DINAMIKA TEKNIK.pptx

8/11/2019 DINAMIKA TEKNIK.pptx

1/39

DINAMIKA TEKNIK

BAB 2

ANALISA GAYA STATIS MEKANISME


2/39

Gaya-gaya yang dibebankan pada batang (link)

terjadi akibat beberapa sumber yang berbeda,

antara lain :a. berat batang sendiri

b. gaya-gaya gesek

c. gaya-gaya akibat perubahan temperatur operasional

d. gaya-gaya asembling (ketika dirakit)e. gaya-gaya pembebebanan

f. gaya-gaya akibat energi yang ditransmisikan

g. gaya akibat tumbukan

h. gaya-gaya pegas, dan

i. gaya-gaya inersia.

Gaya-gaya di atas hendaknya ditunjukkan ketika akan merencanakan

suatu mekanisme dari permesinan. Masing-masing gaya dapat

diklasifikasikan menjadi gaya statis dan gaya dinamis.


3/39

2.1 Gaya Statis

Gaya-gaya yang dikenakan kepada btang-batangmekanisme mesin selalu dikalikan dengan operasionalmesin. Berarti gaya tersebut berada dalam domainoperasional spesifik yaitu domain waktu. Sehingga

gaya-gaya selalu berhubungan dengan waktu ketikamesin beroperasi. Bila gaya selama domain waktutertentu besar (magnitude) dan arah vektornya tetapkonstan adalah gaya-gaya statis, sebaliknya bila besardan atau arah vektunya berubah terhadap waktu

merupakan gaya gaya dinamis. Berat batang adalahcontoh dari gaya statis, umum selain itu sebagai gaya-gaya dinamis.


4/39

Gaya statis terjadi memang beban yang dikenakan besarnya

tetap sepanjang waktu. Dari hukum Newton II, yang menyatakan

hubungan antara gaya luar dan gaya aibat inersia (kelembaman) massa

karena percepatan, adalah :

dF( t ) = d{m.a( t )} ( 2 1 )

dalam hal ini massa konstan, dan percepatan a adalah merupakan

gradien kecepatan terhadap waktu. Untuk kondisi statis berari diam, atau

kecepatannya nol. Kondisi statis juga bisa diartikan batang bergerakdengan kecepatan konstan, maka: a = (dv/dt) = 0, persamaan 2-1

menjadi :

dF(t) = 0 ( 2 2 )

maka sepanjang waktu kondisi awal dan kondisi akhir opersaional besar

gayanya tetap, , gambar-2.1, setelah diintegralkan, :F2(t) = F 1(t) ( 2 3 )


5/39

2.2 Gaya Dinamis

Dari persamaan 2-1, untuk harga a yangkonstan, maka gaya saat akhir domain waktu :

F2(t) = F 1(t) + m.a ( 2 4 )

maka F2(t) F1(t), berarti berbeda besar gayamengakibatkan adanya percepatan pada

batang. Gambar 2-2, untuk a positif, arahvektor gaya tetap, besar gaya berubah, makinbesar, dan sebaliknya.


6/39

2.3 Gaya Statis Komponen

Beban gaya diberikan atau ditransmisikan

melalui pena, batang luncur (slidder), roda gigi

dan bermacam-macam yang membentu

mekanisme permesinan.


7/39

2.3.1 Gaya pena.

Bila berat pena dan gesekan tidak ada, atau diabaikan, maka gaya-gaya

yang bekerja pada pena harus melalui titik pusat pena. Gaya tersebut

merupakan resultan dari gaya-gaya yang mengarah radial pada

permukaan kontak antara permukaan pena dan permukaan lubang

batang, gambar-2.3a, dan gambar-2.3b. Bila terdapat gesekan gaya

tersebut tidak akan melalui pusat pena, gambar-2.3c. Demikian pula

arah gaya pena dipengaruhi oleh gaya-gaya yang bekerja pada batang.

Bila gaya yang bekerja pada batang hanya pada sambungan-sambuangan (joint) di ujung-ujung batang, dan tidak ada gaya luar yang

bekerja pada badan batang, maka arah gaya pena melalui pusat pena

dan berimpit dengan sumbu batang, gambar-2.3a. Untuk batang yang

dikenai gaya luar pada badan batang, maka gaya-gaya pada pena dan

sambungan batang tidak mengarah aksial, artinya arah gaya pada

sambungan ujung batang belum diketahui. Sehingga gaya ujung batangtersebut harus diuraikan menjadi normal Fn dan gaya tangensial Ft .


8/39

2.3.2 Gaya batang luncur (slidder)

Gambar-2.4a, menunjukkan batang luncur (slidder) atau torak (piston),

atau kepala silang (sross-head), bila tidak ada gesekan maka gaya

normal, N, merupakan reaksi dari gaya beban P. Arah dari gaya normal

selalu tegak lurus terhadap arah gerak translasi batang luncur. Dalam

keseimbangan statis besar gaya normal sama dengan gaya beban,

untuk sistem dua gaya.

SF = 0

N = P ( 2 5 )

N = - P ( 2 6 )


9/39


10/39

2.3.3. Gaya statis roda gigi

Roda gigi yang dibahas disini adalah roda gigi

lurus ddengan profil gigi involut, dan tanpa

gesekan, sehingga gaya -gaya yang bekerja

pada permukaan kontak gigi roda gigi terletak

pada garis normal, yang disebut garis tekan.

Umumnya garis ini mempunyai arah menurut

sudut tekan gaya,j, sebesar 141/2 dan 20.Gambar-2.5a, menunjukkan dua buah roda gigi

A dan B, roda gigi A sebagai penggerak

(driver), sedang roda gigi B yang digerakkan

(driven). Gambar-2.5b, merupakan diagram

benda bebas, artinya diagram yang

memperlihatkan masing-masing komponenroda gigi.

Dalam diagram benda bebas harus

digambarkan arah gerak dan beban

yang diberikan.


11/39

Pada roda gigiA, bergerak dengan putaran wA searah jarum jam,

dan beban kopel TA A juga searah jarum jam. Supaya dalam

keseimbangan, maka gaya reaksi R di permukaan kontak gigi,sedemikian menimbulkan momen terhadap titik putar roda gigi A

yang arahnya melawan arah TA.

Pada roda gigi B, gaya R sebagai beban gaya yang diberikan

kepada sistem, yang merupakan gaya aksi, sehingga gaya ini

menimbulkan kopel berlawanan jarum jam. Kopel lawan TB

sebagai reaksi, berarah searah jarum jam, dan terjadilah

keseimbangan. Gaya reaksi R merupakan resultan dari gaya

tangensial FT dan gaya radial FR, dimana R harus teletak padagaris tekan, yang mengarah sebesar sudut tekan j, terhadap

garis radia di titik kontaknya.


12/39

2.4 Prosedur Penyelesaian Analisa

Gaya Statis MekanismeProsedur penyelesaian grafis analisa gaya statis mengikuti

tahapan-tahapan sebagai berikut :

1. Gambar kembali setiap soal mekanisme, dengan skala gambar

yang benar.

2. Gambarkan diagram benda bebas masing-masing batang.

3. Carilah batang yang sifatnya sebagai batangpenerus/pemindah gaya aksial. (lihat pada ketentuan subbab

2.3.1).

4. Selanjutnya perlihatkan perkiran arah-arah vektor gaya pada

sambungan-sambungan setiap batang, dan gaya beban yang

sudah diketahui.5. Hitunglah jumlah variabel vektor gaya yang belum tahu atau

yang dicari untuk setiap batang, termasuk gaya beban yang

dikenakan pada setap batang.


13/39

6. Pilih batang yang mempunyai jumlah variabel vektor gaya yang belum

diketahui, yaitu dua buah, biasanya adalah besar (magnitude) atau skalar dari

gaya-gaya batang, untuk mengawali analisa cara grafis, sehingga menghasilkan

lukisan keseimbangan gaya (poligon gaya), yang membentuk segibanyak vektor

tertutup (biasanya segitiga vektor tertutup).

7. Bila setiap batang jumlah variabel vektor gaya lebih dari dua buah, maka bisa

menggabungkan dua batang atau lebih, untuk mendapatkan analisa seperti

prosedur urutan 6.

8. Bila urutan 7 tidak mungkin dilaksanakan, biasanya untuk setiap batang,

salah satu dari arah vektor gaya yang belum diketahui atau dicari, diuraikan

menjadi komponen tangensial dan komponen normal.

9. Gunakankan keseimbangan rotasi untuk mencari komponen

tangensial dari urutan 8.


14/39


15/39


16/39

2.5 Analisa Gaya Statis Mekanisme

Luncur

Penyelesaian grafis gaya statis dalam analisa

ini untuk mekanime luncur ada dua kasus,

yang pertama, bila pada batang hubung

yang sifatnya sebaga pemindah gaya aksialtidak dikenai gaya luar, yang kedua, bila

batang tersebut dikenai gaya luar, sebagai

beban.

2 5 1 M k i l b b


17/39

2.5.1 Mekanisme luncur tanpa beban

gaya luar pada batang hubung


18/39


19/39


20/39


21/39


22/39


23/39


24/39


25/39


26/39


27/39


28/39


29/39


30/39


31/39


32/39


33/39


34/39


35/39


36/39


37/39


38/39


39/39

DINAMIKA TEKNIK.pptx

Documents

Transcript of DINAMIKA TEKNIK.pptx