MATERI ELEMEN MESIN

SAMBUNGAN PAKU KELING

PENGERTIAN

Paku keling / rivet adalah salah satu metode penyambungan yang sederhana. sambungan keling umumnya diterapkan pada jembatan, bangunan, ketel, tangki, kapal Dan pesawat terbang. Penggunaan metode penyambungan dengan paku keling ini juga sangat baik digunakan untuk penyambungan pelat-pelat alumnium. Pengembangan Penggunaan rivet dewasa ini umumnya digunakan untuk pelat-pelat yang sukar dilas dan dipatri dengan ukuran yang relatif kecil. Setiap bentuk kepala rivet ini mempunyai kegunaan tersendiri, masing masing jenis mempunyai kekhususan dalam penggunaannya.

Sambungan dengan paku keling ini umumnya bersifat permanent dan sulit untuk melepaskannya karena pada bagian ujung pangkalnya lebih besar daripada batang paku kelingnya.

Bagian utama paku keling adalah :

1. Kepala
2. Badan
3. Ekor
4. Kepala Lepas

Bahan Paku Keling adalah :

Yang biasa digunakan antara lain adalah 

1. Baja
2. Brass
3. Aluminium
4. Tembaga

Semua bahan itu tergantung dari jenis sambungan/ beban yang diterima oleh sambungan.

a. Penggunaan umum bidang mesin : ductile (low carbor), steel, wrought iron.

b. Penggunaan khusus : weight, corrosion, or material constraints apply : copper (+alloys) aluminium (+alloys), monel, dll

PENGGUNAAN PAKU KELING

Pemakaian paku keling ini biasanya digunakan untuk :

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

KEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN

1. Keuntungan
   Sambungan paku keling ini dibandingkan dengan sambungan las mempunyai keuntungan yaitu :
   
   a). Bahwa tidak ada perubahan struktur dari logam disambung. Oleh karena itu banyak dipakai pada pembebanan-pembebanan dinamis.
   b). Sambungan keling lebih sederhana dan murah untuk dibuat.
   c). Pemeriksaannya lebih mudah
   d). Sambungan keling dapat dibuka dengan memotong kepala dari paku keling tersebut
   
   
2. Kelemahan
   a). Hanya satu kelemahan bahwa ada pekerjaan mula berupa pengeboran lubang paku kelingnya di samping kemungkinan terjadi karat di sekeliling lubang tadi selama paku keling dipasang. Adapun pemasangan paku keling bisa dilakukan dengan tenaga manusia, tenaga mesin dan bisa dengan peledak (dinamit) khususnya untuk jenis-jenis yang besar.
   
   b). Paku keling dalam ukuran yang kecil dapat digunakan untuk menyambung dua komponen yang tidak membutuhkan kekuatan yang besar, misalnya peralatan rumah tangga, furnitur, alat-alat elektronika, dll

JENIS PEMBEBANAN DALAM PAKU KELING

Bila dilihat dari bentuk pembebanannya, sambungan paku keling ini dibedakan yaitu :

a). Pembebanan Tangensial.

Pada jenis pembebanan tangensial ini, gaya yang bekerja terletak pada garis kerja resultannya, sehingga pembebanannya terdistribusi secara merata kesetiap paku keling yang digunakan.

b). Pembebanan Eksentrik

JENIS KERUSAKAN

Kerusakan yang biasanya terjadi paku keling adalah :

1. Tearing of the plate at ende : robek pada bagian pinggir dari plat yang dapat terjadi jika margin (m) kurang dari 1.5 d, dengan d ialah diameter paku keling.

2. Tearing of the plate a cross a row of rivets : robek pada garis sumbu lubang paku keling dan bersilangan dengan garis gaya.

Tearing of the plate a cross a row of rivets

3. Shearing of the rivets : kerusakan sambungan paku keling karena beban geser.

Shearing of the rivets

TIPE SAMBUNGAN PAKU KELING

A. Berdasarkan Penyambungan Plat

1. Lap Joint (Sambungan Berimpit) : sambungan yang menempatkan pelat yang akan disambung saling berimpitan dan kedua pelat tersebut disambung dengan paku keling.

Pemasangan tipe lap joint biasanya digunakan pada plat yang overlaps satu dengan yang lainnya..

2. Butt Joint (Sambungan Bilah) : sambungan yang menempatkan kedua ujung pelat yang akan disambung saling berdekatan, lalu kedua pelat tersebut ditutup dengan bilah (strap), kemudian masing-masing pelat disambungkan dengan bilah menggunakan paku keling

Digunakan untuk menyambung dua plat utama, dengan menjepit menggunakan 2 plat lain, sebagai penahan (cover), dimana plat penahan ikut dikeling dengan plat utama. Tipe ini meliputi single strap butt joint dan double strap butt joint

Tipe Sambungan Paku Keling Berdasarkan Sambungan Plat

B. Berdasarkan Jumlah Baris

1. Sambungan baris tunggal (single riveted joint)

Pada sambungan berimpit, sambungan baris tunggal adalah sambungan yang menggunakan satu baris paku keeling pada sistem sambungan. Sedangkan pada sambungan bilah, sambungan baris tunggal adalah sambungan yang menggunakan satu baris paku pada masing-masing sisi sambungan.

2. Sambungan baris ganda (double riveted lap joint)

Pada sambungan berimpit, sambungan baris ganda adalah sambungan yang menggunakan dua baris paku keling pada sistem sambungan. Sedangkan pada sambungan bilah, sambungan baris ganda adalah sambungan yang menggunakan dua baris paku pada masing-masing sisi sambungan.

Tipe Sambungan Paku Keling Berdasarkan Jumlah Baris

C. Berdasarkan Susunan Paku

1. Sambungan Rantai
2. Sambungan Zig - Zag

Tipe Sambungan Paku Keling Berdasarkan Susunan Paku

DESAIN TEKNIS KELING

1. Pitch: Jarak dari pusat satu keling ke pusat keling lainnya yang sejajar, dinotasikan dengan p.
2. Diagonal Pitch: Jarak antara pusat keling pada baris berikutnya dari sambungan keling zig-zag
3. Back Pitch: Jarak tegak lurus diantara garis pusat dari baris berikutnya, donotasikan dengan ps.
4. Margin: Merupakan jarak antara pusat dari lubang keling dengan tepi dari pelat, notasi m.

PERHITUNGAN DALAM PAKU KELING

1. Perhitungan Kekuatan

a. Area Sobekan per Panjang Pitch :

b. Ketahanan sobek per panjang pitch :

Dimana :
= pitch dari keling
= diameter keling
= ketebalan plat
= tegangan tarik yg diijinkan dari bahan plat

2. Pergeseran Pada Keling

a. Area geser per keling / Luas Penampang

b. Tegangan Geser (N/mm2)

Sehingga

c. Diameter paku Keling

d. Ketahanan geser keling per panjang pitch

3. Patah (Crush) Pada Keling

a. Area patah per rivet

b. Total area patah

c. Ketahanan patah keling per panjang pitch

Dimana :

: jumlah keling per panjang pitch
: tegangan patah yang diijinkan bahan keling

4.Efisiensi Sambungan Keling

a. Strength of The Riveted Joint

b. Strength of Plate,

c. Efisiensi Sambungan

EFISIENSI SAMBUNGAN

SAMBUNGAN LAS

Sambungan las (welding joint) merupakan jenis sambungan tetap. Sambungan las

menghasilkan kekuatan sambungan yang besar.

Proses pengelasan secara umum dibedakan menjadi dua kelompok besar yaitu :

• Las dengan menggunakan panas saja atau Fusion Welding (cair/lebur) yang meliputi

thermit welding, gas welding atau las karbit/las asitelin dan electric welding (las listrik).

• Las dengan menggunakan panas dan tekanan atau Forge Welding (tempa).

Cara kerja pengelasan :

• Benda kerja yang akan disambung disiapkan terlebih dahulu mengikuti bentuk

sambungan yang diinginkan.

• Pengelasan dilakukan dengan memanaskan material pengisi (penyambung) sampai

melebur (mencair).

• Material pengisi berupa material tersendiri (las asitelin) atau berupa elektroda (las listrik).

• Setelah didinginkan maka material yang dilas akan tersambung oleh material pengisi.

Tipe Sambungan Las

a. Lap joint atau fillet joint :

overlapping plat, dengan beberapa cara :

• Single transverse fillet (las pada satu sisi) :melintang

• Double transverse fillet (las pada dua sisi)

• Parallel fillet joint (las paralel)

b. Butt Joint

- Pengelasan pada bagian ujung dengan ujung dari plat.

- Pengelasan jenis ini tidak disarankan untuk plat yang tebalnya kurang dari 5 mm

- Untuk plat dengan ketebalan plat (5 – 12,5) mm bentuk ujung yang disarankan adalah :

tipe V atau U.

SAMBUNGAN BAUT

Sambungan mur baut (Bolt) banyak digunakan pada berbagai komponen mesin.

Sambungan mur baut bukan merupakan sambungan tetap, melainkan dapat dibongkar

pasang dengan mudah.

Beberapa keuntungan penggunaan sambungan mur baut :

• Mempunyai kemampuan yang tinggi dalam menerima beban.

• Kemudahan dalam pemasangan

• Dapat digunakan untuk berbagai kondisi operasi

• Dibuat dalam standarisasi

• Efisiensi tinggi dalam proses manufaktur

Kerugian utama sambungan mur baut adalah mempunyai konsentrasi tegangan yang

tinggi di daerah ulir.

1. Tata Nama Baut

a. Diameter mayor adalah diameter luar baik untuk ulir luar maupun dalam.

b. Diameter minor adalah diameter ulir terkecil atau bagian dalam dari ulir.

c. Diameter pitch adalah diameter dari lingkaran imajiner atau diameter efektif dari baut

d. Pitch adalah jarak yang diambil dari satu titik pada ulir ke titik berikutnya dengan

posisi yang sama.

Pitch =1/ jumlah ulir per panjang baut

e. Lead adalah jarak antara dua titik pada kemiringan yang sama atau jarak lilitan.

do : diameter mayor (nominal)

di : diameter minor

dp : diameter pitch

 Bagian-Bagian Baut

a. Diameter Baut

b. Panjang baut

c. Daerah dekat efektif

d. Lebar kunci

e. Diameter baut

f. F jarak ulir

P O R O S

Poros merupakan salah satu komponen terpenting dari suatu mesin yang membutuhkan
putaran dalam operasinya. Secara umum poros digunakan untuk meneruskan daya dan
putaran.
1. Jenis-jenis poros:
a. Poros transmisi
• Beban berupa : momen puntir dan momen lentur
• Daya dapat ditransmisikan melalui : kopling, roda gigi, belt, rantai.
b. Spindel
• Poros transmisi yang relatif pendek, misal : poros utama mesin perkakas dengan
beban utama berupa puntiran.
• Deformasi yang terjadi harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
c. Gandar
• Poros yang tidak berputar
• Menerima beban lentur, misalnya pada roda-roda kereta
Diktat-elmes-agustinus purna irawan-tm.ft.untar
46
2. Hal Penting Dalam Perencanaan Poros
a. Kekuatan Poros :
• Beban poros transmisi : puntir, lentur, gabungan puntir dan lentur, beban tarikan atau
tekan (misal : poros baling-baling kapal, turbin)
• Kelelahan, tumbukan, konsentrasi tegangan seperti pada poros bertingkat dan
beralur pasak.
• Poros harus didesain dengan kuat.
b. Kekakuan Poros
• Untuk menerima beban lentur atau defleksi akibat pntiran yang lebih besar.
c. Putaran Kritis
• Jika suatu mesin putarannya dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat
terjadi getaran yang luar biasa. Putaran ini disebut putaran kritis.
• Putaran kerja harus lebih kecil dari putaran kritis (n < ns)
d. Korosi
• Perlindungan terhadap korosi untuk kekuatan dan daya tahan terhadap beban.
e. Bahan Poros
• Disesuaikan dengan kondisi operasi.
• Baja konstruksi mesin, baja paduan dengan pengerasan kulit tahan terhadap
keausan, baja krom, nikel, baja krom molibden dll.
f. Standard diameter poros transmisi
• 25 s/d 60 mm dengan kenaikan 5 mm
• 60 s/d 110 mm dengan kenaikan 10 mm
• 110 s/d 140 mm dengan kenaikan 15 mm
• 140 s/d 500 mm dengan kenaikan 20 mm

P A S A K

Pasak atau keys merupakan elemen mesin yang digunakan untuk menetapkan atau
mengunci bagian-bagian mesin seperti : roda gigi, puli, kopling dan sprocket pada poros,
sehingga bagian-bagian tersebut ikut berputar dengan poros.
Fungsi yang sama juga dilakukan oleh poros bintang (spline).
1. Desain Pasak
Jenis-jenis pasak yang biasa digunakan dalam suatu mesin :
• Pasak pelana
• Pasak rata
• Pasak benam
• Pasak singgung
Hal-hal penting yang harus diperhatikan dalam mendesain sebuah pasak sebagai berikut :
a. Bahan pasak dipilih lebih lemah daripada bahan poros atau bahan elemen mesin yang
harus ditahan oleh pasak.
b. Gaya tangensial yang bekerja :
T = Ft . d/2
dengan
T : torsi (N mm)
Ft : gaya tangensial (N)
d : diameter poros (mm)

KOPLING TETAP (COUPLING)

Kopling merupakan komponen mesin yang digunakan untuk meneruskan dan memutuskan
putaran dari input ke output.
Kopling dibedakan dalam dua kelompok besar yaitu :
• Kopling tetap (coupling).
• Kopling tidak tetap/kopling gesek (clutch)
Kopling tetap merupakan komponen mesin yang berfungsi sebagai penerus putaran dan
daya dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara tetap, dimana sumbu kedua
poros terletak pada satu garis lurus.
Kopling tetap membuat kedua poros selalu terhubung satu dengan yang lain. Kopling tetap
terdiri berbagai jenis yaitu :
• kopling kaku / kopling bus,
• kopling flens,
• kopling karet,
• kopling gigi
• kopling rantai.
Beberapa hal yang menyebabkan kopling tetap banyak digunakan untuk meneruskan
putaran antara lain :
• Pemasangan mudah dan cepat
• Ringkas dan ringan
• Aman pada putaran tinggi, getaran dan tumbukan kecil
• Sedikit tak ada bagian yang menjorok
• Dapat mencegah pembebanan lebih
• Gerakan aksial sekecil mungkin akibat pemuaian pada kopling akibat panas

KOPLING TIDAK TETAP (CLUTCH)

Kopling tidak tetap (clutch) adalah suatu komponen mesin yang berfungsi sebagai penerus
dan pemutus putaran dari satu poros ke poros yang lain.
Jenis-jenis kopling tidak tetap :
• Kopling cakar
• Kopling plat
• Kopling kerucut
• Kopling friwil (Free Wheel)
Fokus pembahasan dibatasi tentang :
• Disc or plate clutches (kopling plat)
• Cone clutches (kopling kerucut)
• Centrifugal clutches (kopling sentrifugal)

KOPLING PLAT

Merupakan suatu kopling yang menggunakan satu plat atau lebih yang dipasang di antara
kedua poros serta membuat kontak dengan poros tersebut sehingga daya dapat diteruskan
melalui gesekan antara kedua sisi gesek.
Bentuk dari kopling ini cukup sederhana, dapat dihubungkan dan dilepaskan dalam keadaan
diam dan berputar.

REM (BRAKE)

Rem adalah komponen mesin yang berfungsi untuk menghentikan putaran poros, mengatur
putaran poros dan mencegah putaran yang tidak dikehendaki.
Efek pengereman diperoleh dari :
- gesekan jika secara mekanik
- serbuk magnet, arus pusar, fasa yang dibalik, arus searah yang dibalik, penukaran
kutup jika secara listrik.
Secara umum jenis rem yang biasa digunakan :
• Rem blok (Block or Shoe Brake)
• Rem pita (Band Brake)
• Rem drum/tromol (Internal Expanding Brake)
• Rem cakram (Disc Brake)
Hal-hal penting yang harus diperhatikan dalam desain rem :
• Gaya penggerak rem
• Daya yang dipindahkan
• Energi yang hilang
• Kenaikan suhu
A. Rem Blok
Prosedur analisis :
• Mencari distribusi tekanan pada permukaan gesek.
• Mencari hubungan tekanan maksimum dan tekanan pada setiap titik.
• Gunakan keseimbangan statis untuk : gaya gesek, daya, reaksi.
Konstruksi dari rem blok secara umum dapat dibedakan dalam tiga kondisi berdasarkan
desain tumpuan handel penggerak rem. Rumus umum yang digunakan dalam perhitungan :
• Gaya tangensial : Ft = μ . Fn
• Torsi (T) = Ft . r = μ . Fn .r

MATERI ELEMEN MESIN

Elemen mesin adalah bagian dari komponen tunggal yang dipergunakan pada konstruksi mesin, dan setiap bagian mempunyai fungsi pemakaian yang khas. Dengan pengertian tersebut diatas, maka elemen mesin dapat dikelompokkan sebagai berikut :

• Elemen – elemen sambungan

–          Sambungan susut dan tekan

–          Sambungan paku keling

–          Sambungan ulir sekrup

–          Sambungan baut dan pin

–          Sambungan pengelasan

–          Sambungan solder dan brazing

–          Sambungan Adhesif

• Bantalan dan elemen transmisi

–          Bantalan luncur

–          Bantalan gelinding

–          Poros dukung dan poros pemindah

–          Kopling tetap& tidak tetap

–          Rem

–          Pegas

–          Tuas

–          Sabuk dan Rantai

–          Roda gigi

• Elemen-elemen transmisi untuk gas dan Liquid

–          Valve

–          Fittings

PRINSIP-PRINSIP DASAR PERENCANAAN ELEMEN MESIN

Perencanaan eleven mesin, pada dasarnya merupakan perencanaan bagian (komponen), yang direncanakan dan dibuat untuk memenuhi kebutuhan mekanisme dari suatu mesin.

Dalam  tahap-tahap perencanaan tersebut, pertimbangan-pertimbangan yang perlu  diperhatikan dalam memulai perencanaan eleven mesin meliputi :

1. Jenis-jenis pembebanan yang direncanakan
2. Jenis-jenis tegangan yang ditimbulkan akibat pembebanan tsb.
3. Pemilhan bahan
4. Bentuk dan ukuran bagian mesin yang direncanakan
5. Gerakan atau kinematika dari bagian-bagian yang akan direncanakan.
6. Penggunaan komponen Standard
7. Mencerminkan suatu rasa keindahan (aspek estética)
8. Hukum dan ekonoomis
9. Keamanan operasi
10. Pemeliharaan dan perawatan

Dengan memperhatikan pertimbangan tersebut diatas, maka tahap-tahap perencanaan totalnya yaitu sbb :

1. Menentukan kebutuhan
2. Pemilihan mekanisme
3. Beban mekanisme
4. Pemilihan material
5. Menentukan ukuran
6. Modifikasi
7. Gambar kerja
8. Pembuatan dan kontrol koalitas

Yang dimaksud dengan tahap perencanaan tersebut diatas :

1.Menentukan kebutuhan

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

2. Pemilihan mekanisme

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

3. Beban mekanis

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

4. Pemilihan bahan (material)

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

5. Menentukan ukuran

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

6. Modifikasi

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

7. Gambar Kerja

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

8. Pembuatan kontrol kualitas

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

Sumber : http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/30/pengertian-elemen-mesin/