Soal&pembahasan#2

  • April 2020
  • PDF

This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA


Overview

Download & View Soal&pembahasan#2 as PDF for free.

More details

  • Words: 786
  • Pages: 2
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL  PROGRAM EKSTENSI JURUSAN TEKNIK MESIN FTI‐ITS 

JAWABAN UAS GASAL 2008/2009   

Mata Kuliah 

: Elemen Mesin II  

 

 

D o s e n            : Achmad Syaifudin, ST 

  Sebuah  pegas  heliks  tekan  akan  digunakan  untuk  menahan  beban  yang  bervariasi  secara  kontinyu dari 0 sampai 900 lb. Dengan menggunakan asumsi squared and ground ends, harga  indeks pegas 5, clash allowance 25 %, faktor keamanan 1.4 dan laju pegas 480 lb/in,   a. Desainlah pegas tersebut (meliputi jumlah total gulungan kawat, diameter kawat dan  gulungan, tinggi solid dan bebas) bila dibuat dari baja dengan kekuatan geser luluh 70  ksi dan endurance limit 40 ksi pada one‐way shear.   b. Bila  kawat  yang  sama  digunakan  untuk  menahan  beban  statis  600  lb,  berapakah  jumlah total gulungan kawat yang diperlukan?  

2.

The  band  brake  shown  is  activated  by  a  compression‐air cylinder with diameter dc. The  brake cylinder is driven by air pressure p = 0,7  MPa.  Calculate  the  maximum  possible  brake  moment  if  the  coefficient  of  friction  between  the band and the drum is 0,25. The mass force  on the brake arm is neglected, dc = 50 mm, r =  200 mm, l1 = 500 mm, l2 = 200 mm dan l3 = 500  mm. 

60 %

1.

40 %

  r dc l1

l2

  Solusi 

Diketahui:   a. Beban dinamis (P)  : 0 – 900 lb  b. Clash allowance    : 25 % = 0,25  c. Spring index (C)    : 5  d. Faktor keamanan (N)  : 1.5  e. Laju pegas (K)    : 480 lb/in  f. Kekuatan geser luluh  : 70 ksi  g. Endurance limit    : 40 ksi (one way shear)  h. Asumsi      : squared and ground ends  Ditanyakan:  a. Desain  pegas  dinamis  meliputi  jumlah  total  gulungan  kawat,  diameter  kawat,  diameter  gulungan, tinggi solid dan tinggi bebas.  b. Jumlah total gulungan kawat bila kawat yang sama digunakan untuk menahan beban statis 600  lb.  Jawaban:  P +P 900 + 0 Pm = max min = = 450 lb 2 2   a.    Pmax − Pmin 900 Pr = = = 450 lb 20 2 2 τr =1 τm Pr τr            =1= Pm τm Sse Sse , 2N 2N 10   Safe stress line     Syp N   0 τ r (ksi)

1.

l3

0

10

20

30

τ m (ksi)

40

50

60

Maka 

S se 40 ksi = = 14285,7 psi   2N 2 × 1,4 atau  dari  rumus lain S syp N 70 1,4 τm = = (2 × 70 − 40) + 1 = 14285,7 psi   (τ r τ m ) 2S syp − S se +1 40 S se τm =

(

D2 =

)

8PmC ⎛ 4C − 1 0,615 ⎞ 8 × 450 × 5 ⎛ 4 × 5 − 1 0,615 ⎞ + + ⎜ ⎟= ⎜ ⎟ πτm ⎝ 4C − 4 C ⎠ 3,14 × 14285,7 ⎝ 4 × 5 − 4 5 ⎠ = 0,525 in2

D = 0,725 in (wire diameter) 5 × 0,757 = 1,813 in (coil  diameter) R  =  12 CD = 2 11,5 × 10 6 (psi) × 22,94 4 in4 GD 4 Na = = = 17,35 ≅ 17 3 ⎛ lb ⎞ 64KR 3 3 64 × 480 ⎜ ⎟ × 57,34 in ⎝ in ⎠ (squared and ground ends ) Nt = Na + 2 = 17 + 2 = 19 P 1,25 × 900 δ s = 1,25 max = = 2,34 in 480 K hs = Nt D = 19 × 0,725 = 13,775 in     8 PCN ⎛ 4C − 1 0,615 ⎞ 8 × 450 × 5 × 1,4 ⎛ 4 × 5 − 1 0,615 ⎞ + + D2 = ⎜ ⎟= ⎜ ⎟ πS syp ⎝ 4C − 4 C ⎠ 3,14 × 70000 ⎝ 4 × 5 − 4 5 ⎠

( ) ( )

 

= 0,15 in2

b.

D = 0,387 in (wire diameter) 5 × 0,387 R  =  12 CD = = 0,969 in (coil diameter) 2 11,5 × 10 6 (psi) × 12,254 in4 GD 4 Na = = = 9,23 ≅ 9 ⎛ lb ⎞ 64KR 3 64 × 480 ⎜ ⎟ × 30,64 3 in3 ⎝ in ⎠ (squared and ground ends ) Nt = Na + 2 = 9 + 2 = 11

 

( ) ( )

2.

    Diketahui:  a. Pressure of compression    : 0,7 Mpa  b. Coefficient of friction    : 0,25      Ditanyakan: Maximum possible brake moment  Jawaban: 

(

)(

200 50 500

)

Fa = P × A = 0,7 N mm2 π × 252 mm2 = 1373,75 N 500 500 × 1373,75 F2 = Fa = N = 3434,375 N   200 200 F1 = F2 e fθ = (3434,375 N)× 2.718281828 0 ,25×210 = 8582 N Mmax = (F1 − F2 )R = (8582 − 3434,375)200 = 1029,53 Nm

200 500