MAKALAH Pegas Dan Bantalan [PDF]

Citation preview

MAKALAH ELEMEN MESIN 1 PEGAS DAN BANTALAN



Disusun Oleh : Nama Den den Muhamad Samsul Hasan Farhan Sher Ali Achmad FERIYANTO Jefri Purnawan Mahmudin Muhammad Wahyu Adrianto Prayogi Prasetyo Nugroho RINARNO Slamet Tri Sutrisno Yohanes Riski Purnama Yudi Efriansah



NIM 171010300578 171010300505 171010300559 171010300491 171010300480 171010300587 171010300523 171010300460 171010300502 171010300374 171010300521



UNIVERSITAS PAMULANG FAKULTAS TEKNIK MESIN 2018



KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh. Alhamdulillah Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunia-Nya, makalah ini dapat diselesaikan sesuai dengan batasan waktunya. Dan semoga kita selalu berada dalam lindungan Allah SWT, Aamiin Tersusunnya makalah ini adalah berkat dorongan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada yang terhormat: Semua pihak yang turut membantu menyelesaikan makalah ini baik secara langsung maupun tidak langsung berupa masukan dan kritikan yang bersifat penyempurnaan. Penulis menyadari bahwa makalah ini jauh dari kesempurnaan karena manusia tidak pernah luput dari kesalahan dan jauh dari kata sempurna meskipun penulis telah berusaha dengan segenap kemampuan. Hal ini dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis. Oleh karena itu dengan senang hati penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Sebagai akhir kata, penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk proses pembelajaran khususnya dan bagi para pembaca umumnya.



Tanggerang, 12 Desember 2018



Penyusun



ii



DAFTAR ISI Cover......................................................................................................................... i Kata pengantar........................................................................................................ ii Daftar isi................................................................................................................... iii



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang.......................................................................................... 1 1.2 Rumusan masalah.................................................................................... 2 1.3 Tujuan penulisan...................................................................................... 2 1.4 Manfaat penulisan.................................................................................... 2 BAB 2 PEMBAHASAN 2.1 Pegas ( spring )……................................................................................ 3 2.2 Macam – macam bentuk pegas................................................................ 3 2.3 Istilah – istilah pada pegas tekan..............................................................6 2.4 Bahan pegas............................................................................................. 7 2.5 Bentuk ujung pegas.................................................................................. 7 2.6 Tegangan – tegangan pada ulir…............................................................ 8 2.7 Defleksi ulir……………………………………………………………..9 2.8 Energi yang tersimpan pada pegas……………………………………... 10 2.9 Bantalan ( Bearing )………………………………………………….… 10 2.10 Klafikasi Bearing……………………………………………………... 11 2.11 Prosedur desain bantalan luncur……………………………………… 13 2.12 Beban statis bantalan gelinding………………………………………. 14 2.13 Beban statis ekuivalen untuk bantalan roll…………………………… 15



iii



2.14 Beban dinamis ekuivalen bantalan gelinding……………………………. 15 2.15 Umur bantalan………………………………………………………….…16 2.16 Beban dinamis bantalan………………………………………………..… 16 BAB 3 PENUTUP 3.1 Kesimpulan.............................................................................................. 18 3.2 Kritik dan Saran....................................................................................... 18 DAFTAR PUSTAKA



iv



ii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas biasanya terbuat dari baja. Ada beberapa rancangan pegas. dalam pemakaian sehari-hari, istilah ini mengacu pada coil springs.Pegas juga ditemukan di sistem suspensi mobil. Pada mobil, pegas memiliki fungsi menyerap kejut dari jalan dan getaran roda agar tidak diteruskan ke bodi kendaraan secara langsung. Selain itu, pegas juga berguna untuk menambah daya cengkeram ban terhadap permukaan jalan Bila pegas konvensional, tanpa fitur variabilitas kekakuan, ditekan atau ditarik dari posisi bebasnya, akan menggunakan gaya yang berlawanan kira-kira sebanding dengan perubahan panjangnya (perkiraan ini akan bebeda pada defleksi yang lebih besar). Laju pegas atau konstanta pegas adalah perubahan gaya yang diberikannya, dibagi dengan perubahan defleksi pegas. Artinya, ini adalah gradien gaya versus kurva defleksi. Tingkat peregangan ataupun tingkat kompresi pegas dinyatakan dalam satuan gaya yang dibagi dengan jarak, misalnya N/m atau (dalam sistem satuan imperial) lbf/in. Sebuah pegas torsi adalah pegas yang bekerja pada putaran; saat diputar di sekitar porosnya dengan sudut tertentu, ia akan menghasilkan torsi yang sebanding dengan sudut. Tingkat pegas torsi adalah dalam satuan torsi dibagi dengan sudut, seperti N·m/rad atau N·m/derajat atau ft·lbf/derajat. Kebalikan dari tingkat kompresi pegas adalah kompliansi, yaitu: jika pegas memiliki tingkat 10 N / mm, ia memiliki kompliansi 0,1 mm / N. Kekakuan (atau tingkat) pegas secara paralel adalah aditif, seperti kompliansi pegas secara seri. Pada suatu peralatan/mesin dapat dipastikan bahwa terdapat banyak komponen yang bergerak baik dalam bentuk gerakan angular maupun gerakan linear. Gerakan relatif antar komponen mesin akan menimbulkan gesekan, dimana gesekan ini dapat menurunkan efisiensi mesin, meningkatnya temperatur, keausan, dan berbagai efek negatif lainya. Gesekan antara komponen mesin tersebut dapat diminimalkan dengan menggunakan bantalan atau bearing. Terdapat dua jenis mekanisme yang digunakan bantalan dalam mengatasi gesekan yaitu mekanisme sliding dan mekanisme rolling. Untuk mekanisme sliding, dimana terjadi gerakan relatif antar permukaan, maka penggunaan pelumas memegang peranan yang sangat penting. Sedangkan mekanisme rolling, dimana tidak boleh terjadi gerakan relatif antara pemukaan yang berkontak, peran pelumas lebih kecil. Bentuk pelumas dapat berupa gas, cair maupun padat.



1



1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas rumusan masalah yang dapat ditemukan adalah sebagai berikut: 1. Apa macam – macam Pegas dan Bantalan ? 2. Bagaimana fungsi pada Pegas maupun Bantalan ? 1.3 Tujuan Penulisan Sehubungan dengan permasalahan diatas, tujuan penulisan ini meliputi: 1. Untuk mengetahui Pegas dan Bantalan. 2. Untuk mengetahui fungsi pada pegas maupun bantalan 1.4 Manfaat Penulisan Setelah dilakukan penulisan diharapkan makalah ini memiliki manfaat sebagai berikut : Manfaat teoritis, dapat menberikan sumbangan ilmu pendidikan bagi mahasiswa lainya dalam upaya meningkatkan pengetahuan mengenai Aliran Fluida. Manfaat Praktis : 1. Bagi mahasiswa, dapat meningkatkan pengetahuan dan hasil belajar dalam bidang pegas dan bantalan. 2. Bagi pengajar, dapat digunakan sebagai sarana referensi dalam pembelajaran guna peningkatan prestasi siswa didik dalam proses belajar mengajar.



2



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pegas ( Spring ) Pegas adalah suatu benda elastis, yang jika diberi beban maka akan berubah bentuknya, dan jika beban itu dihilangkan maka bentuknya akan kembali seperti semula.  Contoh penggunaan pegas : 1. untuk menghantarkan gaya, seperti pada rem dan kopling. 2. untuk mengukur besar gaya. 3. untuk menyimpan energi, seperti pada jam. 4. untuk menyerap getaran dan beban kejut, seperti pada suspensi kendaraan  Macam-macam pegas berdasarkan arah bebannya : 1. Pegas tekan/kompresi 2. Pegas tarik 3. Pegas punter



2.2 Macam – macam bentuk pegas 1. pegas ulir (helical spring) Pegas ulir terbuat dari kawat (baik yang berpenampang bulat ataupun segi empat) yang dililitkan membentuk ulir. Ada dua tipe pegas ulir, yaitu pegas ulir tekan (gambar a), dan pegas ulir tarik (gambar b).



a. Pegas ulir tekan (compression



b. Pegas ulir tarik (Tension



helical spring)



helical spring)



3



2. pegas kerucut & volut (conical/volute spring) Pegas ini digunakan untuk aplikasi dimana jika beban bertambah, maka nilai pegas (spring rate) juga akan bertambah. Dalam penggunaan pegas ini, jumlah lilitan yang bekerja akan berkurang jika semakin mendekati puncak pegas. Pegas kerucut (conical spring) ditunjukkan pada gambar a, sedangkan pegas volut, ditunjukkan pada gambar b.



3. Pegas torsi (torsion spring) Pegas torsi ini dapat berupa pegas ulir (seperti pada gambar a), atau bentuk spiral (seperti pada gambar b). Pegas ini digunakan untuk menahan beban puntiran/torsi.



4



4. Pegas daun (laminated/leaf spring) Pegas jenis ini banyak digunakan pada mobil. Pegas ini menggunakan lapisan-lapisan plat yang disatukan dengan baut dan klem. Bentuk pegas ini dapat dilihat pada gambar a .



a. Pegas daun 5. pegas cakram (disc/bellevile spring) Pegas ini menggunakan beberapa cakram yang dijadikan satu dengan baut/silinder di tengahnya. Ilustrasinya dapat dilihat pada gambar a.



a. Pegas cakram



5



2.3 Istilah-istilah pada pegas tekan 1. Panjang padat (solid length) Jika suatu pegas tekan diberi beban sehingga seluruh lilitannya saling bersentuhan, maka kondisi pegas seolah-olah menjadi padat, panjang dimana pegas menjadi padat/solid dinamakan panjang padat/solid. Untuk menghitung panjang padat suatu pegas digunakan suatu persamaan : Panjang padat = n’ x d Dimana : n’ = jumlah lilitan pegas d = diameter kawat 2. Panjang bebas (free length) Panjang bebas adalah panjang pegas dengan kondisi tanpa beban. Ilustrasi tentang panjang padat dan panjang bebas dapat dilihat pada gambar a.



a. Panjang pegas tekan



3. Index pegas (spring index) Indeks pegas adalah perbandingan antara diameter lilitan kawat, dengan diameter kawatnya. Indeks pegas = D/d Dimana : D = diameter lilitan d = diameter bahan 4. Nilai pegas (spring rate) Nilai pegas (atau disebut juga kekakuak pegas atau konstanta pegas) adalah beban yang bekerja per satuan panjang defleksi/lendutan. Secara matematis dapat ditulis



Dimana : W = besar beban;



= besar lendutan/defleksi



6



5. Jarak bagi (pitch) Pitch adalah jarak antar lilitan saat pegas tidak diberi beban (kondisi bebas).



2.4 Bahan pegas Untuk memilih bahan pegas, perlu dipertimbangkan jenis penggunaannya, apakah untuk kerja berat (perubahan panjang pegas terjadi secara cepat, dan perbandingan tegangan maksimum dan minimumnya sebesar 1,5 atau kurang), kerja sedang, atau kerja ringan (beban statis atau beban yang tidak bervariasi).



2.5 Bentuk ujung pegas Dalam menahan beban, pegas harus dapat menumpu dengan baik, sehingga bagian ujung pegas dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menumpu dengan beban yang lebih merata. Contoh bentuk ujung pegas dapat dilihat pada gambar



7



2.6 Tegangan-tegangan pada pegas ulir Misalkan pada suatu pegas ulir tekan seperti gambar berikut ini, diberi suatu beban W.



a. Bagian dari pegas ulir tekan Dimana : D = Diameter pegas rata-rata d = diameter kawat n = jumlah lilitan aktif/yang bekerja G = modulus kekakuan dari bahan pegas W = beban aksial fs = tegangan geser karena adanya momen pada lilitan C = indeks pegas = D/d p = jarak bagi pegas (pitch) = defleksi pegas karena adanya beban W Torsi pada lilitan :



Tegangan geser pada lilitan :



Tegangan geser maksimum yang terjadi mengikuti persamaan :



8



Persamaan tegangan geser maksimum di atas berlaku dengan asumsi mengabaikan



kelengkungan



dari



lilitan,



tetapi



kalau



kita



ingin



memperhitungkannya, maka digunakan suatu faktor tegangan geser (K) yang ditemukan oleh A.M Wahl, oleh karena itu biasanya disebut konstanta Wahl, dengan persamaan sebagai berikut :



Nilai konstanta Wahl untuk beberapa indeks pegas dapat dilihat pada gambar.



Grafik konstanta wahl 2.7 Defleksi pegas ulir Karena pegas diberi beban, maka pegas tersebut akan mengalami lendutan/defleksi, yang besarnya dapat dihitung dengan persamaan :



Konstanta pegas :



9



2.8 Energi yang tersimpan dalam pegas (U) Pegas kadang-kadang digunakan untuk menyimpan energi potensial. Energi yang tersimpan dalam pegas dapat dihitung dengan persamaan :



2.9 Bantalan ( Bearing ) Bearing (bantalan) adalah elemen mesin yang menumpu poros yang mempunyai beban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan mempunyai umur yang panjang. Bearing harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bearing tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem tidak dapat bekerja secara semestinya. Sejarah penggunaan bantalan untuk mengurangi efek gesekan dapat ditelusuri dari hasil penemuan kereta sederhana yang telah berumur 5000 tahun di Euphrates didekat Sungai Tigris. Penggunaan bantalan yang lebih maju terlihat pada kereta Celticsekitar 2000 tahun yang lalu seperti ditunjukkan pada Gambar. Kereta ini menggunakan bantalan kayu dan pelumas dari lemak hewan.



10



Dalam sejarah modern, desain dan penggunaan bearing yang terdokumentasi dengan baik dimulai oleh Leonardo Davinci. Dia menggunakan roller bearing untuk kincir angin dan penggilingan gandum. Paten pertama tentang bearing didaftarkan di Perancis 400 tahun kemudian. Selanjutnya katalog bearing pertama di dunia diterbitkan di inggris pada tahun 1900. Saat ini, penggunaan bearing sebagai komponen anti gesek telah digunakan secara luas dengan variasi ukuran, variasibeban, variasi putaran yang sangat lebar. Contoh penggunaan bantalan untuk peralatanberat dipertambangan ditunjukkan pada Gambar Bantalan untuk peralatan ini haruslah mampu menahan beban yang sangat besar serta umur teknis yang lama.



Gambar a. Bucket wheel excavator dan jenis bearing yang digunakan pada excavator 2.10 Klasifikasi Bearing Secara umum bearing dapat diklasifikasikan berdasarkan arah beban dan berdasarkan konstruksi atau mekanismenya mengatasi gesekan. Berdasarkan arah beban yang bekerja pada bantalan, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3, bearing dapat diklasifikasikan menjadi : 1. Bantalan radial/radial bearing: menahan beban dalam arah radial 2. Bantalan aksial/thrust bearing: menahan beban dalam arak aksial 3. Bantalan yang mampu menahan kombinasi beban dalam arah radial dan arah aksial



11



Berdasarkan konstruksi dan mekanisme mengatasi gesekan, bearing dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu slider bearing (bantalan luncur) dan roller bearing (bantalan gelinding). 1. Bantalan luncur yang sering disebut slider bearing atauplain bearing menggunakan Mekanisme sliding, dimana dua permukaan komponen mesinsaling bergerak relatif. Diantara kedua permukaan terdapat pelumas sebagai agen utama untuk mengurangi gesekan antara kedua permukaan. Slider bearing untuk beban arah radial disebut journal bearing dan untuk beban arah aksial disebut thrust bearing. Contoh konstruksi bantalan luncur ditunjukkan pada Gambar (a). 2. Bantalan gelinding menggunakan elemen rolling untuk mengatasi gesekan antara dua komponen yang bergerak. Diantara kedua permukaan ditempatkan elemen gelinding seperti misalnya bola, rol, taper dan lain lain. Kontak gelinding terjadi antara elemen ini dengan komponen lain yang berarti pada permukaan kontak tidak ada gerakan relatif. Contoh konstruksiroller bearing ditunjukkan pada Gambar (b)



(a)



(b)



Konstruksi bearing (a) slider bearing (b) roller bearing



12



2.11 Prosedur Desain Bantalan Luncur



13



2.12 Beban statis bantalan gelinding



14



2.13 Beban statis ekuivalen untuk bantalan roll Beban ekuivalen statis dapat didefinisikan sebagai beban radial statis atau beban aksial dimana jika ditambahkan pada persamaan, maka persamaan menjadi sama seperti deformasi permanen total yang terjadi pada bola yang menerima beban terbesar. Beban ekuivalen radial statis untuk bantalan radial atau antalan rol dalam kondisi menerima kombinasi antara beban radial dan beban aksial atau beban tekan yang diberikan dengan pembesaran yang didapatkan dari persamaan di bawah ini.



2.14 Beban dinamis ekuivalen bantalan gelinding Pembebanan dinamik ekuivalen dapat didefinisikan sebagai harga konstan dari pembebanan radial bergerak dimana jika diberikan kepada sebuah bantalan dengan cincin dalam yang berputar dan cincin luar yang diam akan memberikan umur kerja yang sama dan mencapai harga kondisi sebenarnya pada pembebanan dan rotasinya.



15



2.15 Umur Bantalan Umur pakai bantalan berdasarkan putaran dapat dihitung dengan persamaan :



2.16 Beban dinamis bantalan



16



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Pegas digunakan sehari - hari 2. Menambah keamanan 3. Digunakan pada setiap mesin 3.2 Saran Mahasiswa harus mengetahui system kerja dari sebuah Pegas dan bantalan.



17



DAFTAR PUSTAKA https://id.scribd.com/doc/47730251/ELEMEN-MESINhttps://www.academia.edu/28078847/PEGAS_SPRING_ https://www.academia.edu/8684846/Elemen_Mesin_1_Bantalan http://eprints.undip.ac.id/41546/2/BAB_II.pdf



18