SK Elemen Mesin

1.     Jelaskan langkah-langkah perencanaan elemen mesin!

https://laskarteknik.com/2010/05/30/pengertian-elemen-mesin/

Jawab: Perencanaan elemen mesin, pada dasarnya merupakan perencanaan bagian (komponen), yang direncanakan dan dibuat untuk memenuhi kebutuhan mekanisme dari suatu mesin. Dalam  tahap-tahap perencanaan tersebut, pertimbangan-pertimbangan yang perlu  diperhatikan dalam memulai perencanaan elemen mesin meliputi :

a.       Menentukan kebutuhan

Menentukan kebutuhan dalam hal ini adalah kebutuhan akan bagian-bagian yang akan direncanakan, sesuai dengan fungsinya

b.      Pemilihan mekanisme

Berdasarkan fungsinya dipilih mekanisme yang tepat dari bagian mesin tersebut. Misalnya untuk memindahkan putaran poros keporos yang digerakan dipilih roda gigi payung.

c.       Beban mekanis

Berdasarkan mekanisme yang telah ditentukan, beban-beban mekanis yang akan terjadi harus dihitung berdasarkan data yang sesuai dengan kebutuhan, sehingga didapat jenis-jenis pembebanan yang bekerja pada elemen tersebut.

d.      Pemilihan bahan (material)

Untuk mendapatkan bagian mesin yang sesuai dengan kekuatannya, dilakukan pemilihan bahan dengan kekuatan yang sesuai dengan kondisi beban serta tegangan yang terjadi. Misalnya kekuatan direncanakan harus lebih kecil dari kekuatan bahan yang ditentukan dengan faktor keamanan sesuai dengan kebutuhan.

e.       Menentukan ukuran

Bila terjadi kesesuaian pemakaian bahan dan perhitungan beban mekanis dapat dicari ukuran-ukuran elemen mesin yang direncanakan dengan standart yang ada dalam standarisasi.

f.       Modifikasi

Modifikasi bentuk diperlukan bila bagian mesin yang direncanakan telah pernah dibuat sebelumnya.

g.      Gambar Kerja

Setelah mendapatkan ukuran yang sesuai, ukuran untuk pengambaran kerja didapat, baik gambar detail maupun gambar assemblynya.

h.      Pembuatan kontrol kualitas

Dengan gambar kerja dapat dibuat bagian-bagian mesin yang dibutuhkan, dengan mencatumkan persyaratan suaian, toleransi serta tanda pengerjaan, ini dimaksudkan untuk mendapatkan hasil pembuatan suaian dengan yang diinginkan. Dari penentuan suaian yang telah ditetapkan tersebut dapat digunakan sebagai pedoman kontrol kualitas yang disyaratkan

2.     Jelaskan jenis2 pembebanan, sertakan dengan gambar!

1. Beban aksial (normal), mengakibatkan adanya tegangan normal. Sigma = gaya normal dibagi luas penampang.
2. Beban transversal (geser), mengakibatkan adanya tegangan geser. Tau = gaya geser dibagi luas penampang geser.
3. Beban tekuk (bending) murni, mengakibatkan adanya tegangan normal. Perlu dicatat bahwa tegangan normal yang diakibatkan oleh beban tekuk murni seringkali disebut juga sebagai tegangan tekuk (bending stress). Sigma bending = (M.y)/I, dimana M: momen tekuk yang bekerja, y: jarak dari titik yang dikaji ke sumbu netral, I: area moment of inertia.
4. Beban tekuk tidak murni (pada kasus Timoshenko beam), mengakibatkan adanya tegangan normal (tegangan tekuk) dan sekaligus tegangan geser.
5. Beban torsi, mengakibatkan adanya tegangan geser. Perlu dicatat bahwa tegangan geser yang diakibatkan oleh beban torsi seringkali disebut juga tegangan torsional. Tau torsional = (T.r)/J, dimana T: torsi yang bekerja, r: jarak radial dari titik yang dikaji ke titik sumbu, J: polar moment of inertia.

3.     Jelaskan jenis2 tegangan, sertakan dengan gambar!

Hukum Newton pertama tentang aksi dan reaksi, bila sebuah balok terletak di atas lantai, balok akan memberikan aksi pada lantai, demikian pula sebaliknya lantai akan memberikan reaksi yang sama, sehingga benda dalam keadaan setimbang. Gaya aksi sepusat (F) dan gaya reaksi (F”) dari bawah akan bekerja pada setiap penampang balok tersebut. Jika kita ambil penampang A-A dari balok, gaya sepusat (F) yang arahnya ke bawah, dan di bawah penampang bekerja gaya reaksinya (F”) yang arahnya ke atas.

Pada bidang penampang tersebut, molekul-molekul di atas dan di bawah bidang penampang A-A saling tekan menekan, maka setiap satuan luas penampang menerima beban sebesar: F/A

 

Macam-macam Tegangan

Tegangan timbul akibat adanya tekanan, tarikan, bengkokan, dan reaksi. Pada pembebanan tarik terjadi tegangan tarik, pada pembebanan tekan terjadi tegangan tekan, begitu pula pada pembebanan yang lain.

a. Tegangan Normal

Tegangan normasl terjadi akibat adanya reaksi yang diberikan pada benda. Jika gaya dalam diukur dalam N, sedangkan luas penampang dalam m2, maka satuan tegangan adalah N/m2 atau dyne/cm2.

 b. Tegangan Tarik

Tegangan tarik pada umumnya terjadi pada rantai, tali, paku keling, dan lain-lain. Rantai yang diberi beban W akan mengalami tegangan tarik yang besarnya tergantung pada beratnya.

c. Tegangan Tekan

Tegangan tekan terjadi bila suatu batang diberi gaya F yang saling berlawanan dan terletak dalam satu garis gaya. Misalnya, terjadi pada tiang bangunan yang belum mengalami tekukan, porok sepeda, dan batang torak. Tegangan tekan dapat ditulis:

d. Tegangan Geser

Tegangan geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gaya yang berlawanan arah, tegak lurus sumbu batang, tidak segaris gaya namun pada penampangnya tidak terjadi momen. Tegangan ini banyak terjadi pada konstruksi. Misalnya: sambungan keling, gunting, dan sambungan baut.

Tegangan geser terjadi karena adanya gaya radial F yang bekerja pada penampang normal dengan jarak yang relatif kecil, maka pelengkungan benda diabaikan. Untuk hal ini tegangan yang terjadi adalah Apabila pada konstruksi mempunyai n buah paku keling, maka sesuai dengan persamaan dibawah ini tegangan gesernya adalah

e. Tegangan Lengkung

Misalnya, pada poros-poros mesin dan poros roda yang dalam keadaan ditumpu. Jadi, merupakan tegangan tangensial. Gambar 20. Tegangan lengkung pada batang rocker arm.

f. Tegangan Puntir

Tegagan puntir sering terjadi pada poros roda gigi dan batang-batang torsi pada mobil, juga saat melakukan pengeboran. Jadi, merupakan tegangan trangensial.

4.     Jelaskan jenis jenis sambungan lem, sertakan dengan gambar! Jelaskan juga tentang keuntungan dan kerugian penggunaan sambungan lem!

Sambungan adhesive adalah penyambungan bahan yang sama atau bahan yang berbeda baik logam maupu bukan logam dengan memanfaatkan kontak permukaan ditambah bahan adhesive sebagai media penyambungan. Dulu sambungan lem umumnya digunakan untuk sambungan bukan logam, seperti: kertas, karbon, kulit, karet, kayu, plastic, dan lain-lain. Dengan kemajuan teknologi sekarang, sambungan lem dapat digunakan pula untuk menyambung logam. Terutama pada konstruksi ringan. Bahkan pada keadaan-keadaan tertentu perekat dapat mengganti sambungan las, keeling atau solder dengan keuntungan yang lebih besar.

Keuntungan:
1. Dapat menyambung bahan sejenis atau bahan yang berbeda seperti: logam dengan plastic, kulit, karet.
2. Beban yang diterima merata.
3. Tidak mengalami konsentrasi tegangan
4. Isolator terhadap panas dan listrik
5. Pengerjaan pada suhu rendah
6. Tidak merusak permukaan
7. Tidak terjadi korosi listrik
8. Dapat menyesuaikan diri terhadap pemuaian
9. Mudah dan murah terutama pada proses perekatan dingin
10. Tidak menambah berat/volume, terutama untuk konstruksi pesawat terbang
11. Kedap gas dan cairan.
2.2.2 Kerugian
1. Kemampuan menahan beban kejut, bengkok, dan kupas rendah.
2. Kemampuan menahan panas terbatas.
3. Kurang tahan terhadap beban berganti
4. Memerlukan penanganan awal terhadap permukaan benda yang akan direkat.
5. Waktu pendinginan dan pengerasan hingga benar-benar mengikat relative lama, terutama pada proses perekatan panas.
6. Harus memperhitungkan kontak permukaan yang cukup
7. Sukar dalam pengujian non-destruktif.

Jenis-jenis Sambungan Lem/Adhesive
1. Solvent Adhesive
Bahan dasar lem jenis ini adalah nifroceluloce yang dapat larut dalam larutan kimia organic. Sambungan setelah dilem, dipress untuk jangka waktu 1 s.d. 3 hari. Nama dagang solvent adhesive adalah: Uhu, Bindulin, Giimmi losung, Pattex, dan Redux.
2. Mixed Adhesive
Dalam sambungan ini salah satu komponen yang disambung bercampur dengan bahan lem. Waktu pengerasan dapat dikurangi dengan bantuan katalisator, Pada temperature kamar, waktu pengerasan memakan waktu beberapa hari, tetapi bila dipanaskan pada temperature 200 C, pengerasan terjadi hanya beberapa menit. Nama dagang Mixed adhesive adalah: Araldit, Coctile, Metallon, Denocoll dan lain-lain.

5.     Jelaskan sifat sambungan lem, dan jelaskan juga tahap pemrosesan perekatan!

Sifat-sifat Sambungan Lem/Adhesive
Sifat Fisika
1. Stabilitas.
Stabilitas sambungan terjadi dalam batas waktu 3 s.d. 6 bulan, Kekuatan berkurang 75 s.d. 80% karena tegangan. Agar sambungan tetap kuat dianjurkan pemakaian beban yang konstan pada sambungan.
2. Tahan Korosi
Biasanya sambungan adhesive tahan terhadap korosi cairan dan juga terhadap larutan alkali atau asam. Kekuatan berkurang 20 s.d. 30% setelah 6 bulan.
3. Tahan Panas
Tahan terhadap panas bergantung pada produk bahan adhesive, batas maksimal temperature bergerak dari 40 s.d. 100 C, dalam hal tertentu tahan sampai 400 C. Pengurangan kekuatan karena panas bergantung pula pada waktu yang terjadi karena pengaruh panas.

Sifat-sifat Mekanik
Sifat-sifat mekanik sambungan adhesive yang diperhitungkan dalam perhitungan adalah:
1. Kekuatan Cohesive.
2. Kekuatan Membuka
3. Batas Kelelahan
Adapun tahap-tahap perekatan yang umum adalah sebagai berikut:
1. Pembersihan:
Bidang kontak harus bebas dari segala macam kotoran, debu, karat, lemak, dan lain-lain. Khusus untuk lemak dapat dihilangkan dengan larutan pencair seperti: Aceton, Trichlor, Thinner, dan sebagainya atau bahan pencuci seperti larutan alkali.
2. Pengerjaan Permukaan:
Hal ini dilakukan untuk meningkatkan mutu dan kekuatan rekat. Bidang kontak disikat, digerinda, disemprot pasir.
3. Pelapisan/Pemberian Bahan Perekat
Bahan perekat dilapiskan dengan tipis dan merata pada permukaan bahan yang akan direkat. Kemudian kedua permukaan ditempelkan dan tidak diperbolehkan bergeser sedikitpun.
4. Penekanan.
Untuk tahap ini tergantung dari jenis bahan perekatnya. Ada yang langsung ditempel setelah pelapisan, dan ada yang harus menunggu beberapa saat sebelum ditempelkan. Permukaan yang ditempelkan harus mendapat penekanan yang merata untuk memperoleh kekuatan rekat yang baik. Penekanan dapat dilakukan dengan cara: dicekam/diklem dengan ragum atau alat pencekam lainnya.
5. Waktu pendinginan
Pada proses perekatan, semua bahan perekat memerlukan waktu pendinginan tertentu untuk pengikatan. Hal ini juga tergantung jenis bahan perekat. Pada perekatan panas, waktu pendinginan dan pengikatan saling berkaitan. Untuk mendapatkan pengikatan yang kuat diperlukan waktu yang cukup.

6.     Jelaskan Jenis-jenis sambungan las, sertakan dengan gaambar.  Jelaskan juga tentang keunrungan dan kerugian penggunaan sambungan las!

Jenis-jenis Sambungan Las
1. Sambungan Temu (butt joint)
Butt joint digunakan untuk plat-palt rata dan tiang-tiang. Kemampuan butt joint untuk bebab statis maupun dinamis , lebih tinggi kekuatannya dari pad alas fillet, tetapi las butt biayanya lebih tinggi. Kapasitas beban dinamis dapat diperhitungkan dari kerapatan pengelasan dan pengerjaan finishing. Diagonal atau kemiringan pengelasan juga dapat menambah kapsitas beban statis. Untuk tebal plat sampai 4 mm, tanpa dibuat miring ujung-ujungnya, untuk tebal plat 5 mm s.d. 15 mm perlu dibuat kampuh V ( bersudut V, 60 ) dan untuk tebal plat 10 mm s.d. 30 mm perlu dibuat kampuh X, untuk tebal plat lebih besar lagi ujung-ujung plat dibuat kampuh U dobel U.
2. Sambungan Tee (T joint)
Tee joint biasanya berbentuk kampuh datar. Kekuatannya lebih kecil disbanding dengan butt joint untuk beban dinamis, yang terkuat adalah dengan menggunakan kampuh rongga, kemudian kampuh datar, dan yang terlemah adalah dengan menggunakan kampuh lengkung. Tebal kampuh ( a ) untuk jenis sambungan ini adalah tinggi dari penampang segi tiga dari kampuh.
3.Sambungan Sudut (corner joint)
Kekuatan dari sambungan ini lebih kecil dibanding dengan Tee joint.

4.Sambungan Tumpang (Lap joint)
Sambungan ini merupakan jenis sambungan yang paling lemah.
Keuntungan
1. Konstruksi lebih ringan
2. Untuk komponen yang kecil dan jumlah produksi sedikit, waktu produksi akan lebih singkat dan biaya lebih murah.
3. Dapat menahan kebocoran
4. Proses cepat untuk produksi masal.

Kerugian
1. Untuk produksi masal biaya lebih tinggi
2. Kesulitan untuk mengetahui mutu las
3. Pengerjaannya memerlukan pengalaman khusus.
4. Memerlukan pengetahuan tentang bahan yang akan dilas.

7.     Jelaskan proses pengelasan!

Pemilihan jenis proses pengelasan tergantung pada konstruksi yang akan dilas, mutu yang ingin dicapai, bahan yang akan dilas, dan biaya. Umumnya proses pengelasan adalah fusi dan tekan. Proses fusi adalah dengan mencairkan setempat secara bersama antara material yang akan dilas dan bahan pengisi. Sedangkan proses tekan tidak memerlukan bahan pengisi.
4.3.1 Jenis-jenis Proses Pengelasan
1. Pengelasan Tempa
Benda kerja yang akan disambung dipanaskan sampai temperature dibawah temperature cairnya dan kemudian dilakukan penyambungan dengan tekanan/pukulan.
Contoh penerapan: penyambungan rantai, pipa, konstruksi mesin ringan,dan sebagainya.

2. Pengelasan Gas.
Benda kerja dipanaskan dengan menggunakan busur api yang dihasilkan oleh kombinasi gas-gas (gas alam, asetilen, oksigen-hidrogen, helium dan sebagainya). Contoh penerapan: tabung, pipa, konstruksi mesin.

3. Pengelasan Busur Listrik
Panas diperoleh dari loncatan bunga api listrik antara elektroda las (sekaligus berfungsi sebagai bahan pengisi) dan benda kerja. Transformator las diperlukan untuk menghasilkanarus kuat hingga 200 amper pada tegangan yang cukup rendah. Pada table berikut diberikan daftar kuat arus yang diperlukan.

8.     Jelaskan jenis2 paku keeling dan manfaat penggunaan paku keling, sertakan dgn gambar!

 Macam - Macam Paku Keling

• Paku keling Kepala Utuh

d = diameter paku keling (mm)
D = 1,6 d @ 1,8 d
H = 0,6 d @ 0,8 d

• Paku Keling Kepala Setengah terbenam

d = diameter paku keling (mm)
D = 1,6 d @ 1,8 d
H = 0,6 d @ 0,7 d
h  = 0,4 d @ 0,6 d 

• Paku Keling Kepala terbenam

d = diameter paku keling (mm)
D = 1,6 d 
H = 0,4 d @ 0,6 d


Tipe Head

• Snap Head: digunakan untuk pekerjaan struktur . Cara pemasangan menggunakan mesin rivet
• Counter Sunk Head: digunakan pada pembuatan kapal 
• Conical Head: digunakan pada produk- produk kerajinan tangan 
• Pan Head: memiliki kekuatan maksimum tetapi sukar dibentuk.

PENGGUNAAN PAKU KELING

Pemakaian paku keling ini biasanya digunakan untuk : 

1. Sambungan kuat dan rapat, pada konstruksi boiler ( boiler, tangki dan pipa-pipa tekanan tinggi ).
2. Sambungan kuat, pada konstruksi baja (bangunan, jembatan dan crane).
3. Sambungan rapat, pada tabung dan tangki ( tabung pendek, cerobong, pipa-pipa tekanan).
4. Sambungan pengikat, untuk penutup chasis ( misalnya ; pesawat terbang, kapal).

KEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN

1. Keuntungan
Sambungan paku keling ini dibandingkan dengan sambungan las mempunyai keuntungan yaitu :

a). Bahwa tidak ada perubahan struktur dari logam disambung. Oleh karena itu banyak dipakai pada pembebanan-pembebanan dinamis.
b). Sambungan keling lebih sederhana dan murah untuk dibuat.
c). Pemeriksaannya lebih mudah
d). Sambungan keling dapat dibuka dengan memotong kepala dari paku keling tersebut

2. Kelemahan

a). 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.

b). Paku keling dalam ukuran yang kecil dapat digunakan untuk menyambung dua komponen yang tidak membutuhkan kekuatan yang besar, misalnya peralatan rumah tangga, furnitur, alat-alat elektronika, dll

9.     Jelaskan bagaimana penentuan ukuran baut!

Dalam perdagangan ulir sudah di standarisasikan & bentuk ulir nya dapat bermacam-macam yaitu:

1. Standard British Witworth ulir sekrup

2. British Association ulir sekrup

3. American National Standar ulir sekrup

4. Unified Standar ulir sekrup

5. Square thread ( Ulir sekrup bujur sangkar )

6. Acme Thread

7. Ulir sekrup bulat ( Knuckle thread )

8. Ulir sekrup trapesium ( Buttress thread )

9. Ulir sekrup metris ( Metric thread )

Pada saat ini ulir yang terdapat di dalam perdagangan, ada dua standard yang dipakai yaitu :

a. Standard British Witworth dengan ciri-ciri nya :

– Simbol nya W misal nya W ½ “ artinya diameter luar nya        adalah ½            inchi

– ukuran nya dalam satuan inchi

– sudut puncak (alpha)= 55 derajat

b. Standard Metris (SI) :

– simbol nya (M), misal nya M20 artinya diameter luar nya adalah      20mm

– semua ukuran dalam tabel dan gambar dalam satuan (mm)

– sudu puncak (alpha)= 60 derajat.

Ini adalah Tabel ukuran baut Standard Metris (SI) (klik tabel untuk memperbesar tampilan)

10.             Jelaskan Cara kerja kopling tidak tetap(clutch), sertakan dengan gambar!

Pada saat pedal kopling ditekan/diinjak, ujung tuas akan mendorong bantalan luncur kebelakang. bantalan luncur akan menarik plat tekan melawan tekananpegas.

Pada saat pelat tekan bergerak mundur, pelat kopling terbebas dari roda penerus dan perpindahan daya terputus. bila tekanan pedal kopling dilepas, pegas koplingakan mendorong pelat tekan maju dan menjepit pelat kopling dengan roda penerus dan terjadi perpindahan daya.

Pada saat pelat tekan bergerak kedepan,pelat kopling akan menarik bantalan luncur, sehingga pedal kopling kembali ke posisi semula. selain secara mekanik,sebagai mekanisme pelepas hubungan.

Sekarang sudah banyak digunakan sistem hidrolik dan booster. secara umum,sistem hidrolik dan hidrolik booster adalah sama. perbedaannya adalah pada sistem hidrolik booster , digunakan booster untuk memperkecil daya tekan padapedal kopling. pemilihan sistem yang digunakan disesuikan dengan kebutuhan.

Pada sistem hidrolik, pada saat pedal kopling ditekan, maka batang penerus akan mendorong piston pada master silinder kopling, fluidapada sistem akan meneruskan daya ini keselinder pada unit kopling, dan piston silinder unit koplingakan mendorong tuas, dan seperti pada sistem mekanik, pelat kopling terlepas,sehingga penerusan daya dari motor ke transmisi terputus.Cara kerja sistem hidrolik ini sama seperti cara kerja pada sistem rem. Kebocoran sistem hidrolik akan mengganggu proses pelepasan hubungan.

11.            Jelaskan jenis2 mur, sertakan dengan gambar!

Mur biasanya terbuat dari baja lunak, meskipun untuk keperluan khusus dapat juga digunakan beberapa logam atau paduan logam lain.

Jenis mur yang umum digunakan adalah :

• Mur segi enam (hexagonal plain nut). Digunakan pada semua industri,
• Mur segi empat (square nut). Digunakan pada industri berat dan pada pembuatan bodi kereta ataupun pesawat.
• Mur dengan mahkota atau dengan slot pengunci (castellated nut & slotted nut), merupakan jenis mur yang dilengkapi dengan mekanisme penguncian. Tujuannya adalah mengunci posisi mur agar tidak berubah sehingga mur tetap kencang.
• Mur pengunci (lock nut), merupakan mur yang ukurannya lebih tipis dibandingkan mur pada umumnya. Mur pengunci biasanya dipasangkan di bawah mur utama, berfungsi sebagai pengunci posisi mur utama.