TUGAS ELEMEN MESIN I 16 TUGAS PEMILIHAN BAHAN DAN PROSES
OLEH :
NAMA: MUHAMMAD ILHAM . SNIM: D211 12 104
JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS HASANUDDINGOWA2015
BAB IPENDAHULUAN
0. Latar Belakang Penulisan
Penulisan perencanaan ini merupakan rangkaian dari mata kuliah
Pemilihan bahan dan proses. Perkembangan industrialisasi saat ini
serta persaingan diantara tenaga-tenaga terampil, menyebabkan perlu
adanya peningkatan kualitas dari engineering designer. Demi hal
itu, maka tugas semacam ini merupakan wadah yang tepat
mengaplikasikan teori-teori dasar tentang perencanaan mesin dan
aspek terkait lainnya. Dari cara semacam ini diharapkan mahasiswa
mampu untuk menjadi perencana yang handal di masa mendatang. Tugas
yang diberikan yaitu perencanaan tangki yang berisi air
berkapasitas 5000 liter dengan menggunakan sambungan las disertai
tower tangka dengan ketinggian 5 m. Selain berdasar pada faktor
kekuatan juga berdasar pada faktor ekonomis dari barang
tersebut.
0. Maksud Perencanan
Maksud dilakukannya perencanaan ini adalah untuk memperoleh
hasil yang memuaskan dalam arti kuat serta bernilai ekonomis, pada
sebuah tangki yang bermuatan air yang direncanakan. Diharapkan
kekuatan tangki tersebut akan menunjang segi ekonomisnya.
1.3 Tujuan Perencanaan
1.3.1 Tujuan Umuma. Mengenal jenis baja karbonb. Mengenal
jenis-jenis pengelasan dan fungsinya masing-masing.
1.3.2 Tujuan Khususa. Menghitung dimensi tangkib. Menghitung
kekuatan las pada sebuah tangka air yang di rencanakanc. Pemilihan
elektroda yang digunakand. Pemilihan bahan untuk Tower tangka e.
Pemilihan baut dan mur yang digunkana yang cocok untuk towerf.
Menghitung kekuatan baut dan mur
BAB IITEORI DASAR
Pengelasan merupakan proses penyambungan dua logam menjadi satu
bagian dengan pemanasan dengan ataupun tanpa tekanan. Definisi
lainnya adalah sebagai ikatan metalurgi yang timbul oleh gaya tarik
antar atom. Sebelum ikatan terbentuk, permukaan yang akan disambung
haruslah bebas dari gas atau okida-oksida.Bila dua permukaan yang
rata dan bersih ditekan, maka beberapa kristal akan tertekan dan
bersinggungan. Bila tekanan diperbesar, daerah singgungan ini akan
bertambah luas. Lapisan oksida yang rapuh akan pecah, lalu logam
akan mengalami deformasi plastis. Batas antara dua permukaan dari
kristal dapat menjadi satu dan membentuk suatu penyambungan, proses
ini disebut pengelasan dingin.
2.1 Jenis-jenis Pengelasan
Berdasarkan cara mengelas, terbagi atas :1. Pengelasan Cair : -
Las sinar elektron - Las busur - Las termik - Las gas bertekanan b.
Pengelasan Tekan : - Las ledakan - Las tempa - Las gesek - Las
ultrasonik - Las indikator
2.2 Definisi Jenis-jenis Pengelasan
A. Pengelasan busur Api atau Pengelasan Tempa Kedua bagian
dipanaskan hingga mencapai temperatur cair dalam api tempa atau
dapur dan dilanjutkan dengan pukulan atau press, contohnya mata
rantai,untuk menyambung pipa-pipa dan ketel yang tebal platnya
lebih dari 100 mm.Bila arus las tertutup dengan membenturkan
elektroda di atas benda keras dan menariknya sedikit,terbentuk
suatu busur api.Kontak ini memungkinkan suatu aliran arus dalam
bentuk elektron yang berlangsung sesudah tegangan awal yang tinggi
telah mengatasi tahanan terhadap aliran arus (kadang kala disebut
ionisasi celah busur api).Busur api menyebabkan logam induk
mencair.Inti logam elektroda meneruskan energi listrik ke busur api
dan dilebur bersama-sama dengan lapisan fluks yang membentuk
tetesan lebur antara logam dan fluks. Busur api sekarang terdiri
dari daerah gas bertemperatur sangat tinggi (kira-kira 6000 c)
terutama yang diperoleh dari lapisan fluks. Kekuatan busur api di
Bantu untuk gravitasi dan tegangan permukaan,memindahkan tetesan
lebur ke dalam genangan las dimana kemudian membuka tutup pelindung
fluks yang mengeras,yang sekarang disebut terak.
Fungsi lapisan elektroda dapat diringkas sebagai berikut :1.
Memberikan suatu perisai gas sekeliling busur api dan logam cair
sehingga mencegah oksigen dan nitrogen dari udara memasuki logam
las.2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol3. Mengisi
kembali setiap kekurangan yang disebabkan oleh oksida eleman-elemen
tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las
mempunyai sifat mekanis yang memuaskan4. Memberikan suatu terak
pelindung yang juga menurunkan kecepatan pendinginan logam las dan
dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat pendinginan5. Membantu
mengontrol (bersama dengan arus las) ukuran dan frekuensi tetesan
logam cair6. Memungkinkan digunakan posisi yang berbeda7. Fluks
memberikan garam yang menyediakan partikel-partikel ionisasi untuk
membantu penyalaan kembali busur api tersebut
B. Pengelasan Gas Cair Pemanasan dilakukan dengan membakar gas
cair, setelah itu kampuh yang kenyal digiling rapat, contohnya pada
pabrik baja untuk pipa dengan diameter besar, silinder api
ketel.
C. Pengelasan Termit-Tekan Kalor yang diperlukan diperoleh dari
reaksi eksoterm dalam suatu campuran serbuk halus aluminium dengan
oksida besi, contohnya rel dan reparasi mesin berat.
D. Pengelasan Otogen Tekan Luas yang hendak dilas dipanaskan
dengan pembakaran oksigen-asetielen, contohnya pengelasan tumpul
pada pipa.Pipa nyala las otogen ini dari bahan bakar gas dan oxigen
biasanya digunakan untuk menyatukan plat (penyambungan plat) tipis
bersama-sama.Untuk plat yang lebih tebal dibuat lereng pada ujung
plat yang akan disambung,ini akan menghasilkan sambungan yang
baik.Acetylene (3100c),ini biasa digunakan untuk segala macam
pekerjaan las,misalnya : pengelasan pipa-pipa, tangkitangki, small
hardware dan reparasi reparasi.Hidrogen (2000c), ini biasanya
digunakan untuk pengelasan timah hitam, aluminium dan plat
baja.Coal gas (1800c), ini biasanya digunakan untuk pengelasan
timah dan plat baja yang tebalnya lebih dari 15 cm.Benzena (2700c),
ini biasanya digunakan untuk pekerjaan bangunan dan pengelasan
plat-plat baja yang tebalnya kira-kira lebih dari 15 cm.Nyala
Benzena juga digunakan untuk pekerjaan memotong dengan menggunakan
nyala oxidising. Berikut perlengkapan pengelasan oksiasetilen
tekanan tinggi :1. Asetilen yang dilarutkan disimpan di dalam
selinder baja yang mengandung zat penyerap (arang) dan pelarut
(aseton) untuk gas2. Persediaan gas oksigen di dalam selinder baja
paduan yang diisi tekanan sebesar 172,5 bar.3. Pengatur tekanan
masing-masing gas untuk mengurangi tekanan selinder ke nilai yang
sesuai untuk pengeluaran (sekrup pengatur selalu dikendorkan
setelah selesai pengelasan).4. Selang kanvas karet dengan
sambungan-sambungan khusus.5. Pipa hembus dengan perlengkapan nosel
(ukuran nosel dapat menunjukkan pemakaian kira-kira gas dalam
liter/jam menggunakan nyala api netral)6. Kacamata las berwarna
khusus.E Pengelasan Tahanan Listrik Kekuatan arus listrik dari
tegangan rendah dihantar oleh dua bagian yang menyambung satu
dengan yang lainnya, contohnya penyambungan pelat-pelat besi yang
tipis.Bagian-bagian yang akan disambung dipanaskan pada temperatur
las dengan tahanan listrik (sampai 10.000 ampere pada tegangan 10
volt) dengan cara tekan. Ini biasanya digunakan untuk pengelasan
rel bagian dari baja rol dan pipa-pipa dengan luas penampang sampai
200 cm2, juga untuk pengelasan baja perkakas dan rantai.Pengelasan
terak listrik adalah suatu proses pengelasan dimana panas las
dibangkitkan dalam genangan terak cairan dengan kerugian pada I
kuadrat R pada lapisan terak (dimana I adalah arus dan R adalah
tahanan) menghasilkan temperatue terak yang tinggi dengan orde 1750
sampai dengan 2000 c.Terak berubah menjadi kondusif secara listrik
pada 1000 c. Tidak terdapat busur api,kawat melebur karena
diumpankan ke dalam genangan terak. Peleburan logam induk kemudian
terjadi dan logam cair yang dikandung oleh tapal tembaga membeku
sebagai pembawa,elektroda dan tapal seluruhnya bergerak secara
vertikal ke atas meninggalkan las yang membeku di
belakangnya.Sumber pengelasan ini bisa arus bolak-balik atau searah
dengan daerah arus antara 400 sampai dengan 1500 Ampere.Kecepatan
tergantung pada ketebalam logam dan berkisar antara satu sampai
tiga meter per jam. Akibat sangat besarnya ukuran butir yang
terbentuk dalam las selama pendinginan,sering dilakukan suatu
perlakuan panas penormalan pada temperatur kira-kira 920 c untuk
baja guna memulihkan ketangguhan las.Keuntungan dan aplikasi :1.
Kecepatan penyelesaian sambungan yang tinggi untuk penampang yang
tebal2. Distorsi yang sediki dari perlakuan3. Logam las yang sama
serta kerusakan yang sedikit4. Persiapan tepi plat yang ekonomis5.
Penampang yang lebih tipis dan lebih panjang pada galangan
kapal,digunakan pada tabung-tabung tekanan berdinding tebal dan
peralatan penanganan pabrik baja.
F. Pengelasan Temu-Tekan Saat menghiupkan arus pelat ditekan
satu dengan yang lainnya sehingga menyebabkan penebalan setempat,
contohnya penyambungan ringan pada logam rendah.
G. Pengelasan Temu Bunga Api Setelah arus dinyalakan, kedua
bagian disinggungkan satu dengan yang lainnya sehingga terbentuk
busur listrik atau bunga api.
H. Pengelasan Titik Dua buah elektroda (paduan tembaga) mengapit
bagian benda kerja yang bertumpang tindih dan memberi pada bidang
tekan yang kecil itu suatu kerapatan dari arus tinggi setempat,
sehingga pada daerah tersebut dalam waktu yang singkat, bagian
benda kerja melekat satu dengan yang lainnya. Pengelasan titik
masuk ada pengelasan tahanan.Pengelasan tahanan adalah pengelasan
dengan pemanasan listrik yang dikombinasikan dengan
tekanan.Pengelasan titik (spot welding) sendiri adalah suatu bentuk
pengelasan tahanan diman suatu las dihasilkan pada suatu titik pada
benda kerja diantara elektroda-elektroda pembawa arus,las akan
mempunyai luas yang kira-kira sama dengan ujung elektroda,atau
sekecil ujung elektroda dari ukuran yang berbeda-beda.Gaya yang
dikenakan terhadap titik,yang biasanya melalui elektroda,secara
kontinue di seluruh proses dimana tidak ada busur api yang
dibentuk.Hal-hal yang penting dierhatikan dalam pengelasan titik
ini adalah :1. Elektroda paduan tembaga mempunyai tahanan terhadap
aliran listrik yang lebih kecil dari pada bahan yang akan dilas.2.
Semakin besar tahanan terhadap aliran arus,semakin terkonsentrasi
pengaruh panas.3. urutan pengelasannya adalah sebagai berikut :
Gaya dikenakan melalui elektroda kemudian arus mengalir selama
periode waktu tertentu. Gaya elektroda dijaga selam satu periode
setelah arus berhenti mengalir,kemudian dilepaskan.4. Sumber panas
diperoleh dari transformator yang menyediakan elektroda las dengan
arus yang tinggi,dan voltase yang sangat rendah
1. Pengelasan PressDalam hal ini pengelasan titik dibuat
serentak.
J. Pengelasan Rol Kampuh Tumpang Tindih Kedua elektroda dibuat
sebagai rol tekan. Dengan berulang kali menghidupkan dan mematikan
arus menyebabkan terjadinya suatu pengelasan titik.
K. Pengelasan Rol Kampu Tumpul Serupa dengan metoda sebelumnya,
hanya pelat ditekan tumpul satu dengan yang lainnya.
L. Pengelasan Lebur Otogen Dalam hal ini kalor diperoleh dengan
pembakaran gas asetielen dan oksigen.Pengelasan lebur sendiri
adalah suatu metode pengelasan diman las dibuat diantara
logam-logam dalam keadaan cair tanpa penggunaan tekanan.Hal-hal
yang penting dalam pengelasan lebur yang menggunakan busur api
logam atau oksiasetilen adalah sebagai berikut :1. Untuk melebur
logam induk dan bahan pengisi diperlukan suatu sumber panas yang
bertemperatur sangat tinggi.2. Panas,logam cair harus dilindungi
dari udara selama pengelasan.3. Terdapat perubahan sifat-sifat
fisikdari bahan-bahan yang dilas di daerah yang telah dipengaruhi
panas untuk menormalkan baja karbon rendah.4. Akibat masuknya panas
yang tinggi,berlangsung ekspansi yang cukup besar,kemudian
penyusutan yang bisa mengakibatkan dimensi, tekukan, puntiran,
lengkungan dan dalam keadaan peretakan yang berat.5. Untuk
pengelasam oksiasetilen baja karbon rendah selalu digunakan suatu
nyala api yang netral.
M. Pengelasan Lebur Termit Metodanya serupa dengan las termit,
henya saja tanpa adanya penekanan benda kerja satu dengan yang
lainnya.
N. Pengelasan Busur Listrik Kalor yang diperlukan diperoleh
dengan cara menarik busur yang dipertahankan antara elektroda dan
benda kerja.Proses pengelasan ini meruakan suatu metode pengelasan
dengan jalan mana suatu busur api listrik dipertahankan diantara
suatu elektroda kawat mampu habis yang diumpan
terus-menerus.Temperatur daerah pengelasan dinaikkan sampai
temperatur pengelasan dengan busur listrik yaitu antara benda kerja
dan elektroda. Bahan tambahnya berasal dari elektroda yang
ditinggalkan (ditempel) pada sambungan. Hal ini dapat diterapkan
dari bermacam-macam pekerjaan las termasuk pengelasan kwalitet
(mutu) tinggi.Sebagai contoh : las busur karbon biasanya digunakan
untuk bejana berdinding tipis dan pipa-pipa. Selaput elektroda yang
turut terbakar akan mencair dan menghasilkan gas yang melindungi
ujung elektroda, kawah las, busur listrik dan daerah las sekitar
busur listrik terhadap pengaruh udara luar. Cairan selaput
elektroda yang membeku akan menutupi permukaan las yang juga
berfungsi sebagai pelindung terhadap pengaruh udara luar.
O. Pengelasan Celup Berlangsung secara otomatis penuh, dimana
sebuah penn atau baut yang ditempatkan di dalam alat pegang ditarik
dari benda kerja sehingga menimbulkan busur.
P. Pengelasan Benam Busur yang terjadi antara sebuah elektroda
dan benda kerja yang seluruhnya tertutup oleh serbuk las.Pengelasan
busur api yang dibenamkan merupakan suatu busur api logam dimana
busur api dibenturkan antar suatu elektroda kawat terbuka yang
berlapis tembaga dan suatu benda kerja yang bebas karat di bawah
lapisan fluks yang berbentuk butiran. Fluks tersebut apabila dalam
keadaan dingin merupakan bahan yang secara listrik tidak konduktif
akan tetapi dalam keadaan cair sangat konduktif sehingga
memungkinkan digunakan arus las yanf sangat tinggi.Keuntungannya
kecepatan pengendapan yang tinggi,busur api tidak kelihatan serta
asap dan percikan yang sedikit,permukaan las yang terus-menerus
halus untuk permukaan las yang panjang.Logam las yang kuat serta
sedikit kerusakan.Pola penetrasi yang dalam.Las dengan laluan yang
banyak pada penampang yang tebal mempunyai pengaruh mempengaruhi
pada struktur.
Q. Pengelasan Busur Gas Lindung Busur yang terjadi antara
elekroda wolfram yang tidak mencair dan benda kerja dalam atmosfir
netral.
R. Pengelasan Elektroda Terbungkus Metoda ini paling sering
digunakan. Suatu busur listrik terjadi karena perubahan arus yang
terjadi antara elektroda las dengan benda kerja yang hendak
dilas.
2.3 Sambungan Las
Agar sambungan las kuat, maka sambungan harus dirancang sesuai
cara penggunaannya. Umumnya sambungan las terjadi pada suhu cair
dan memerlukan penambahan bahan atau dengan menuang logam cair
antara dua keping logam yang disambung tersebut. Permukaan logam
yang bersih akan menghasilkan sambungan las yang baik.
Berikut ini beberapa tipe sambungan las :
1. Sambungan temu (butt joint)Butt joint digunakan untuk
plat-plat rata dan tiang-tiang.Kemampuan Butt joint untuk beban
statis maupun dinamis, lebih tinggi kekuatannya dari pada las
fillet.Diagonal atau kemiringan pengelasan jaga dapat menambah
kapasitas beban statik. Untuk tebal plat sampai 4 mm, tanpa dibuat
miring ujung-ujungnya, untuk tebal 5 mm sampai 15 mm plat perlu
dibuat kampuh V (bersudut V,60) dan untuk tebal plat 10 mm sampai
30 mm plat perlu dibuat kampuh X, untuk ketebalan plat lebih besar
lagi ujung-ujung plat dibuat kampuh U atau dabel U yang
digunakan.
- Sambungan T (T joint)T-joint tidak banyak posisinya dengan las
fillet,oleh karena itu kapasitas beban lebih rendah dari pada butt
joint. Untuk pembebanan dinamis las fillet yang cekung lebih baik
dengan las fillet rata.
1. Sambungan sudut (corner joint)Kapasitas beban lebih rendah
dari pada T-joint.
1. Sambungan tumpang (lap joint)Sambungan ini adalah tipe
sambungan yang paling lemah.
1. Vessel WeldSambungan flange (yang menahan tekanan 5 atm) dan
corner joint 12 atm adalah kurang baik bila butt joint terletak
jauh dari sisi (30 atm).
BAB IIIPERENCANAAN TANGKI AIR
3.1. Pendahuluan
Tangki yang direncanakan yaitu tangki air yang berkapasitas 5 m3
atau sama dengan 5000 liter. Tujuan perencanaan ini yaitu
menghasilkan sebuah tangki dengan mutu baik dan bernilai
ekonomis.
3.1.1. Bahan Plat
Untuk merencanakan tangki perlu untuk memperhatikan bahan plat,
disesuaikan dengan :1. Ketentuan besar dan macam bahan 1. Kondisi
sekitar tangki, misalnya korosi, suhu 1. Fungsi kerja ( berat,
ringan atau kontinu)Untuk konstruksi tangki pada umumnya digunakan
baja karbon rendah, yaitu kurang dari 0,3 % C, sehingga memudahkan
dalam pengelasan.Dalam hal ini bahan yang dipilih yaitu suatu plat
baja St 37 berkadar karbon 0,18 % berukuran 244 * 120 cm.
(G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)
3.1.2. Kampuh Las
Pada perencanaan ini akan digunakan sambungan atau jenis kampuh
memanjang yang digunakan sebagai sambungan temu, karena lebih kuat
menahan beban statik. Untuk alas dan tutup tangki, sambungan
dinding menggunakan kampuh sudut. (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid
I)
3.2. Perhitungan Perencanaan
3.2.1. Perhitungan Dimensi Tangki
1. Volume tangki direncanakan (V) = 50000 m31. Tinggi tangki
direncankan (h) = 5 m
V = A * h .....(1) (Mohd.Taib Sutan Sati, Buku polyteknik)
dimana : A = luas alas tangki ( m2 ) = d2 d = diameter dalam
tangki (m)sehingga : V = A * h = d2 * h d2 = 4V / h = 4*50000 /
3.14 * 5 d2 = 12,738 d = 3.56 m
Untuk penentuan tebal plat yang dipergunakan, perlu untuk
menentukan dahulu tekanan maksimum pada alas atau dasar tangki.
Pmax = * g * h .....(2) (Frank M.White, Mekanika Fluida Jilid
I)
dimana : = massa jenis air.....(3) = 1 g/cm3 = 1000 kg/m3 g =
gaya gravitasi = 9.81 m/s h = tinggi tangki = 5 m
Sehingga :
Pmax = 1000 * 9,81 * 5 = 49050 N/m2 = 49050 .10-5 bar ( 1 bar =
105 N/m2 ) = 0,4905 bar
Untuk penentuan tebal plat yang digunakan (a), yaitu :
(4) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I) dimana : d = diameter
dalam = 3,56 m = 35,6 mm k = koefisien kekuatan = 140 ( St 37 ) S =
koefisien keamanan = 1.5 Vk = koefisien kelelahan kampuh =
0.8Sehingga tebal plat (a) adalah :
= 1,001 mm = 1 mm ( Normalisasi )
Dari data-data yang telah diperoleh tersebut, maka selanjutnya
dapat ditentukan :
Diameter luar tangki ( D )D = d + 2*a = 3560 + (2 * 1) = 3562
mm
Tinggi luar tangki ( H )H = h + 2*a = 5000 + (2 * 1) = 5002
mm
Keliling tangki ( L )L = * D = 3.14 * 3562 = 11184,68 mm = 11185
mm ( Normalisasi )
Plat dibagi menjadi 10 bagian, sehingga panjang masing-masing (
X ), yaitu :X = L / 10 = 11185 / 10 = 1118,5 mm
3.2.2. Perhitungan Kekuatan Las pada Dinding Tangki
Dimensi plat 1-10, 12-20, 22-31, 33-41, 43-52,54-62. 64-73,
75-83, 85-94, 96-104 sama yaitu = 1118,5 x 500 mmDimensi plat
11,21,32, 43, 53, 63, 74, 84, 95, 105 sama yaitu = 1118,5 x 250
mm
Dengan demikian maka sesuai hasil analisa, tegangan maksimal
akan dialami oleh plat IV yang terletak pada bagian dasar
tangki.Tegangan maksimal tersebut dapat dihitung sebagai berikut
:
= F / A .....(5) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I) dimana : F =
gaya yang timbul ( N ) A = luas bidang ( m2 )
Perhitungan gaya yang diperoleh dari diferensiasi sebagai
berikut : dF = ( P0 + P ) dA .....(6) (Sularso-Kyokatsu Suga, Dasar
Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin)
dF = ( P0 + P ) X * dY2dF = ( * g * Y1 + * g * Y2 ) X * dY2dF =
* g * Y1 * X * dY2 + * g * Y2 * dY2dF = * g * Y1 * X * dY2 + * g *
Y2 * X * dY2dF = * g * Y1 * X dY2 + * g * X Y2 dY2 F = * g * Y1 * X
* Y2 + * g * X * Y22 F = * g * Y2 * X ( Y1 + Y2 ) Dimana : = 1 gr /
cm3 = 1000 kg/m3 g = 9.81 m / s2 X = 1.118,5 m Y1 = 0,5 m Y2 = 0,25
m
Dengan data-data tersebut di atas maka :
F = 1000* 9.81 * 0.25* 1.118.5 ( 0,5+ * 0,25 )F = 685.47375
N
Perhitungan luas bidang dapat ditentukan :
A = a * l .....(7) (Mohd. Taib Sutan Sati, Buku Polyteknik)
dimana : l = 2 ( X + Y2 ) = 2 ( 1.118.5 + 0,25 ) = 1,118.75 m a
= 1 mm = 0.001 m
Sehingga luas bidang :
A = a * l = 0,001* 1.118.75 = 0.001118 m2 = 111,8 mm2
Dengan demikian maka, tegangan dapat ditentukan yaitu :
1. = F / A= 685.47375 / 111,8= 6.128 N / mm2
Sedangkan bol ( tegangan dibolehkan ), yaitu :
bol = V * V2 * A / Sn .....(8) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid
I)dimana : V = koefisien statik = 1 V2 = 0.8 1 ( dipilih 0.9 ) A =
koefisien kekuatan = 120 Sn = koefisien keamanan = 5
Sehingga : bol = 1 * 0.9 * 120 / 5 = 21.6 N / mm2
Dari hasil tersebut diperoleh < bol
Dengan demikian, maka konstruksi tangki pada pengelasan yang
mengalami tegangan maksimum, yaitu plat IV berada dalam kondisi
aman.
Untuk 5 ( lima ) bagian plat yang lainnya, yaitu : Untuk plat
11,21,32, 43, 53, 63, 74, 84, 95, 105 tegangannya sama yaitu :
= F / A ..(9) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I)
dimana : F = 685.47375 N A = a * l ..(10) (Mohd. Taib Sutan
sati, Buku Polyteknik) = a * 2 ( X + Y2 ) = 0.001 * 2 (1.118,5 +
0,25 ) = 0,002736 m2 = 273,6 mm2
Sehingga tegangannya dapat dihitung, yaitu :
1. = 685.47375 N / 273,6 mm2 1. = 2.505 N / mm2
Karena < bol sehingga proses pengelasan untuk plat I dan V
adalah aman.
Untuk plat 1-10, 12-20, 22-31, 33-41, 43-52,54-62. 64-73, 75-83,
85-94, 96-104 tegangannya sama, yaitu :
= F / A ..(11) (G.Niemann, Elemen Mesin Jilid I) dimana : F =
685.47375 N A = a * l ..(12) (Mohd. Taib Sutan Sati, Buku
Polyteknik) = a * 2 ( X + Y1 ) = 0.001 * 2 ( 1.118,5 + 0,5 ) =
0,003236 m2 = 323,6 mm2Sehingga tegangannya dapat dihitung, yaitu
:
1. = 685.47375 N / 323,6= 2.118 N / mm2
Karena < bol sehingga proses pengelasan untuk plat II, III,
dan VI adalah aman.
0. Perhitungan Kekuatan Las pada Alas Tangki
Tegangan yang dialami oleh alas tangki jauh lebih besar
dibandingkan dengan bagian yang lainnya. Maka perencanaannya juga
harus lebih teliti agar mampu menahan beban yang besar
tersebut.
Untuk perhitungan tegangan yang terjadi, yaitu :
1. = F / A ..(13) (G. Niemann, Elemen Mesin Jilid I)
Perhitungan gaya ( F ), yaitu :
dF = P * dA ..(14) (Sularso-Kyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan
Pemilihan Elemen Mesin) dF = * g * h * dA dF = * g * h * D * dh dF
= * g * D * h dh F = * g * D * h2
Dimana : g = 9.81 m/s2 = 1000 kg / m3 D = 3.562 m h = 5 m
Sehingga gaya ( F ) dapat ditentukan, yaitu :
F = * g * D * h2 = 1000 * 9.81 * 3.562 * ( 5 )2 = 174.716 N
Untuk perhitungan luas bidang, yaitu :
A = a * l ..(15) (Mohd. Taib Sutan Sati, Buku polyteknik)
dimana : a = 1 mm l = D 2a = 3562 2 ( 1 ) = 3560 mm Sehingga
:
A = a * l = 1* 3560 = 3560 mm2
Dari data tersebut, maka tegangan dapat ditentukan sebagai
berikut :
= F / A ..(16) (G. Niemann, Elemen Mesin Jilid I)= 174.716 /
3560 = 0,049 N / mm2
Sedangkan bol ( tegangan dibolehkan ), yaitu :
bol = V * V2 * A / Sn ..(17) (G. Niemann, Elemen Mesin Jilid I)
Dimana : V = koefisien statik = 1 V2 = 0.8 1 ( dipilih 0.9 ) A =
tegangan kekuatan = 120 Sn = koefisien keamanan = 5
Sehingga :
bol = V * V2 * A / Sn = 1 * 0.9 * 120 / 5 = 21.6 N / mm2
Karena < bol yaitu 0.049 N / mm2 < 21.6 N / mm2 , maka
dapat disimpulkan bahwa konstruksi alas tangki tersebut berada
dalam kondisi aman.
KESIMPULAN
Dari perencanaan tangki yang telah dibahas sebelum ini maka ada
beberapa point penting yang dapat dikemukakan, yaitu :1. Penentuan
tinggi tangki yang ideal ( dari nilai-nilai tertentu ) akan
menghasilkan sebuah diameter yang berbanding secara khusus dengan
tinggi tangki, sementara volume tangki merupakan nilai awal yang
disesuikan untuk karakteristik tangki tersebut.2. Untuk penentuan
kekuatan tegangan, dihitung pada plat dasar yang terpisah, yang
akan mengalami tekanan paling besar dibandingkan dengan plat
lainnya. Bila tegangan pada plat tersebut lebih kecil dibandingkan
tegangan yang diizinkan, berarti konstruksi tangki yang
direncanakan aman.3. Perencanaan alas tangki harus seteliti mungkin
sebab bagian ini sangat penting dan harus mampu untuk menahan beban
akibat berat avtur yang dipengaruhi oleh gravitasi dan
ketinggian.4. Bentuk kampuh las disesuaikan dengan jenis sambungan
yang diinginkan.
Berikutnya akan dikemukakan hasil-hasil yang diperoleh dalam
perencanaan tangki sebagai kesimpulan, yaitu :1. Tinggi tangki yang
direncanakan yaitu 5 m, sedangkan diameter yang diperoleh adalah
3.56 m . Tangki ini berkapasitas 5000 liter.2. Tekanan maksimum
pada dasar tangki diperoleh sebesar 174.716 N, sehingga tebal plat
yang akan dipergunakan yaitu 1 mm.3. Gaya yang timbul bila tangki
penuh berisi air adalah 174.716 N dengan luas bidang 111,8 mm2.
Sehingga tegangan 0,049 N / mm2. Dibandingkan dengan tegangan yang
diizinkan, maka tegangan yang diperoleh labih kecil sehingga
konstruksi dinyatakan aman.4. Untuk konstruksi alas tangki, gaya
yang timbul yaitu 174.716 N dengan luas bidang 111,8 mm2. Dengan
demikian maka tegangan yang dialami sebesar 0,049 N/mm2. Bila
dibandingkan dengan tegangan yang diizinkan, maka tegangan yang
diperoleh ini lebih kecil sehingga konstruksi alas tangki
dinyatakan aman.
DAFTAR PUSTAKA
1. Ir. Sularso, MSME : Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin. Pradya Paramita, Jakarta, 1991.2. Niemann, Gustav : Elemen
Mesin Jilid I. Berlin Heidelberg, New York, 1997.3. Mohd. Taib
Sutan Sati : Buku Polyteknik. PT. Bale, Bandung, 1996.4. Frank
M.White : Mekanika Fluida Jilid I. Erlangga, Jakarta, 1991.5.
Amstead, B.H : Teknologi Mekanik Jilid I. Erlangga, Jakarta,
1992.
JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN
