Upload
phammien
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
24-Mar-14
1
PENGEMBANGAN PRODUK / RANCANGAN ALAT MESIN PERTANIAN
Apakah Perancangan Alat dan Mesin itu?
• Aplikasi ilmu dan teknologi untuk menghasilkan produk
baru atau modifikasi produk
• Produk dapat berupa alat, mesin, struktur, dan
instrumen
24-Mar-14
2
Tujuan utama perancangan: menghasilkan produk yang
berguna dan yang aman, efisien, handal, ekonomis dan praktis
di buat untuk memenuhi kebutuhan konsumen
Optimal Design Design Mismatch
Worker Health & Safety
Quality
Productivity
Hassle
Discomfort
Pain Injury
Disabillity
24-Mar-14
3
THE DAILY WORKING LIFE OF THE BREAD MAKERS.
Keahlian yang dibutuhkan
• Membuat sketsa, menggambar teknik
• Sifat-sifat bahan
• Aplikasi kimia (perlindungan korosi, pengecatan)
• Statika dinamika, kekuatan bahan, kinematika
• Komunikasi, mendengar, menulis, team work
• Mekanika fluida, thermodinamika, pindah panas
• Desain eksperimen, pengujian bahan
• Analisis tegangan
• Perilaku elemen2 mesin
24-Mar-14
4
Langkah-langkah desain
Indentify customer
requirements
Define functions of
the device
State design
requirements
Define evaluation
criteria
Propose several
alternative design
concepts
Evaluate each
proposed alternative
Rate each
alternative against
each evaluation
criteria
Complete detailed
design of the
selected concept
Define
Specifications
Create Design
Concepts Decision Making
Detailed Design
Select the optimum
design concept
Contoh-contoh design requirement
Biaya
Geometri
Kapasitas
Karakteristik
Fisik
Performansi
Input
Output
Pertimbangan pembuatan
Kebutuhan
Lingkungan
Kebutuhan
Pengguna
Harga
Biaya operasional
Biaya Reparasi
• Berat
• Dimensi
• Warna
• Transparansi
• Tekstur permukaan
• Elastisitas
• Kekerasan
• Sifat kemagnetan
• Sifat listrik
• Kekuatan Bending
• Viscositas
Akurasi
Kekuatan
Reproduksibilitas, repeatability (Apakah dengan
input yang sama akan memberikan kerja yang
sama?)
Laju
Efisiensi energi
Deceleration, braking
Beban pengeringan/pendinginan
dll
Konsumsi Energi
Konsumsi bahan bakar
Tenaga kerja
Produk yang dihasilkan
Daya
Polusi
Pengaruh yg tidak
diinginkan
Tingkat kesulitan dalam
pembuatan
Peralatan atau teknik pembuatan
yang diperlukan
Jumlah bagian komponen
Kebutuhan tenaga kerja
Pengiriman
Rentang temperatur
pengoperasian dan
penyimpanan
Ketahanan air
Ketahanan terhadap korosi
Keseuaian dengan___________
Kemampuan menahan radiasi
(radiation hardness)
Kemudahan penggunaan
Kemudahan diperlajari
Training Operator
Pertimbangan
peraturan & ijin
Memenuhi peraturan
pemerintah
Apakah membutuhkan
pembayaran suatu paten
atau license fee
24-Mar-14
5
CONTOH: Fungsi, kebutuhan desain dan kriteria evaluasi
Tugas anda:mendesain speed reducer transmisi daya untuk traktor kecil. Mesin bekerja pada putaran tinggi sementara penggerak roda berputar pada putaran rendah.
Langkah I: buat daftar fungsi speed reducer. Jawaban yang mungkin:
• Untuk menerima daya dari mesin traktor melalui poros yang berputar
• Untuk mentransmisikan daya melalui elemen mesin yang menurunkan kecepatan putar ke nilai yang diinginkan.
• Untuk mengirimkan daya pada kecepatan lebih rendah ke poros output yang menggerakkan roda traktor.
Langkah II: membuat requirement design (Sumber: pengalaman, konsultasi dengan desainer lain, konsumen, dll)
Contoh requirement design:
1. Reducer harus mentransmisikan daya 15.0 HP.
2. Input dari mesin diesel dengan putaran 2000 rpm.
3. Output mengirimkan daya pada kecepatan putaran antara 290 sampai 295 rpm.
4. Efisiensi mekanis yang diinginkan lebih besar dari 95 %.
5. Kapasitas torsi output minimum 3050 lb- in.
24-Mar-14
6
6. Output reducer dihubungkan dengan poros penggerak roda traktor. Moderate shock diperhitungkan.
7. Poros input dan output harus berjajar.
8. Reducer dikunci pada frame baja rigid traktor.
9. Diinginkan ukuran yang kecil. Reducer harus didesain dengan ukuran tidak lebih besar dari 20 in X 20 in, dengan ketinggian maksimum 24 in.
10.Tractor diharapkan beroperasi selama 8 jam per hari, 5 hari per minggu dengan usia pakai 10 tahun.
11.Reducer harus dilindungi dari cuaca dan arus dapat
beroperasi pada suhu lingkungan 0 to 130°F.
12.Flexible couplings akan digunakan pada poros input dan
output untuk mencegah beban aksial dan bending dari
yang ditransmisikan ke reducer.
13.Aman: tidak ada peluang anggota badan masuk dalam
speed reducer.
24-Mar-14
7
Kriteria Evaluasi
• Kriteria evaluasi arus dikembangkan oleh semua anggota tim.
• Seringkali berat dimasukkan dalam kriteria
• Safety harus selalu menjadi kriteria
• Konsep desain yang berbeda mungkin memiliki tingkat
keamanan yang bervariasi dalam rangka untuk mendapatkan
kebutuhan keamanan sebagaimana sudah dinyatakan dalam
kebutuhan desain.
• Desainer dan teknisi merupakan pihak yang bertanggung
jawab jika seseorang terluka karena kesalahan desain.
Contoh Kriteria Evaluasi
1. Aman (relatif aman di atas stated requirements)
2. Performansi (Suatu tingkat dimana konsep desain melampaui kebutuhan)
3. Mudah di buat
4. Mudah di service atau pengantian komponen
5. Mudah dioperasikan
6. Biaya awal rendah
7. Biaya pengoperasian dan perawatan rendah
8. Ukuran kecil dan ringan
9. Noise dan vibrasi rendah; pengoperasian halus
10. Menggunakan bahan yang siap dan mudah di dapat
24-Mar-14
8
Integrasi elemen mesin ke dalam desain mekanik
DESAIN MEKANIK adalah proses peracangan dan/atau
pemilihan komponen mekanik dan menempatkannya bersama-
sama untuk mengerjakan fungsi yang diinginkan.
Elemen-elemen mesin: harus kompatible, terpasang bersama-
sama dengan baik, memberikan performansi yang aman dan
efisien.
Desain tidak hanya memperhatikan performansi elemen2 yang
sudah di desain, tetapi juga elemen interface.
24-Mar-14
9
Contoh
1. Poros input (poros 1) dihubungkan dengan sumber daya, mesin diesel yang berputar pada 2000 rpm. Suatu kopling fleksibel harus digunakan untuk meminimalkan kesulitan dengan penjajaran.
2. Pasangan roda gigi pertama, A dan B, menyebabkan penurunan kecepatan putar pada poros 2. Roda gigi B dan C, keduanya ditempatkan pada poros 2 dan berputar pada kecepatan yang sama.
3. Sebuah pengunci digunakan pada interface antara naf masing-masing roda gigi dan poros, dimana terjadi pengiriman torsi antara roda gigi dan poros.
4. Pasangan roda gigi kedua, C dan D, menurunkan kecepatan putar menjadi 290 – 295 rpm pada poros 3.
24-Mar-14
10
5. Output dihubungkan ke roda traktor dengan menggunakan
rantai sproket (tidak terlihat dalam gambar)
6. Ketiga poros, masing2 di suport oleh dua bantalan bola
7. Bantalan di tempatkan di dalam housing yang di pasang di
atas frame traktor
8. Seal di tempatkan di poros output dan input untuk
mencegah kontaminan masuk ke housing
PERHITUNGAN DESAIN
24-Mar-14
11
Langkah-langkah Umum dalam Perhitungan
1. Identifikasi elemen mesin yang telah di desain dan
penghitungannya.
2. Gambarkan sketsa elemen, tunjukkan semua fitur yang
berpengaruh terhadap performansi atau analisis tegangan.
3. Tunjukkan dalam sketsa gaya yang bekerja pada elemen
(free-body diagram), dan sediakan gambar2 lain untuk
mengklarifikasi kondisi fisik aktual.
4. Identifikasi jenis analisis seperti tegangan karena bending,
defleksi balok, tekukan pada kolom, dsb,
5. List semua data yang di berikan dan asumsi-asumsi.
6. Tulis rumus2 yang digunakan dalam bentuk simbol, dan indikasikan secara jelas nilai dan satuan.
7. Selesaikan setiap rumus untuk variabel yang diinginkan
8. Masukkan data, cek satuan dan lakukan penghitungan
9. Nilailah kewajaran hasil
10.Jika tidak wajar, rubah keputusan desain dan hitung ulang. Mungkin geometri lain atau bahan lain memberikan hasil yang lebih tepat
24-Mar-14
12
Contoh
Suatu batang menanggung beban
gear seperti pada gambar. Desain
batang untuk mensupport
PERANCANGAN PERLU
KREATIVITAS
24-Mar-14
13
• Berdasarkan Psikolog Sternberg, kreativits seseorang itu
berhubungan dengan intelegensia, pengetahuan, pola
berpikir, personality, motivasi dan ligkungan.
K : knowledge
I : intelligence
TS: means thinking style
P: personality
M: motivation
E : environment context
24-Mar-14
14
24-Mar-14
15
Penilaian:
UTS : 40 %
UAS: 40 %
Tugas Kelompok : 20 % (5 orang per kelompok)
Thank you
24-Mar-14
16
Siapakah customer nya?
• Pembuka kaleng
• Mesin produksi untuk pabrik
• Individu yg akan menggunakan di rumah
• Desainer pengemas
• Pekerja produksi
• Tukang service
• Teknisi
• Operator
• Staf yang menginstal mesin
• Personel maintenance