ANALISA RODA DAYA
Penggunaan flywheel atau roda daya sebagaimana diperlihatkan pada gambar 8.1 adalah sebagai berikut
Gambar 8.1 Penggunaan flywheel
1. Punch press jenis punch tdk kontinyu
a. motor besar
b. motor besar dgn flywheel
2. Mesin uap dimana energi diberikan tdk kontinu
Motor bensin (konstan) yg diambil dari motor energinya kira2 konstan. Misalnya: generator harus konstan putaran, kalau tidak lampu bisa mati hidup
8.1 Penentuan Koefisien fluktuasi
Koefisien fluktuasi (C) pada roda daya sebagaimana ditunjukkan gambar 8.1 adalah variasi kecepatan yg diperlukan dan didefinisikan sbb :
Dimana;
: kecepatan sudut maksimum roda gila
: kecepatan sudut minimum roda gila
: kecepatan sudut rata – rata roda gila
Atau
Dimana;
V1 : kecepatan maksimum dari sebuah titik yg ditentukan pada roda gila
V2 : kecepatan minimum pada titik yang sama pada roda gila
V :kecepatan rata – rata pada titik yg sama roda gila
Gambar 8.1 diagram benda bebas roda daya
8.2 Penentuan massa roda daya
Massa roda gila untuk sebuah koefisien fluktuasi tertentu dlm kecepatan.
Sebagaimana diperlihatkan gambar 8.2 dihitung dengan langkah sbb.
Gambar 8.2. Roda daya
Misalkan kecepatan sudutnya bervariasi
Jika V adalah kec. Rata-rata pelek, maka :
…….(1)
Mengingat koefisien fluktuasi kecepatan adalah
……………(2)
Asumsikan seluruh massa M dari roda gila berpusat pada jari rata-rata R. maka tenaga kinetis pada kecepatan V1 dan V2 adalah :
……………..(3)
Jika t menyatakan perubahan dlm tenaga kinetis maka :
……(4)
Maka didapat :
………(5)
Massa roda gila = massa pelek + massa lengan dan porosnya
Massa efektif M ( massa pelek )= 90% massa roda gila keseluruhan
Kecepatan pelek :
Besi tuang Vbesi : 30 m/s
Baja Vbaja : 40 m/s
Berat jenis besi tuang ρbesi : 7090 kg/m2
Berat jenis baja ρbaja : 7830 kg/m2
Soal
Tentukan ukuran roda gila untuk mesin press pembuat lubang seperti gambar 8.3berikut :
8.3 Roda daya untuk mesin pres
Jika diketahui :
mesin press membuat 30 lubang per menit: 1 lubang per 2 dtk
Misalkan waktu nyata membuat lubang adalah 1/6 interval waktu keseluruhan kerja pembuatan lubang atau waktu pembuatan lubang nyata adalah 1/6(2) =1/3 detik.
jika diameter lubang 20mm, bahan yg digunakan adalah baja 1025 dgn tebal 13 mm.
Pembahasan.
Gaya maksimum untuk memotong material sbb :
Dimana = dia. lubang , m
= tebal plat, m
= tahanan geser, Pa
Sehingga gaya maksimum untuk memotong plat :
P= 253 000 N
Gambar 8.4. Kurva hubungan antara gaya vs perpindahan
Gambar 8.4 adalah kurva hubungan antara gaya vs perpindahan untuk suatu langkah pembuatan lubang
Dari gambar 8.4, dapat diperoleh kerja pembuatan lubang sebesar : (dgn menganggap kurva sbg segitiga)
Dimana = kerja yg dilakukan, J
= gaya maksimum, N
= tebal plat, m
Jadi :
Analisa tanpa roda gila :
Tenaga rata-rata untuk pembuatan lubang, dgn mengasumsikan kurva gaya lintasan adalah siku – siku adalah :
Mengingat P dlm kurva adalah 2 kali, maka daya sesaat maksimum nyatanya adalah kira – kira = 9840 W
Analisa dgn roda gila :
jika menggunakan roda gila, jumlah tenaga yg sama utk tiap perioda harus diberikan dan dinyatakan oleh luasan FGIE dari kurva gaya vs lintasan.
1. Daya motor yg dibutuhkan = 1640/2 = 820 W
2. Selama 1/3 interval waktu pembuatan lubang, motor memberikan tenaga = 820 W x 1/3 detik = 273 J ( luas AHIE).
3. Tenaga yg diperlukan utk pembuatan lubang dinyatakan oleh luasan ABCDE sebesar 1640 J.
4. Jadi tenaga yg diambil oleh roda gila =1640 – 273 = 1367 J ( ± 1/6 jumlah totoal tenaga utk satu siklus).
Ukuran roda gila
jika diameter rata-rata roda gila = 900 mm, maka kecepatan rata- rata pelek adalah :
m/det
- Jika koef. fluktuasi C adalah 0,10, maka dari pers. 1 dan 2
- V1 = 7, 42 m/det. V2 = 6,72 m/det.
- Dari pers.5 diperoleh :
- Dgn asumsi roda gila mempunyai lengan, masa pelek yg benar ± 90 % dari M atau 0,90 ( 273 ) = 246 kg