,62 s/d 84,366

Solder kerasTimah-Cadmium

Ag, Zn, Cu 320

720

117,72

137,34 s/d 196,2

Tabel 3.3 Sifat-sifat khusus sambungan solder / patri

Susunannya Sifat encer seluruhnya

C

Teg. Geser( N/mm )

Teg. Tarik( N/mm )

Reg.%

Keker.Brinell

Timah

%

Timbel

%

100

63

50

40

30

0

0

27

50

60

70

100

232

183

212

238

257

327

14,518

51,796

42,477

42,477

41,103

13,734

19,816

42,967

39,534

34,335

31,784

13,93

55

32

43

35

26

39

4,6

13,9

12

13,3

8,7

4,1

18

C. Perhitungan Sambungan Solder dan Patri

Pada sambungan solder/patri dengan beban F terjadi tegangan geser g

Gambar 3.1

F b . l . g ( Newton )

Dimana :

F = Gaya geser pada sambungan solder ( N )

b = lebar bagian yang disolder ( mm )

l = Panjang bagian yang disolder ( mm )

Luas bagian yang disolder A = b.l (mm )

Jika sambungan solder/patri merupakan sambungan kuat (teganagan patah σpt, tebal

pelat t , lebar pelat b ) dapat diperoleh rumus :

b = t . ( mm )

Contoh soal

Tentukan penyolderan/patri yang harus digunakan untuk menyambungkan dua

buah pelat dengan lebar 10 mm dan tebal 0,5 mm yang mendapat gaya geser maksimum

2060,1 N, tegangan patah pelat 36,297.10 ( N/m ).

Bila menggunakan

Solder lunak g = 76,45 . 10 ( N/m ).

Tin-Cadmium solder g = 117,72. 10 ( N/m ).

19

Solder keras ( Ag, Zn, Cu ) g = 167,58 . 10 ( N/m ).

Penyelesaian :

Gambar 3.2

F < l . b . g

b = t .

tebal pelat t = 0,5 (mm)

Lebar pelat b = (4 s/d 6) .t

b = 6 t (ditetapkan)

b = 6 . 0,5

b = 3 (mm)

F < l . b . g

2060,1 < 10.10 . 3. 10 . g

g >

g > 68,67 . 10 (N/m )

Pemeriksaan pada pelat patah

b = t .

g = 60,495 . 10 (N/m )

20

Jadi pada keadaan ini dipilih dengan soft solder karena tegangan geser yang terjadi

Lebih kecil dari pada tegangan geser yang diizinkan

68,67 . 10 (N/m ) < 76,45 . 10 ( N/m ).

60,495 . 10 (N/m ) < 76,45 . 10 ( N/m ).

D. Perencanaan Sambungan Solder / Patri

Sebuah tangki lampu petromak terbuat dari St 34, St 37 dan faktor keamanan V = 4.

Bentuk tangki seperti terlihat pada gambar 3.3 di bawah ini yang mempunyai tekanan

udara p = 19,02. 10 (N/mm ). Jumlah berat pelet dan minyak tanah adalah 4,905 N.

Tegangan geser patri (Ag – Zn – Cu ) = 137,34 ( N/mm ).

Diameter tangki d = 160 mm

Tebal pelat t = 1 mm ( dipilih )

Bagian yang dipatri dapat dilihat pada gambar 3.3. Hitung lebar patri dan periksa

kekuatan pelat tangki tsb.

Gambar 3.3

Penyelesaian :

p = 19,02. 10 (N/mm ).

Fw = 4,905 N

g = 137,34 (N/mm ).

d = 160 mm

t = 1 mm

21

Fp = . d . p

= 3942,8352

F = Fp + Fw

= 3942,8352 + 4,905

= 3947,7402 N

F < l . b . g

F < . d . b . g

3947,7402 < 3,14 . b . 137,34

b >

b > 0,0572

Bila :

t = 1 mm

b = 5t (ditetapkan)

b = 5 . 1

b = 5 mm

Pemeriksaan robek memanjang

t =

Untuk St 34 = ( kgf/mm )

= . 9,81 ( N/mm )

= 83,385 ( N/mm )

= ( N/mm )

= 15,696 ( N/mm )

Untuk St 37 = 90,7425 ( N/mm )

22

Pemeriksaan robek melintang

t =

=

= 7,848 ( N/mm )

Jadi pada keadaan ini dipilih St 34 karena tegangan tarik yang tejadi lebih kecil dari tegangan yang diizinkan :

15,696 ( N/mm ) < 83,385 ( N/mm )

7,848 ( N/mm ) < 83,385 ( N/mm )

Soal Latihan :

1. Sebutkan definisi sambungan solder

2. Sebutkan dimana sambungan solder dipakai

3. Sebutkan perbedaan antara sambungan solder dengan sambungan patri

4. Berdasarkan prosesnya , sebutkan penggolongan solder

BAB IV

SAMBUNGAN LAS

23

Bab / Topik : IV / Sambungan lAS

Sub Bab :

- Type-type Sambungan Las- Perhitugan Kekuatan Sambungan Las- Nilai-nilai Kekuatan Sambungan las

- Beban Aksial Tidak Simitris

-

Bab / Topik : IV / Sambungan Las

Sub Bab :

- Type-type Sambungan Las- Perhitugan Kekuatan Sambungan Las- Nilai-nilai Kekuatan Sambungan las

- Beban Aksial Tidak Simitris

-

A. Type-type Sambungan Las

Secara umum sambungan las dibagi dalam dua type :

1. Lap Joint atau Fillet Joint :

a. Single transverse fillet

b. Double Transverse fillet

c. Parallel fillet joints

24

Tujan Pembelajaran Umum (TPU) :Mahasiswa mengetahui type-type, nilai kekuatan , menghitung kekuatan sambungan las


1. 1.Dapat menyebutkan type-type dan menggambarkan sambungan las 2. Dapat menghitung kekuatan sambungan las

2. Dapat menyebutkan nilai-nilai kekuatan sambungan las

a) Single transverse b) Double Transverse c) Parallel

Gambar 4.1

2. Butt Joint :

a. Squard butt joint

b. Single V- butt joint

c. Single U- butt joint

d. Double V- butt joint

c. Double U- butt joint

Gambar 4.2

Selain type di atas ada lagi type sambungan yang lain yaitu :

a. Corner Joint

b. Edge joint

c. T- joint

25

Gambar 4. 3

B. Perhitungan Kekuatan Sambungan Las

1. Type Lap Joint (transverse)

Gambar 4.4

t = tebal pelat atau tebal lasan

l = Panjang lasan

BD = Throat thickness = tinggi leher = leg . sin 45 =

Luas minimum lasan atau troat area = Throat thickness x panjang lasan

=

g = tegangan geser bahan yang di las

26

Kekuatan lasan :

Untuk single fillet

F = xg

Untuk double fillet

F = g = x t x l x g

2. Type Lap joint (Parallel)

Gambar 4.5

Luas minimum lasan =

Untuk single parallel F = xg

Untuk double parallel F = g = x 2x t x l x g

3. Type butt joint

a. Single V- joint b. double V- joint

Gambar 4.6

27

Kekuatan :

untuk Single V- joint, F = t . l . g

untuk Double V- joint, F = ( t + t ) l . g

dimana :

t = throat thickness top

t = throat thickness bottom

l = Panjang lasan

C. Nilai-Nilai Tegangan Pada Lasan

Tabel 4.1 nilai-nilai tegangan pada lasan

Type of Weld

Bare electrode Covered electrode

Steady loadKg/cm

Fatique loadKg/cm

Steady load Kg/cm

Fatique loadKg/cm

1. Fillet (All type) 790 210 210 3502. Butt weld Tension Compression

Shear

900

1000

550

350

350

210

1100

1250

700

550

550

350

Tabel 4.2 Nilai-nilai faktor konsentrasi tegangan

Type of joint Stress concentration factor

1. Retinfoced butt joint

2. Toe of transverse fillet welds

3. End of parallel fillet weld

4. T-butt joint shap corner

1,2

1.5

2.7

2.0

D. Contoh Perhitungan Lasan

28

1. Dua buah pelat baja lebar 10 cm dan tinggi 1,25 cm disambungkan dengan

cara pengelasan ( double transverse fillet weld). Tegangan tarik maksimum tidak

melebihi 700 Kg/cm , tentukan panjang lasan untuk beban statik dan dinamik.

Penyelesaian :

b = 10 cm

t = 1,25 cm

g mak = 700 Kg/cm

Beban maksimum yang dapat dibawa oleh pelat

F = luas x tegangan

= b x t x g

= 10 x 1,25 x 700 = 8.750 kg

Panjang lasan untuk beban statik

F = x t x l x g

8,750 = x 1,25 x l x 700

l = cm

ditambah 1.25 cm untuk starting and stopping weld run

maka:

l = 7,07 + 1,25 = 8,32 cm

Panjang lasan untuk beban dinamik

Dari tabel faktor konsentrasi tegangan untuk transverse weld fillet adalah 1,5

g yang diizinkan = 700/1.5 = 465 Kg/cm

F = x t x l x g

8,750 = x 1,25 x l x 465

l = cm

Adding 1,25 cm, maka l = 10,6 + 1,25 = 11,85 cm

29

E. Beban Aksial Tidak Simitris

Gambar 4.7

Keterangan gambar ;

la = panjang lasan bagian atas

lb = panjang lasan bagian bawah

l = total panjang lasan ( la + lb )

P = Beban aksial

a = jarak bagian atas dari sumbu aksis

b = jarak bagian bawah dari sumbu aksis

s = Tahanan lasan persatuan panjang

Momen bagian atas lasan = la x s x a

Momen bagian bawah = lb x s x b

la x s x a – lb x s x b = 0

la x a = lb x b …………………………………………………(1)

l = la + lb ……………………………………………………...(2)

Dari pers. (1) dan (2) maka,

la =

30

lb =

Contoh soal :

Sebuah pelat baja 20 x 15 x 1 cm disambungkan dengan fillet weld seperti pada

gambar di bawah ini, jika pelat tersebut membawa beban 20 Ton. Tentukan panjang

lasan bagian atas dan bawah, tegangan geser untuk beban statik 750 kg/cm .

Gambar 4.8

Penyelesaian :

t = 1 cm

P = 20 Ton = 20.000 kg

g = 750 kg/cm .

F = xg

l =

l = cm

la + lb = 37,7 cm

Posisi sentral aksis :

b = cm

a = 20 – 5,53 = 14,47 cm

31

la =

la = cm

lb = l – la

lb = 37 – 10,42 = 27,28 cm

F. Beban Simitris

Case 1 :

Gambar 4.9

Luas daerah lasan A = untuk double fillet weld

Tegangan geser pada lasan g = x

Modulus bagian Z =

=

Bending stress b =

b =

32

Tegangan geser Maksimum g (mak) =

Case 2 :

Gambar 4.10

P = beban eksentris

e = eksentisitas

l = panjang lasan

t = leg of weld

Tegangan geser utama fs =

=

Contoh Soal

Sebuah lasan berbentuk siku membawa beban 15 kN seperti gambar, tentukan

ukuran lasan yang diperlukan bila tegangan geser yang diizinkan tidak melebihi 80

N/mm .

33

Gambar 4.11

Penyelesaian:

P = 15 kN

fs = 80 N/mm .

l = 50 mm

e = 125 mm

Kekuatan lasan:

fs = =

= N/mm .

Dari tabel 4.1, momen inersia polar

I = = 181.000 . t mm

Radius maksimum lasan, r = = 4.7 mm

Tegangan Geser yang disebabkan oleh momen bengkok

Fs = =

dan cos =

fs =

80 =

34

6.400 =

t =

t = mm

Soal Latihan :

1. Sebutkan type-type sambungan las

2. Gambarkan type-tyep sambungan las

Soal Hitungan :

1. Sebuah pelat lebar 100 mm dan tebal 12,5 mm disambungkan dengan cara pengelasan

parallel fillet weld. Pelat membawa beban 50 kN. Tegangan yang terjadi tidak lebih dari

56 N/mm , Tentukan panjang pengelasan untuk beban statik dan beban dinamik.

2. Sebuah pelat lebar 7,5 cm dan tebal 1.25 cm disatukan dengan pelat lain dengan cara

pengelasan ( single transverse dan double parallet fillet weld) seperti pada gambar

berikut

Gambar 4.12

Tegangan tarik dan tegangan geser maksimum 700 Kg/cm dan 560 Kg/cm . Tentukan

panjang lasan untuk beban statik dan dinamik.

3. Sebuah lasan berbentuk siku membawa beban 2.000 kg, seperti pada gambar di bawah

ini. Hitung ukuran pengelasan bila tegangan geser tidak lebih dari 800 kg/cm

35

Gambar 4.13

4. Sebuah pelat dengan ukuran 20 x 15 x 1 cm, disambungkan dengan las seperti pada

gambar 4.14 dibwah ini untuk mebawa beban statik sebesar 20 Ton, tegangan geser yang

diizinkan untuk beban statik 750 kg/cm . Tentukan panjang lasan bagian bawah dan

atas.

BAB V

SAMBUNGAN PAKU KELING

36

Bab / Topik : IV / Sambungan Paku Keling

Sub Bab :

- Bentuk dan Bagian-Bagian Paku Keling- Type-Type Paku Keling Berdasarkan Bentuk Kepalanya (Standard Indian)- Type Penyambungan dengan Paku Keling- Kelemahan Sambungan Paku Keling- Efisiensi Sambungan Paku Keling

Tujan Pembelajaran Umum (TPU) :Mahasiswa mengetahui sambungan, type-type, bentuk , kelemahan dan kelebihan dan paku keling, dapat menghitung kekuatan paku keling

Tujuan Pembelajaran Khusus (TPK) :Setelah mempelajari Bab ini diharapkan mahasiswa :1.Dapat menyebutkan nama-nama bagian dari paku keling2. Dapat menyebutkan tipe-tipe paku keling berdasarkan bentuk kepalanya3. Dapat menyebutkan kelemahan-kelemahan sambungan paku keling4. Dapat menghitung kekuatan paku keling

A. Bentuk dan Bagian-Bagian Paku Keling

37

Gambar 5.1

B. Type-Type Paku Keling Berdasarkan Bentuk Kepalanya (Standard Indian)

1. Gambar 5.2, untuk tujuan umum, diameter shank dibawah 12 mm

(IS: 2155 -1962).

2. Gambar 5.3, untuk tujuan umum, diameter shank 12 s/d 48 mm

(IS: 1929-1901).

3. Gambar 5.4 untuk pekerjaan boiler, diameter shank 12 s/d 48 mm

(IS: 1928-1961).

38

Gambar 5.2

39

(c). Round counter (d) Flat counter (e) Flat Head sunk head 60 sunk head 60 Gambar 5.3

40

(g) Counter sunk head (h) Round counter (i) Steeple head sunk head

Gambar 5.4

41

C. Type Penyambungan dengan Paku Keling

1. Lap Joint

Gambar 5.5

42

2. Butt Joint

Single riveted double strap (unequal) butt jointGambar 5.6

Double riveted double strap (unequal) butt jointGambar 5.7

43

Double riveted double strap (equal) butt jointGambar 5.8

Triple riveted double strap (unequal) butt jointGambar 5.9

44

D. Kelemahan Sambungan Paku Keling

1. Sobekan pada tepi pelat

Gambar 5.10

p = pitch

d = diameter paku keling

t = tebal pelat

f = tegangan tarik bahan pelat

Luas sobekan per pitch panjangA = (p – d ) t

Tahanan sobek pelat per pitch panjangP = f . A P = (p – d ). t .f

2. Sobekan pelat menyilang pada baris kelingan

Gambar 5.11

3. Geseran pada paku keling

45

(b) shearing off rivet in a single cover butt jointGambar 5.12

Shearing off a rivet in double cover butt jointGambar 5.13


f = tegangan geser bahan paku keling

n = jumlah paku keling per pitch panjang

A = luas daerah yang mengalami geseran

= , (single)

= 2x (double, theoritical)

= 1.875 x (double, practical) …… Indian Boiler regulation

Tahanan geser

46

P = . f , (single)

= 2 x f x n, (double, theoritical)

= 1,875 x f x n, (double, practical) …… Indian Boiler regulation

4. Crushing pada paku keling

Gambar 5.14


f = tegangan crushing bahan paku keling

n = jumlah paku keling yang mengalami crushing

A = luas daerah yang mengalami crushing

= d.t

Total luas yang mengalami crushing

= d . t . n

Tahanan crushing:

P = n . d. t . f

E. Efisiensi Sambungan Paku Keling

Efisiensi sambungan paku keling adalah pebandingan kekuatan antara pelat yang dikeling dengan pelat tanpa dikeling.

Dimana:

47

p x t x f = kekuatan pelat tanpa (sebelum) dikelingp = pitch

Efisiensi sambungan paku keling untuk boiler menurut Indian Boiler Regulation diperlihatkan pada tabel 5.1 dibawah ini:

Lap joint Efisiensi (%)Butt joint (double

strap)Efisiensi (%)

Single riveted

Double rivited

Triple rivited

45 to 60

63 to 70

72 to 80

Single rivited

Double rivited

Triple riveted

Quadraruple riveted

55 to 60

70 to 83

80 to 90

85 to 94

Indian Boiler Regulation (maksimum 85 %)

Contoh Soal :

1. Tentukan efisiensi sambungan paku keling, untuk :

(1). Single riveted lap joint, tebal pelat 6 mm, diameter paku keling 2 cm dan pitch 5 cm

(2). Double rivited lap joint,tebal pelat 6 mm, diameter paku keling 2 cm, pitch 6,5 cm,

Asumsi bahwa:

- Tegangan tarik pelat = 1.200 kg/cm

- Tegangan geser paku keling = 900 kg/cm

- Tegangan crushing paku keling = 1.800 kg/cm

Penyelesaian (1) :

- tebal pelat t = 6 mm = 0,6 cm

- diameter paku keling d = 2 cm

- Tegangan tarik pelat f = 1.200 kg/cm

- Tegangan geser paku keling f = 900 kg/cm

- Tegangan crushing paku keling f = 1.800 kg/cm

(i) Tahanan sobek pelat

P = (p – d ) x t x f = ( 5 – 2 ) x 0,6 x 1.200 = 2.160 kg

(ii) Tahanan Tarik Paku Keling

P = . f

48

=

(iii) Tahanan crushing

P = d x t x f

= 2 x 0,6 x 1.800 = 2.160 kg

Kekuatan sambungan = Least of P , P , P

= 2.160 kg

Kekuatan pelat tanpa dikeling

P = p x t x f = 3.600 kg

Penyelesaian (2) :

p = 6,5 cm

(i) Tahanan sobek pelatP = (p – d ) x t x f

= ( 6,5 – 2 ) x x 1.200 = 3.240 kg

(ii) Tahanan geser paku keling

P = 2 x x f x n

= 2 x

(iii) Tahanan crushing paku keling

P = n . d. t . f

= 2 x 2 x 0,6 x 1.800 = 4.320 kg

Kekuatan sambungan = Least of P , P , P or P

= 3,240 kg

Kekuatan pelat tanpa dikelingan

P = p x t x f = 6,5 x 0,6 x 1.200 = 4680 kg

49

Jadi:

Soal Latihan :

1. Sebutkan nama-nama bagian dari paku keling

2. Sebutkan tipe-tipe paku keling berdasarkan bentuk kepalanya

3. Sebutkan kelemahan-kelemahan sambungan paku keling

4. Suatu sambungan paku keling (double riveted double cover butt joint), diameter pitch

100 mm, f = 120 N/mm , f = 100 N/mm , f = 150 N/mm . Tentukan efisiensi

sambungan paku keling tersebut.

5. Suatu sambungan paku keling (single riveted ) tebal pelat 1.5 cm, diameter paku

keling 2 cm. Tentukan kekuatan sambungan jika :

- diameter pitch 6 cm.

- f = 1200 kg/cm , f = 900 N/cm , f = 1600 kg/cm . Tentukan kekuatan

sambungan paku keling tersebut.

6. Dua buah pelat tebal 16 mm disambung dengan paku keling (double rivet lap joint).

Pitch masing-masing baris pada paku keling adalah 9 cm, diameter paku keling 2,5

cm. Jika :

- f = 1.400 kg/cm , f = 1. 100 kg/cm , f = 2.400 kg/cm . Tentukan efisiensi

sambungan.

7. Suatu sambungan paku keling (single riveted double cover butt joint) tebal dan lebar

pelat 10 mm dan 20 mm, diameter pitch 60 mm. Jika

f = 100 N/mm , f = 80 N/mm , f = 160 N/mm . Tentukan efisiensi sambungan

paku keling tersebut.

8. Suatu sambungan paku keling (double riveted double cover butt joint) tebal pelat 1,2

cm, diameter paku keling 18 mm. Jika :

f = 1.150 kg/cm , f = 800 kg/cm , f = 1.600 kg/cm . Tentukan efisiensi

sambungan.

50

9. Suatu sambungan paku keling ( double riveted with chain riveting) untuk

menyambungkan dua pelat tebalnya 10 mm. Jika :

f = 500 kg/cm , f = 800 kg/cm , f = 600 kg/cm . Tentukan diameter paku keling,

pitch dan jarak antara paku keling.

10. Suatu sambungan paku keling (triple riveted lap joint with zig-zag) didesain untuk

menyambungkan dua pelat yang tebalnya 6mm. Jika :

f = 120 N/mm , f = 100 N/mm , f = 150 N/mm .

Tentukan : diameter paku keling dan pitch antara baris paku keling.

DAFTRA SUMBER BACAAN

Khurmi R.S & Gupta J.K , 1980 “Machine Design”, Second Edition, Eurasia Publishing House (Pvt) LTD, New Delhi

P E D C Bandung, 1983, “Elemen Mesin Jilid 1”, Departemen Mesin

Sularso & Suga Kiyokatsu, 1983 “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” Pratnya Paramita, Jakarta

51

52

Modul Elemen Msn i

Documents