II. TEORI DASAR
A.
Definisi-definisi:
a.
Balance
adalah dalam keadaan seimbang, berpaduan
dengan, berbanding dengan, sama berat, setimbang atau sebanding.
b.
Balance
Massa adalah adalah membuat seimbang gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda
sehingga terjadi keseimbangan pada benda tersebut.
c.
Vector
adalah
objek geometri yang memiliki besar dan arah. Vektor juga dilambangkan dengan
tanda panah ( )
d.
Keseimbangan
Statis adalah kondisi dimana jumlah momen dari gaya-gaya
grafitasi terhadap sumbu putar sama
dengan nol.
Keseimbangan
dinamis adalah kondisi dimana jumlah momen gaya-gaya inersia
dari sistem sama dengan nol.
e.
Kinematika
adalah
suatu ilmu yang mempelajari mengenai gerakan (meliputi llintasan, kecepatan,
percepatan) dari mesin atau mekanisme tanpa memperhitungkan penyebabnya.
Dinamika
adalah
suatu ilmu yang mempelajari mengenai gerakan (meliputi llintasan, kecepatan,
percepatan) dari mesin atau mekanisme dengan memperhitungkan penyebabnya.
f.
Gaya
Gravitasi adalah gaya tarik menarik yang terjadi antara semua
partikel yang mempunyai massa dialam semesta.
Gaya
Inersia adalah gaya kelembaman pada suatu elemen mesin yang
sangat tergantung pada besarnya massa.
g.
Gaya
berat adalah gaya yang bersifat menarik suatu benda menuju
benda lain. Gaya berat juga biasa disebut gaya gravitasi.
h.
Balance
Point adalah titik
dimana suatu benda atau system dalam keadaan seimbang atau biasa disebut titik
seimbang.
B.
Rumus
Keseimbangan Statis dan Dinamis
a. Keseimbangan Statis
Keseimbangan gaya-gaya
horizontal dan vertical
Untuk
bidang horizontal
W1R1 cos q1+ W2 R2 cos q2 +
W3 R3 cos q3 + . . . . .
Wa Ra cos qa + Wb Rb cos qb = 0
Atau Wi Ri cos qi = 0
Untuk
bidang vertical
W1R1 sin q1+ W2 R2 sin q2 +
W3 R3 sin q3 + . . . . .
Wa Ra sin qa + Wb Rb sin qb = 0
Atau Wi Ri sin qi = 0
b.
Keseimbangan
Dinamis
Pada dasarnya momen
adalah gaya yang dikalikan lengan
Untuk bidang horizontal
W1R1 a1 cos q1+ W2 R2 a2 cos q2 +
W3 R3 a3 cos q3 + . . . . .
Wa Ra aa cos qa + Wb Rb ab cos qb = 0
Atau Wi Ri ai cos qi = 0
Untuk
bidang vertical
W1R1 a1 sin q1+ W2 R2 a2 sin q2 +
W3 R3 a3 sin q3 + . . . . .
Wa Ra aa sin qa + Wb Rb ab sin qb = 0
Atau Wi Ri ai sin qi = 0
Dimana :
W = berat massa eksentrik
R = jarak titik berat massa eksentrik ke sumbu
poros (m)
X = jarak titik berat massa eksentrik ke suatu
bidang
q =
posisi
sudut massa eksentrik
C.
Power
Steering, Balancing, Dongkrak dan Flywheel
a.
Power
Steering
Untuk menambah
kenyamanan berkendara, kebanyakan mobil-mobil modern menggunakan ban berukuran
besar dan bertekanan rendah yang mampu menambah daerah daerah kontak permukaan
roda kejalan. Sebagai hasilnya diperlukan tenaga kemudi yang lebih berat.
Tenaga kemudi dapat diturunkan dengan menurunkan rasio roda gigi steering lebih
banyak saat kendaraan berbelok, sehingga tidak berbelok tajam. Dengan demikian
untuk menjaga kelincahan steering dan roda saat yang sama membuat tenaga kemudi
tetap ringan, diperlukan semacam alat bantu.
Steering dengan kata
lain, power steering telah banyak digunakan untuk kendaraan besar, sekarang
juga sudah banyak digunakan untuk mobil-mobil penumpang kecil.
Power steering
mempunyai tipe hidrolik dan elektrik. Belakangan power steering hidrolik
digunakan pada hamper semua mobil.
Gambar
1. Power Steering
Ada tiga komponen utama
dari power steering hidrolik yaitu:
-
Pompa
Vans
-
Katup
Kontrol
-
Power
Cylinder
b.
Balancing
Balancing adalah salah
satu cara untuk memperoleh keseimbangan pada komponen kendaraan dengan
pemasangan massa penyeimbang atau mengurangi (melubangi) komponen tersebut.
Gambar
2. Balancing pada kendaraan mobil
c.
Flywheel
Flywheel atau roda gila adalah suatu massa
berputar yang digunakan sebagai suatu reservoir energi dalam sebuah mesin. Apabila
kecepatan berkurang, energi akan dilepaskan oleh roda gila, dan sebaliknya
apabila kecepatan bertambah maka energi akan disimpan di dalam roda gila.
Dinyatakan
sebagai :
½ I0
.W
Dimana:
I0 : Momen inersia massa dari benda terhadap sumbu putaran
W
: Kecepatan sudut-sudut putaran
Analisa mengenai flywheel atau roda gila akan
dijumpai hanya pada mesin-mesin penerima daya laju yang dapat bervariasi dan
menyampaikan ke poros pada suatu laju yang hampir konstan.
Gambar
3. Flywheel
d.
Dongkrak
Dongkrak adalah suatu alat pemindah
bahan yang digunakan untuk menaikkan suatu benda yang berat. Ada beberapa jenis
dongkrak yang bekerja secara manual seperti dongkrak ulir dan dongkrak
hidrolik. Biasanya digunakan untuk mobil pada saat perbaikan. Selain itu, juga
ada dongkrak yang bekerja secara otomatis.
Gambar
4. Dongkrak
Hidrolik
Gambar
5. Dongkrak Ulir
D.
Mekanisme
Poros Engkol
Mekanisme crank shaft
(poros engkol) digunakan dengan gaya tekan yang memiliki silinder pertama dan
kedua. Bagian pertama adalah diputar didalam perumahan pada sumbu longitudional
dan bagian kedua diameternya lebih besar dari bagian pertama. Memiliki pusat
yang berfungsi radial dari sumbu longitudional. Sebuah shave eksentrik rotatably
dipasang pada lingkar luar bagian kedua dari poros engkol dan anggota
penghubungnya dipasang pada bagian lingkar luar sheave tersebut. Bagian kedua
dari sheave poros engkol dan penghubungya disediakan dengan bor radial pertama.
Kedua dan ketiga masing-masing yang selaras saat poros engkol beroda pada
posisi tengah bawah matinya.
Gambar
6. Poros Engkol
E.
Metode
Penyeimbang
a.
Cara Coba-coba
Metode coba-coba
dapat di terapkan pada penyeimbang statis maupun penyeimbang dinamis. Dalam
penyeimbang statis, komponen diletakkan diatas komponen datar dan operator
memasangkan bobot-bobot sementara pada komponen tetap dalam keseimbangan
disuatu posisi pada tumpuan diatas setelah dapat ditentukan besar dan lokasi
keseimbangan bobot-bobot permanen kedalam komponen.
b.
Metode Penyeimbang Statik Taylor
Metode penyeimbang
statik taylor adalah sebuah mesin yang dikembangkan secara khusus untuk
penyeimbang statis, mesin dibuat sedemikian sehingga pada saat benda kerja
ditumpu terletak dibawah titik suspensi dan suatu kesetimbangan akan
menyebabkan benda kerja berputar untuk membawa titik berat langsung dibawah
titik suspensi. Besarnya keseimbangan demikian pula dengan posisinya,
dinyatakan pada sebuah spirit level benda kerja di ikatkan dalam penyeimbangan,
pemakaian bola dimaksudkan untuk memperkecil efek gesekan.
c.
Metode Penyeimbang Dinamik
Terdapat banyak
macamnya pada mesin-mesin penyeimbang dinamik yang tersedia. Beberapa
diantaranya didasarkan pada peralatan mekanis dalam penentuan besarnya dan
lokasi bobot seimbang. Beberapa diantaranya memakai peralatan elektrik.
Mesin penyeimbang
dinamik tinius olsen dirancang untuk memberikan besar dan lokasi letak
keseimbangan di dua bidang acuan sehingga dapat diperoleh suatu keseimbangan
lengkap untuk sebuah komponen putar oleh rangkaian-rangkaian elektronik.
Keseimbangan ditandai baik dengan amplitude ataupun dengan fasa bentuk hubungan
fasa antara kedua fase ini ditentukan secara elektronik dari sudut
ketakseimbangan dibaca pada meteran sudut yang merupakan meteran yang
tersendiri pada panel.
Perlu diketahui
bahwa diterpakan persamaan-persamaan dasar dari analisa dengan mesin melakukan
antimatik dua persamaan momen dan dengan momen-momen yang diambil terhadap dua
bidang acuan atau bidang koreksi.
d.
Mesin Penyeimbang Yang beroperasi Secara
Elektrik
Mesin penyeimbang
ini dikembangkan oleh Tinius Olsen Company, untuk penyeimbangan statik
komponen. Komponen relative ramping disbanding dengan diameternya. Rangka getar
mesin ini berbeda dengan konstruksi ayunan yaitu dalam hal rangka getarnya
dipasangkan sedemikian sehingga ditahan untuk bergetar dalam satu bidang
horizontal terhadap suatu sumbu vertical. Rangka getar membawa spindle yang
menghubungkan kesebuah kotak magnetic yang membangkitkan arus listrik
bolak-balik yang sebanding dengan getaran dari rangka getar, dengan demikian
sebanding pula dengan ketakseimbangan yang diukur.
F.
Prinsip
Kerja Balance Massa
Gaya-gaya
yang timbul dalam mesin dapat terjadi karena adanya beberapa factor. Misalnya
karena adanya gaya tarik bumi, perakitan, beban yang dikenakan, dan tenaga yang
dipindahkan. Juga timbul karena adanya gesekan, kelembaman pegas, tekanan dan
juga temperature. Semua gaya ini harus diperhatikan dari perancangan akhirnya
dari sebuah mesin, sehingga bagian daripada mesin dapat dibuat seimbang.
Tujuan dari balance massa sebenarnya
adalah membuat seimbang gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga
terjadi keseimbangan pada benda tersebut. Seperti kita ketahui bahwa ketidak
seimbangan suatu benda yang bergerak, baik yang bergerak berputar maupun
bergerak bolak-balik akan menyebabkan getaran. Jadi untuk menghilangkan getaran
yang merugikan tadi dilakukan penyeimbangan (Balance Massa).
Penyeimbangan massa yang berputar
dapat dilakukan dengan penambahan dua bobot penyeimbang, masing-masing satu
bobot pada dua bidang acuan. Dalam satu system, ada dua jenis gaya yang dapat
diklasifikasikan sebagai gaya-gaya statis dan dinamis, dimana gaya-gaya
tersebut haruslah seimbang.
Penyeimbangan massa yang berputar
dapat dijumpai pada industri otomotif misalnya pada poros engkol mesin mobil,
komponen dirakit seperti rotor dari
sebuah motor listirk atau roda dari suatu kendaraan. Hal-hal diatas perlu
diseimbangkan untuk menghindari kerugian-kerugian yang ditimbulkannya.
III. METODOLOGI PERCOBAAN
A.
Waktu
dan Tempat percobaan
Waktu
pelaksanaan percobaan balance massa pada tanggal 24 maret 2011 di Laboratorium
Mekanika Terpakai Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin,
Makassar.
B.
Prosedur
Percobaan
1. Menyiapkan
alat dan bahan yang akan digunakan
2. Massa
eksentris dipasang pada sumbu poros
3. Mengukur
massa eksentris sesuai dengan jarak yang ditentukan
4. Kemudian
ember 1 dan 2 dalam keadaan seimbang (tinggi ember sama)
5. Tentukan
sudutnya, (ditentukan oleh asisten yang bertugas)
6. Lalu
msukkan bola-bola baja satu persatu sesuai dengan sudut yang ditentukan
7. Apabila
bola-bola baja kurang pada ember maka tambahkan hingga tidak melewati sudut
yang telah ditentukan
8. Mengeluarkan
bola-bola baja dan menghitung jumlahnya serta selisih antara bola-bola baja
ember 1 dan 2
9. Mencatat
hasil data ditabel data yang telah disediakan oleh asisten
10. Mengulangi
prosedur 3-7 dengan jarak dan sudut yang berbeda yang ditentukan oleh asisten
11. Merapikan
alat serta menyimpan ditempat semula.
C.
Alat dan Bahan
1.
Alat
a. Gambar
alat
b. Fungsi
bagian-bagian alat
1. Water
pas : untuk menunjukkan
keseimbangan alat
2. Alat
ukur sudut : untuk menunjukkan sudut
putaran yang terjadi
3. Ember
: sebagai tempat
menyimpan bola-bola baja
4. Bola-bola
baja : sebagai massa penyeimbang
5. Massa
Eksentrik : sebagai massa yang akan
diseimbangkan
6. Alat
ukur jarak : untuk mengatur jarak massa
eksentrik
7. Rangka
: sebagai penopang utama
alat balancemassa.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar