Perhitungan Pneumatik

A. Penentuan Kondisi Kerja

1. Tekanan kerja P = 6kgf

2. Masa gerak silinder ts=20s, td=20 s

3. Arah pemasangan Vertikal dengan sudut kemiringan = 780

4. Koefisien friksi = 14. Koefisien friksi = 1

5. Frekuensi operasi N = 1cycle/menit

6. Berat Beban = 68,97 kgf

7. Panjang selang L=1 m

8. Panjang langkah silinder L = 125 mm

B. Penentuan Ukuran Silinder1. Penentuan beban silinder

F = µª.W ; µª=1,W = 68,97 kgF = 68,97 kgf

2. Menentukan ukuran silinderF1 =68,97 kgf =

D = 3,83 cm = 38,3 mm

Katalog Festo-Merk : FESTO-Type : DSNU-40-125-PPV-A-Designation : Round cylinder double acting-Diameter piston : 40 mm-Diameter batang piston : 20 mm-Panjang langkah : 125 mm (bisa disesuaikan)

Perhitungan Berat Beban

Gaya reaksi padaengselGaya reaksi pada

Silinderpneumatik

Keterangan : Wf , Wr = gaya reaksi normal jalan pada roda depan dan belakangRrf , Rrr = gaya hambatan rolling pada roda depan dan belakangFf , Fr = gaya dorong pada roda penggerak depan dan belakangW = gaya berat totalh = tinggi posisi titik pusat massaL = jarak titik pusat roda depan dan belakangL1 = jarak titik pusat massa ke pusat roda depanL2 = jarak titik pusat massa ke pusat roda belakang

A H

SMH = (FPsin780)(0,450m) - (W)(0,259m) = 0

tL?@=

20125?€=

Kecepatan Maksimum Silinder

(kecepatan rata-rata) L = 125 mm

= 6,25 mm/detik

40

2

10033,1460)033,1(

xxxPvDQ +

=π

6

2

10033,1460)033,15(/8,7)50(

xxxsmmmm +π

2 2)033,1( NxPLD +π

Kapasitas Udara Dalam Silinder dan Unit FRL1. Unit FRL

=

= 5,43 liter/min2. Konsumsi udara yang harus dipenuhi silinder

0,8t xL?~0 =

mm/detik7,80,8x20

125?¾0 ==

620 10..

2−= v

gWE

62 10.8,7.97,68 −=E

(kecepatan maksimum) t = 20 detik

Kalkulasi Energi Kinetik

6

2

1 10033,142)033,1(

xxNxPLDq +

=π

6

2

1 10033,14min/1.2)033,15(125.)50(

xxcyclexmmmmq +

=π

6

2

2 10033,142)033,1(

xxNxPLDq +

=π

6

2

2 10033,14min/1.2)033,15(100)10(

xxcyclexmmmmq +

=π

q1 = 4,89 liter/menit3. Konsumsi udara yang harus dipenuhi pada pipa

q2 = 2,21 liter/menit10.8,7.8,92

=x

E

E = 2,1 .10-4 kgf

q2 = 2,21 liter/menitmaka q = q1 + q2

= 4,87 + 2,21= 7,08 liter/min

Perhitungan Daya Penggerak KursiRoda

Lintasan miring

Dimana : N = Gaya normal ( N )F = Gaya gesek ( N )

TRT

2sm

2sm

m

Fr = Gaya gesek ( N )Fa = Gaya hambat aerodinamika ( N )Ft = Gaya dorong ( N )W = Gaya berat ( N )u = Sudut kemiringan ( o )Parameter yang ditentukan :-Massa kursi roda 147 kg ( massa kursi roda dan pemakai )-Percepatan gravitasi, g = 9.81

-Sudut kemiringan, u= 30 o

-Koefisien rolling resistance, crr = 0,014-Jari – jari kursi roda, R = 20 cm-Percepatan, ax = 0,2

s

sm

-Kecepatan rata – rata, Vav = 1

Perhitungan berat kursi rodaW = m x g

= 147 x 9,81 = 1442,07 NPerhitungan gaya – gaya reaksiArah sumbu yWy = Wcos u= 1442,07 x cos 300 = 1248,86 NArah sumbu xWx = Wsin u= 1442,07 x sin 300 = 721,03 NGaya gesekFr= crr.N = 0,014 x 1248,86 N = 17,48 N

dvnπ

=

Fr= crr.N = 0,014 x 1248,86 N = 17,48 NKesetimbangan gaya – gayaSFx = Ft – Fr – Fa - Wx = 0, dengan mengabaikan gaya hambat ( Fa = 0 ) maka;Ft min = Fr + Wx = 17,48 + 721,03 = 738,51 NSehingga SFx = m x ax = Ft – Fr – WxFt = 29,4 + 738,51 = 767,91 NJadi gaya dorong yang dibutuhkan adalah 767,91 NPerhitungan torsiT = Ft x R = 767,91 N x 0,2 m

= 153,58 Nm atauT = 113,17 lbf.ftMenghitung putaran roda ( n )

26,160=

= 47,61 rpm

Lintasan Datar

Perhitungan berat kursi rodaW = m x g

= 147 x 9,81 = 1442,07 NWy = N = W = 1442,07 NFr = cr . N = 0,014 x 1442,07 = 20,18 NKesetimbangan gaya – gayaSFx = Ft – Fr - Fa= 0, ( Fa = 0 ) maka ;Ft min = Fr = 20,18 NSehingga SF = m.a = F – F

T

R

Sehingga SFx = m.ax = Ft – FrFt = m.ax + Fr= 29,4 + 20,18 = 49,58 N

Perhitungan torsiT = Ft x R = 49,58 x 0,2 = 9,91 NmAtau T = 7,3 lbf.ftPerhitungan daya

066,05252

61,473,75252

.===

xnTHP

Perancangan Mekanisme Pengaman ( Auto Lock )

Pemasangan pengaman pada kedua roda depan kursi roda

Perhitungan material ratchet

Dimensi ratchet ditentukan sebagai berikut :Diameter : 3 inP (diametral pitch ) : 3Nt ( jumlah gigi ) : 9 buahb ( lebar gigi ) : 0,5 in

Diameter roda : 30 cmDiameter sprocket bawah : 20 cm

atS

Diameter sprocket bawah : 20 cmDiameter srocket atas : 8 cmDiameter ratchet : 3 in T

RT

Ft pada ratchet : 347,33 lb

Dari perhitungan didapat::

atS = 37094,884 psi

Dari hasil perhitungan diatas , maka bahan yang digunakan untuk gigi ratchet dipilih AISI 1010 dengan yield strenght 42 Kpsi

Perhitungan pasak pada gigi ratchet

10415805 ×

×=T

NcmT 4830=

Berdasarkan compression stressTorsi yang bekerja pada poros sebesar :

Syp =ijin

AFt σ

≤ dimana Ft = T/(d/2) ; A AB = l.w/2

Diagram bebas Torsi Pada Poros

Syp = ijinldw

T σ≤

...4

Syp = ijinσ≤

×× 7,122735,64830

2/289,19 mmNijin ≥σ

sjijin =á2796,9 psi

Berdasarkan shear stress

Ssyp = ldwT..

.2Ssyp =0,58 Syp

Syp =ijin

ldwT σ

≤...58,0

.2

Syp = ijinσ≤

×42002Syp = ≤××× 7,122735,658,0

2/3.13 mmNijin ≥σ atau svijin =á1928.906 psi

Berdasarkan hasil tegangan ijin yang telah dihitung sebesar 1928,906?Y?Y?Y?Ypsi dan dibandingkan terhadap katalog yangtersedia maka material yang dipilih adalah ASTM 20 dengan?¿1928,906?¿?¿?¿?¿psi

Perhitungan kekuatan pin pada pawl

Gambar diagram benda bebas gaya pada pawl

Gaya yang mengenai pawl : 1545,62 N ( 347,33 lb )

Data awal :

Diameter pin : 0,5 in ( 1,27 cm )

2..4dF

π =

.dπ

2)5.0.(33,347.4

π =

tá = 1769,83 psi

Untuk material pin dipilih material alunimium 1100 dengan yield strenght 5000 psi dengan tensile strenght 13 000 psi