1. beban pada elemen mesin 2015
TRANSCRIPT
![Page 1: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/1.jpg)
![Page 2: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/2.jpg)
BebanBeban yangyang terjaditerjadi padapada ElemenElemen MesinMesin
• Mesin atau peralatan serta komponen-komponenya pasti menerima beban operasionaldan beban lingkungan dalam melakukanfungsinya.• Beban dapat dalam bentuk gaya, momen,
defleksi, temperatur, tekanan dan lain-lain.Analisis pembebanan dalam perancangan mesinatau komponen mesin sangatlah penting, karenajika beban telah diketahui maka dimensi,kekuatan, material, serta variabel design lainnyadapat ditentukan.
• Mesin atau peralatan serta komponen-komponenya pasti menerima beban operasionaldan beban lingkungan dalam melakukanfungsinya.• Beban dapat dalam bentuk gaya, momen,
defleksi, temperatur, tekanan dan lain-lain.Analisis pembebanan dalam perancangan mesinatau komponen mesin sangatlah penting, karenajika beban telah diketahui maka dimensi,kekuatan, material, serta variabel design lainnyadapat ditentukan.
![Page 3: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/3.jpg)
BebanBeban yangyang terjaditerjadi padapada ElemenElemen MesinMesin
• Jenis beban pada suatu mesin/peralatan dapat dibagimenjadi beberapa kelas berdasarkan karakter beban yangbekerja dan adanya gerakan atau perpindahan.
• Jika konfigurasi umum dari mesin telah didefinisikandan gerakan kinematikanya telah dihitung, maka tugasberikutnya adalah menganalisis besar dan arah semuagaya, momen, dan beban lainnya. Beban-beban ini dapatsaja konstan atau bervariasi terhadap waktu. Komponenmesin dimana gaya tersebut bekerja juga bisa dalamkeadaaan diam (statik) atau bergerak. Dengan demikiankelas pembebanan dapat dibedakan menjadi empat yaitu:
• Jenis beban pada suatu mesin/peralatan dapat dibagimenjadi beberapa kelas berdasarkan karakter beban yangbekerja dan adanya gerakan atau perpindahan.
• Jika konfigurasi umum dari mesin telah didefinisikandan gerakan kinematikanya telah dihitung, maka tugasberikutnya adalah menganalisis besar dan arah semuagaya, momen, dan beban lainnya. Beban-beban ini dapatsaja konstan atau bervariasi terhadap waktu. Komponenmesin dimana gaya tersebut bekerja juga bisa dalamkeadaaan diam (statik) atau bergerak. Dengan demikiankelas pembebanan dapat dibedakan menjadi empat yaitu:
![Page 4: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/4.jpg)
Jenis beban pada suatu mesin/peralatan dapat dibagi menjadibeberapa kelas berdasarkan karakter beban yang bekerja danadanya gerakan atau perpindahan
Beban statik Beban dinamik
Elemen diam Kelas 1 Kelas 2
Elemen bergerak Kelas 3 Kelas 3
![Page 5: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/5.jpg)
Aplikasi beban berdasarkan daerah pembebanan dapatdiklasifikasikan menjadi dua yaitu
• Beban terkonsentrasi :beban yangdiaplikasikan padadaerah yang sangatkecil dibandingkandengan luas komponenyang dibebani, dapatdiidealisasikan menjadibeban terkonsentrasipada suatu titik.
• Beban terkonsentrasi :beban yangdiaplikasikan padadaerah yang sangatkecil dibandingkandengan luas komponenyang dibebani, dapatdiidealisasikan menjadibeban terkonsentrasipada suatu titik.
![Page 6: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/6.jpg)
Aplikasi beban berdasarkan daerah pembebanan dapatdiklasifikasikan menjadi dua yaitu
• Beban terdistribusi :beban didistribusikanpada suatu daerahtertentu.
![Page 7: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/7.jpg)
Berdasarkan lokasi dan metoda aplikasi beban serta arahpembebanan, beban dapat diklasifikasikan menjadi : Bebannormal, beban geser, beban lentur, beban torsi, dan beban
kombinasi.
![Page 8: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/9.jpg)
Load (beban)
Definisi: sembarang gaya luar yang bekerja pada suatukomponen mesin.
Ada tiga jenis beban :1. Dead or steady load2. Live or varying load3. Suddenly applied or Shock load
Suatu komponen mesin lebih mudah menahan bebanmati dari pada beban hidup, dan lebih tahan terhadapbeban hidup dari pada beban kejut.
Definisi: sembarang gaya luar yang bekerja pada suatukomponen mesin.
Ada tiga jenis beban :1. Dead or steady load2. Live or varying load3. Suddenly applied or Shock load
Suatu komponen mesin lebih mudah menahan bebanmati dari pada beban hidup, dan lebih tahan terhadapbeban hidup dari pada beban kejut.
![Page 10: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/12.jpg)
Beban DinamisSifat bahan dalam yg mendapat pembebanan yg bergetar atauber-osilasi berbeda dari perilaku bahan di bawah beban statis
Beban dinamis adalah beban yg diberikan secara teratur danterus menerus dalam rentang waktu tertentu
Jenis beban dinamis:• beban dinamis ganti
Yaitu beban dinamis yg diterima secara bergantian pada arah danbentuk yg berlawananMisal : tarik-tekan, tekuk bolak-balik, putir bolak-balik
• beban dinamis ulangYaitu beban dinamis yg diterima pada arah dan besar yg samasecara berulang
Beban dinamis dalam waktu lama akan mengakibatkan kelelahanbahan
Sifat bahan dalam yg mendapat pembebanan yg bergetar atauber-osilasi berbeda dari perilaku bahan di bawah beban statis
Beban dinamis adalah beban yg diberikan secara teratur danterus menerus dalam rentang waktu tertentu
Jenis beban dinamis:• beban dinamis ganti
Yaitu beban dinamis yg diterima secara bergantian pada arah danbentuk yg berlawananMisal : tarik-tekan, tekuk bolak-balik, putir bolak-balik
• beban dinamis ulangYaitu beban dinamis yg diterima pada arah dan besar yg samasecara berulang
Beban dinamis dalam waktu lama akan mengakibatkan kelelahanbahan
![Page 13: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/13.jpg)
Macam Beban Dinamik
Beban Dinamik Ganti
1. Ganti Tarik-Tekan
2. Ganti Tekuk
3. Ganti Puntir
Beban Dinamik Ulang
1. Ulang Tarik
2. Ulang Tekan
3. Ulang Tekuk
4. Ulang Puntir
1. Ganti Tarik-Tekan
2. Ganti Tekuk
3. Ganti Puntir
1. Ulang Tarik
2. Ulang Tekan
3. Ulang Tekuk
4. Ulang Puntir
![Page 14: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/14.jpg)
Beban Dinamik Ganti
Tarik-TekanBeban tarik (+) dan tekan (-) diberikan scr bergantian pdinterval waktu tertentu
(a) Beban tarik-tekan ygdiberikan sama besar
(b) Beban tarik lebih besardrpd beban tekan ygdiberikan
(c) Beban tekan lebih besardrpd beban tarik ygdiberikan
t
(+)
(-)
0t
(+)
(-)
0t
(+)
(-)
0
![Page 15: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/15.jpg)
Beban Dinamik Ulang
Tarik atau TekanBeban tarik (+) dan tekan (-) scr berulang diberikan dalaminterval waktu tertentu
(a) Beban ulang tarik (b) Beban ulang tekan
t
(+)
(-)
0t
(+)
(-)
0
![Page 16: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/16.jpg)
• Deformasi plastik terjadi akibat adanyaTEGANGAN yang terjadi pada setiap elemenmesin.
• Tegangan adalah sesuatu yang tidak bisadilihat dan terjadi didalam elemen.
• Beban Tegangan Deformasi
• Deformasi plastik terjadi akibat adanyaTEGANGAN yang terjadi pada setiap elemenmesin.
• Tegangan adalah sesuatu yang tidak bisadilihat dan terjadi didalam elemen.
• Beban Tegangan Deformasi
![Page 17: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/18.jpg)
Tegangan pada Elemen Mesin
Tegangan NORMAL
Gaya Aksial (tarikatau tekan)
Momen LenturGaya Radial
Tegangan GESER
Momen LenturGaya Radial
Gaya Geser (gayalintang )
Momen Puntir(Torsi)
![Page 19: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/19.jpg)
Stress (tegangan)
Ketika ada suatu sistem gaya luar atau bebanbekerja pada suatu benda, maka pada setiappotongan melintang benda tersebut akanmuncul gaya dalam (internal forces: besarnyasama tetapi arahnya berlawanan) menahanbeban tersebut.
Gaya dalam per satuan luas penampangmelintang benda tersebut : stress.
Ketika ada suatu sistem gaya luar atau bebanbekerja pada suatu benda, maka pada setiappotongan melintang benda tersebut akanmuncul gaya dalam (internal forces: besarnyasama tetapi arahnya berlawanan) menahanbeban tersebut.
Gaya dalam per satuan luas penampangmelintang benda tersebut : stress.
![Page 20: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/20.jpg)
Tensile stress & strain
P P
x
x
P ftPft
P ftPft
lltarikregangan
APtariktegangan
t
t
:
:
![Page 21: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/22.jpg)
Compressive stress & strain
P P
x
x
P ftPft
lltarikregangan
APtariktegangan
c
c
:
:
Teg. Tarik menyebabkan luas penampang mengecil (tegangan membesar)Teg. Tekan menyebabkan luas penampang membesar (tegangan mengecil)
![Page 23: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/23.jpg)
Mathematically :
Tegangan Normal Akibat Gaya Aksial
bendaangmelpenampangluasA
NjabeyangbebanPmmNtegangan
AP
intker)/( 2
bendaangmelpenampangluasA
NjabeyangbebanPmmNtegangan
AP
intker)/( 2
![Page 24: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/24.jpg)
Momen Lentur
• Penyebab momen lentur adalah Gaya Radial.
• Gaya radial bekerja tegak lurus sumbu poros
• Akibat momen lentur pada poros yaitu porosmengalami melendut.
• Penyebab momen lentur adalah Gaya Radial.
• Gaya radial bekerja tegak lurus sumbu poros
• Akibat momen lentur pada poros yaitu porosmengalami melendut.
L
Gaya Radial, FR
MLMmax = FR (L/2)
![Page 25: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/25.jpg)
Tegangan Normal Akibat MomenLentur
IcxM L
IcxM L
c
d
Sebuah titik yang diamati
Penampang Poros
![Page 26: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/26.jpg)
Shear stress & strain
PP P
P
:
:
geserregangan
APgesertegangan s
![Page 27: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/30.jpg)
Strain (regangan)
Besarnya deformasi per satuan panjang : strain.
mmulamulapanjangl
mbendapanjangperubahanlregangan
ll
mmulamulapanjangl
mbendapanjangperubahanlregangan
ll
![Page 31: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/31.jpg)
Modulus Young
bila suatu material dibebani dalam bataselastisnya, maka tegangan yang bekerja akanproporsional terhadap regangan.
lAlPfEatau
E
..
![Page 32: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/32.jpg)
Shear Modulus atau modulus of rigidity
Experimentally: bila suatu material dibebani dalambatas elastisnya, maka tegangan geser yangbekerja akan proporsional terhadap regangangesernya.
s
s
Gatau
G
![Page 33: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/33.jpg)
Tabel harga E dan G untuk beberapa materialyang sering dipakai sehari-hari
Material E (kg/cm2) G (kg/cm2)
Steel 2 to 2.2 x 106 0.8 to 1.0 x 106
Wrought iron 1.9 to 2.0 x 106 0.8 to 0.9 x 106
Cast iron 1.0 to 1.6 x 104 0.4 to 0.5 x 104
Copper 0.9 to 1.1 x 105 0.3 to 0.5 x 106Copper 0.9 to 1.1 x 105 0.3 to 0.5 x 106
Brass 0.8 to 0.9 x 104 0.3 to 0.5 x 106
Timber 0.1x 105 0.1x 106
![Page 34: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/34.jpg)
Contoh
A rectangular base plate is fixed at each of its four corners bya 20 mm diameter bolt and nuts as shown in Fig. The platerests on washer of 22 mm internal diameter and 50 mmexternal diameter. Copper washer which are placedbetween the nut and the plate are 22 mm internaldiameter and 44 mm external diameter.
If the base plate carries a load of 12 tonnes (including selfweight, which is equally distributed on the four corners),calculate the stress on the lower washer before the nutsare tightened.
What could be the stress in the upper and lower washer,when the nuts are tightened so as to produce a tension of500 kg on each bolt ?
A rectangular base plate is fixed at each of its four corners bya 20 mm diameter bolt and nuts as shown in Fig. The platerests on washer of 22 mm internal diameter and 50 mmexternal diameter. Copper washer which are placedbetween the nut and the plate are 22 mm internaldiameter and 44 mm external diameter.
If the base plate carries a load of 12 tonnes (including selfweight, which is equally distributed on the four corners),calculate the stress on the lower washer before the nutsare tightened.
What could be the stress in the upper and lower washer,when the nuts are tightened so as to produce a tension of500 kg on each bolt ?
![Page 35: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/35.jpg)
Another exercise
A pull of 80 kN is transmitted from a bar X to thebar Y through a pin as shown in fig. If themaximum permissible tensile stress in the baris 100 N/mm2 and the permissible shearstress in the pin is 80 N/mm2, find thediameter of bars and of the pin.
A pull of 80 kN is transmitted from a bar X to thebar Y through a pin as shown in fig. If themaximum permissible tensile stress in the baris 100 N/mm2 and the permissible shearstress in the pin is 80 N/mm2, find thediameter of bars and of the pin.
![Page 36: 1. Beban Pada Elemen Mesin 2015](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052212/587941951a28ab806a8ba054/html5/thumbnails/36.jpg)
Terima Kasih
• Bersambung ke Kekuatan Material