LAPORAN PRAKTIKUM FENOMENA DASAR MESIN MEKANISME 4 BATANG
Disusun Oleh: Nama : Muhammad Fauzan Amanullah NPM : 3331150043 Kelompok : 12 Tanggal Praktikum : 7 November 2017 Assisten : Randi Ramdhani
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON BANTEN
I
II
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb. Bismillahirrohmanirrohim dengan menyebut nama ALLAH SWT yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis berhasil
menyelesaikan penyusunan laporan Fenomena Dasar Mesin dengan judul “Mekanisme 4 Batang” sebatas kemampuan yang dimiliki dan berdasarkan beberapa referensi. Laporan ini disusun untuk memenuhi tugas praktikum Fenomena Dasar Mesin. Penulis berharap laporan ini dapat menjadi suatu karya yang menambah wawasan kepada pembaca mengenai Fenomena Dasar Mesin tentang Mekanisme 4 Batang secara lebih mendalam. Penulis sadar dalam pembuatan laporan masih jauh dari kata sempurna, penulis memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Cilegon, November 2017
Penulis
III
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................................. I LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. II KATA PENGANTAR .................................................. ......................................... III DAFTAR ISI ............................................... ........................................................... IV DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. V DAFTAR TABEL ................................................................................................. VI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................. ................................ 1 1.3 Batasan Masalah.................................................................................... 1 1.4 Tujuan Praktikum .................................................. ................................ 1 1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................... 2 BAB II TEORI DASAR 2.1 Pengertian Mekanisme 4 Batang ........................................................... 3 2.2 Pemanfaatan Mekanisme 4 Batang ................................................... .... 4 2.3 Perbedaan Dinamika dan Kinematika ................................................... 5 2.4 Rumus Trigonometri Segitiga ............................................................... 6 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Praktikum ................................................. ....................... 8 3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan........................................................... 9 3.3 Prosedur Pengujian ............................................................................... 9 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Tabel Hasil Praktikum ................................................... ....................... 10 4.2 Pembahasan ................................................. ......................................... 13 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 14 5.2 Saran ...................................................................................................... 15 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
IV
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mekanisme 4 Batang ....................................................................... 3 Gambar 2.2 Bangku Lipat .................................................................................... 4 Gambar 2.3 Suspensi Sepeda ............................................... ................................ 4 Gambar 2.4 Mesin Sekrap .................................................................................... 5 Gambar 2.5 Batang Penggerak Lokomotif ......................................................... 5 Gambar 2.6 Aturan Sinus .................................................................................... 6 Gambar 2.7 Aturan Kosinus ................................................ ................................ 6 Gambar 2.8 Luas Segitiga .................................................................................... 7 Gambar 3.1 Diagram Alir Praktikum ................................................... .............. 8 Gambar 4.1 Grafik Perubahan Posisi Koordinat Tiap Titik ............................ 8
V
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tiap Batang ........................................................... 10 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Sudut ............................................... ....................... 10 Tabel 4.3 Hasil Perhitungan ................................................. ................................ 11 Tabel 4.4 Sudut Pengukuran Hasil Teoritis ....................................................... 12
VI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Prinsip paling mendasar dari kerja suatu mesin adalah merubah energi kalor atau listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran mesin, atau gerakan lainnya. Sehingga pada jurusan teknik mesin akan dipelajari berbagai disiplin ilmu yang berhubungan dengan pergerakan mesin tersebut. Pergerakan pergerakan dari suatu mesin dan komponennya dipelajari dalam Kinemetika dan Dinamika Teknik. Kinematika dan Dinamika Teknik adalah ilmu yang mempelajari pergerakan-pergerakan dari suatu mesin dan komponennya. Jadi dalam Ilmu Kinematika dan Dinamika Teknik akan dibicarakan seputar masalah kec epatan dan percepatan batang penghubung (link) dari suatu mesin atau mekanisme dengan batasan-batasan tertentu. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa itu mekanisme 4 batang? 2. Apa saja jenis-jenis mekanisme 4 batang? 3. Berapa besar sudut input dengan sudut output secara teoritis dan hasil pengamatan? 4. Berapa besar F output yang dihasilkan terhadap input yang dimasukkan? 1.3 Batasan Masalah 1. Sudut pada batang input (O2-A) dimasukkan dengan kenaikan setiap 15 ° 2. Mekanisme 4 Batang yang digunakan untuk pengujian adalah crank-rocker 1.4 Tujuan Praktikum 1. Membandingkan besaran sudut input (α) dan sudut output (θ) pada mekanisme 4 batang, antara teori dengan hasil pengamatan.
2. Membandingkan penjejakan kurva (lintasan) pada mekanisme 4 batang, antara teori dengan hasil pengamatan 3. Mendidik mahasiswa untuk mempertajam analisa hasil pebedaan perhitungan dengan pengamatan 4. Mempelajari kecepatan batang output jika batang input berubah posisi
1
1.5 Sistematika Penulisan BAB I berisi tentang : Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan Praktikum,dan Sistematika Penulisan BAB II berisi tentang : Pengertian Mekanisme 4 Batang, Pemanfaatan Mekanisme 4 Batang dalam Kehidupan Sehari-hari, Perbedaan Dinamika dan Kinematika, dan Rumus Trigonometri Segitiga BAB III berisi tentang : Diagram Alir Praktikum, Alat dan Bahan yang Digunakan, dan Prosedur Pengujian BAB IV berisi tentang : Hasil dan Pembahasan BAB V berisi tentang : Kesimpulan dan Saran
2
BAB II TEORI DASAR
2.1 Pengertian Mekanisme 4 Batang
Mekanisme empat batang, adalah hubungan rantai tertutup yang paling sederhana. Ini terdiri dari empat badan, disebut bar atau link, dihubungkan dalam satu lingkaran oleh empat sendi. Umumnya, sambungan diatur pada batang link sehingga bergerak pada bidang sejajar dan assembly-nya disebut mekanisme 4 batang planar. Mekanisme ini terdiri dari empat batang penghubung dimana batang penghubung 1 (O2O4) merupakan kerangka yang diam, batang penghubung 2 dan 4 adalah engkol (crank/rocker ) dan batang penghubung 3 adalah perangkainya (coupler).
Gambar 2.1 Mekanisme 4 Batang
Jika mekanismenya memiliki empat sendi berengsel dengan sumbu, miring, berpotongan dalam satu titik, maka batang penghubung bergerak pada bidang konsentris dan rakitan disebut empat batang bulat.
3
2.2 Pemanfaatan Mekanisme 4 Batang dalam Kehidupan Sehari-hari
1. Bangku Lipat
Gambar 2.2 Bangku Lipat
2. Suspensi Sepeda
Gambar 2.3 Suspensi Sepeda
4
3. Mesin Sekrap
Gambar 2.4 Mesin Sekrap
3. Batang Penggerak Lokomotif
Gambar 2.5 Batang Penggerak Lokomotif
5
2.3 Perbedaan Dinamika dan Kinematika
Kinematika adalah ilmu yang mempelajari memperhitungkan gaya penyebab/akibat gerakan tersebut. Dinamika adalah ilmu yang mempelajari memperhitungkan gaya penyebab/akibat gerakan.
gerakan
gerakan
mesin
mesin
tanpa
dengan
2.4 Rumus Trigonometri Segitiga
ATURAN SINUS
Gambar 2.6 Aturan Sinus Jadi, pada setiap segitiga perbandingan antara panjang sebuah sisi dengan sinus sudut di depan sisi itu sama dengan perbandingan antara panjang sisi lain dengan sinus sudut yang di depannya.
ATURAN KOSINUS
Gambar 2.7 Aturan Kosinus
6
LUAS SEGITIGA
Gambar 2.8 Luas Segitiga Rumus di atas berlaku untuk segitiga lancip, siku – siku, maupun segitiga tumpul.
Bila suatu segitiga diketahui panjang ketiga sisinya, maka dapat ditentukan :
Luas segitiga tersebut dan Panjang ketiga garis tingginya Dengan rumus berikut:
Dengan: a, b, dan c adalah panjang masing – masing sisinya
Panjang masing – masing garis tingginya
7
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Praktikum
Mulai Literatur Persiapan
Mengukur panjang dan jarak antar batang
Penelitian dan
Data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Praktikum
8
3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan
Penyangga dan meja
Mekanisme 4 Batang
Busur
Meteran 3.3 Prosedur Praktikum 3.3.1 Pemeriksaan Sebelum Pengujian 1. Memeriksa posisi meja, apakah sudah benar 2. Memeriksa batang sudah terhubung dalam kondisi baik 3.3.2 Langkah Pengujian 1. Mengukur jarak pena masing-masing batang 2. Memasang kertas A3 pada titik temu batang 5 dan 6 3. Memutar batang 2 sebanyak 3 putaran 4. Mengamati gerakan perpindahan posisi batang 3, 4, 5, dan 6 5. Mengukur sudut input batang 2 (15 derajat) dan kemudian mengukur pula pergeseran sudut output pada batang 4 6. Mengukur sudut input batang 2 (30 derajat) dan kemudian mengukur pula pergeseran sudut otput pada batang 4 7. Melakukan pengukuran sudut batang 2 sampai 360 derajat dan mengukur pula pergeseran sudut output batang 4
9
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Hasil Praktikum A. Pengukuran panjang tiap batang Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tiap Batang Batang Panjang (mm)
1. A – B
22,2
2. B – D
43,8
3. B – E
56,5
4. C – D
17,3
5. B – C
47,1
6. E – F
51,34
7. O – A
22,7
8. O – B
49,4
9. O – F
70,5
10. A – F
74,06
B. Pengukuran sudut output Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Sudut
Sudut input (α)
Sudut output (θ)
0o
86o
15o
87o
30o
88o
10
45o
90o
60o
97o
75o
102o
90o
110o
105o
118o
120o
125o
135o
132o
150o
133o
165o
143o
180o
145o
195o
145o
210o
143o
225o
139o
240o
137o
255o
134o
270o
128o
285o
120o
300o
113o
315o
105o
330o
98o
345o
90o
360o
86o Tabel 4.3 Hasil Perhitungan
Batang 2 3 3 4 5 6
Jarak A-B B-D B-E C-D B-C E-F
Panjang (cm) 22.2 43.8 56.5 17.3 47.09278076 51.34549639
Metode Pengukuran Pengukuran Pengukuran Pengukuran
√(BD^2)+(CD^2) √(0F^2)+((0F-BE)^2) 11
0-A 0-B 0-F A-F
22.7 49.4 70.5 74.06443141
Pengukuran Pengukuran Pengukuran
√(0A^2)+(0F^2)
Tabel 4.4 Perhitungan Foutput 0AF 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781 72.15217781
∠
0FA 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219 17.84782219
BAF 107.8478222 92.84782219 77.84782219 62.84782219 47.84782219 32.84782219 17.84782219 2.847822189 -12.1521778 -27.1521778 -42.1521778 -57.1521778 -72.1521778 -87.1521778 -102.152178 -117.152178 -132.152178 -147.152178 -162.152178 -177.152178 -192.152178 -207.152178 -222.152178 -237.152178 -252.152178
B-F 83.58385011 78.3693942 72.70577476 66.91541778 61.41243588 56.70712052 53.36834268 51.90356866 52.57002265 55.2477653 59.50151524 64.76640567 70.50177303 76.25613453 81.67392678 86.48171404 90.47249703 93.49364942 95.43888097 96.24333515 95.8809299 94.36336381 91.74055637 88.10262594 83.58385011
AFB 14.64439993 16.43479664 17.36742228 17.16959785 15.54506709 12.25983112 7.32473071 1.217650028 -5.100134355 -10.56643899 -14.50047308 -16.73623346 -17.44147596 -16.9037362 -15.40984534 -13.20362823 -10.48132211 -7.399952331 -4.088227095 -0.65663776 2.793739924 6.163299591 9.346101075 12.22146867 14.64439993
ABF 57.50777788 70.71738118 84.78475553 99.98257997 116.6071107 134.8923467 154.8274471 175.9345278 197.2523122 217.7186168
E 101.509161 93.0939125 84.6351126 76.5357731 69.234037 63.2342644 59.0903029 57.298439 58.1118429 61.4123198
FBE 37.00949908 40.86036896 44.67751815 48.26485323 51.42219089 53.94344011 55.63491459 56.35105637 56.02721083 54.69278164
BFE 41.48133987 46.04571854 50.6873693 55.19937362 59.34377213 62.82229552 65.27478249 66.35050464 65.86094622 63.89489856
ABE 94.51727696 111.5777501 129.4622737 148.2474332 168.0293016 188.8357868 210.4623617 232.2855842 253.279523 272.4113984
∠
∠
∠
∠
∠
∠
∠
∠
12
236.6526509 253.8884113 269.5936538 284.055914 297.5620231 310.355806 322.6334999 334.5521301 346.2404049 357.8088156 369.3584379 380.9888782 392.8060767 404.9307091 417.5077779
66.7730028 73.64358 81.4948706 89.8655804 98.3445088 106.526864 113.964982 120.130442 124.424038 126.291237 125.442771 122.01422 116.487439 109.465449 101.509161
52.46552793 49.52548358 46.07738437 42.32440798 38.46299308 34.69352407 31.23851005 28.35827617 26.34519024 25.46808918 25.86676635 27.475732 30.06174474 33.33141697 37.00949908
60.76146926 56.83093642 52.42774508 47.81001158 43.19249815 38.77961199 34.79650843 31.51128201 29.23077144 28.2406741 28.69046248 30.51004798 33.45081578 37.20313355 41.48133987
289.1181788 303.4138948 315.6710381 326.380322 336.0250162 345.0493301 353.87201 362.9104063 372.5855951 383.2769048 395.2252042 408.4646102 422.8678215 438.2621261 454.517277
Tabel 4.5 Sudut Pengukuran Hasil Perhitungan Teoritis
Sudut α
Sudut θ
0
73.973562
15
80.32833736
30
85.90261377
45
90.21679366
60
92.73666141
75
92.92994883
90
90.44733539
105
85.41597686
120
78.60863406
135
71.17628176
150
64.10881837
165
57.94252515
180
52.83409131
195
48.75409757
210
45.630475
225
43.42380595
13
240
42.16300851
255
41.95915186
270
42.99036654
285
45.43185853
300
49.3320246
315
54.52116976
330
60.64473905
345
67.27242441
360
73.973562
Tabel 4.5 Sudut Pengukuran Hasil Perhitungan Teoritis Koordinat Titik B dan E
Koordinat Titik B x 0 5.745782801 11.1 15.69777054 19.22576396 21.44355334 22.2 21.44355334 19.22576396 15.69777054 11.1 5.745782801 1.35991E-15 -5.745782801 -11.1 -15.69777054 -19.22576396 -21.44355334 -22.2 -21.44355334 -19.22576396 -15.69777054 -11.1 -5.745782801 -4.07974E-15
Koordinat Titik E y
49.4 44.14355334 41.92576396 38.39777054 33.8 28.4457828 22.7 16.9542172 11.6 7.002229458 3.474236036 1.256446656 0.5 1.256446656 3.474236036 7.002229458 11.6 16.9542172 22.7 28.4457828 33.8 38.39777054 41.92576396 44.14355334 44.9
x 67.81278435 68.70806802 70.5 76.75744193 81.17532897 88.06119404 94.60525043 99.95056684 104.8568431 105.5175443 111.5063367 112.5597683 112.5597683 111.5063367 109.250938 108.0517188 106.1675789 102.1114441 96.1727482 90.56228375 83.78919235 77.64591195 70.5 66.91831923 19.15450361
y 51.27512918 51.31421811 51.34549639 50.96277485 50.22347411 48.24898407 45.33538245 42.05976834 38.15713996 37.55171885 30.9004911 29.45056684 29.45056684 30.9004911 33.68567651 35.01754434 36.93485912 40.46080331 44.46650425 47.26377863 49.59594103 50.84580555 51.34549639 51.22042135 3.14529E-15
14
Tabel 4.6 Sudut Pengukuran Hasil Perhitungan Teoritis Koodinat Titik C dan D
Koordinat Titik D
Koordinat Titik C x
y
x
y
43.30507548
67.90406543
52.5699107
50.85363996
47.30684975
66.28870437
54.55548355
49.70240496
51.64983394
65.87239145
57.14814159
49.22814061
55.11186567
64.17099513
63.03252465
48.13842875
57.12995078
61.74642413
67.2503825
46.53182594
58.49827916
57.50911528
73.0869633
43.79764503
58.84281234
52.28097875
78.33008795
40.24742922
57.89286351
46.7733015
82.30385762
36.41657366
55.93553067
41.09784786
85.60879525
32.18765894
51.59422463
37.48459459
85.32796687
30.68484247
48.7935519
31.70411639
88.93712474
24.73565147
43.68011666
29.16193562
88.550253
23.11312744
38.1100529
28.16502969
87.25872306
22.9430943
32.47768585
28.76456262
85.15055055
24.23713952
27.16985026
30.91778831
82.19860329
26.89478635
23.20136955
33.54628529
80.23546194
28.72029657
20.28060296
37.23156204
77.98181861
31.24012088
18.35128518
42.13557592
74.33890482
35.17702201
17.74908848
47.63592448
69.56506851
39.57385639
18.88467727
52.76375591
65.38575046
43.03389285
21.44615449
57.53868255
60.6336181
46.04534898
25.43104541
61.33574122
56.66423465
48.04775167
30.42714661
64.13445808
52.1580531
49.22814061
36.17102017
65.60774744
50.5849724
49.62969172
33.09919067
11.40114066
14.84897802
10.09256637
4.2 Pembahasan Dari hasil praktikum mekesnisme 4 batang yang telah dilaksanakan dapat dibandingkan antara sudut output hasil pengamatan dengan sudut output hasil teoritis terdapat perbedaan ;pada nilainya. Hal ini dapat disebabkan oleh berbagai faktor yang dapat memengaruhi output dari pengamatan sudut pada batang output.
Berikut faktor yang mempengaruhi hasil dari pengamatan :
Pengukuran yang kurang tepat
Penempatan sudut yang kurang tepat
Komunikasi yang salah
Perhitungan yang kurang tepat
Faktor ketenangan pengamat
15
80
Grafik70 Perubahan Posisi Koordinat Tiap Titik 60 50 40 30 20 10 0 -40
-20
0
20
40
60
80
100
120
Gambar 4.1 Grafik Perubahan Posisi Koordinat Tiap Titik
16
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Mekanisme 4 batang terdiri dari empat batang penghubung dimana batang penghubung 1 (O2O4) merupakan kerangka yang diam, batang penghubung 2 dan 4 adalah engkol (crank/rocker ) dan batang penghubung 3 adalah perangkainya (coupler). Jenis-jenis mekanisme 4 batang yaitu crank rocker, double rocker, dan drag link (double crank) Data sudut output hasil teoritis dibandingkan dengan data hasil pengamatan terdapat perbedaan dikarenakan ada beberapa faktor yang mempengaruhi. Dari penjejakan kurva hasil pengamatan dengan perhitungan teoritis. Hasil yang didapatkan yaitu penjejakan dari data pengamatan sangat berbeda dengan penjejakan aslinya 80
Grafik Perubahan Posisi 60 Koordinat Tiap Titik 40
20
0 -40
-20
0
20
40
60
80
80
Grafik Perubahan Posisi 60 Koordinat Tiap Titik 40
20
0 -40
-20
0
20
40
60
80
100
120
17
5.3
Saran Saran dari penulis untuk kemajuan praktikum Fenomena Dasar Mesin bersama adalah agar dalam pembuatan modul praktikum agar dosen dengan mata kuliah terkait dilibatkan dalam penyusunannya.
18
DAFTAR PUSTAKA
Tim Asisten Laboratorium Fenomena Dasar Mesin, Modul Praktikum Fenomena Dasar Mesin, FT-UNTIRTA: Cilegon. Kencana, Widya.2012. Aturan Trigonometri dalam Segitiga. https://kencanadewidotnet.wordpress.com/2012/02/03/aturan-trigonometridalam-segitiga/ (diakses pada 22 November pukul 22.30) Wikipedia, 2017. Four-bar Linkage, https://en.wikipedia.org/wiki/Four-bar_linkage, (diakses pada 21 November 2017 pukul 11.12)
19
