TUGAS PERENCANAAN MESIN GERINDA UNTUK MEMPERHALUS SPESIMEN UJI TEKUK

BAB I

PENDAHULUAN

I.              LATAR BELAKANG

Uji bahan merupakan salah satu mata kuliah yang penting di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya (PPNS) Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Karena itu,sudah selayaknya sarana dan prasarana praktek yang ada haruslah lengkap dan representatif.

Namun sangat disayangkan untuk saat ini peralatan yang digunakan dalam mengerjakan beberapa hal yang ada dibengkel belum sesuai dengan apa yang diharapkan. Salah satu contoh alat yang belum sesuai yaitu mesin gerinda untuk memperhalus spesimen bending.

Mesin gerinda yang ada sekarang yaitu mesin gerinda tangan sangat tidak praktis dan hasil penggerindaannya juga kurang sempurna. Bila alat ini digunakan untuk melakukan proses penggerindaan, maka untuk mengoperasikannya memerlukan banyak tenaga dan faktor keselamatanya (safety factor) masih kurang.

Karena  kondisi diatas maka dirancanglah suatu mesin gerinda dengan sistem semi otomatis. Diharapkan alat ini jauh lebih praktis dan lebih menghemat tenaga, waktu, seta produk yang dihasilkan juga jauh lebih baik dan lebih halus. Selain itu, diharapkan alat juga lebih aman bila dibanding dengan gerinda tangan manual.

II.            TUJUAN

Tujuan yang ingin dicapai dari adalah :

1.    Merancang dan membuat alat yang praktis

2.    Bisa menghemat tenaga dan biaya

3.    Mempunyai factor keselamatan kerja yang jauh lebih baik

4.    Mempermudah proses penggerindaan dan penghalusan material sebelum melakukan tes bending

III.            RUMUSAN MASALAH

Bagaimana cara agar kelemahan-kelemahan gerinda tangan untuk memperhalus spesimen bending yang ada saat ini dapat teratasi.

IV.          METODOLOGI PENELITIAN

Metode yang digunakan dalam penyusunan makalah ini meliputi beberapa tahapan yang terdiri dari :

1.    Studi Literatur

Pembuatan dan penulisan berdasarkan literatur-literatur antara lain text book, jurnal, internet, dan lainnya yang mempunyai hubungan dengan permasalahan pada proses pembuatan prototype.

2.    Survey Lapangan

Survey lapangan dilakukan agar alat dan bahan yang diperlukan dapat diperoleh dengan mudah dan sesuai dengan yang direncanakan.

3.    Perancangan alat

BAB II

PEMBAHASAN

I.              DASAR TEORI

1.    Proses gerinda

Proses gerinda merupakan proses permesinan yang khusus dengan ciri tertentu antara lain:

1.    Kehalusan permukaan produk yang tinggi dapat dicapai dengan cara yang relatif mudah.

2.    Toleransi geometrik yang sempit dapat dicapai dengan mudah.

3.    Kecepatan penghasilan geram yang rendah, karena hanya mungkin dilakukan penggerindaan untuk lapisan yang tipis permukaan benda kerja.

4.    Dapat digunakan untuk menghaluskan dan meratakan benda kerja yang telah dikeraskan (heat-treated)

Kondisi penggerindaan yang baik biasanya ditunjukkan oleh faktor-faktor sebagai berikut:

1.    Kehalusan tinggi

2.    Tegangan sisa terendah attau berupa tegangan sisa tekan (compresi residual stress)

3.    Kecepatan penghasilan geram atau produktifitas tinggi

4.    Ongkos penggerindaan termurah.

2.    Poros

Poros merupakan bagian terpenting dari elemen mesin. Hampir semua tenaga meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran.

Adapun macam-macam poros adalah sebagai berikut :

a.    Poros Transmisi

Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket rantai, dll.

b.    Spindel

Poros transmisi ini relatif pendek, dimana beban utamanya berupa puntiran yang disebut spindel. Deformasi poros ini harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

c.    Gandar

Poros ini tidak mendapat beban puntir, tidak boleh berputar dan hanya mendapat beban lentur. Menurut bentuknya poros terdiri dari poros lurus umum, poros engkol dll.

II.            PERHITUNGAN

Berdasarkan pengamatan, disimpulkan untuk menghasilkan putaran pada gerinda bisa menggunakan motor listrik sebagai motor penggeraknya. Motor listrik yang bisa di pakai memiliki putaran antara 1500-3000 rpm.

Perancangan dimulai dengan mendesain alat, kemudian diteruskan dengan bagaimana cara kerja alat tersebut. Langkah selanjutnya melakukan perhitungan Dan dari batasan tersebut digunakan motor listrik dengan putaran 2770 rpm.

1.    Perhitungan poros motor

Poros ini berfungsi sebagai penghubung poros motor dan batu gerinda. Mesin ini menggunakan motor induksi 3 phase untuk memutar batu gerinda dengan kecepatan 2770 rpm

Perhitungan diameter poros

Diketahui :

P         = 1.5               kW

                        n          = 2770            rpm

                        Material S45C           58 kg/mm² 

1) Diameter poros akibat torsi

T          = 9.74 x 10⁵ x P/n

                                    = 527.44         kg.mm

           

Tegangan ijin = Tegangan putus/(sf1*sf2)

                                    Sf 1     = 6   Sf1 = 5.6 untuk SF dan 6.0 untuk SC

                                    Sf2      = 2       sf2 = 1.3 s/d 3.0

Tegangan ijin = 4.83 kg/mm²  

d = [5,1.T.Kt.Cb/ ζa]^1/3

kt         = 1.5

ASME:

                                    Kt = 1,0 untuk beban halus

                                    Kt = 1,0 s/d 1,5 jika terjadi sedikit kejutan

Kt = 1,5 s/d 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar

cb        = 2

Cb = 1,2 s/d 2,3 dan

Cb = 1,0 bila tidak ada beban lentur

d = 11.86 mm

2) Berat poros

W                                = V x massa jenis

Volume                      = luas penampang x panjang poros

massa jenis               = 7850 kg/mm²  

panjang poros          = 150 mm

luas penampang      = 0.25 x 3.14 x d² 

                                    = 110 mm²  

Volume                      = 16.572 mm³

W                                = 0.130 kg

3) Bending moment

M         = WxL/8

M         = 2.44 kg.mm

4) Diameter poros dengan beban torsi dan bending moment

                                    d = [(5.1/ζa) x (Km.M² + Kt. T²)^1/2]^1/3

Km      = 2

Km = 1,5 untuk momen lentur yang tetap

                                    Km = 1,5 s/d 2,0 jika terjadi tumbukan ringan

                                    Km = 2,0 s/d 3,0 jika terjadi tumbukan besar

Kt        = 1.5

Kt = 1,0 untuk beban halus

                                    Kt = 1,0 s/d 1,5 jika terjadi sedikit kejutan

Kt = 1,5 s/d 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar

d          = 9 mm (berdasarkan tegangan)

                                    d=4.1(T)^1/4

d          = 20 mm (berdasarkan sudut puntir)

Jadi diameter poros minimal adalah 20 mm

2.    Perhitungan Tegangan lentur pada plat penyangga motor

Perhitungan pada plat penyangga motor ini bertujuan agar dapat mengetahui besarnya tegangan lentur yang terjadi pada plat sehingga bisa dibandingkan dengan tegangan lentur yang diizinkan pada plat tersebut, diharapkan nilainya dapat memenuhi persyaratan tersebut.

Diketahui :

•  Plat ST 42

•  Panjang     = 150 mm

•  Lebar           = 150 mm

•  Tebal            = 10 mm

•  Faktor keamanan (sf)      = 2

•  Modulus penampang (Sx-x)    = 22.5 x 10⁴ mm³

•  Jarak titik beban dari pusat momen (l)  = 100 mm

•  Massa motor (dengan poros dan gerinda) = 16 kg

Maka gaya yang bekerja pada plat :

F          = m x g

=16 x 9.81

=156.96 N

Untuk menghitung momen lentur pada plat dapat digunakan persamaan sbb :

M         = F x l

= 156.96 x 100

= 15696 Nmm

Untuk menghitung tegangan lentur yang terjadi pada plat, dapat digunakan persamaan sbb :

δL        = M x sf / Sx-x

                                    = 15696 x 2 / (22.5 x 10⁴)

                                    = 0.3488N/mm²

Untuk menghitung tegangan lentur yang diizinkan pada plat, dapat digunakan persamaan sbb :

δi          = 0.66 x  γi

Berdasarkan tabel Grade Classification and Guaranteed Values for Mechanical Properties pada lampiran, didapatkan nilai yield untuk plat ST 42 adalah 26 kg/mm2. Maka tegangan lentur maksimal yang diizinkan pada plat ST 42 yaitu :

δi         = 0.66 x  γi 

= 17.16 kg/mm2

= 171.6 N/mm2

Berdasarkan hasil perhitungan, maka dapat dibandingkan antara tegangan lentur yang dialami plat dan tegangan lentur yang diizinkan untuk plat ST 42. Dari hasil perbandingan dapat dketahui bahwa δL  <  δi, maka dapat disimpulkan bahwa plat ST 42 dengan ukuran tersebut mampu untuk menahan beban motor, poros, dan gerinda.

III.           HASIL PERENCANAAN

Motor

Mesin ini menggunakan motor induksi 3 phase untuk memutar batu gerinda dengan kecepatan 2770 rpm

Batu Gerinda

Menggunakan batu gerinda khusus. Batu gerinda ini tersusun dari kumpulan kertas gosok yang dikeraskan dalam bentuk batu atau disebut dengan nama flap wheel yang mempunyai bobot lebih ringan dibandingkan dengan batu gerinda pada umumnya.

Meja

Meja berfungsi sebagai dasar dari mesin gerinda dan landasan dari semua komponen yang ada.

ukuran :

1 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 600 mm

            Lebar              : 450 mm

            Tebal              : 10 mm

2 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 600 mm

            Lebar              : 50 mm

            Tebal              : 10 mm

2 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 470 mm

            Lebar              : 50 mm

            Tebal              : 10 mm

Support Motor

Support motor berfungsi sebagai tempat untuk mengunci dudukan motor.  Kegunaan lain adalah sebagai jalur untuk mengatur naik turunnya motor dan gerinda dengan ulir yang ditempatkan pada dudukan motor.

Dudukan Motor

Dudukan motor berfungsi sebagai tempat untuk mengunci motor dan untuk menggerakkan naik turunnya motor.

ukuran :

1 buah plat dengan ukuran:                     

            Panjang         : 150 mm

            Lebar              : 150 mm

            Tebal              : 10 mm

1 buah besi silinder dengan ukuran:

            Panjang         : 60 mm

            Ø luar             : 25 mm

            Ø dalam         : 15 mm

Poros Ulir Pengatur Posisi Motor

Poros ulir ini berfungsi untuk mengatur naik turunnya motor dan diputar dengan tangan.

ukuran :

1 buah besi silinder dengan ukuran:

            Panjang         : 335 mm

            Ø                     : 15 mm

1 buah besi silinder dengan ukuran:

            Panjang         : 60 mm

            Ø                     : 10 mm

1 buah plat dengan ukuran:                     

            Ø                     : 75 mm

            Tebal              : 5 mm

Ragum

Ragum berfungsi untuk menjepit meterial, agar tidak lepas saat terjadi proses penggerindaan.

ukuran :

2 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 200 mm

            Lebar              : 45 mm

            Tebal              : 10 mm

2 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 200 mm

            Lebar              : 20 mm

            Tebal              : 10 mm

1 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 200 mm

            Lebar              : 100 mm

            Tebal              : 10 mm

1 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 90 mm

            Lebar              : 30 mm

            Tebal              : 10 mm

4 buah baut dengan ukuran:

            Panjang         : 50 mm

            Ø                     : 5 mm

1 buah besi silinder dengan ukuran:

            Panjang         : 60 mm

            Ø luar             : 25 mm

            Ø dalam         : 15 mm

Landasan Ragum

Dudukan motor berfungsi sebagai tempat untuk mengunci ragum pada meja.

ukuran :

1 buah plat dengan ukuran:

            Panjang         : 300 mm

            Lebar              : 200 mm

            Tebal              : 10 mm

Poros Ulir Pengatur Posisi Ragum

Poros ulir ini berfungsi untuk mengatur gerakan ke kanan dan ke kiri ragum diputar dengan tangan.

ukuran :

1 buah besi silinder dengan ukuran:

            Panjang         : 335 mm

            Ø                     : 15 mm

1 buah besi silinder dengan ukuran:

            Panjang         : 60 mm

            Ø                     : 10 mm

1 buah plat dengan ukuran:                     

            Ø                     : 45 mm

            Tebal              : 5 mm

Poros Motor

Poros ini berfungsi sebagai penghubung poros motor dan batu gerinda. Bagian ini dibuat menyesuaikan dengan posisi ragum.

ukuran :

1 buah besi silinder dengan ukuran:

            Panjang         : 325 mm

            Ø                     : 20 mm

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

I.              KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisa pada sistem mesin gerinda ini, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan antara lain :

1.    Dibandingkan dengan  gerinda tangan, alat ini lebih efektif karena menggunakan sistem semi otomatis

2.    Hasil yang diperoleh dari alat ini akan jauh lebih rata dan lebih halus dibandingkan dengan gerinda tangan

3.    Kontruksi dari mesin gerinda sangat sederhana dan dapat dengan mudah dibongkar pasang sehingga dapat memudahkan dalam perawatan dan perbaikan.

II.            SARAN

Agar kerja dari mesin gerinda ini lebih optimal,dapat disempurnakan dengan menambahkan sistem pneumatik supaya gerakan pada ragum lebih halus dan akurat.