Prposal Tugas Akhir Modifikasi Alat Pres Hidrolik Kapasitas 5 ton Dengan Penggerak Motor Listrik

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.   Latar Belakang

Dari tahun ke tahun perkembangan teknologi semakin pesat, salah satunya adalah perkembangan di bidang alat transportasi darat yang tidak lepas dari kebutuhan manusia. Pemakaian kendaraan roda empat (mobil) pada saat ini semakin menjamur seiring dengan perkembangan dunia pariwisata.

Dalam dunia pariwisata mobil digunakan sebagai alat pengangkut wisatawan menuju ke berbagai tempat, mulai dari hotel, tempat makan atau restaurant, tempat wisata, tempat berbelanja baik pasar tradisional maupun supermarket atau pertokoan. Di dalam perjalanannya mobil melewati begitu banyak jalan-jalan rusak maupun berlubang, hal ini menyebabkan kondisi mobil menurun dan bahkan terjadi kerusakan-kerusakan pada salah satu atau lebih komponen pada bagian kaki-kaki atau penyangga badan mobil dan mengakibatkan kenyamanan pengendara terganggu.

Hal ini dikarenakan terdapat komponen-komponen kendaraan yang mengalami kerusakan, misalnya adalah bantalan roda yang berfungsi untuk mengurangi gesekan antara dudukan roda dengan poros roda atau poros roda dengan sistem suspensi saat kendaraan berjalan. Jika komponen tersebut mengalami kerusakan, maka harus diganti, karena bantalan roda termasuk komponen yang tidak dapat diperbaiki.

Untuk melakukan penggantian bantalan roda diperlukan alat alat pres hidrolik untuk membuka dan memasang bantalan, namun alat yang sudah tersedia,

kurang praktis karena masih menggunakan pompa manual untuk penggerak hidroliknya dan tidak memiliki penunjuk apakah bantalan sudah mencapai dasar dari dudukannya atau belum. Berdasarkan latar belakang tersebut maka penulis memutuskan untuk memodifikasi alat pres hidrolik tersebut dengan menggunakan motor listrik sebagai penggerak pompa hidrolik.

Dengan rancangan alat ini diharapkan dapat membantu mempermudah pekerjaan mengganti bantalan roda dengan baik dan benar agar tidak merusak komponen.

1.2.   Rumusan Masalah

                     Alat pres hidrolik ini dirancang berdasarkan kebutuhan dunia kerja. Adapun rumusan masalah yang akan dibahas dalam “MODIFIKASI ALAT PRES HIDROLIK KAPASITAS 5 TON DENGAN PENGGERAK MOTOR LISTRIK” ini, antara lain:

1.      Apa komponen utama yang dibutuhkan untuk modifikasi alat pres hidrolik kapasitas 5 ton dengan penggerak motor listrik?

2.      Bagaimana bentuk rancangan modifikasi alat pres hidrolik kapasitas 5 ton dengan penggerak motor listrik?

1.3.   Tujuan

                     Adapun tujuan umum dan tujuan khusus dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah:

 1.3.1. Tujuan Umum

1.      Dapat memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali

2.      Dapat mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama

berada di bangku kuliah

3.      Dapat melatih diri dalam menghadapi dan memecahkan suatu permasalahan yang timbul dalam dunia usaha atau industri

      1.3.2. Tujuan Khusus

1.      Untuk mendapatkan komponen utama yang diperlukan pada modifikasi alat pres hidrolik kapasitas 5 ton dengan penggerak motor listrik.

2.      Untuk mendapatkan bentuk rancangan modifikasi alat pres hidrolik kapasitas 5 ton dengan penggerak motor listrik.

1.4.Manfaat

Adapun manfaat dari Tugas Akhir ini antara lain:

1.4.1.      Manfaat bagi penulis

1.   Dapat memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali

2.   Dapat mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama berada di bangku kuliah

3.   Dapat melatih diri dalam menghadapi dan memecahkan suatu permasalahan yang timbul dalam dunia usaha atau industri

1.4.2.      Manfaat bagi masyarakat

1.   Dapat membantu dan mempercepat pekerjaan mengganti bantalan roda.

2.   Dapat membantu mengatasi permasalahan dunia kerja.

1.4.3.      Manfaat bagi institusi Politeknik Negeri Bali

1.   Menambah koleksi laporan Tugas Akhir di perpustakaan.

2.   Sebagai sarana adik kelas untuk mencari inspirasi dalam pembuatan Tugas Akhir.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Bantalan

Menurut Sularso bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerak bolak-balik dapat bekerja dengan aman, halus dan panjang umur. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros atau elemen mesin lainnya dapat bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak bekerja dengan baik, maka prestasi kerja seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja dengan semestinya. Adapun jenis-jenis bantalan antara lain adalah :

1.  Berdasarkan gerakan terhadap poros bantalan, dapat dibedakan menjadi 2 (dua) jenis :

1) Bantalan luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros dan bantalan ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas.

2) Bantalan gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol atau rol jarum dan rol bulat.

3.    Berdasarkan arah beban terhadap poros, bantalan dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) jenis :

1)      Bantalan radial

Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus dengan sumbu

poros.

2) Bantalan aksial

Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

3) Bantalan gelinding khusus

Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

2.2. Hidrolik

Menurut Prinsip dasar dari hidrolik adalah sifat fluida cair yang sangat sederhana dan sifat zat cair tidak mempunyai bentuk tetap, tetapi selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya. Karena sifat cairan yang selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya, sehingga akan mengalir ke berbagai arah dan dapat melewati berbagai ukuran dan bentuk, sehingga fluida cair tersebut dapat mentransferkan tenaga dan gaya. Dengan kata lain sistem hidrolik adalah sistem pemindah dan pengontrol gaya serta gerakan dengan fluida cair dalam hal ini oli. Fluida yang digunakan dalam sistem hidrolik adalah oli.

      Gambar 2.1 Teori Hukum Pascal                               Sumber : http://iksan35.wordpress.com/fisika-xi2/fluida

Prinsip kerja sistem hidrolik ini berdasarkan Hukum Pascal. Dimanafluida atau minyak hidrolik yang bekerja pada sistem tertutup ditekan, tekanannya akan diteruskan sama besarnya ke segala arah. Besarnya gaya penekan dapat diatur sesuai dengan perbandingan diameter luas penampang pertama (A1) dan luas penampang kedua (A2), berdasarkan persamaan :

    atau     

Keterangan:

 ,      = Tekanan input dan tekanan output

 ,     = Gaya input dan gaya output (N)

 ,     = Luas penampang (m²)

2.3. Motor Listrik

                   Motor listrik adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai tenaga penggerak. Pengguanaan motor elektrik disesuaikan dengan kebutuhan daya mesin. Motor listrik pada umumnya berbentuk silinder dan dibagian bawah terdapat dudukan yang berfungsi sebagai lubang baut agar motor listrik dapat dirangkai dengan rangka mesin atau konstruksi mesin yang lain.

Gambar 2.2. Motor Listrik

Sumber: http://surabaya.indonetwork.co.id/

Rumus yang digunakan untuk menentukan daya motor listrik adalah sebagai berikut :

                                ....................2.1; ( Hery, 2009: 48)

Dimana :     P   =Daya motor listrik (watt)

                   T   = Torsi (Nm)

                   N  = Putaran rencana (rpm)

2.4. Transmisi Rantai

        Rantai transmisi daya biasanya dipergunakan di mana jarak poros lebih besar dari pada transmisi roda gigi tetapi lebih pendek dari pada dalam transmisi sabuk. Rantai mengait pada roda gigi sprocket dan meneruskan daya tanpa selip, jadi menjamin perbandingan putaran yang tetap.

Perhitungan kecepatan rantai = υ (m/s)

υ =                               ……………..(Sularso, 2008 : 195)

Dimana :

p  = Jarak bagi rantai (mm)

z1 = Jumlah gigi sprocket kecil, dalam hal reduksi putaran

n1 = Putaran sprocket kecil, dalam hal reduksi putaran.

Keuntungan transmisi rantai :

1.        Mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang besar.

2.        Tidak memerlukan teganagan awal

3.        Keausan kecil pada bantalan

4.        Mudah memasangnya.

2.5. Poros

                   Menurut Sularso poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga besama-sama dengan

putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

                   Hampir semua mesin yang mengandung mekanisme bergerak atau berputar memiliki poros, dari yang berukuran kecil hingga poros-posos besar. Kemudian berdasarkan posisi dalam mesin, poros bias diletakan dalam arah vertikal maupun arah horizontal.

2.5.1.      Macam-macam Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut:

1)   Poros transmisi

Poros ini mendapat beban puntir atau torsi dan beban lentur. Daya yang ditransmisikan ke poros ini melalui roda gigi, puli, kopling, sabuk atau rantai dan sebagainya.

2)   Spindle

Poros yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas,dimana

beban utama berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

3)   Gandar

Poros ini dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir dan tidak berputar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

2.5.2.      Perhitungan Dalam Perencanaan Poros

Ada beberapa beban yang bekerja pada poros yang perlu dihitung. Adapun beban-beban yang bekerja pada poros dibedakan atas:

1)   Poros dengan beban puntir.

Untuk poros berpenampang lingkaran maka tegangan geser maksimumnya adalah:

   ....................2.2; ( Hery, 2009: 35)

Untuk mencari diameter poros dari persamaan tegangan geser diatas, yaitu:

   ....................2.3; ( Hery, 2009: 35)

Untuk kondisi poros yang lebih aman maka perlu dimasukan factor keamanan (FS). Maka variable τmaksdiubah menjadi tegangan geser yang diizinkan (τallowable).

   ....................2.4; ( Hery, 2009: 35)

Untuk mendapatkan persamaan akhir untuk menghitung diameter poros masukan persamaan 2.3 ke dalam persamaan 2.4 sehingga:

  ....................2.5; ( Hery, 2009: 35)

Dimana:    T          = Beban Puntir (kg.mm)

FS        = Faktor keamanan

   Sy           = Kekuatan mulur (kg/mm2)

2)      Poros Dengan beban Lentur

Poros yang menerima beban lentur akan menghasilkan tegangan normal di dalam poros. Tegangan normal akan mencapai harga maksimum dibagian permukaan dan besarnya adalah:

                ....................2.6; ( Hery, 2009: 37)

Untuk mencari diameter poros dapat dilakukan dengan memodifikasi persamaan sehingga menjadi:

   ....................2.7; ( Hery, 2009: 37)

Untuk mendapatkan dimensi poros yang aman maka perlu memasukan factor keamanan (FS). Dengan demikian variable τmaksdalam persamaan diatas perlu menjadi tegangan normal yang diizinkan τallowable.

    ....................2.8; ( Hery, 2009: 37)

Untuk mendapatkan persamaan akhir untuk menghitung diameter poros yang menerima beban lentur, masukkan persamaan 2.8 kedalam persamaan 2.9 sehingga menjadi:

     ....................2.9; ( Hery, 2009: 37)

Dimana:    T          = Beban lentur (kg.mm)

   FS        = Faktor keamanan

   Sy           = Kekuatan mulur (kg/mm2)

3)   Poros dengan beban puntir dan lentur

Akibat beban lentur dan beban puntir pada poros memunculkan tegangan normal dan tegangan geser. Untuk mendapatkan diameter poros perlu dilakukan perhitungan dari kombinasi kedua tegangan

tersebut.

Rumusnya sebagai berikut :

....................(2.10); (Hery, 2009: 39)

Dimana :   ML         =Moment lentur terbesar (kg.mm)

     T          = Moment puntir terbesar (kg.mm)

     d          = Diameter poros (mm)

2.6. Sambungan Las

Menurut Zainun Achmad pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam dimana logam menjadi satu akibat panas.

Agar sambungan las cukup kuat, sambungan tersebut harus dirancang sesuai dengan cara penggunaannya nanti. Di bawah ini disebutkan beberapa jenis sambungan las :

1.      Sambungan Temu

Gambar di bawah memperlihatkan sebuah alur las berbentuk V tunggal yang dibebani oleh gaya tarik F untuk pembebanan tarik ataupun tekan, tegangan normal rata-rata adalah :

   ……………………………(2.1); (Zainun Achmad,2006:57)

Dimana : F = gaya normal (lb)

 = Tegangan tarik yang diijinkan (psi)

H = Tebal plat (in)

l   = Panjang lasan (in)

Gambar 2.6. Sambungan temu

Sumber : Zainun Achmad, 2006:57

2.      Sambungan Tumpang

Gambar dibawah menunjukan sambungan tumpang yang bekerja, gaya F yang akan menimbulkan tegangan geser pada lasan adalah :

   ……………………….(2.2); (Zainun Achmad,2006:57)

Dimana : A = Luas penampang geser (in)

A = 2 tw1

Gambar 2.7. Sambungan Tumpang

Sumber : Zainun Achmad,2006 : 58

Keterangan : (a) Beban geser pada sambungan tumpang

 (b) Kerusakan geser

 (c) Dimensi tebal lasan

 3.   Sambungan T

Bila pada sambungan terjadi momen bending dan gaya geser seperti pada gambar dibawah, sehingga rumus tegangan total sebagai berikut :

   ..................(2.3); (Zainun Achmad, 2006:59)

 Dimana :  F  = Gaya yang bekerja (N)

 = Tegangan total (N/mm )

H  = Tinggi plat (mm)

a = Lebar pengelasan (mm)

A  = Luas penampang (A = 2.a.l)

 = Panjang las

Gambar 2.8. Sambungan T

Sumber : Zainun Achmad,2006 : 59

2.7. Sambungan Mur dan Baut

Menurut Sularso mur dan baut merupakan alat pengikat yang sangat penting dalam suatu rangkaian mesin. Jenis mur dan baut beraneka ragam, sehingga penggunaannya disesuaikan dengan kebutuhan. Pemilihan mur dan baut sebagai pengikat harus dilakukan dengan teliti untuk mendapatkan ukuran yang sesuai dengan beban yang diterimanya sebagai usaha untuk mencegah kecelakaan dan kerusakan pada mesin. Pemakaian mur dan baut pada konstruksi mesin

umumnya digunakan untuk mengikat beberapa komponen, antara lain :

a.         Mengikat roda pada poros roda

b.         Pengikat pada dudukan motor listrik

c.         pengikat pada puli

Gambar 2.9. Macam-macam Mur dan Baut

Sumber : Sularso, 2008:295

Untuk mencegah kecelakaan atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai.

Gambar 2.10. Kerusakan pada baut

Sumber : Sularso, 2008:296

Keterangan:

a.       Putus karena tarikan

b.      Putus karena puntiran

c.       Tergeser

d.      Ulir lumur (dol)

penentuan jenis dan ukuran mur dan baut harus memperhatikan berbagai faktor seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, cara kerja mesin, kekuatan bahan, dan lain sebagainya. Gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa :

a.     Beban statis aksial murni

b.    Beban aksial bersama beban puntir

c.     Beban geser

d.    Beban tumbukan aksial

Untuk mencari tegangan tarik baut digunakan persamaan :

   ................................................(2.2); (Sularso,2008:296)

Keterangan :

F = gaya luar (N)

d1 = diameter inti (mm)

 = tegangan tarik (N/mm)

BAB III

METODOLOGI

3.1. Rancangan Sebelumnya

Penggantian bantalan biasanya dilakukan dengan cara memukul dengan palu jika bantalan menggunakan suaian pas atau longgar, namun jika bantalan menggunakan suaian sesak maka diperlukan bantuan alat pres hidrolik untuk membuka maupun memasang bantalan. Namun alat yang tersedia dilapangan saat ini tidak memiliki penunjuk untuk menyatakan bahwa bantalan sudah terpasang pada posisinya atau belum, sehingga saat memasang bantalan harus diperhatikan dengan baik.

Gambar 3.1. Alat pres hidrolik

3.2. Rancangan Yang Diusulkan

Berdasarkan hal tersebutlah penulis memodifikasi alat pres hidrolik ini dengan menggunakan motor listrik sebagai penggerak pompa hidrolik dan dengan dilengkapi dengan stopper untuk menghentikan putaran motor listrik jika bantalan sudah terpasang pada posisinya. Adapun rancangan yang diusulkan dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 3.2. Rancangan Alat Pres Hidrolik

Keterangan:

1.      Motor listrik

2.      Gear box

3.      Roda gigi 1

4.      Rantai

5.      Roda gigi 2

6.      Poros

7.      Roda perubah putaran

8.      Conecting rod

9.      Dongkrak hidrolik

10.  Dudukan benda kerja

11.  Tombol start

12.  Tombol stop

13.  Mistar pengukur

Putaran dimulai dari motor listrik diteruskan ke gearbox untuk menurunkan putaran motor listrik yang tinggi menjadi putaran rendah untuk memutar roda gigi sproket penggerak, gerakan diteruskan oleh rantai dan memutar roda gigi sproket yang digerakkan untuk memutar poros, poros memutar roda engkol untuk merubah gerak putar menjadi gerak naik-turun untuk menggerakkan pompa hidrolik. Hidrolik dipompa dan penekan bergerak turun, penekan dikaitkan engan mistar pengukur yang sekaligus berfungsi untuk menekan tombol stop jika

penekan sudah turun sesuai ukuran yang ditentukan sebelum mesin dioperasikan.

3.2. Skema atau Alur Proses

Adapun tahapan prosedur pelaksanaan Pembuatan alat ini adalah

sesuai bagan di bawah ini :

revisi

ya

tidak

  Start

Permasalahan

Ide

Pembuatan gambar kerja secara detail

Proses pembuatan dan perakitan

Uji coba alat

1.Apakah alat yang dirancang bisa digunakan untuk membuka dan memasang bantalan?

2.Apakah alat yang dirancang lebih praktis dari alat yang sudah ada?

Selesai

Perencanaan

Gambar 3.3. Skema Aliran Proses Perancangan Alat

3.3. Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup pembahasan dalam Tugas Akhir ini hanya memodifikasi dan memperhitungkan kemampuan modifikasi alat pres hidrolik ini.

3.4. Penentuan Sumber Data

Sumber – sumber data penulis peroleh dari seorang mekanik di

bengkel resmi TOYOTA Agung Automall dan beberapa data penulis peroleh dari internet. Oleh karena itu penulis memodifikasi alat pres hidrolik ini agar proses penggantian bearing menjadi lebih mudah. Untuk perhitungan alat, penulis mengambil dari berbagai buku - buku penunjang yang relevan.

3.5. Variabel Perencanaan

Dalam pembuatan alat pres bearing ini ada beberapa variabel yang direncanakan yaitu motor listrik, puli, sabuk-V, poros, roda perubah gerak putar menjadi gerak naik-turun dan kekuatan rangka alat.

3.6. Instrumen yang Digunakan

Instrumen yang dibutuhkan dalam pembuatan alat pres hidrolik  :

1.                       Meteran roll : alat untuk mengukur panjang (satuan : cm),

2.                       Penggores : untuk menggores permukaan benda kerja sebagai batas ukur,

3.                       Mistar baja : alat untuk mengukur panjang yang terbuat dari plat baja (satuan : cm),

4.                       Jangka sorong : alat untuk mengukur panjang, diameter luar dan dalam, dan kedalaman dengan ketelitian 0,05mm-0,02mm,

5.                       Mesin bor : alat untuk membuat lubang pada benda kerja,

6.                       Siku – siku : alat untuk menentukan sudut siku,

7.                       Penitik : alat untuk menitik bagian yang akan dilubangi,

8.                       Gerinda duduk : alat untuk memotong bahan logam,

9.                       Mesin las : alat untuk menyambung dua buah logam atau lebih.

10.                   Mesin bubut : untuk membubut poros

3.7. Prosedur Pengumpulan Data

Proses pengumpulan data yang penulis gunakan dalam pembuatan alat bantu penganyam bedeg ini adalah menggunakan dua metode yaitu  :

a.       Metode Wawancara

Metode pengumpulan data dengan mengumpulkan informasi alat pengganti bantalan yang sudah tersedia dan bertanya langsung pada mekanik TOYOTA Agung Automall yang bersangkutan.

Metode Literatur

Metode pengumpulan data yang penulis lakukan dengan mengambil bahan penelitian dari buku-buku dan situs-situs internet yang bersangkutan sebagai bahan acuan perencanaan Tugas Akhir.

3.8. Analisis Data

Analisis data modifikasi alat pres hidrolik ini dapat dilakukan dengan menentukan kapasitas dongkrak hidrolik yang digunakan, maka dapat dicari diameter dan bahan poros, kekuatan sambungan las dan sambungan ulir, roda gigi sproket, daya motor serta  beban bengkok yang diterima dudukan benda kerja dan dudukan dongkrak hidrolik.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1. Desain Rancangan

4.1.1. Prinsip Kerja Alat

4.1.2. Komponen Pendukung

Adapun komponen-komponen dari modifikasi alat pres hidrolik ini terdiri dari :

3.      Komponen yang dibeli :

1)      Dongkrak botol

2)      Gearbox

3)      Roda gigi sproket dan rantai

4)      Bantalan

5)      Motor listrik

6)      Mistar pengukur

7)      Saklar start dan stop

4.      Komponen yang dibuat

1)      Poros transmisi

2)      Roda perubah putaran

3)      Conecting rod

4)      Rangka (terbuat dari kanal U)