A. MOTOR BAKAR
Motor bakar adalah
salah satu bagian dari mesin kalor yang berfungsi untuk mengkonversi energi
termal hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi mekanis. Terjadinya energi
panas karena adanya proses pembakaran, bahan bakar, udara, dan sistem
pengapian. Dengan adanya suatu konstruksi mesin, memungkinkan terjadinya siklus
kerja mesin untuk usaha dan tenaga dorong dari hasil ledakan pembakaran yang
diubah oleh konstruksi mesin menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak. JENIS MOTOR BAKAR . Motor Pembakaran Luar
(External Combustion Engine) Motor pembakaran luar adalah suatu motor dimana
proses pembakaran atau perubahan energi panas dilakukan di luar dari
mekanisme/konstruksi mesin. Dari ruang pembakaran energi panas tersebut
dialirkan ke konstruksi mesin melalui media penghubung lagi. Contoh motor
pembakaran luar adalah mesin uap/turbin
uap dan Mesin Nuklir/Turbin Nuklir. Motor Pembakaran Dalam (Internal Combustion
Engine) Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran atau perubahan energi
panas dilakukan di dalam konstruksi mesin itu sendiri dan tempat terjadinya
proses pembakaran itu disebut ruang bakar. Contohnya adalah (1) motor bensin,
(2) motor diesel, dan (3) mesin Jet. Motor bakar pada umumnya dibedakan menjadi
dua, yaitu Motor Bensin (Otto) dan Motor Diesel. Perbedaan kedua jenis motor
tersebut sangat jelas sekali yaitu jika motor bensin menggunakan bahan bakar
bensin (premium), sedangkan motor diesel menggunakan bahan bakar solar.
Perbedaan yang utama juga terletak pada sistem penyalaannya, di mana pada motor
bensin digunakan busi sebagai sistem penyalaannya sedangkan pada motor diesel
memanfaatkan suhu kompresi yang tinggi untuk dapat membakar bahan bakar solar. Motor
Bensin Yang menjadi ciri utama dari motor bensin adalah proses pembakaran bahan
bakar yang terjadi di dalam ruang silinder pada volume tetap. Proses pembakaran
pada volume tetap ini disebabkan pada waktu terjadi kompresi, dimana campuran
bahan bakar dan udara mengalami proses kompresi di dalam silinder, dengan
adanya tekanan ini bahan bakar dan udara dalam keadaan siap terbakar dan busi
meloncatkan bunga listrik sehingga terjadi pembakaran dalam waktu yang singkat
sehingga campuran tersebut terbakar habis seketika dan menimbulkan kenaikan
suhu dalam ruang bakar. Prinsip Kerja
Motor Bensin Prinsip kerja motor bakar dibedakan menjadi dua, yaitu motor 2
langkah dan 4 langkahMotor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses
pembakarannya dilaksanakan dalam satu kali putaran poros engkol atau dalam dua
kali gerakan piston. Pada gambar 1 merupakan kerja pada motor 2 langkah, jika
piston bergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas maka saluran
bilas dan saluran buang akan tertutup. Dalam hal ini bahan bakar dan udara
dalam ruang bakar dikompresikan. Sementara itu campuran bahan bakar dan udara
masuk ruang engkol, beberapa derajat sebelum piston mencapai titik mati atas,
busi akan meloncatkan api sehingga terjadi pambakaran bahan bakar.
Prinsip kerja dari
motor 2 langkah : Langkah hisap : 1. Torak bergerak dari TMA ke TMB. 2. Pada
saat saluran bilas masih tertutup oleh torak, didalam bak mesin terjadi
kompresi terhadap campuran bahan bakar dan udara. 3. Di atas torak, gas sisa
hasil pembakaran sebelumnya sudah mulai terbuang keluar saluran buang. 4. Saat
saluran bilas terbuka, campuran bahan bakar dan udara mengalir melalui saluran
bilas menuju kedalam ruang bakar. Langkah kompresi : 1. Torak bergerak dari TMB
ke TMA. 2. Rongga bilas dan rongga buang tertutup, terjadi langkah kompresi dan
setelah mencapai tekanan tinggi busi memercikkan bunga api untuk membakar
campuran bahan bakar dengan udara tersebut. 3. Pada saat yang bersamaan,
dibawah (di dalam bak mesin) bahan bakar yang baru masuk kedalam bak mesin
melalui saluran masuk. Langkah kerja/ekspansi : 1. Torak kembali dari TMA ke
TMB akibat tekanan besar yang terjadi pada waktu pembakaran bahan bakar 2. Saat
itu torak turun sambil mengkompresi bahan bakar baru didalam bak mesin. Langkah
buang : 1. Menjelang torak mencapai TMB, saluran buang terbuka dan gas sisa
pembakaran mengalir terbuang keluar. 2. Pada saat yang sama bahan bakar baru
masuk ke dalam ruang bahan bakar melalui rongga bilas. 3. Setelah mencapai TMB
kembali, torak mencapai TMB untuk mengadakan langkah sebagai pengulangan dari
yang dijelaskan diatas. b) Motor Bensin 4 Langkah Motor bakar bensin 4 langkah adalah salah satu jenis mesin
pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi menggunakan udara
bercampur dengan bensin dan untuk menyelesaikan satu siklusnya diperlukan empat
langkah piston dan dua kali putaran poros engkol, . Untuk lebih jelasnya
proses-proses yang terjadi pada motor bakar bensin 4-langkah dapat dijelaskan
melalui siklus ideal dari siklus udara volume konstan . Keterangan mengenai
proses-proses pada siklus udara volume konstan dapat dijelaskan sebagai berikut
: Pertama-tama piston harus diberi kerja awal dengan cara (menstarter,
mengengkol atau mendorong). 1 : Langkah hisap (Intake)®a. Proses 0 Pada langkah hisap
campuran udara-bahan bakar dari karburator terhisap masuk ke dalam silinder
dengan bergeraknya piston ke bawah, dari TMA menuju TMB. Katup hisap pada
posisi terbuka, sedang katup buang pada posisi tertutup. Di akhir langkah
hisap, katup hisap tertutup secara otomatis. Fluida kerja dianggap sebagai 12
gas ideal dengan kalor spesifik konstan. Proses dianggap berlangsung pada
tekanan konstan. Gambar 4. Langkah hisap 2 : Langkah kompresi (Compression)®b. 1) Proses 1 Pada
langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup.
Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB menuju TMA. Akibatnya campuran
udara-bahan bakar terkompresi. Proses kompresi ini menyebabkan terjadinya
kenaikan temperatur dan tekanan campuran tersebut, karena volumenya semakin
kecil. Campuran udara-bahan bakar terkompresi ini menjadi campuran yang sangat
mudah terbakar. Proses kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik. Langkah kompresi : Langkah pembakaran volume konstan®2) . Langkah Pembakaran Pada saat piston hampir mencapai TMA, loncatan
nyala api listrik diantara kedua elektroda busi diberikan ke campuran
udara-bahan bakar terkompresi sehingga sesaat kemudian campuran udarabahan
bakar ini terbakar. Akibatnya terjadi kenaikan temperatur dan tekanan yang
drastis. Kedua katup pada posisi tertutup. Proses ini dianggap sebagai proses
pemasukan panas (kalor) pada volume konstan. : Langkah kerja/ekspansi (Expansion)®c. Proses 3 Kedua katup
masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang terjadi selanjutnya mampu
mendorong piston untuk bergerak kembali dari TMA menuju TMB. Dengan bergeraknya
piston menuju TMB, maka volume gas pembakaran di dalam silinder semakin
bertambah, akibatnya temperatur dan tekanannya turun. Proses ekspansi ini
dianggap berlangsung secara isentropik. 1 : Langkah buang volume konstan
(Exhaust)®d. 1)
Proses 4 Saat piston telah mencapai TMB, katup buang telah terbuka secara
otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup. Langkah ini dianggap
sebagai langkah pelepasan kalor gas pembakaran yang terjadi pada volume
konstan.. Langkah buang 0 : Langkah buang tekanan konstan®2) Proses 1 Selanjutnya
piston bergerak kembali dari TMB menuju TMA. Gas pembakaran didesak keluar
melalui katup buang (saluran buang) dikarenakan bergeraknya piston menuju TMA.
Langkah ini dianggap sebagai langkah pembuangan gas pembakaran pada tekanan
konstan.
1 1. MESIN BUBUT 1.1 Umum Prinsip kerja mesin bubut adalah
benda kerja yang berputar, sedangkan pisau bubut bergerak memanjang dan
melintang. Dari kerja ini dihasilkan sayatan dan benda kerja yang umumnya
simetris. Pekerjaan-pekerjaan yang umumnya dikerjakan oleh mesin bubut antara
lain: 1. Membubut luar 4. Membubut permukaan 2. Membubut dalam 5. Memotong 3.
Membubut tirus 6. Membuat ulir Pada gambar 1 dapat dilihat bentuk-bentuk benda
kerja yang dibuat oleh mesin bubut tersebut. Meskipun ada juga
kemampuan-kemampuan lain yang dapat dikerjakan oleh mesin tersebut. Gambar 1.1
Hasil-hasil dari pembubutan 1.2. Bagian-bagian Mesin Bubut Bagian-bagian mesin
bubut yang umum diketahui antara lain : a. Kepala tetap (head stoke) f. Ulir
pembawa (lad screw) b. Spindel (spindle) g. Poros penjalan {feed rod) c. Eretan
(carriage) h. Tempat pahat (toolpost) 2 d .Kepala lepas (tail stoke) i. Alas
puvar (swivel base) e. Alas (bed) j. Lemari roda gigi (gear box) Gambar 1.2
Mesin Bubut 1.3 Ukuran Mesin Bubut Ukuran mesin bubut di tentukan oleh :
Panjang jarak kedua sentemya dalam inchi Tinggi di ukur ujung senternya
terhadap alasnya. Pasang atau stel kedudukan pahat bubut agar posisi ujung
potong pahat tepat pada titik senter dari kepala lepas. Untuk mengatur posisi
tersebut dapat menggunakan ganjal plat tipis atau dengan menggunakan tempat
pahat model perahu (American tool post) lihat gambar 2.2. Kemudian lanjutkan
membubut benda kerja sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. 1.4 Membubut
Tirus Untuk membuat tirus luar maupun dalam caranya sama yaitu dengan
menggunakan cara-cara sebagai berikut : ¾ Menggunakan eretan atas, untuk tirus
luar dan dalam dengan sudut yang besar, tidak dapat dilakukan dengan otomatis,
dengan menggunakan rumus sebagai berikut: 3 Rumus : Membuat tirus dengan eratan
atas Tangen a ൌ Dെd 2p Dimana : D = diameter besar
d = diameter kecil p = panjang tirus Gambar 1.3 Membuat tirus dengan eretan
atas Setelah diketahui Tg a, maka besarnya sudut x dilihat pada daftar berikut
ini: Tabel 1.1 Pembuatan sudut tirus X Tg X Tg X Tg X Tg X Tg X Tg X Tg X Tg X
Tg 1 20 11 194 21 383 31 600 41 869 51 1234 61 1804 71 2904 81 6313 2 38 12 212
22 404 32 624 42 900 52 1279 62 1880 72 3077 82 7115 3 52 i 13 230 23 424 33
649 43 932 53 1327 63 1962 73 3270 83 8114 4 70 14 249 24 445 34 674 44 965 54
1378 64 2050 74 3487 84 9814 5 87 15 267 25 466 35 700 45 1000 55 1428 65 2144
75 4010 85 1143 6 105 16 286 26 487 36 726 46 1035 56 1482 66 2246 76 4331 86
1430 7 122 17 305 27 509 37 753 47 1072 57 1540 67 2355 77 4704 87 J 908 8 140
18 324 28 531 38 781 48 1110 58 1600 68 2475 78 5144 88 2863 9 158 19 344 29
554 39 809 49 7750 59 1664 69 2605 79 5144 89 5729 10 178 20 364 30 577 40 839
50 1191 60 1732 70 2747 80 5671 90 4 Keterangan : Angka Tg didalam table untuk
: X no 1 - 84 dalam per 1000 (/1000) X no 85 - 89 dalam per 100 (/100)
Menggeser kepala lepas bagian atas secara melintang, hanya untuk tirus luar
dengan sudut kecil dapat dilakukan dengan otomatis, dengan menggunakan rumus sebagai
berikut: X ൌ P. D െ d 2p Dimana: P = panjang seluruh
kerjaan p = panjang tirus D = diameter besar d = diameter kecil X = penggeseran
dari kepala lepas ¾ Menggunakan tapperattachment untuk tirus luar dan dalam
dengan sudut kecil, dapat dilakukan dengan otomatis untuk menghitung besarnya
sudut dengan rumus seperti cara pertama. Gambar 1.4 Pembuatan tirus dengan
menggunakan tapperaltachments 5 1.5 Membubut Ulir Pada umumnya bentuk ulir
adalah segitiga atau V (ulir metrik dengan sudut 60° dan ulir withworth 55°),
segi empat dan trapesium (sudut ulir 29°). Cara membubut ulir segitiga adalah
sebagai berikut: 1. Bubutlah diameter ulir. 2. Bubutlah alur pembebas sedalam
atau lebih sedikit dari dalamnya ulir. 3. Pinggulah ujung dari benda kerja. 4.
Serongkan eretan atas setengah dari sudut ulir yang akan dibuat dan pasanglah
pahat ulir. 5. Ambillah mal ulir yang akan dibuat. 6. Tempatkanlah ujung pahat
tegak lurus terhadap benda kerja. 7. Kencangkan baut-baut penjepit bila pahat
sudah sama tinggi dengan senter dan lurus dengan benda kerja. 8. Tempatkan
tuas-tuas pengatur transporter menurut table sesuai dengan banyaknya ulir yang
akan dibuat. 9. Masukkan roda gigi agar mesin jalannya secara ganda. 10.
Jalankan mesin dan kenakan ujung pahat sampai benda kerja tersentuh. 11.
Hentikan mesin dan tariklah eretan kekanan. 12. Putarlah cincin pembagi,
sehingga angka 0 segaris dengan angka 0 pada eretan lintang dan tidak merubah
kedudukannya. Gambar 1.5 Urutan pembuatan ulir 13. Majukan eretan lintang 3
garis pada cincin pembagi, maka pahat maju untuk penyayatan. 14. Putar cincin
pembagi sehingga angka 0 lagidan eretan lintang idak boleh 6 bergerak. 15.
Jalankan mesin. 16. Masukkan tua penghubung transporter pada waktu salah satu
angka pada penunjuk ulir bertepatan dengan angka 0. 17. Bila pahat sudah masuk
pada pembebas, putarlah kembali eretan lintang sehingga pahat bebas dari benda
kerja. 18. Kembalikan eretan. 19. Hentikan mesin. 20. Periksalah jarak ulir
dengan mal ulir yang sesuai dengan jumlah gangnya. 21. Kembalikan ujung pahat
pada kedudukan semula dengan memutar eretan lintang sehingga angka 0 segaris
dengan angka 0 pada cincin pembagi. 22. Majukan pahat ulir untuk penambahan
penyayatan sebanyak 3 garis dengan memutar eretan atas. 23. Kembalikan cincin
pembagi pada angka 0 segaris dengan angka 0. 24. Jalankan mesin. 25. Hubungkan
tuas penghubung bila ujung pahat sampai pada saat angka semula berhadap dengan
angka 0. 26. Lepaskan tuas penghubung bila ujung pahat sampai pada alur
pembebas sambil eretan lintang kebelakang. 27. Kembalikan eretan lintang pada
kedudukan semula dengan tangan. 28. Lakukan berulang-ulang seperti yang
diterangkan dalam no. 21 s /d 27 sampai selesai. Catatan : Dengan memajukan
pahat ulir oleh eretan lintang, maka mengurangi gesekan pahat. Untuk penghalusan
pembuatan ulir, eretan lintang kita gerakan cukup dengan menambah 1 garis dari
cincin pembagi dari kedudukan semula dan eretan atas tidak dirubah
kedudukannya, sehingga penyayatan seluruh bidang dari ulir mendapat gesekan
yang kecil. Lakukan hal ini 2 sampai 3 kali dengan menambah penyayatan sehingga
hasil dari ulir akan bagus. Setiap memulai pembubutan harus menggunakan lonccng
(thread dial) yaitu pada saat akan 7 memulai pembubutan, jarum dengan angka
yang telah ditentukan harus tepat bertemu, langsung handle otomatis dijalankan,
bila sampai ulir, handle dilepas. 1.6 Macam-macam Pahat dan Kegunaannya Agar
sesuai dengan penggunaannya seperti kekerasan bahan, bentuk dan jenis benda
kerja, maka pahat bubut dibuat sedemikian rupa sehingga masingmasing memiliki
spesifikasi, lihat gambar dibawah ini: Gambar 1.6 Macam-macam bentuk pahat dan
kegunaannya 1. Pahat kiri 4. Pahat papak 7. Pahat bubut kasar 2. Pahat potong
5. Pahat bentuk bulat 8. Pahat pinggul kanan 3. Pahat alur 6. Pahat bubut kasar
9. Pahat bubut muka 1.7 Bentuk Pengasahan Pahat Untuk pembubutan yang baik dan
mengatasi keausan dari mata pahat, kita harus mengetahui cara pengasahan pahat.
8 Gambar 1.7 Bentuk pengasahan pahat pahat bubut 1.8 Kecepatan Potong Putaran
mesin pada waktu membubut tergantung dari diameter bahan dan kecepatan
memotong, sedangkan kecepatan potong tergantung dari kekerasan bahan. Untuk
mengebor putaran ditentukan dari diameter bornya. Angka untuk kecepatan potong
dicari dari table. Dengan mempergunakan rumus : n = 4Cs D Cs = Kecepatan
potong, dapat dilihat dalam table (ft/men) D = Diameter bahan dalan inchi n =
Putaran mesin (rpm) Tabel penyayatan dapat pula dicari dengan rumus : t = D-d 2
Kecepatan memotong juga dapat ditentukan dengan rumus : n ൌ ଵ ୶ Cୱ
II.D n = Putaran mesin (rpm) Cs = Kecepatan potong (m/menit) D = Diameter benda
kerja dalam meter 9 Tabel 1.2. Penyayatan kecepatan potong Cs dalam feet/menit
untuk cutter H.S.S Bahan yang Untuk pekerjaan Untuk memotong Bahan pendingin
digunakan Bor Bubut Skrap Frais Kasar Halus Ulir yang digunakan Mild steel 80
100 65 100 90 100 35 Soluble oil Hc steel 40 50 40 80 70 90 30 Soluble oil Cast
iron 50 50 40 80 60 80 25 Tanpa coolant Stainles steel 65 65 50 90 80 95 30
Soluble oil Brass 160 190 100 300 150 200 50 Tanpa coolant Capper 180 100 100
300 180 250 50 Terpenting/korosin Bronze 65 65 50 100 30 100 25 Alumunium 100
330 130 500 200 300 50 - Zink 100 130 100 260 150 200 45 Plastic 160 160 180
200 140 200 40 Tol steel 30 50 30 50 50 75 20 Soluble oil
MESIN ROLL BENDING PLAT AKRILIK Alfan Fauzi 1) , Angelia
Hermiati Ayu Wardani2) , Hasan As’adi3), Nur Husodo4) Program Studi D3 Teknik
Mesin Produksi Kerjasama FTI-ITS Surabaya Disnakertransduk Prov.Jawa Timur
Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111 Abstract Acrylic cylinder is a
component that is commonly used as a reactor in the addition process, which is
mixing several types of chemicals. Because mixing chemicals corrode the
container usually used, so use of the acrylic. In a small industrial
establishment acrylic cylinder still use manually way, which is preheated using
welding acytelin then performed bending process. This causes low quality
products because the products produced corrugated surface due uneven heating
and work safety are minimal. Therefore, in require of a machine that can solve
the problem, to produce smooth cylindrical surface isn’t corrugated. These
machines are designed using a three-roll system that is placed in a triangle
and the heaters are placed in between the two roll below, so that the plate can
be bent straight up in preheat plate ready to be bent. Thus producing smooth
surface and is expected to support the engine production capacity of small
industries. From the calculation power needed 0.17 HP motor, the motor rotation
1500 rpm is reduced by a gearbox with a ratio of 1:50 to drive two 60 mm
diameter roll with a speed of 30 rpm and from the calculation power needed 133
W electrical heater. After testing, it was found that the product quality is
better acrylic cylinder with no waves on the surface. Keyword : Roll Bending
Machine, Heater, Acrylic. Kata Kunci : Mesin Roll Bending, Pemanas, Akrilik I.
PENDAHULUAN Berdasarkan hasil observasi yang telah dilakukan proses manufatur
plat akrilik masih menggunakan cara yang manual. Plat dipanaskan menggunakan
las acetylene yang panas nya tidak merata sehingga menghasilkan permukaan
akrilik yang bergelombang dan memerlukan biaya yang mahal untuk membeli bahan
bakar. Maka dari itu perlu dirancang mesin roll bending yang dapat mempermudah
operator dalam pembuatan dalam pembuatan komponen realtor kimia. Akrilik atau
yang sering disebut plexyglass dan Lucite adalah plastik atau bahan teknik yang
termasuk dalam klasifikasi polimer yang terdiri dari susunan senyawa
hydrocarbon yang tembus cahaya, tahan lama, tidak mudah rusak oleh karat maupun
pelapukan dan tahan terhadap bahan kimia (Callister,W.D.,2007). Akrilik
merupakan polimer bertipe thermoplastic yang mempunyai bentuk monomer. Bentuk
ini mempunyai titik leleh (melting point) sekitar 105 o C, dan temperatur
transisi gelas 3 o C. Specific grafitynya antara, 1,17-1,20 dan kekuatan tarik
antara 48,3-72,4 MPa serta Modulus Elastis (E) antara 2,2 – 3,3 GPa
(Alexander,W., 2001). Prinsip kerja pada perencanaan roll bending yang sudah
ada menggunaan sistem 3 roll disusun secara segitiga yaitu roll A dan B
dibagian bawah dan roll C pada bagian atas sebagai penggerak. Setelah benda
kerja berada di atas 2 roll bagian bawah yaitu roll A dan B maka penggerak
(roll C) diturunkan dengan cara diputar hingga menyentuh benda kerja sehingga
terjadi bending dititik roll C. Proses berakhir ketika ujung benda kerja tepat
berada diatas roll 1 maka motor dimatikan kemudian motor dinyalakan kembali
dengan arah putaran yang berlawanan. (M Hafiluddin, 2007) Rancangan mesin roll
bending yang akan diwujudkan adalah mesin roll bending akrilik mengunakan
sistem 3 roll yang disusun secara segitiga dilengkapi pemanas dengan sumber
elektrik yang dibantu blower untuk mendistribusikan panas melalui sebuah pipa
yang dikasih lubang mengarah ke plat akrilik yang akan dibending. Selain itu
mesin ini juga di tunjang oleh timer yang berfungsi untuk mengatur arah dari
putaran motor. Dalam perencanaan ini perlu adanya pembatasan permasalahan yang
timbul supaya tidak terlalu meluas, antara lain: 1. Spesimen yang digunakan
adalahplat akrilik dengan lebar maksimum spesimen 500 mm dan tebal 2 mm sampai
dengan 5 mm. 2. Diameter roll yang digunakan adalah 60 mm. 3. Udara pada proses
pemanasan plat diabaikan. 4. Kekuatan sambungan las pada rangka diasumsikan aman
untuk pemakaian. 2 5. Tidak membahas mengenai rangkaian kelistrikan. 6. Tidak
membahas mengenai perpindahan panas. II. METODOLOGI 2.1 Diagram Alir Pembuatan
Mesin Roll Bending Akrilik (Flow Chart) Gambar 2.1 Diagram Alir Pembuatan Mesin
Roll Bending Akriik 2.2Tahapan Proses Pembuatan Mesin Roll Bending Akrilik.
Proses dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini melalui beberapa tahap sebagai
berikut: 1. Observasi Observasi atau studi lapangan ini dilakukan dengan survei
langsung. Hal ini dilakukan dalam rangka pencarian data yang nantinya dapat
menunjang penyelesaian tugas akhir ini. 2. Studi literatur Pada studi literatur
meliputi proses mencari dan mempelajari bahan pustaka yang berkaitan dengan
segala permasalahan mengenai perencanaan mesin roll bending. Studi literatur
ini diperoleh dari berbagai sumber antara lain text book, tugas akhir yang
berkaitan, juga dari media internet dan survey mengenai komponen-komponen di
pasaran. 3. Data lapangan Dari lapangan didapat data bahwa mesin roll bending
yang digunakan untuk pembuatan reaktor akrilik masih menggunakan mekanisme
manual, yang relatif membutuhkan waktu yang lama dan tidak safety. 4.
Perencanaan dan perhitungan Perencanaan dan perhitungan ini bertujuan untuk
mendapatkan desain dan mekanisme yang optimal dengan memperhatikan data yang
telah didapat dari studi literatur dan observasi langsung. Rencana mesin yang
akan di rancang ini adalah mesin roll bending akrilik untuk pembuatan silinder
akrilik. 5. Penyiapan komponen peralatan Penyiapan komponen ini meliputi
beberapa alat antara lain: Motor AC 1500 rpm (1/2Hp), Reducer (1:50), elemen
mesin (bantalan, poros, power screw,rantai dan sprocket,pasak), kerangka mesin
dst. 6. Pembuatan mesin Dari hasil perhitungan dan perencanaan dapat diketahui
spesifikasi dari bahan maupun dimensi dari komponen yang akan diperlukan untuk
pembuatan alat. Dari komponen yang diperoleh kemudian dilakukan perakitan untuk
membuat alat yang sesuai dengan desain yang telah dibuat. STUDI LITERATUR
OBSERVASI MULAI DATA PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN ALAT DAN BAHAN PEMBUATAN MESIN
UJI PERALATAN PEMBUATAN LAPORAN SESUAI DENGAN PERENCANAAN SELESAI Ya TIDAK 3 7.
Uji peralatan Setelah alat selesai dibuat lalu dilakukan pengujian dengan
mengoperasikan alat tersebut. Dalam pengujian nanti akan dicatat dan
dibandingkan waktu dan juga benda yang dihasilkan melalui proses manual dengan
mesin. 8. Pembuatan laporan Tahap ini merupakan ujung dari pembuatan mesin roll
bending akrilik, dengan menarik kesimpulan yang didapat dari hasil pengujian
yang telah dilakukan. 3.3 Mekanisme Kerja Mesin Roll Bending Akrilik Mekanisme
kerja mesin mesin roll bending akrilik ini pada awalnya adalah menggunakan tiga
buah roll yang disusun secara segitiga seperti di tunjukan pada gambar desain
mesin di bawah ini : Gambar 2.2 Desain Alat Ketika kabel disambungkan pada
sumber listrik lalu tombol on (9) dinyalakan maka motor listrik (12) dengan
daya 0,5 HP,kecepatan 1500 rpm yang terletak pada dudukan motor (21) dan rangka
bawah (22) akan menyala (namun motor belum berputar) dan pemanas (1) dengan
daya 350 watt yang terletak diantara dua roll bawah (2 dan 4) secara otomatis
menyala hingga mencapai suhu yang sudah diatur pada termocontrol (6). Ketika
sistem mulai menyala ditandai dengan lampu indikator warna hijau (17) menyala.
Setelah suhu mencapai 150°C dan terbaca oleh sensor lalu motor mulai berputar
dan putaran motor ditransmisikan ke reducer (11) dengan rasio gearbox 1:50.
Ketika reducer berputar maka poros satu (23) yang terletak pada reducer akan
ikut berputar dan dari poros tersebut akan ditransmisikan melalui sproket satu
(10) dan rantai satu (17). Ketika sproket satu pada poros satu bergerak maka
rantai satu yang menghubungkan antara sproket satu dan dua akan ikut berputar.
Sehingga perputaran dari rantai satu tersebut akan ditransmisikan ke sproket
dua (16) yang terpasang pada poros dua. Pada poros dua digunakan sproket dobel,
karena rantai yang digunakan juga ada dua. Ketika sproket dua berputar, maka
poros dua (18) yang berada pada roll satu (4) akan ikut berputar karena terpasang
pasak pada rantai dan sproket. Pada saat yang bersamaan poros tiga (20) yang
terdapat pada roll dua (2) juga akan ikut berputar karena pada poros tiga juga
terpasang sproket (13) dan rantai dua (14) yang terhubung dengan sproket dua.
Dan dua roll inilah yang menggerakkan plat akrilik kekanan. Setelah ujung plat
tepat berada diatas roll satu seperti Gambar 3.4 secara otomatis putaran motor
akan berputar kekiri karena diatur oleh timer (7). Proses plat bolak-balik
dilakukan 5 kali sampai plat siap untuk dibending atau di beri preheat terlebih
dahulu seperti Gambar 3.6. Pada mesin roll bending tersebut juga dilengkapi
dengan tombol safety (8) yang berfungsi untuk mematikan seluruh sistem jika
terjadi kesalahan proses. Selain itu juga terdapat lampu indikator berwarna
merah (5) yang akan menyala jika tombol off dinyalakan. III. HASIL DAN
PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas tentang perhitungan mesin roll plat, yaitu
analisa daya gaya yang nantinya dibutuhkan dalam mesin agar dapat berjalan dan
berfungsi dengan baik, yaitu menghitung daya motor pada saat bekerja memutar
poros engkol dilanjutkan dengan perhitungan perencanaan elemen mesin yang
mendukung perencanaan mesin roll plat sehingga aman dalam pengoperasiannya. 3.1
Perhitungan Gaya Bending Gambar 3.1 Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Roller Dari
diagram Tegangan - Regangan plat akrilik yang dipengaruhi oleh perubahan 4
temperature pada Gambar 2.1, dilakukan percobaan untuk menetukan seberapa besar
Regangan yang terjadi pada suhu diatas Temperatur Glass (Tg) Plat Akrilik yaitu
antara 3 - 105 o C. Dan didapatkan data sebagai berikut : Lo : panjang awal =
200 mm L1 : panjang setelah bending = 205 mm α : sudut kontak antara benda
kerja dengan roller = 5o �
= ∆! !! (1) � = �! + �! �!
� = 205 − 200 200 � = 0,025 (1.a) Dari persamaan
4.1 di atas dapat diketahui bahwa regangan dari plat akrilik adalah 0,025.
Maka, dapat ditarik garis vertical dari garis Regangan pada diagram Tegangan -
Regangan plat akrilik di bawah ini, sehingga dapat diketahui seberapa besar
tegangan dari plat akrilik pada suhu antara 3 – 105 o C. Gambar 3.2 Diagram
tegangan – regangan akrilik (PMMA) yang dipengaruhi oleh Temperatur
(Callister,W. D., 2007) Gambar 4.2 menunjukan bahwa Tegangan terendah dan
terbesar yang terjadi pada plat akrilik adalah pada temperature 60 o C dan 30 o
C, yaitu sebesar 15 MPa dan 41,5 MPa. Maka, besarnya gaya bending yang
dibutuhkan untuk membending plat akrilik ini dapat dihitung melalui persamaan
2.1 pada Bab 2, yaitu sebagai berikut : F = k.Y.LT2 W (2) Dengan asumsi perbandingan
antara tebal plat dan radius lebih kecil dibandingkan dengan lebar jarak antar
roll bawah. Maka, berlaku bending menjadi mekanisme tarik, dimana persamaan
diatas menjadi : F= UTS LT2 W (2a) (Kalpakjian, Schmid, 2009) Diketahui :
Ultimate Tensile Strenght : Temp. 60 o C = 15 MPa Temp. 30 o C = 41,5 MPa Lebar
Plat akrilik (L) = 600 mm Tebal Plat Akrilik (T) = 4 mm Lebar Bentangan Dies
(W) = 115 mm F= UTS LT2 W - Pada Temperatur 60 o C, UTS = 15 MPa � = 15 ��� 600 ��
. 4 �� ! 115 �� � = 1627,83 �
� = 182,9 ��� - Pada Temperatur 30 o C,
UTS = 41,5 MPa � = 41,5 ��� 600 �� . 4 �� ! 115 ��
� = 4503,65 � � = 506,03 ���
Karena gaya yang bekerja pada temperature 30 o C lebih besar dari pada gaya
yang bekerja pada temperature 60 o C. Maka, jika motor mampu menggerakkan
proses pengerollan pada temperature 30 o C akan mampu juga menggerakkan proses
pengerollan pada temperature 60 o C. Sehingga pada perencanaan mesin roll
bending plat akrilik ini menggunakan gaya yang bekerja pada roller 1 sebesar
506,03 kgf. 3.2 Perhitungan Daya Bending Dari data yang diperoleh diatas, maka
dapat dihitung besarnya daya yang dibutuhkan untuk membending plat, menggunakan
persamaan (2.3a): 5 (3) 3.2.1 Mencari Resultan Gaya Pada Roller Diketahui : F
roll A = Gaya pada roll A F roll B = Gaya pada roll B Sudut kontak antara benda
kerja dengan roller (α) = 5o Gambar 3.3 Free Body Diagram Gaya – Gaya Pada
Roller Gambar 3.4 Sudut Kontak antara Benda Kerja dan Roller ↑+∑Fy = 0 ; FrA
cos α – F + FrB cos α = 0 FrA cos 5o – 506,03 kgf + FrB cos 5o = 0 FrA + FrB =
506,03 kgf cos 5o FrA + FrB = 507,96 kgf ……(1) ∑MA = 0 ; F (57,5) - FrB cos α
(115) = 0 506,03 (57,5) - FrB cos 5o (115) = 0 29096,725 - FrB cos 6,9 (115) =
0 FrB = 29096,725 cos 5o . 115 FrB = 253,98 kgf …..(2) Subtitusi pers. (2) ke
(1) FrA + FrB = 507,96 kgf FrA = 507,96 kgf – 253,98 kgf FrA = 253,98 kgf 3.2.2
Mencari Gaya Gesek (FS) dan Torsi (T) Gambar 3.5 Free Body Diagram Gaya Gesek
Pada Roller a. Gaya Gesek FS = Gaya Gesek (kgf) µ = Koefisien Gesek antara
Akrilik dengan Baja = 0,54 (Lampiran 11) FS = FrA . µ FS = 253,98 kgf . 0,54 FS
= 137,15 kgf b. Torsi Pengerollan T = Torsi (kgf.mm) r = Jari – Jari Roller
(mm) T = FS . r T = 137,15 kgf . 30 mm T = 4114,5 kgf.mm 3.2.3 Mencari Daya
Motor Untuk mencari daya motor yang dibutuhkan untuk roll bending akrilik ini
dapat dicari melalui persamaan (2.3a) sebagai berikut : n P T = 71.6200 ( ) ( )
Putaran rpm Daya HP 71.6200 T.n P = P = 4114,5 kgf.mm . 30 rpm 716200 P = 0,17
HP Sehingga, Mesin Roll Bending Akrilik ini digunakan motor listrik dengan daya
0,5 HP 3.3 Perhitungan Perpindahan Panas Diketahui : Spesific Heat : Cp acrylic
= 1460 J/Kg.K Cp Udara = 721 J/Kg.K Ka = 0,19 W/m.K Ha = 25 W/m2.K Luas
penampang permukaan akrilik (A) = 0,0575 m2 6 Selisih Kenaikan Temperatur (∆T)
= 37 o C Massa akrilik = 0,17 kg Massa udara = 0,12 kg 3.3.1 Menghitung total
aliran perpindahan panas a. Perpindahan panas secara konduksi Q!"#$ = k .
A . ∆! ∆! (4) Q!"#$ = 0,19 W m . K x 0,0575 m! x 313 − 276 K 0,005 m
Q!"#$ = 80,85 Watt b. Perpindahan panas secara konveksi Q!"#$ = h . A
. ∆T (5) Q!"#$ = 25 . W m! . K x 0,0575 m! x 313 − 276 K Q!"#$ =
53,19 Watt Maka, Total aliran perpindahan panas yang terjadi adalah :
Q!"#$% = Q!"#$ + Q!"#$ (6) Q!"#$% = 80,85 Watt + 53,19 Watt
Q!"#$% = 134,04 Watt Q!"#$% = 134,04 J/s Jadi, untuk daya pemanas
yang digunakan adalah sebesar 350 Watt 3.3.2 Menghitung total kalor yang di
butuhkan Dibutuhkan kalor untuk memanaskan udara dan plat akrilik, dari
temperature 276 K ke 313 K, dengan ∆T = 37 K, dapat dihitung sebagai berikut :
QTotal = QUdara + QAkrilik (7) QTotal = mu . Cpu . ∆T + ma . Cpa . ∆T QTotal =
0,12 kg . 721 J/kg.K . 37 K + 0,17 kg . 1460 J/kg.K . 37 K QTotal = 4537,09 J +
6482,4 J QTotal = 11019,49 J 3.3.3 Waktu dan kecepatan pemanasan teoritis a.
Waktu pemanasan ∆t = !"#$% !"#$ !"#$%&'"'( !"#$
!" !"#$ !"#$%&'"'( = ! ! (8) ∆t = 11019,49 J 134,04 J/s
∆t = 82,5 detik b. Kecepatan pemanasan Diketahui : Panjang Akrilik yang
dipanaskan (l) = 115 mm Waktu Pemanasan (t) = 82,5 det � = �
� = 115 �� 82,5 ��� = 1,4 �� ��� 3.4 Pembahasan Dari hasil perhitungan yang
telah dilakukan, kami telah mewujudkan sebuah mesin roll bending untuk akrilik.
Pada mesin tersebut menggunakan motor AC 1 phase dengan daya 0,5 HP dan
kecepatan 1500 rpm. Namun jika digunakan untuk proses roll bending yang relatif
memerlukan putaran yang tidak terlalu tinggi maka, digunakan pula gear box
dengan ratio 1:50 sehingga luaran kecepatan yang dihasilkan oleh motor yang
digunakan adalah 30 rpm. Selain menggunakan motor sebagai penggerak, dalam
mesin roll bending ini juga menggunakan beberapa komponen lain. Beberapa
komponen tersebut adalah : 1. Sproket 7 Sproket yang digunakan berjumlah 3 buah
yaitu satu sproket single yang terpasang pada motor dan dua sproket yang
terpasang pada dua poros roll bawah, namun salah satu nya menggunakan sproket
double. Spesifikasi dari sproket yang digunakan adalah : - Diameter 57,7 mm. -
Jumlah gigi 14 buah. - Rantai 2. Rantai yang digunakan adalah rantai dengan
nomor 40 panjang rantai 1 (dari motor ke poros 1) adalah 817,8 mm dan rantai 2
(dari poros 1 ke 2) adalah 411,48 mm. Rantai tersebut berfungsi mentransmisikan
putaran dari motor menuju roll sehingga roll bisa berputar. 3. Poros. Poros
yang digunakan pada mesin roll bending ini adalah besi S45C. Poros yang
digunakan ada 4 buah dimana 3 buah poros yang terpasang pada roll memiliki
panjang dan diameter yang sama yaitu diameter 20 mm dan panjang 750 mm.
Sedangkan satu poros yang terpasang pada motor memiliki diameter 25 mm dan
panjang 220 mm. Poros sendiri memiliki fungsi sebagai tempat sproket dan tempat
silinder roll. 4. Pasak Pasak yang terpasang diantara sproket dan poros
memiliki dimensi 50x7x7 mm. 5. Bearing Bearing yang digunakan adalah jenis ball
bearing mempunya diameter dalam (d) 20 mm, sesuai dengan diameter poros yang
digunakan dan diameter luar (D) 40 mm. 6. Silinder roll Silinder roll yang
digunakan adalah stainless steel berjumlah 3 buah yang memilik panjang dan
diameter yang sama yaitu panjang 600 mm dan diameter 60 mm. 3 buah roll
tersebut dipasang secara segitiga dengan 2 roll pada bagian bawah dan 1 roll
atas yang berfungsi sebagai penekan. 7. Kanal U digunakan sebagai rangka dari
alat. Kanal U yang digunakan memiliki tebal 5mm dan panjang beraneka ragam
sesuai dengan fungsinya. 8. Plat besi. Plat besi memilik beberapa fungsi yaitu
sebagai dudukan atau penyangga motor, bantalan roda dan sebagai hendel. Plat
yang digunakan memilik tebal, ukuran dan bentuk yang beraneka ragam sesuai
dengan fungsi masing-masing. 9. Mur dan baut Mur dan baut adalah salah satu
komponen pendukung yang berfungsi sebagai pengunci. Ukuran dari mur dan baut
beranekaragam sesuai dengan fungsinya. Beberapa mur dan baut yang digunakan
pada mesin roll bending akrilik antara lain : M5, M8, M10, M12. 10. Pemanas
Pemanas yang digunakan adalah pemanas jenis infaflara yang berbentuk silinder
dengan diameter 20 mm dan panjang 600 mm terletak diantara dua sumbu roll
bagian bawah. Pada bagian dalam silinder terdapat gulungan kawat yang berfungsi
sebagai pemanas elektrik. Daya yang digunakan pada pemanas adalah 350 watt. 11.
Timer Timer berfungsi sebagai pengatur arah putaran dari roll. Jika waktu yang
terbaca oleh timer sudah sesuai dengan yang diatur makan secara otomatis
putaran dari roll akan berbalik. 12. Termokontrol Termokontrol berfungsi membaca
temperatur yang dikeluarkan oleh pemanas. Kapasitas panas yang dapat dihasilkan
oleh termokontrol tersebut adalah 400°C. sedangkan panas yang diperlukan untuk
proses roll bending plat akrilik adalah 105°C. Jika temperatur yang terbaca
sudah sesuai maka proses roll bending siap untuk dilakukan. 13. Lampu indikator
Lampu tersebuat terdiri dari 2 warna yaitu merah dan hijau. Lampu akan menyala
hijau jika tombol on ditekan dan menandakan bahwa sistem sudah berjalan namun
lampu akan berwarna merah jika tomboll off ditekan dan menandakan bahwa sistem
mati. 14. Tombol On Off (Selector Switch) 8 Ketika tombol on ditekan makan
sisitem mulai berjalan, jika tombol off ditekan maka sistem akan mati. 15.
Hasil Setelah dilakukan uji coba alat, untuk mendapatkan dua kali setengah
silinder dengan diameter 30 mm diperlukan waktu 15 menit. Yang membedakan mesin
roll bending akrilik dengan mesin mesin roll bending lainnya ada pada pemanas.
Dimana pada mesin tersebut telah dilengkapi dengan pemanas infaflara yang
berfungsi untuk melenturkan plat sebelum dilakukan proses roll bending.
Sedangkan pada alat roll bending plat besi tidak ada pemanasan. IV. PENUTUP 5.1
Kesimpulan Dari perhitungan dan perencanaan pada “Rancang Bangun Mesin Roll
Bending Akrilik”, diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Untuk proses roll
bending akrilik dibutuhkan gaya sebesar 51,6 N. 2. Daya yang dibutuhkan sebesar
0,17 HP. Maka dari itu motor yang digunakan adalah motor AC dengan daya 0,5 HP
putaran 1500 rpm serta menggunakan gear box dengan ratio 1:50. 3. Sistem
transmisi yang digunakan : a. Rantai dan Sproket Dari reducer ke poros roll
rantai no: 40 dengan diameter dalam sproket 57,7 mm dan jumlah gigi 14. b.
Poros yang digunakan pada roll adalah bahan AISI 1045, besi S45C dengan
diameter 20 mm dan panjang 728 mm. c. Tipe Bearing yang digunakan pada poros
roll adalah tipe Single Row Ball Bearing, dengan diameter dalam 20 mm dan
diameter luar 40 mm. d. Pasak Pasak yang digunakan adalah square key dengan
dimensi W x H x L (50x7x7) mm. 4. Hasil percobaan mesin roll bending akrilik :
Diperlukan waktu sekitar 15 menit untuk membentuk setengah silinder akrilik
dengan diameter 30 cm. MESIN CNC Kuspriyanto, Hari Seputro Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung kuspriyanto@yahoo.com,
hseputro@yahoo.com Abstrak Manfaat komputer saat ini cukup beragam mulai
sebagai alat bantu menulis, menggambar, mengedit foto, memutar video, memutar
lagu sampai analisis data hasil penelitian maupun untuk mengoperasikan
program-program penyelesaian problem-problem ilmiah, industri dan bisnis. Dunia
anak telah lama mengenal alat permainan game yang dikendalikan oleh sistem
komputer. Di bidang industri, komputer telah dipergunakan untuk mengontrol
mesin-mesin produksi dengan ketepatan tinggi (misalnya CNC, sebuah mesin serba
guna dalam industri metal) sehingga dapat kita jumpai berbagai produk industri
logam yang bervariasi dan kita bayangkan sulit apabila dikerjakan secara
manual. 1. Pendahuluan Awal lahirnya mesin CNC (Computer Numerically Controlled)
bermula dari 1952 yang dikembangkan oleh John Pearseon dari Institut Teknologi
Massachusetts, atas nama Angkatan Udara Amerika Serikat. Semula proyek tersebut
diperuntukkan untuk membuat benda kerja khusus yang rumit. Semula perangkat
mesin CNC memerlukan biaya yang tinggi dan volume unit pengendali yang besar.
Pada tahun 1973, mesin CNC masih sangat mahal sehingga masih sedikit perusahaan
yang mempunyai keberanian dalam mempelopori investasi dalam teknologi ini. Dari
tahun 1975, produksi mesin CNC mulai berkembang pesat. Perkembangan ini dipacu
oleh perkembangan mikroprosesor, sehingga volume unit pengendali dapat lebih
ringkas. Dewasa ini penggunaan mesin CNC hampir terdapat di segala bidang. Dari
bidang pendidikan dan riset yang mempergunakan alat-alat demikian dihasilkan
berbagai hasil penelitian yang bermanfaat yang tidak terasa sudah banyak
digunakan dalam kehidupan sehari-hari masyarakat banyak. 2. Jenis Mesin CNC Di
industri menengah dan besar, akan banyak dijumpai penggunaan mesin CNC dalam mendukung
proses produksi. Secara garis besar, mesin CNC dibagi dalam 2 (dua) macam,
yaitu : a. Mesin bubut CNC b. Mesin frais CNC Gambar 1. Mesin Bubut CNC Gambar
2. Mesin Frais CNC 3. Cara Mengoparasikan Mesin CNC Secara umum, cara
mengoperasikan mesin CNC dengan cara memasukkan perintah numeric melalaui
tombol-tombol yang tersedia pada panel instrument di tiap- 1 tiap mesin. Setiap
jenis mesin CNC mempunyai karakteristik tersendiri sesuai dengan pabrik yang
membuat mesin tersebut. Namun demikian secara garis besar dari karakteristik
cara mengoperasikan mesin CNC dapat dilakukan dengan dua macam cara, yaitu : a.
Sistem Absolut Pada sistem ini titik awal penempatan alat potong yang digunakan
sebagai acuan adalah menetapkan titik referensi yang berlaku tetap selama
proses operasi mesin berlangsung. Untuk mesin bubut, titik referensinya
diletakkan pada sumbu (pusat) benda kerja yang akan dikerjakan pada bagian
ujung. Sedangkan pada mesin frais, titik referensinya diletakkan pada pertemuan
antara dua sisi pada benda kerja yang akan dikerjakan. Gambar 3. Referensi
Absolut b. Sistem Incremental Pada system ini titik awal penempatan yang
digunakan sebagai acuan adalah selalu berpindah sesuai dengan titik actual yang
dinyatakan terakhir. Untuk mesin bubut maupun mesin frais diberlakukan cara
yang sama. Setiap kali suatu gerakan pada proses pengerjaan benda kerja
berakhir, maka titik akhir dari gerakan alat potong itu dianggap sebagai titik
awal gerakan alat potong pada tahap berikutnya. Gambar 4. Referensi Inkremental
Sejalan dengan berkembangnya kebutuhan akan berbagai produk industri yang
beragam dengan tingkat kesulitan yang bervariasi, maka telah dikembangkan
berbagai variasi dari mesin CNC. Hal ini dimaksud untuk memenuhi kebutuhan
jenis pekerjaan dengan tingkat kesulitan yang tinggi. Berikut ini diperlihatkan
berbagai variasi mesin CNC. Gambar 5. Mesin Bubut CNC Modern 2 Gambar 6. Mesin
Frais CNC Modern 4. PC untuk Mesin CNC PC (Personal Computer) sebagai perangkat
input bagi mesin CNC sangat penting peranannya untuk memperoleh kinerja mesin
CNC. Oleh karena itu setiap pabrik yang memproduksi mesin CNC juga memproduksi
atau merekomendasi spesifikasi PC yang digunakan sebagai input bagi mesin CNC
produksinya. Pada mesin CNC untuk keperluan unit latih (Training Unit) atau
dengan operasi sederhana, baik tampilan pada monitor maupun eksekusi program,
maka PC yang dipergunakan sebagaimana pada mesin CNC jenis LOLA 200 MINI CNC,
LEMU IITM, EMCO TU, maupun yang sejenis. Gambar 7. Tampilan Monitor 1 Tampilan
pada gambar di atas dihasilkan oleh PC dengan spesifikasi minimum : System
Unit: IBM PC or compatible (80286 and up) Operating System: MS-DOS or PC-DOS
version 3.0 or later Main Memory: 640KB RAM minimum Hard Disk Space: 2MB
Display: Standard VGA Input Device: Mouse Perkembangan jenis pekerjaan yang
menggunakan peranan mesin CNC sejalan dengan kebutuhan teknologi manufaktur
semakin meningkat. Oleh karena itu dikembangkan pula perangkat PC yang dapat
melayani mesin CNC dengan kinerja yang mampu mengatasi beberapa faktor
kesulitan yang dijumpai pada proses manufaktur. Gambar 8 memperlihatkan
tampilan monitor mesin CNC jenis E·IPC700-ECKELMANN, DNC NT-2000, WinPromateII
- Baronics, Mirac PC, CamSoft, ProMotion® iCNC, maupun yang sejenis. Gambar 8.
Tampilan Monitor 2 Tampilan pada gambar di atas dihasilkan oleh PC dengan
spesifikasi minimum : Processing : Pentium III 1 GHz and 133 MHz Processor
Bus Main : 256 MB RAM (expandable to 512 MB RAM) Single DIMM Slot Memory
Video : 4 MB Retentive Variable Storage : 32K NVRAM (onboard) for PC Control
Diagnostics Functions : Watchdog Timer, Temperature and Fan Status Monitoring
Front LED Indicators (5) : Function (Text mode), Shift/ CAPS Lock, HDD/Error,
Power, Compact Flash Ready Storage Device : Removable 2.5" Hard Disk
Drive, 20GB Compact Flash : (1) Port - Front Access – Not Supported in
Windows NT USB (Rev 1.0) : (1) Port - Side Access – Not Supported in Windows
NT (2) Ports - Front Access – Not Supported in Windows NT Serial Port : (2)
RS232 serial ports Parallel 3 Parallel Port : ECP+EPP parallel port
Ethernet : 10/100 Base T Ethernet PS/2 : PS/2 keyboard and PS/2 mouse ports
Expansion Slots : One PCI Slot, One PCI/ISA SlotExpansion Display : 15"
Active Matrix LCD (1024x 768 resolution) Touch Screen Control : Standard unit
does not include touch screen control. Touch screen control is a
factory-installed option. Vertical Side Keys : 8 keys along each side of
display for PC Control. Optionally, these keys may be factory configured as direct
inputs to a GE Fanuc CNC via I/O Link. Numeric/Control Keys : Full numberic
keypad and Keyboard functions (Arrow keys, Tab, esc, space, alt, delete, ctrl,
etc.) Horizontal Keys : 28 keys located below display. Text mode key
(locking) for alpha characters. CAPS Lock key for alpha characters caps
switch. Floppy Disk Drive : External FDD Connector for operator panel
mounting Compact Disk Rom Drive : External IDE Connector for operator panel
mounting Power Supply : Removable 120/240 Power Supply, Auto Sensing
Operating System : Windows NT, Windows 2000 Outline Specification : 18.85in
(W) x 13.86in (H) x 7.16in (D) 478.8mm (W) x 352.0mm (H) x 181.9mm (D)
Environmental Protection : IP65 when panel mounted Standards and
Certification : CE and UL Hazardous (Class1, Division 2) 5. Kode Standar Mesin
CNC Mesin CNC hanya dapat membaca kode standar yang telah disepakati oleh
industri yang membuat mesin CNC. Dengan kode standar tersebut, pabrik mesin CNC
dapat menggunakan PC sebagai input yang diproduksi sendiri atau yang
direkomendasikan. Kode standar pada mesin CNC yaitu : a. Mesin Bubut 1) Fungsi
G G00 : Gerakan cepat G01 : Interpolasi linear G02/G03 : Interpolari melingkar
G04 : Waktu tinggal diam. G21 : Blok kosong G24 : Penetapan radius pada
pemrograman harga absolut G25/M17: Teknik sub program G27 : Perintah melompat
2) Pemotongan ulir G33 Pemotongan ulir dengan kisar tetap sama G64 Motor asutan
tak berarus G65 Pelayanan kaset G66 Pelayanan antar aparat RS 232 G73 Siklus
pemboran dengan pemutusan tatal G78 Siklus penguliran G81 Siklus pemboran G82
Siklus pemboran dengan tinggal diam. G83 Siklus pemboran dengan penarikan G84
Siklus pembubutan memanjang G85 Siklus pereameran G86 Siklus pengaluran G88
Siklus pembubutan melintang G89 Siklus pereameran dengan tinggal diam. G90
Pemrograman harga absolut G91 Pemrcgraman harga inkremental G92 Pencatat
penetapan G94 Penetapan kecepatan asutan G95 Penetapan ukuran asutan G110 Alur
permukaan G111 Alur luar G112 Alur dalam G113 Ulir luar G114 Ulir dalam G115
Permukaan kasar G116 Putaran kasar 3) Fungsi M M00 Berhenti terprogram M03
Sumbu utama searah jarum jam M05 Sumbu utama berhenti M06 Penghitungan panjang
pahat, penggantian pahat M08 Titik tolak pengatur M09 Titik tolak pengatur Ml 7
Perintah melompat kembali M22 Titik tolak pengatur M23 Titik tolak pengatur 4
M26 Titik tolak pengatur M30 Program berakhir M99 Parameter lingkaran M98
Kompensasi kelonggaran / kocak Otomatis b. Mesin Frais 1) Fungsi G G00 Gerakan
cepat G01 Interpolasi lurus G02 Interpolasi melinqkar searah iarum Jam G03
Interpolasi melinqkar berlawanan arah jarum jam G04 Lamanya tingqal diam. G21
Blok kosonq G25 Memanqqil sub program G27 Instruksi melompat G40 Kompensasi
radius pisau hapus G45 Penambahan radius pirau G46 Pengurangan radius pisau G47
Penambahan radius pisau 2 kali G48 Penguranqan radius pisau 2 kali G64 Motor
asutan tanpa arus (Fungsi penyetelan) G65 Pelavanan pita magnet (Fungsi
penyetetan) G66 Pelaksanaan antar aparat dengan RS 232 G72 Siklus pengefraisan
kantong G73 Siklus pemutusan fatal G74 Siklus penguliran (jalan kiri) G81
Siklus pemboran tetap G82 Siklus pemboran tetap dengan tinj diam G83 Siklus
pemboran tetap dengan pembuangantatal G84 Siklus penquliran G85 Siklus mereamer
tetap G89 Siklus mereamer tetap denqan tinqqal diam. G90 Pemroqraman nilai
absolut G91 Pemroqraman nilai inkremental G92 Penqqeseran titik referensi 2)
Fungsi M M00 Diam M03 Spindel frais hidup.searahjarumjam M05 Spindel frais mat!
M06 Penggeseran alat, radius pisau frais masuk M17 Kembali ke program pokok M08
M09 M20 Hubungan keluar M21 M22 M23 M26 Hubungan keluar- impuls M30 Program
berakhir M98 Kompensasi kocak / kelonggaran otomatis M99 Parameter dari
interpolasi melingkar (dalam hubungan dengan G02/303) c. Tanda Alarm A00 Salah
kode G/M A01 Salah radius/M99 A02 Salah nilaiZ A03 Salah nilai F A04 Salah
nilai Z A05 Tidak ada kode M30 A06 Tidak ada kode M03 A07 Tidak ada arti A08
Pita habis pada penyimpanan ke kaset A09 Program tidak ditemukan A10 Pita kaset
dalam pengamanan A11 Salah pemuatan A12 Salah pengecekan A13 Penyetelan
inchi/mm dengan memori program penuh A14 Salah posisi kepala frais / penambahan
jalan dengan LOAD ┴ / M atau ┤ / M A15 Salah nilai Y. A16 Tidak ada nilai radius pisau frais
A17 Salah sub program A18 Jalannya kompensasi radius pisau frais lebih kecil
dari nol 6. Mesin CNC Generasi Baru Operator mesin CNC yang akan memasukkan
program pada mesin sebelumnya harus sudah memahami gambar kerja dari komponen
yang akan dibuat pada mesin tersebut. Gambar kerja biasanya dibuat dengan cara
manual atau dengan computer menggunakan program CAD (Computer Aided Design).
Seiring dengan kemajuan teknologi di bidang computer, maka telah dikembangkan
suatu software yang berisi aplikasi gambar teknik dengan CAD yang sudah dapat
diminta untuk menampilkan program untuk dikerjakan dengan mesin CNC. Aplikasi
program tersebut dikenal dengan sebutan CAM (Computer Aided 5 Manufacturing).
Software CAM pada umumnya dibuat oleh pabrik yang membuat mesin CNC dengan
tujuan untuk mengoptimalkan kinerja mesin CNC yang diproduksinya. Dengan
menggunakan software CAM, seorang operator cukup membuat gambar kerja dari
benda yang akan dibuat dengan mesin CNC pada PC. Hasil gambar kerja dapat
dieksekusi secara simulasi untuk melihat pelaksanaan pengerjaan benda kerja di
mesin CNC melalui layer monitor. Apabila terdapat kekurangan atau kekeliruan,
maka dapat diperbaiki tanpa harus kehilangan bahan. Jika hasil eksekusi
simulasi sudah sesuai dengan yang diharapkan, maka program dilanjutkan dengan
eksekusi program mesin. Program mesin yang sudah jadi dapat langsung dikirim ke
mesin CNC melalui jaringan atau kabel atau ditransfer melalui media rekam.
Gambar 9. Tampilan Gambar Kerja dengan software CAD/CAM Gambar 10. Tampilan
Simulasi Mesin Bubut CAM Gambar 11. Tampilan Simulasi Mesin Frais CAM Gambar
12. a. Mesin CAD/CAM Gambar 12.b Mesin CAD/CAM 6 7. Masa Depan Mesin CNC Dengan
perkembangan teknologi informasi, maka di masa datang dimungkinkan input mesin
CNC dapat berasal dari gambar kerja manual yang dibaca melalui scan, kemudian
diinterpretasikan oleh PC yang terkoneksi dengan mesin CNC. Hasil dari
pembacaan scan akan diolah oleh software pada PC menjadi program simulasi
berupa CAD/CAM. Selanjutnya hasil simulasi akan dieksekusi menjadi program
mesin CNC yang siap dieksekusi untuk membuat benda kerja. 8. Kesimpulan a.
Mesin CNC sangat berperan dalam industri manufaktur yang memproduksi komponen
atau bagian suatu mesin/alat yang presisi dengan jumlah massal. b. PC sebagai
input bagi mesin CNC peranannya sangat dominan dalam kinerja mesin CNC. Mesin
CNC yang digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan tingkat kesulitan yang
tinggi dibutuhkan PC dengan kinerja yang tinggi pula. c. Mesin CNC memiliki
kode standar sebagai input yang dapat dieksekusi melalui PC yang direkomendasikan
oleh pabrik mesin CNC untuk mengoperasikan mesin CNC. d. Industri pembuat mesin
CNC selain menyediakan software untuk mesin CNC juga menyediakan software
perancangan CAD/CAM yang bersinergi dengan mesin CNC yang diproduksinya.
ANALISA MOTOR DC (DIRECT CURRENT) SEBAGAI PENGGERAK MOBIL
LISTRIK Nalaprana Nugroho1* , Sri Agustina1 1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
Teknik Universitas Sriwijaya, *Email : nala.prana@gmail.com Abstrak—Untuk
tujuan pengurangan polusi udara dan membantu pemerintah untuk mengurangi
subsidi bahan bakar, banyak instansi terkait berusaha untuk mengembangkan
produk mobil listrik. Dengan adanya mobil listrik ini, kita bisa mewujudkan
dunia yang bebas polusi atau yang biasa disebut Go Green. Pada penelitian ini,
penulis menganalisa motor dc yang dapat menggerakkan mobil listrik. Analisa
yang dilakukan meliputi pemilihan motor dc dan kapasitas motor dc yang
digunakan untuk menggerakkan mobil listrik. Pemilihan motor dc yang cocok
digunakan pada mobil listrik adalah motor dc seri, karena motor dc seri
memiliki karakteristik dengan nilai torsi sebesar kuadrat arus, Dengan
karakteristik tersebut, motor dc seri memiliki torsi starting yang baik untuk
menggerakkan beban mobil listrik. Dalam analisa ini, daya yang dibutuhkan pada
sudut kemiringan 30°adalah sebesar 21,6kW dengan kecepatan gerak 16,3 m/s atau
sebanding dengan 59 km/jam dengan berat beban total 270kg. Jika dibandingkan
mobil hybrid secara umum yang memiliki kecepatan 50 km/jam, maka analisa ini
sudah memenuhi persyaratan. Namun, untuk lintasan yang datar,dengan daya 3,1kW
mobil mampu bergerak hingga kecepatan 2,35 m/s atau sebanding dengan 85 km/jam.
Dengan kata lain, hanya diperlukan dayadaya 3,1kW untuk menggerakkan mobil
listrik dengan kecepatan normal. Kata Kunci: Pemilihan Motor DC, Mobil listrik,
Daya Motor, Kecepatan Mobil. Abstract—For the purpose of reducing air pollution
and supporting the government program in reducing fuel subsidies, many
researchers try to develop an electric car. With the electric car, we can
realize the world which free of pollution or commonly known as Go Green. In
this last project, the analysis is done in the selection of direct current
motor and capacity of direct current motor for electric car. The ideal direct
current motoris series type because the characteristics torque is the square of
current. direct currentmotor series has a good starting torque to move electric
car. In this analysis, energy was generated in angle 30° is 21,6kW with
movement speed 16,3 m/s or similar with 59 km/hour and total weight 270kg. If
we compare to hybrid cars which has speed 50km/hour. So, this analysis was
compilled requirements. However, for a flat track with an energy power 3,1kW,
car can move with speed 2,35 m/s or similar with speed 8,5km/hour. In
conclusion is direct currentmotor with energy 3,1kW can move the electric car
withnormal speed. Keywords.Selection Motor Direct Current, Electric Car, Power
Energy, Movement Speed I. PENDAHULUAN Semakin seriusnya permasalahan bahan
bakar minyak dan polusi udara membuat orang mulai memikirkan untuk membuat
kendaraan yang lebih ekonomis dan mengurangi polusi udara. Mobil LCGC (Low Cost
Green Car) merupakan mobil dengan menggunakan energy alternatif. Mobil yang
dikembangkan untuk mengurangi polusi dan harganya terjangkau untuk kelas
menengah. Mobil listrik ini sedang banyak dikembangkan oleh banyak pihak.
termasuk mahasiswa unsri jurusan elektro tahun 2012. Penulisan ini merujuk pada
rancang bangun mobil listrik yang dilakukan oleh Didit Haryadi, mahasiswa
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya dalam Tugas
Akhirnya yang berjudul Pemilihan Motor DC dan Kapasitasnya Pada Mobil Listrik.
Kekurangan dari rancang bangun mobil listrik ini adalah laju kecepatan mobil
masih lambat. Hal ini disebabkan kapasitas motor listrik yang digunakan sebagai
penggerak mobil listrik relatif kecil. Dengan data yang ada, penulis mencoba
mengkorelasikan dengan pembuatan mobil listrik hybrid. Mobil listrik hybrid
pada umum nya memiliki kecepatan 50 km/jam atau setara dengan 14 m/s. Dengan
asumsi ini, penulis mencoba untuk menganalisa ulang perhitungan dalam rancang
bangun mobil listrik ini secara literature, terutama pada pemilihan jenis dan
kapasitas motor dc yang akan dikembangkan oleh peneliti selanjutnya. A. Tujuan
Penelitian Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah : 1.
Mengetahui besar kapasitas motor dc yang seharusnya digunakan. 2. Memperoleh
pemahaman tentang pemilihan motor yang tepat untuk suatu aplikasi yang dalam
hal ini sebagai penggerak mobil listrik. B. Pembatasan Masalah Dalam penulisan
ini, permasalahan akan dibatasi hanya pada pemilihan jenis motor penggerak
mobil listrik dan menentukan kapasitas motor yang diinginkan tersebut.
Mikrotiga, Vol 2, No. 1 Januari 2015 ISSN : 2355 - 0457 | 29 II. DASAR TEORI A.
Pengertian Dasar Motor DC. [4] Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah
pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Dalam motor dc
terdapat dua kumparan yaitu kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan
megan magnet dan kumparan jangkar yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya
gaya gerak listrik (ggl E). Jika arus dalam kumparan jangkar berinteraksi
dengan medan magnet, akan timbul torsi (T) yang akan memutar motor. B. Motor
Arus Searah Berpenguat Sendiri[4] Motor DC dengan penguat sendiri (self
excited) didefinisikan sebagai motor DC dimana arus kumparan medan diperoleh
dari sumber arus DC yang sama dengan arus yang digunakan pada kumparan jangkar.
Berdasarkan cara menghubungkan kumparan medan dan kumparan jangkar, secara umum
motor dc diklasifikasi dalam 3 macam, yaitu : 1. Motor Arus Searah berpenguat
shunt (paralel) 2. Motor arus searah berpenguat seri 3. Motor arus searah
berpenguat kompon 1. Motor Arus Searah Berpenguat Shunt[4,8,9] Rangkaian motor
DC dimana kumparan medan dan kumparan jangkar terhubung secara paralel.
Rangkaian ekivalen motor dc berpenguat shunt adalah sebagai berikut : Gambar 1.
Rangkaian ekivalen motor dc shunt[4] a. Karakteristik Motor DC Shunt. [4,6]
Gambar 2 menunjukkan rangkaian listrik dari suatu motor DC shunt. Arus medan
Ish besarnya konstan karena kumparan medan langsung terhubung dengan tegangan
sumber Vt yang dianggap konstan. Oleh karena itu fluksi di dalam motor shunt
hampir dapat dikatakan konstan. Gambar 2. Kurva Karakteristik Ta/Ia[4,6] i.
Karakteristik Ta/Ia Di dalam motor DC, torsi jangkar Ta dinyatakan sebagai
berikut : a a I (1)f =T karena motor beroperasi dengan tegangan sumber
yang konstan, fluksi Φ juga konstan (dengan mengabaikan reaksi jangkar),
sehingga persamaan (1) dapat dinyatakan sebagai I (2)»a
a T Dengan demikian, karakteristik Ta/Ia
motor DC shunt merupakan garis lurus yang melalui titik asal seperti
ditunjukkan pada Gambar 2. Torsi poros (Tsh) lebih kecil dibandingkan Ta dan
ditunjukkan oleh garis putus-putus. Jelas terlihat pada kurva bahwa dibutuhkan
arus yang cukup besar untuk menstart motor dengan beban yang berat. Oleh karena
itu, motor DC shunt tidak boleh distart dalam keadaan berbeban berat. ii.
Karakteristik n/Ia Kecepatan motor DC, n diberikan oleh persamaan berikut : f »Ea n (3) Fluksi Φ dan GGL lawan Ea di dalam motor
DC shunt hampir konstan di bawah kondisi normal. Dengan demikian, kecepatan
motor DC shunt selalu konstan walaupun arus jangkar berubah-ubah nilainya.
Dengan kata lain, ketika beban bertambah, Ea ( Vt - IaRa) dan Φ berkurang
akibat jatuh tegangan pada tahanan jangkar dan reaksi jangkar. Ea berkurang
lebih sedikit daripada Φ sehingga kecepatan motor menurun sedikit dengan
pertambahan beban (garis AC) seperti terlihat pada Gambar 3. Gambar 3. Kurva
Karakteristik n/Ia[4,6] iii. Karakteristik n/Ta Perubahan torsi jangkar,Ta
terhadap putaran motor n digambarkan seperti gambar 4 Gambar 4. Kurva
Karakteristik n/Ta[4,6] Dari karakteristik di atas, terlihat bahwa Mikrotiga,
Vol 2, No. 1 Januari 2015 ISSN : 2355 - 0457 | 30 (i) Terdapat sedikit
penurunan kecepatan motor DC shunt dari kondisi tanpa beban sampai beban penuh.
Dengan demikian, dapat dianggap sebagai motor kecepatan konstan. (ii) Torsi
start-nya tidak tinggi karena Ta ~ I 2. Motor Arus Searah Berpenguat
Seri[4,5,6] Rangkaian ekivalen motor arus searah berpenguat seri, dapat
digambarkan sebagai berikut : Gambar 5. Rangkaian ekivalen motor dc seri[4,5,6]
a. Karakteristik Motor DC seri.[4] i. Karakteristik Ta/Ia Kita telah mengetahui
bahwa If
»a a T . Didalam kasus ini, dalam kumparan medan juga
mengalir arus jangkar Ia, sehingga dapat dinyatakan bahwa I»
f dimana I = Ia = If,
sehingga persamaan Torsi di atas dapat ditulis sebagai berikut : 2 I (4)»a
a T Pada beban yang ringan, Ia dan Φ
bernilai kecil. Tetapi Ta akan naik dengan cepat sebanding dengan kuadrat arus,
sehingga kurva Ta/Ia memiliki kurva seperti parabola. Torsi jangkar memiliki
karakteristik yang sama dengan seperti pada gambar 6 dibawah ini : Gambar 6.
Kurva Karakteristik Ta/Ia [4] ii. Karakteristik N/Ia[4] Ketika beban menjadi
berat, arus jangkar akan semakin naik. Karena kecepatan melambat (penurunan ggl
induksi Eb diikuti arus jangkar yang besar), maka arus beban dan arus jangkar
turun dengan nilai yang kecil. Akibatnya, kecepatan menjadi sangat tinggi.
Gambar 7. Karakteristik N/Ia [4] iii. Karakteristik N/Ta atau karakteristik
mekanik. Ketika kecepatan tinggi, torsi menjadi kecil. Ini sangat berhubungan
dengan karakteristik N/Ia seperti dilihat pada gambar dibawah ini : Gambar 8.
Kurva Karakteristik N/Ta[4] Point penting yang dapat diambil dari Motor DC
Seri[7] 1. Medan dan jangkar dihubungkan secara seri 2. Supply tegangan konstan
3. Torka berbanding lurus terhadap , dan 4. Pengontrolan kecepatan dapat
dilakukan dengan mengatur perubahan Ra + Rf 5. Resistansi start (Ra + Rf) akan
membatasai arus yang sangat besar 6. Kecepatan tanpa beban susah untuk di dapat
(karena terlalu tinggi). 7. Kecepatan akan sangat tinggi pada tanpa beban dan
motor seri besar tidak perlu dihubungkan pada beban mekanik dengan belt atau
mekanik lainnya yang memungkinkan untuk bisa rusak akibat getaran. 3. Motor
Arus Searah Berpenguat Kompon[9] Rangkaian ekivalen motor arus searah
berpenguat kompon ,dapat digambarkan pada gambar 9 : Gambar 9. Rangkaian ekivalen
motor dc kompon[9] Motor dc kompon memiliki aplikasi beban terbesar, yang
membutuhkan torsi starting yang tinggi ataupun beban yang berpulsasi, seperti
electric shovel, metal Mikrotiga, Vol 2, No. 1 Januari 2015 ISSN : 2355 - 0457
| 31 stamping machines, reciprocating pumps, hoist dan kompressor.Karakteristik
kerja motor dc kompon, digambarkan pada gambar 10: Gambar 10. Kurva kecepatan
vs arus jangkar motor dc kompon[9] C. Daya Pada Mobil Listrik[11] Dasar
pemikiran yang penting dalam menentukan kapasitas motor listrik sebagai
pengerak kendaraan listrik adalah prediksi kinerja dan jangkauan. Dalam
kendaraan listrik, hal yang perlu ditinjau antara lain adalah massa total
kendaraan dan daya motor listrik. Dalam perencanaan ini akan ditinjau sejumlah
parameter yang sangat mempengaruhi kinerja dan jangkauan. 1. Gaya Tarikan
(Tractive Effort) [11] Untuk menentukan kinerja sebuah kendaraan diperlukan
sebuah persamaan gaya yang dibutuhkan oleh kendaraan tersebut dengan
memperhitungkan gaya gesekan antara roda (ban) dengan permukaan jalan (tanah).
Sebuah kendaraan bermassa massa m, melaju dengan kecepatan v, mendaki bukit
dengan kemiringan sudut ψ, seperti pada gambar 11. Gaya dorong kendaraan harus
dapat mengatasi hal berikut : a. hambatan gelinding; b. gesekan udara; c.
komponen berat kendaraan ketika menuruni bukit/ lereng; d. mengendalikan
kendaraan ketika kecepatannya tidak konstan Pada akhirnya kita harus
mempertimbangkan hal-hal di atas. Gambar 11. Diagram gaya pada kendaraan yang
bergerak disepanjang bidang miring.[11] a. Gaya Hambat (Rolling Resistance
Force, Frr) [11] Gaya hambat ini terutama disebabkan oleh gesekan ban kendaraan
terhadap jalan, gesekan di bantalan dan sistem gear (gearing system). Gaya
hambat ini nilainya hampir konstan, dan hampir tidak tergantung pada kecepatan
kendaraan. Nilai ini sebanding dengan berat kendaraan.[11] Gaya gesekan ini
dinyatakan dengan persamaan: Frr = µrr mg (5) Dimana μrr adalah koefisien
rolling resistance. Faktor utama yang mempengaruhi μrr adalah jenis ban dan tekanan
ban. Setiap pengendara sepeda akan sangat mengerti tentang hal ini, kinerja ban
sepeda akan lebih baik jika ban dipompa sampai tinggi tekanan, meskipun
perjalanan mungkin kurang nyaman. Nilai μrr dapat dengan mudah diperoleh dengan
menggerakkan kendaraan perlahan dan stabil serta mengukur gaya yang dibutuhkan.
Nilai-nilai spesifik dari μrr adalah 0,015 untuk ban radial, dan turun menjadi
sekitar 0,005 untuk ban-ban yang dirancang khusus terutama untuk kendaraan
listrik. b. Gaya Gesekan Angin (Aerodynamic Drag) [11] Rumus untuk komponen ini
adalah: (6) Dimana ρ adalah kerapatan (densitas) udara, A adalah luas bidang
frontal, dan v adalah kecepatan. Cd adalah konstanta yang disebut koefisien
gesekan (drag coeficient). Koefisien gesekan Cd dapat diperkecil dengan desain
kendaraan yang baik. Sebuah nilai khas untuk sebuah mobil sedan adalah 0,3,
tetapi beberapa desain kendaraan listrik telah mencapai nilai serendah 0,19.
Beberapa kendaraan, seperti sepeda motor dan bus pasti akan memiliki nilai yang
jauh lebih besar. Cd sekitar 0,7 dan ini merupakan masalah khusus.
Kepadatan/kerapatan udara sudah tentu bervariasi dengan suhu, ketinggian dan
kelembaban. Namun nilai 1,25 kg.m-3 adalah nilai yang masuk akal untuk
digunakan dalam banyak kasus. Dengan menggunakan satuan SI (m2 untuk A, ms-1
untuk v) maka nilai Fad dapat dinyatakan dalam Newton. c. Gaya Daki Bukit[11]
Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kendaraan menaiki lereng adalah yang
paling mudah untuk ditentukan. Dengan resolusi sederhana berdasarkan gambar di
atas, diperoleh persamaan: (7) d. Gaya Percepatan[11] Untuk mengubah kecepatan
kendaraan, diperlukan gaya yang mampu mengatasi gaya hambat dan memberi
percepatan linear kendaraan. Gaya ini dinyatakan dalam persamaan : Mikrotiga,
Vol 2, No. 1 Januari 2015 ISSN : 2355 - 0457 | 32 Fla = ma (8) e. Total
tractive effort[11] Total tractive effort adalah jumlah dari semua gaya di
atas. (9) Perlu diingat, bahwa Fla dan Fωa akan negatif jika kendaraan
melambat, dan Fhc yang akan negatif jika kendaraan tersebut akan menurun. Laju
alir energi dibutuhkan adalah : (10) Dengan mengetahui laju alir energi, akan
dapat ditentukan kapasitas motor yang dibutuhkan oleh sebuah mobil listrik.
III. METODOLOGI PENELITIAN A. Diagram Alir (Flowchart) Langkah kerja
perencanaan ini digambarkan dalam bentuk diagram alir pada gambar 12: Gambar
12. Flowchart Pengukuran dan Perhitungan IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pemilihan
Motor DC Dasar pemikiran dalam pemilihan motor listrik sebagai penggerak mobil
listrik adalah bahwa motor listrik tersebut harus mampu menghasilkan torsi
starting yang tinggi dengan arus yang rendah. Hubungan antara torsi yang
dihsilkan,Ta dan arus yang diserap motor dari sistem dapat ditunjukkan dalam
tabel 1 berikut : TABEL 1 TORSI VS ARUS JANGKAR PADA MOTOR DC Jenis Motor DC
Torsi vs Arus Jangkar Shunt Iµa T Seri 2 Iµa
T Kompon Iµa
T Dari hubungan antara torsi dan arus
beban masingmasing jenis motor dc, ternyata yang memenuhi kriteria sebagai
penggerak mobil listrik adalah motor dc berpenguat seri. Ditinjau dari
karakteristiknya juga, motor dc berpenguat seri yang paling memenuhi. Pada
rancang bangun mobil listrik sebelumnya digunakan mobil listrik dengan
penggunaan motor dc magnet permanen, sehingga medan magnet yang dihasilkan
adalah konstan. Untuk memperoleh torsi yang cukup, diperlukan arus yang cukup
besar, sehingga kurang ekonomis ditinjau dari sisi penggunaan energi. B.
Analisa Data Untuk mengetahui berapa besar daya yang dibutuhkan oleh mobil
listrik, kita harus memperhatikan kemampuan mobil tersebut dalam mendaki bukit
(tanjakan). Pada perhitungan disini gaya daki maksimum dihitung ketika mobil
mendaki bukit dengan kemiringan maksimum sebesar 30°, karena sudut ekstrim yang
mampu dilakukan mobil hanya kurang lebih 30°. Pada gambar dibawah ini, sudut
daki yang dimaksud adalah . Gambar 13. Komposisi gaya pada mobil Tidak Ya MULAI
Studi Literatur Menentukan Jenis Mobil Menentukan parameter dengan menggunakan
pengukuran data mobil listrik yang telah dibuat Pemeriksaan Hasil Data Data
yang diperoleh cukup? Menghitung Gaya yang bekerja Menghitung Daya Yang akan
digunakan Mobil Listrik Selesai Mikrotiga, Vol 2, No. 1 Januari 2015 ISSN :
2355 - 0457 | 33 1. Menghitung Gaya yang Bekerja pada Mobil Dengan menjumlahkan
total gaya yang bekerja, kita bisa mendapatkan daya yang dibutuhkan untuk
menggerakkan mobil listrik tersebut. (11) Gaya rolling resistance : Gaya
aerodynamic : Gaya Daki Bukit : Gaya Percepatan : Total gaya yang dihasilkan :
Daya yang dibutuhkan : 14 = 21.632,15225 21,6 kW Pada saat mobil dengan gaya penuh,
mobil membutuhkan daya sebesar 21,6 kW. 2. Menghitung kecepatan pada sudut
kemiringan tertentu Ketika mobil dibidang Horizontal sudut (0°) : 0 N Daya
total dibidang Horizontal Daya yang dibutuhkan : Pada bidang datar, mobil hanya
membutuhkan 3,1 kW dengan asumsi percepatan 14 m/s. Ketika mobil dibidang
miring (10°) : 459,4730781 N Total gaya yang dibutuhkan : Daya yang dibutuhkan
: Untuk bidang miring lainnya dapat dilihat dalam tabel berikut. TABEL 2 BIDANG
MIRING Kemiringan ( 0 ) Ftotal (N) P (kW) 10 681,6268 9,5 20 904,9853 15,8 30
1545,15 21,6 Pada saat mobil berada dibidang datar dengan sudut 30°, mobil
listrik hanya membutuhkan 21,6 kW dengan asumsi percepatan 14 m/s. Mencari
kecepatan yang dibutuhkan jika pada saat mobil berdaya 21,6 kW 3. Menghitung
Kecepatan Maksimal Jika kita ingin mendapatkan kecepatan maksimum yang
dihasilkan oleh motor dengan daya sebesar 21,6kW , maka kita harus
menghitungnya sebagai berikut : 1323 = 222,15 N = 350 km/jam V. KESIMPULAN Dari
analisa di atas, diperoleh kesimpulan sebagai berikut. Mikrotiga, Vol 2, No. 1
Januari 201 5 ISSN : 2355 - 0457 | 34 1. Pemilihan motor dc yang cocok adalah
motor dc seri karena motor dc seri memiliki karakteristik torsi sebesar I². 2.
Daya yang dibutuhkan untuk sudut 30° adalah sebesar 21,6 kW dengan kecepatan
yang ditempuh sebesar 16.3 m/s atau 59 km/jam. DAFTAR PUSTAKA [1]
http://id.wikibooks.org/wiki/Rumus Rumu sFisika_Lengkap/Gaya_dan_tekanan,
diakses pada tanggal 27 Desember 201 3 [2] http://id.wikibooks.org/wiki/Rumus -
Rumus_Fisika_Lengkap/Dinamika_rotasi, diakses pada tanggal 27 Desember 2013 [3]
http://www.rumus - fisika.com/2013/01/kelajuan -dan - kecepatan.html, diakses
pada tanggal 27 Desember 2013. [4] Gottlieb, Irving, ”Practical Electric Motor
Handbook” .Great Britain: Biddles Ltd., 1997.
[5]http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211083igustiagunggede/2013/04/ 29/4/ ,
diakses pada tanggal 28 Maret 2014) [6] Chen, Ben, “Motor DC” Singapore :
National Universit y Singapore, 2003. [7] Sronggot. 2008 . ”DC MOTOR DRIVES ,
[pdf] , http://sronggot.files.wordpress.com/2008/06/msword -dc -motor -
drives.pdf, diakses pada tanggal 27 Maret 2014) [8] Hughes, Austin, ”Electric
Motors and Drives” .Great Britain : Elsevier Ltd., 1990. [9] El Sharkawi,
Mohamed A . , “Fundamentals of Electric Drives” . USA: Brooks/Cole Publising
Co., 2000. [10] Carryer, Kenny dan Ohline. 2003. “Chapter 19: Permanent Magnet
DC Motor Characteristics, [pdf],
(http://ebookbrowsee.net/ch19-dcmotors-pdf-d247198961, diakses pada tanggal 27
Desember 2013) [11] Hathaway, Richard B., “Mechanical Engineering Vehicle
Design”. Western Michigan University : Lecture Notes.,2000. [12] Suparno,
Supriyanto. 2007.” Komputasi untuk Sains dan Teknik Menggunakan Matlab”.
Universitas Indonesia: Departemen Fisika -FMIPA. [13] Didit Haryadi,“ Studi
Pemilihan Motor DC Dan Kapasitasnya Pada Mobil Listrik”. Universitas Sriwijaya,
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, 2012
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar