Filetype PDF | Diposting 26 Aug 2022 | 4 thn lalu
Authentication
digital resources
236x Tipe PDF Ukuran file 0.15 MB Source: media.neliti.com
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1, April 1999 : 14 - 18
Mekanisme Gerak Translasi Bolak-Balik dengan Ulir Silang
Joni Dewanto
Dosen Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin – Universitas Kristen Petra
Ninuk Jonoadji
Dosen Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin – Universitas Kristen Petra
Abstrak
Studi tentang mekanisme adalah hal yang sangat penting dalam merencanakan suatu mesin
agar menghasilkan gerakan yang efektif dan tepat.Untuk mengubah gerak berputar menjadi
gerak translasi bolak-balik pada dasarnya dapat dilakukan dengan beberapa cara. Masing-
masing memiliki keunkan tersendiri. Akan tetapi biasanya tidak untuk langkah yang panjang
dan memiliki efek dinamik yang besar.
Problem tersebut dapat diatasi dengan mekanisme ulir silang sebagaimana power screw tanpa
mengubah arah putaran masukannya. Gerak balik terjadi karena adanya peubahan sudut ulir
dari poositif menjadi negatif dibagian ujung screw secara gradual. Dengan peubahan sudut ulir
yang parabolik ( funsi kwadrat) pada interval sudut putar screw yang maksimum maka efek
dinamik karena peubahan kecepatan tersebut dapat diminimalkan
Kata kunci : mekanisme gerak bolak-balik
Abstract
It is very important to study mechanism in a machine design in order to get an effective and
precise movement. There are many ways to convert rotation into reciprocating motion. Each way
has unique characteristics. However usually not for long stroke and they have dynamics problem.
This problem can be overcome by the cross-screw mechanism without alternating rotation input.
Reciprocating motion is produce due to the changing of the screw angle from positive to negative
gradually at the end of the screw. Dynamics effect can also be minimised by designing this
changing parabolically in maximum rotation angle interval.
Keywords : reciprocating mechanism
1. Pendahuluan tergantung proses yang diinginkan. Beberapa
Mekanisme merupakan bagian dari ran- mesin menginginkan keluaran gerak rotasi atau
cangan suatu mesin yang berkaitan dengan translasi yang tidak kontinu (intermiten) atau
kinematika batang, cam gear dan gear train kontinu akan tetapi tidak pada tingkat
sedemikian menghasilkan suatu keluaran gerak kecepatan sebagaimana masukannya. Untuk itu
yang diinginkan. Dengan demikian studi ten- diperlukan suatu mekanisme peubah gerak.
tang mekanisme menjadi hal yang sangat Dalam pemakaiannya banyak sekali mesin
penting tidak hanya untuk menghasilkan unjuk mesin atau proses yang memerlukan gerak
kerja mesin yang efektif dan konstruksi yang bolak balik seperti mesin pres, proses pemo-
baik tetapi juga mudah pengendaliannya. tongan, mengangakat/memindahkan, pengum-
Mekanisme dari suatu mesin sebenarnya panan dsb. Mengubah gerak rotasi menjadi
hanya terdiri dari tiga macam gerakan yaitu gerak translasi atau sebaliknya diketahui dapat
gerak translasi, rotasi dan gabungan dari dua dilakukan dengan beberapa cara akan tetapi
macam gerakan tersebut. Biasanya daya pada umumnya tidak dapat untuk langkah
masukan yang diterima mesin berupa torsi dan yang panjang tanpa merubah arah masukan-
putaran yang kontinu sementara gerak nya. Bahkan beberapa mekanisme mempunyai
keluaran yang diinginkan dapat bervariasi problem dnamik.
Tulisan ini akan membahas suatu meka-
nisme peubah gerak rotasi menjadi gerak
Catatan : Diskusi untuk makalah ini diterima sebelum tanggal 1 translasi yang bolak balik dengan putaran
Agustus 1999. Diskusi yang layak muat akan diterbitkan pada masukan yang konstan yaitu dengan ulir silang.
Jurnal Teknik Mesin Volume 1 Nomor 2 Oktober 1999. Salah satu keunikan dari mekanisme ini adalah
14 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra
http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/
Mekanisme Gerak Translasi Bolak-Balik dengan Ulir Silang (Joni Dewanto)
bahwa mekanisme ini memiliki langkah swash plate berputar posisi piston akan
translasi yang relatif panjang sebagaimana berubah terhadap rumahnya dan terjadi gerak
mekanisme power screw tetapi tidak perlu translasi.
merubah arah masukannya. Mekanisme ini Cara lain untuk mendapatkan gerak
mempunyai konstruksi yang sederhana dan translasi adalah dengan memasang carried
gaya inersia yang terjadi karena perubahan diatas sebuah belt atau rantai conveyor.
kecepatan baliknya dapat dapat dikendalikan Mekanisme ini dapat dirancang untuk langkah
dengan merencanakan fungsi perubahan sudut yang panjang dan dapat balik tanpa merubah
ulir yang baik. arah putaran masukannya. Akan tetapi gerak
bolak baliknya tidak terjadi pada satu garis
2. Mekanisme Peubah Gerak Rotasi- melainkan pada garis lain yang sejajar.
Translasi
Beberapa mekanisme pengubah gerak rotasi
menjadi gerak translasi secara skematis
ditunjukkan sebagaimana gambar 1 di bawah.
Mekanisme slider-crank terdiri dari empat (a) Slider crank
batang. Putaran masukan dapat berubah
menjadi keluaran yang bergerak translasi
bolak-balik karena adanya mekanisme crank (2)
dan connecting rod (3). Mekanisme demikian
akan menghasilkan gerak bolak-balik yang
sinusiodal dan biasanya hanya untuk langkah
yang pendek. (b) Cam-follower
Cam dan follower biasanya juga cocok hanya
untuk menghasilkan gerak bolak-balik dengan
langkah yang pendek. Gerakan maju-mundur
terjadi karena kontur cam yang berubah
radiusnya. Kontur cam pada dasarnya dapat
dirancang sehingga menghasikan gerak maju
mundur dengan fungsi yang sangat bervariasi (c) Rack pinoin
bahkan dapat juga dirancang untuk
menghsilkan gerak yang intermiten.
Untuk menghasilkan langkah yang relatif
panjang biasanya dipakai mekanisme rack dan
pinion. Dengan putaran masukan yang arahnya
tetap mekanisme ini tidak dapat menghasilkan
gerakan balik. Sehingga untuk menghasilkan (d) Power screw
gerakan balik maka memerlukan masukan
yang refersibel.
Mekanisme power screw pada prisipnya
sama seperti mur dan baut dimana power screw
berfungsi mur dan carried ( yang digerakkan )
berfungsi sebagai bautnya. Jika screw berputar
ditempat (tidak bergerak aksial) maka carried
akan bergerak aksial relatif terhadap screw
tersebut. Sama seperti mekanisme rack-pinion (e) Summing linkage
mekanisme power screw juga tidak dapat balik
jika masukanya tidak refersibel.
Gerak bolak-balik juga dapat diperoleh dari
mekanisme summing linkage. Mekanisme ini
terdiri dari swash plate, piston atau slider
dengan connecting rodnya serta rumah piston
atau slide ways yang berotasi bersama putaran (f) Belt/chain drive
swash plate. Untuk menghasiulkan gerak Gambar 1. Mekanisme Rotasi-Translasi
piston maju mundur swash plate tidak dipasang
tegak terhadap sumbu poros sehingga ketika
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra 15
http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1, April 1999 : 14 - 18
3. Mekanisme Gerak Bolak-balik pada Ulir dimana t adalah waktu gerak. Sehingga y1
Silang dapat dinyatakan sebagai fungsi waktu t
y = p v .t (2)
Untuk menghasilkan gerak bolak balik 1 πD x
mekanisme ini terdiri dari sebuah power screw Dengan demikian kecepatan gerak kearah y
dengan ulir ganda yang bersilangan dan carried (V ) dapat diperoleh dengan menurunkan
yang berulir tunggal. Di kedua ujung dari y
screw sudut ulirnya berubah dari sebesar α persamaan 2 terhadap waktu.
menjadi -α sehingga carried akan berubah arah & pvx
( maju-mundur ) setelah melewati ujung (vy)1 = y1 = πD (3)
tersebut. Secara teoritik perubahan sudut ulir Persamaan 3 menunjukkan bahwa kecepat-
dapat dirancang dalam selang sudut putar an carried kearah aksial tidak merupakan
antara nol hingga 2∏ radian. Panjang langkah fungsi waktu (konstan) sehingga percepatan
yang diinginkan dipenuhi dengan membuat carried selama gerak maju sama dengan nol.
screw yang panjang pula. Dengan demikian Kurva kecepatan dapat digambar sebagai fungsi
mekanisme ini dapat dipakai untuk menghasil- x atau fungsi t dengan bentuk yang sama.
kan gerak translasi yang relatif panjang X=πD terjadi pada t = πD/V .
sebagaimana power screw akan tetapi dapat x
Carried akan bergerak mundur ketika sudut
menghasilkan gerakan balik tanpa mengubah ulir lintasan A adalah -α. Analag dengan
arah putaran masukan. analisa di atas maka gerak mundur carried juga
Kinematika Gerak Maju/Mundur memiliki kecepatan sama seperti gerak maju.
& pvx
(vy)2 = y2 = − πD (4)
Geometri ulir power screw pada langkah
maju untuk satu kali putar (2Π) jika
direntangkan pada bidang datar dapat Kinematika Gerak Balik
ditunjukan sebagai mana gambar 2 di bawah. Jika perubahan sudut ulir pada bagian ujung
Untuk satu kali putar maka lintasan ulirnya screw terjadi dalam interval sudut putar yang
adalah ΠD. A mewakili titik pada carried yang sangat kecil maka geometri ulir disekitar titik
bergerak relatif terhadap screw. Jika screw balik ditunjukkan sebagaimana gambar 3.
dianggap sebagai bagian yang tidak berputar Gambar tersebut merupakan gabungan antara
maka A berputar mengikuti lintasan screw gerak maju dan gerak mundur masing masing
dengan kecepatan keliling V dan bergerak
x dalam interval sudut putar Π radian atau x =
aksial dengan kecepatan V .
y πD/2. Gerakan balik terjadi di titik potong
antara lintasa maju dan lintasan mundur.
Sehingga kecepatan gerak balik tersebut dapat
ditunjukkan sebagaimana gambar 3 (b) dimana
gerak maju berubah menjadi gerak mundur
dengan mendadak sebagaimana fungsi step.
Gambar 2. Kinematika gerak maju dan mundur pada
bidang datar
Bila putaran screw konstan maka V juga
x
konstan. Sebagaimana gb.2 (a) lintasan aksial
carried y1 dapat ditulis sbb :
y = p x ( 1 )
1 πD
Karena V konstan maka secara kinematika
x Gambar 3. Kinematika Gerak Balik
lintasan keliling ulie dapat ditulis x = V .t
x
16 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra
http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/
Mekanisme Gerak Translasi Bolak-Balik dengan Ulir Silang (Joni Dewanto)
Perubahan kecepatan dalam waktu yang Jika v konstan maka x = v t sehingga y
x x
singkat demikian akan menimbulkan dapat dinyatakan sebagai fungsi t
percepatan yang besar dan dapat menimbulkan pv2 pv
problem dinamik. Untuk itu lintasan disekitar y = − x t 2 + x t (6)
titik balik perlu direncanakan sebaik-baiknya (πD)2 πD
agar diperoleh gerakan yang halus tidak terjadi Dengan demikian persamaan gerak A
sentakan. Perubahan sudut ulir + menjadi - (carried ) kearah aksial sepanjang sumbu screw
secara gradual disekitar titik balik dapat disekitar titik balik dapat diturunkan dari
dirancang dengan fungsi parabolik, sinus, atau persamaan tersebut terhadap waktu t.
fungsi lingkaran.. 2pv2 pv
& x x
y =vy = −(πD)2 t + πD (7)
4. Kinematika Gerak Balik Dengan Fungsi Plot kurva kecepatan ini ditunjukan pada
Parabolik gambar 4 (b). Nampak di sana bahwa dari posisi
sudut putar 0 hingga 2Π ( t=πD/vx atau x= ΠD)
Perubahan sudut ulir dari power screw kecepatan aksial dari carried berubah dari
sebagaimana dijelaskan di depan pada dasarnya pv/ΠD makin kecil hingga sama dengan nol ti
dapat dirancang dalam interval sudut putar titik ΠD/2 dan membesar negatif menjadi -v/ΠD
dari 0 hingga 2Π radian. Bila perubahan sudut di titik t= πD/vx secara linear. Jika percepatan
ulir terjadi dalam interval sudut putar yang adalah turunan dari kecepatan terhadap waktu
semakin kecil maka akan menghasilkan maka percepatan disekitar titik balik pada
mekanisme gerak balik yang semakin mekanisme ini tetap tidak berubah.
menyentak mendekati sebagaimana kasus di
atas. Perubahan sudut ulir yang parabolik 5 Kinematika Gerak Balik Dengan Fungsi
dalam interval sudut putar 2Π radian dapat Sinusiodal
diturunkan sebagaimana gambar di bawah.
Perubahan sudut ulir sebagai fungsi sinus
secara umum ditulis sebagai y = Y sin Πx/(L/2)
dimana L = 2ΠD dan Y adalah amplitudo dari
fungsi perubahan tersebut. Y dapat diperoleh
dari syarat geometri bahwa pada titik (0,0)
garis singgung kurva y harus sama dengan
koefisien arah garis y1. Sehingga diperoleh Y =
p/Π.
Gambar 4. Mekanisme Gerak Balik Dengan Fungsi
Parabolik
Secara umum fungsi parabolik tersebut
2
dapat dirumuskan sebagai y = ax + bx + c.
Konstanta konstanta a,b dan c diperoleh dari
syarat geometri sbb :
1. y = 0 untuk x = 0 atau x = ΠD
2. Garis singgung kurva y dititik ( 0,0 ) sama
dengan koefisien arah garis y1 = p/ΠD Gambar 5. Mekanisme Gerak Balik Dengan Fungsi
3. Garis singgung kurva y di titik ( 0,ΠD ) sama Sinus
dengan koefisien arah garis y2 = -p/ΠD
Dengan ketiga kondisi di atas maka Dengan demikian maka persamaan dari
diperoleh persamaan parabolik perubahan sudut ulir sebagai fungsi x adalah
dalam interval sudut ulir 2π radian adalah :
y = − p x2 + p x (5) y = p sin x (8)
(πD)2 πD π D
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra 17
http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/
no reviews yet
Please Login to review.
