LAPORAN TUGAS ELEMEN MESIN I UNIVERSITAS DARUL’ULUM JOMBANG
Disusun Oleh : Moh Qomarudin NIM :13571010
FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS DARUL ’ULUM JOMBANG 2016
0
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Tugas Elemen Mesin I merupakan salah satu sarana penunjang dalam mempelajari Elemen Mesin yang mana ilmu Elemen Mesin itu sendiri merupakan ilmu dasar dan merupakan essensi dari ilmu teknik. Oleh sebab itu dengan dilaksanakannya Tugas Elemen Mesin I diharapkan seorang mahasiswa mempunyai modal yang kokoh dalam menganalisa permasalahan yang timbul dalam mempelajari ilmu teknik pada umumnya dan Elemen Mesin pada khususnya.
1.2. TUJUAN Era modernisasi tidak hanya menuntut seorang mahasiswa menguasai teori-teori saja tetapi trampil juga dalam praktek serta kerja lapangan, maka seorang mahasiswa sangatlah perlu merealisasikan teori yang diperoleh dari bangku kuliah, salah satu realisasinya adalah Tugas Elemen Mesin I
1
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 PENGERTIAN SAMBUNGAN PAKU KELING Paku keling / rivet adalah salah satu metode penyambungan yang sederhana. sambungan keling umumnya diterapkan pada jembatan, bangunan, ketel, tangki, kapal Dan pesawat terbang. Penggunaan metode penyambungan dengan paku keling ini juga sangat baik digunakan untuk penyambungan pelat-pelat alumnium. Pengembangan Penggunaan rivet dewasa ini umumnya digunakan untuk pelat-pelat yang sukar dilas dan dipatri dengan ukuran yang relatif kecil. Setiap bentuk kepala rivet ini mempunyai kegunaan
tersendiri,
masing
masing
jenis
mempunyai
kekhususan
dalam
penggunaannya. Sambungan dengan paku keling ini umumnya bersifat permanent dan sulit untuk melepaskannya karena pada bagian ujung pangkalnya lebih besar daripada batang paku kelingnya. * Bagian utama paku keling adalah : 1.
Kepala
2.
Badan
3.
Ekor
4.
Kepala lepas
* Bahan paku keeling Yang biasa digunakan antara lain adalah baja, brass, aluminium, dan tembaga tergantung jenis sambungan/ beban yang diterima oleh sambungan. Penggunaan umum bidang mesin : ductile (low carbor), steel, wrought iron. Penggunaan khusus : weight, corrosion, or material constraints apply : copper (+alloys) aluminium (+alloys), monel, dll
2
2.2 PENGGUNAAN PAKU KELING Pemakaian paku keling ini digunakan untuk :
Sambungan kuat dan rapat, pada konstruksi boiler ( boiler, tangki
dan pipa-pipa tekanan tinggi ). Sambungan kuat, pada konstruksi baja (bangunan, jembatan dan
crane ). Sambungan rapat, pada tabung dan tangki ( tabung pendek,
cerobong, pipa-pipa tekanan). Sambungan pengikat, untuk penutup chasis ( misalnya ; pesawat terbang, kapal
2.3 KEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN a. Keuntungan Sambungan paku keling ini dibandingkan dengan sambungan las mempunyai keuntungan yaitu :
Bahwa tidak ada perubahan struktur dari logam disambung. Oleh karena
itu
banyak
dipakai
pada
pembebanan-pembebanan
dinamis. Sambungan keling lebih sederhana dan murah untuk dibuat. Pemeriksaannya lebih mudah Sambungan keling dapat dibuka dengan memotong kepala dari
paku keling tersebut b. Kelemahan * Hanya satu kelemahan bahwa ada pekerjaan mula berupa pengeboran lubang paku kelingnya di samping kemungkinan terjadi karat di sekeliling lubang tadi selama paku keling dipasang. Adapun pemasangan paku keling bisa dilakukan dengan tenaga manusia, tenaga mesin dan bisa dengan peledak (dinamit) khususnya untuk jenis-jenis yang besar. 2.4 JENIS PEMBEBANAN DALAM PAKU KELING 3
Bila dilihat dari bentuk pembebanannya, sambungan paku keling ini dibedakan yaitu : Pembebanan tangensial dan Pembebanan eksentrik.
PEMBEBANAN TANGENSIAL Pada jenis pembebanan tangensial ini, gaya yang bekerja terletak pada garis kerja resultannya, sehingga pembebanannya terdistribusi secara merata kesetiap paku keling yang digunakan.
PEMBEBANAN EKSENTRIS BEBAN EKSENTRIS : Beban pada sambungan paku keling melalui ttk.berat kelompok paku keling, dimana distribusi beban tdk.merata disemua beban (gbr.12-13a).
Agar stabil dipasang 2 paku keling dengan arah berlawanan yaitu gaya kolinier (P1 & P2), sehingga beban eksentris (Po) diganti beban terpusat (P) dan kopel torsi (T = P.e), (Gambar 12-13b) . Efek beban terpusat (P) ditahan oleh beban langsung
4
Kopel torsi (T) ditahan oleh beban torsi (Pt) (Gbr.12-14b) yang bekerja tegak lurus jari2 pusat kelompok paku (P). Resu Rumus torsi :
Tp J
Dimana : = Tegangan geser rata2 tiap
paku ttk.berat
= Jarak radial dari pusat ke kelompok paku T = Kopel torsi
J
x 2+ ∑ x 2 ∑¿ ¿ A¿ Tp ¿
A2
Karena (A) = sama untuk semua paku ,dan () bisa dinyatakan
dalam 2 sumbu, 2 X 2 Y 2 Sehingga : J A(X 2 Y 2 )
Dan rumus torsi menjadi : AX 2 Y T Beban torsi : X 2 Y 2
2
Pt T …….dimana: Pt = A. Resultante beban paku keling diperoleh dari jumlah vector (Pd) dan (Pt) Y Ptx Pt.sinPt ρ
Pty Pt.cosPt
X ρ
Dengan mensubstitusikan harga (Pt) ke rumus (Ptx) didapatkan : T T −x −¿ 2 2 2 Ptx ∑ X +∑ Y y dan Pty ∑ X +∑ Y 2
5
Resultante beban paku keling :
Pr 2
Pdy + Pty ¿ 2 Pdx+ Ptx ¿2 +¿ ¿ ¿ √¿
6
Tugas Perencanaan : Rencanakan suatu sistem sambungan paku keling dengan beban eksentris, untuk mengikat plat yang menempel pada body mobil. Data yang diketahui : Paku keling tersusun menjadi 3 baris 4 kolom, dengan jumlah total paku = 12 paku Jarak antar paku keling dalam baris = 80 mm Jarak antar paku dalam kolom = 100 mm Beban eksentris terpasang pada pusat paku baris-2 kolom-4, sebesar (P) = 200 kN Kemiringan beban 4/3 ke arah bawah-kanan. 2.5 CARA PEMASANGAN
KETERANGAN : 1. Plat yang akan disambung dibuat lubang, sesuai diameter paku keling yang akan digunakan. Biasanya diameter lubang dibuat 1.5 mm lebih besar dari diameter paku keling.
7
2. .Paku keling dimasukkan ke dalam lubang plat yang akan disambung. 3. .Bagian kepala lepas dimasukkan ke dalam lubang plat yang akan disambung. 4. .Dengan menggunakan alat atau mesin penekan (palu), tekan bagian kepala lepas masuk ke bagian ekor paku keling dengan suaian paksa. 5. .Setelah rapat/kuat, bagian ekor sisa kemudian dipotong dan dirapikan/ratakan. 6. .Mesin/alat pemasang paku keling dapat digerakkan dengan udara, hidrolik atau tekanan uap tergantung jenis dan besar paku keling yang akan dipasang. Bila ditinjau dari jumlah deret dan baris paku keling yang digunakan, maka kampuh keling dapat dibedakan yaitu :
8
9
BAB III RENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING
1. Kampuh Bilah Tunggal Dikeling Tunggal Bila paku tersebut mendapat pembebanan seperti terlihat pada gambar, maka seluruh penampang dari paku tersebut akan putus tergeser bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan pada kedua ujung plat tersebut.
10
Tegangan yang terjadi pada penampang bahan yaitu :
3.1 MENENTUKAN UKURAN PLAT Untuk menentukan ukuran plat yang sesuai yaitu : Bila tebal plat (t) dan lebar plat (b), maka plat tersebut akan putus tertarik, bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan. Sehingga tegangan yang terjadi pada penampang plat yaitu tegangan tarik.
11
Contoh soal : Dua buah plat akan disambung dengan kampuh bilah tunggal dikeling tunggal, direncanakan menerima beban sebesar 10 kN. Bila bahan plat mempunyai tegangan tarik izin 137,3 N/mm2 dan bahan paku dengan tegangan geser izinnya 109,8 N/mm2 serta tebal plat 4 mm. Tentukanlah :
a. Diameter paku keling yang sesuai. b. Lebar plat yang dibutuhkan.
12
3.2 Perancangan Paku Keling 1 Kampuh Bilah Tunggal Dikeling Tunggal Satu baris Bila kampuh bila tunggal dikeling tunggal satu baris seperti terlihat pada gambar. Dimana tegangan yang terjadi, pada paku keling yaitu : Teg.geser = F/A (N/mm2) Plat tersebut akan terpisah bila gaya luar (F) mampu memutuskan kedua luas penampang paku. Bila jumlah paku (z) buah maka plat tersebut akan terpisah jika gaya (F) luar tidak mampu memutuskan sebanyak luas penampang paku.
Untuk luas penampang paku yang akan putus pada sistem pada sistem sambungan jenis ini sama dengan jumlah paku yang dipergunakan ( z = n) yaitu :
13
3.3 menentukan ukuran plat yang sesuai Bila tebal plat (t) dan lebar plat (b), jarak antara masing-masing sumbu paku (p), dan jumlah paku dalam satu baris (z), maka plat tersebut akan putus tertarik, bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan. Sehingga tegangan yang terjadi pada penampang plat yaitu tegangan tarik.
Contoh soal : Dua buah plat akan disambung dengan kampuh bilah tunggal dikeling tunggal satu baris, direncanakan menerima beban sebesar 10 kN. Bila bahan plat mempunyai tegangan tarik izin
14
137,3 N/mm2 dan bahan paku dengan tegangan geser izinnya 109,8 N/mm2 , tebal plat 5 mm dan jumlah paku yang digunakan sebanyak 2 buah. Tentukanlah : a. Diameter paku keling yang sesuai. b. Lebar plat yang dibutuhkan. c. Jarak antara paku.
15
3.4 Perancangan Paku Keling 2 Kampuh bilah tunggal dikeling ganda.
Untuk jenis sambungan kampuh bilah tunggal di keling ganda seperti terlihat pada gambar, maka kedua plat tersebut terpisah bila mampu memutuskan dua baris penampang, jika jumlah paku (n) buah maka paku terasabut akan putus tergeser, maka yang terjadi pada bahan adalah tegangan geser.
16
3.5 menentukan ukuran plat yang sesuai Bila tebal plat (t) dan lebar plat (b), jarak antara masing-masing sumbu paku (p), dan jumlah paku dalam satu baris (z1), maka plat tersebut akan putus tertarik, bila tidak mampu menahan gaya luar yang diberikan. Sehingga tegangan yang terjadi pada penampang plat yaitu tegangan tarik.
17
Contoh soal : Dua buah plat disambung seperti terlihat pada gambar diatas dimana pada kedua ujungnya bekerja gaya sebesar 10000( N ). Bila Tegangan yang di izinkan untuk plat 137.9 N/mm tegangan geser izin untuk bahan paku 109.8 N/mm2 . Jumlah paku keling yang di gunakan berjumlah 6 buah serta ketebalan plat 5 mm. Ditanyakan : Diameter paku keling. Jarak antara paku . Lebar plat yang dibutuhkan .
18
