## PERENCANAAN SISTEM PNEUMATIK PADA MESIN MARKING UNTUK BAHAN BRASS (C3602) DENGAN KEKUATAN GESER 1000N
Ir. H. Koos Sardjono,MSc 1 , Catur Agil Yuliana 2
Lecture 1 ,College student 2 ,Departement of machine, Faculty of Engineering, University Muhammadiyah Jakarta, JalanCempakaPutih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510, Tlp 021- 4244016,4256024, email : k.sardjono@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Dalam  persaingan  dunia  industri  sekarang  ini,  pemakaian  proses  produksi  yang tepat  sangat  diperlukan.  Dengan  pemilihan  dan  pemakaian  proses  produksi  yang sesuai diharapkan akan dihasilkan kualitas produk yang bagus, kestabilan proses, kegagalan  proses  yang  kecil  saat  proses  produksi  terutama  akibat  faktor  human error sehingga biaya produksi dapat ditekan sekecil mungkin. Pada “Perencanaan Sistem  Pneumatik  Pada  Mesin  Marking  Untuk  Bahan  Brass  (  C3602  )  Dengan Kekuatan  Geser  1000  N”  ini  direncanakan  dengan  mengurangi  pengoperasian secara langsung oleh operator. Hasil dari perencanaan adalah sebagai berikut :
~ Kekuatan Marking : 1000 N ~ Silinder Pneumatik : 3 buah ~ Daya Kompresor yang Diperlukan : 1 kW
Dengan perencanaan ini dapat mengurangi kesalahan manusia, kegagalan proses, serta  ketidakstabilan  proses  yang  terjadi,  karena  proses  mendorong  part, mencekam  part,  serta  melakukan  marking  dapat  dilakukan  secara  berurutan  oleh sistem pneumatik.
Kata Kunci : Mesin marking, Pneumatik, Brass C3602

## 1. PENDAHULUAN
Perencanaan  bagian  pokok  mesin  marking  yang  terdiri  atas  Merencanakan  perhitungan gaya  tekan  punch  marking  dan  gaya  cekam  benda  kerja  dengan  bahan  brass  (C3602). Perencanaan  diagram  system  pneumatic  serta  pemilihan  komponen-komponen  pneumatik yang  dipakai  seperti  silinder  pneumatic  beserta  katup-katup  yang  dipakai  dan merencanakan  pemilihan  daya  kompresor  udara  yang  akan  digunakan  untuk  menyuplai udara ke dalam sistem pneumatik.

## 2.METODA EKSPERIMEN DAN FASILITAS YANG DIGUNAKAN 2.1 Perhitungan Gaya Cekam
P c = ( 5% ~ 15% ) x P takhir P c = 15% x 1000 = 1150 N
2.2 Perhitungan Bore Silinder Pneumatik
2.2.1 Silinder Marking
2.2.2 Jikatekanankerja yang direncanakanpadasilinderadalah 0.4 Mpa, danF eff adalahgaya yang bekerjapadasilinderseperti perhitungan bab sebelumnya yaitu 1000 N maka bore silinderdapatdihitung :
F eff = ( A . p ) –  F R
F R = 10% x F eff F R = 10% x 1000 = 100 N A= ( F eff + F R ) / p = ( 1000 + 100 ) / 0.4 = 2750 mm 2
A= π/4 . D 2
Atau D 2 = A . 4 / π  ....= 2750 . 4 / π  .... D = 59.18 mm

## 2.2.2.SilinderCekam
F eff = ( A . p ) –  F R F R = 10% x F eff F R = 10% x F eff = 10% x 1150 = 115 N A= ( F eff + F R ) / p = ( 1150 + 115 ) / 0.4 = 3162.5 mm 2
A= π/4 . D 2
Atau D 2 = A . 4 / π= 3162.5 . 4 / π .... D = 63.47 mm

## 2.2.3.Silinder Hopper
F eff = 55.378 x 9.806 = 543.036 N ≈ 600 N Maka bore silinderdapatdihitung : F eff = ( A . p ) –  F R F R = 10% x F eff atau
F R = 10% x F eff = 10% x 600 = 60 N A= ( F eff + F R ) / p = ( 600 + 60 ) / 0.4 = 1650 mm 2 A= π/4 . D 2
Atau D 2 = A . 4 / π = 1650 . 4 / π.....  D= 45.84 mm 2.3.Perhitungan Panjang Batang Piston
2.3.1.Batang Piston Silinder Marking
1000 = {(π 2 . 41609.55 x 10 6 ) .( ½.0.97.9 2 .9.806)} / L 2
1001= (410669.79 x 10 6 )(385.22)/ L 2.. L 2 = 158198216.50 x 10 6 / 1000..L=397741
2.3.2.Batang Piston SilinderCekam
1150= {(π 2 .41609.55 x 10 6 ) .( ½.0.97.9 2 .9.806)} / L 2
1150 = (410669.79 x 10 6 )(385.22)/ / L 2
L 2 = 158198216.50 x 10 6 / 1150……….L       = 370895.76 mm
2.3.3.Batang Piston Silinder Hopper
600 = {(π 2 . 41609.55 x 10 6 ) .( ½.0.97.9 2 .9.806)} / L 2 600 = (410669.79 x 10 6 )(385.22)/ / L 2
L 2 = 158198216.50 x 10 6 / 600…….L=  513481,93 mm

## 2.4.PemilihanSilinderPneumatik
Tabel2.1 Standard SilinderPneumatik( www.smc.com )
Tabel2.2PemilihanSilinderPneumatik
Silinder HasilPerhitungan HasilPemilihan Diameter Silinder (mm) PanjangBatang Max (mm) Diameter Silinder (mm) Langkah (mm) Tipe Silinder Marking 59.18 397741.39 63 100 Double Acting, Single Rod, Flange SilinderCekam 63.47 370895.76 63 100 Double Acting, Single Rod, Foot Silinder Hopper 45.84 513481.93 50 100 Double Acting, Single Rod, Clevis

## 2.5.Perhitungan Jumlah Aliran Udara
2.5.1. Silinder Marking Diameter Bore Silinder =  63 mm = 6.3 cm Langkah Piston Silinder = 100 mm = 10 cm TipeSilinder = Double Acting Kecepatanlangkah yang direncanakan  = 30 langkah/menit= 300 cm/menit
Sehinggajumlah alirandapatdihitungmenggunakanrumus : Q=2 .s .n . A
A=  . R 2 =  . (3.15) 2 = 31.17 cm 2
Q = 2 .s .n . A= 2 x 10 x 30 x 31.17= 18702 cm 3 /menit= 18.702 L/menit

## 2.5.2.SilinderCekam
Dari spesifikasi yang direncanakanuntuksilinder marking adalahsebagaiberikut : Diameter Bore Silinder =  63 mm = 6.3 cm Langkah Piston Silinder = 100 mm = 10 cm TipeSilinder = Double Acting
Kecepatanlangkah yang direncanakan  = 30 langkah/menit= 300 cm/menit
Q=2 .s .n . A A =  . R 2
=  . (3.15) 2
= 31.17 cm 2
Q = 2 .s .n . A = 2 x 10 x 30 x 31.17 = 18702 cm 3 /menit = 18.702 L/menit

## 2.5.2. Silinder Hopper
Dari spesifikasi yang direncanakanuntuksilinder marking adalahsebagaiberikut : Diameter Bore Silinder =  50 mm = 5 cm Langkah Piston Silinder = 100 mm = 10 cm TipeSilinder = Double Acting Kecepatanlangkah yang direncanakan  = 30 langkah/menit = 300 cm/menit Q=2 .s .n . A
A= luas bore silinder  (cm 2 ) =  . R 2
R= radius ataujari-jari bore silinder (cm)
A=  . R 2
=  . (2.5) 2
= 19.63 cm 2
Q= 2 .s .n . A = 2 x 10 x 30 x 19.63 = 11778 cm 3 /menit = 11.778 L/menit

## 2.6   PerhitunganTekananHilang (PRESSURE LOSSES)
Dalam  melakukan  perhitungan  tekanan  hilang  ada  beberapa  hal  yang  digunakan sebagai dasar perhitungan yaitu panjang pipa atau tube serta banyaknya katup ( valve ) serta  banyaknya  sambungan (  fitting  ) yang  dilewati  udara  dalam  sistem.  Dalam pembahasan  ini  panjang  tube  dihitung  mulai  dari  saluran  keluar  pressure  regulator sampai  ke  saluran  masuk  ke  silinder.Banyaknya  sambungan  dan  katup  yang  ada, akan  di  konversi  ke  dalam  panjang  penyetara (  equivalent  length  ) sesuai  dengan referensi  pada  tabel  3.6.  Panjang  penyetara  yang  didapat  nanti  akan  dijumlahkan dengan  panjang  tube  sesungguhnya,  sehingga  tekanan  hilang  akan  dapat  dihitung dengan rumus :
1. Silinder 1 ( Hopper ) :
Tabel 2.3 Arah Silinder Maju
Sambungan / Katup L / d d = Ø internal Tube Panjang Penyetara Jumlah Jumlah Panjang Penyetara Sambungan T 60 6.99 419.4 5 2097 Sambungan L 30 209.7 1 209.7 Katup 18 125.82 3 377.4 Check Valve 150 1048.5 1 1048.5 Panjang Tube - - - - 465 Total Panjang Penyetara 4197.6

## Tabel 2.4 Arah Silinder Mundur
Sambungan / Katup L / d d = Ø internal Tube Panjang Penyetara Jumlah Jumlah Panjang Penyetara Sambungan T 60 6.99 419.4 5 2097 Sambungan L 30 209.7 2 419.4 Katup 18 125.82 3 377.4 Check Valve 150 1048.5 1 1048.5 Panjang Tube - - - - 545 Total Panjang Penyetara 4487.3
Dari  perhitungan  Total  Panjang  Penyetara (  Total  Equivalent  Length  ) dapat dilihat bahwa panjang ke arah silinder mundur 4487.3 mm dan panjang  ke arah silinder  maju  4197.6  mm.  Sehingga  total  nilainya  adalah  4197.6  +  4487.3  = 8684.9  mm.  Sesuai  dengan  data-data  yang  didapat  dari  perhitungan  dan perencanaan sebelumnya yaitu :
v = 300 cm/menit = 3 cm/sec = 0.05 m/sec
L = 8684.9 mm = 8.6849 m
D = 6.99 mm = 0.00699 m
 -5 m 2 /s  = 1.184 kg/m 3 Re  = 1000.v.D  = 1000 0.05 0.00699 1.56 10 -5 = 22403.85 f = 0.3164 .Re - 0.25
= 0.3164 .22403.85 - 0.25 = 0.025
 p  = v 2 .   . L . 2
= 0.05 2 0.025 8.6849 1.184 2 0.00699
= 0.045Pa

## 2. Silinder 2 ( Cekam )
Tabel 2.5 Arah Silinder Maju
Sambungan / Katup L / d d = Ø internal Tube Panjang Penyetara Jumlah Jumlah Panjang Penyetara Sambungan T 60 6.99 419.4 5 2097 Sambungan L 30 209.7 3 629.1 Katup 18 125.8 4 503.2 Check Valve 150 1048.5 1 1048.5 Panjang Tube - - - - 665 Total Panjang Penyetara 4942.8

## Tabel 2.6 Arah Silinder Mundur
Sambungan / Katup L / d d = Ø interna l Tube Panjang Penyetara Jumlah Jumlah Panjang Penyetara Sambungan T 60 6.99 419.4 4 1677.6 Sambungan L 30 209.7 1 209.7 Katup 18 125.8 3 377.4 Check Valve 150 1048.5 1 1048.5 Panjang Tube - - - - 560 Total Panjang Penyetara 3873.2
Dari  perhitungan  Total  Panjang  Penyetara (  Total  Equivalent  Length  ) dapat dilihat  bahwa  panjang  ke  arah  silinder  maju  4942.8  mm  dan  panjang  ke  arah silinder  mundur  3873.2  mm.  Sehingga  total  nilainya  adalah  4942.8  +  3873.2  =
8816.1 mm. Sesuaidengan data-data yang didapatdariperhitungandanperencanaansebelumnyayaitu : v = 300 cm/menit = 3 cm/sec = 0.05 m/sec L = 8816.1 mm = 8.8161 m D = 6.99 mm = 0.00699 m  -5 m 2 /s  = 1.184 kg/m 3
Re = 1000.v.D
 = 1000 0.05 0.00699 1.56 10 -5 = 22403.85 f = 0.3164 .Re - 0.25
= 0.3164 .22403.85 - 0.25
= 0.025  p = v 2 .   . L . 2
= 0.05 2 0.025 8.8161 1.184
2 0.00699 = 0.046 Pa

## 3. Silinder 3 ( Marking )
Tabel 2.7 Arah Silinder Maju Sambungan / Katup L / d d = Ø internal Tube Panjang Penyetara Sambungan T 60 6.99 419.4 Sambungan L 30 209.7 Katup 18 125.8 Check Valve 150 1048.5 Panjang Tube - - - Total Panjang Penyetara 3413.8

## Tabel 2.8 Arah Silinder Mundur
Sambungan / Katup L / d d = Ø internal Tube Panjan g Penyet ara J u m l a h Jumlah Panjang Penyetara
Sambungan T 60 6.99 419.4 3 1258.2 Sambungan L 30 209.7 1 209.7 Katup 18 125.8 3 377.4 Check Valve 150 1048.5 1 1048.5 Panjang Tube - - - - 410 Total Panjang Penyetara 3303.8
Dari  perhitungan  Total  Panjang  Penyetara (  Total  Equivalent  Length  ) dapat dilihat  bahwa  panjang  ke  arah  silinder  maju  3413.8  mm  dan  panjang  ke  arah silinder  mundur  3303.8  mm.  Sehingga  total  nilainya  adalah  3413.8  +  3303.8  = 6717.6 mm.
Sesuaidengan data-data yang didapatdariperhitungandanperencanaansebelumnyayaitu : v = 300 cm/menit = 3 cm/sec = 0.05 m/sec
L = 6717.6 mm = 6.7176 m
D  = 6.99 mm = 0.00699 m  -5 m 2 /s  = 1.184 kg/m 3 Re  = 1000.v.D  = 1000 0.05 0.00699 1.56 10 -5 = 22403.85
f = 0.3164 .Re - 0.25
= 0.3164 .22403.85 - 0.25 = 0.025
 p  = v 2 .   . L . 2
= 0.05 2 0.025 6.7176 1.184 2 0.00699
= 0.035 Pa
Dari perhitungan tekanan hilang dari 3 silinder didapat :
a. Silinder 1 ( hopper ), tekanan hilang yang terjadi = 0.045 Pa
b. Silinder 2 ( cekam ), tekanan hilang yang terjadi = 0.046 Pa
c. Silinder 3 ( marking ), tekanan hilang yang terjadi = 0.035 Pa
Sehingga  nilai  total  tekanan  hilang  yang  terjadi  pada  sistem  adalah  nilai  tekanan hilang yang terjadi yaitu : 0.045 + 0.046 + 0.035 = 0.126 Pa, atau 0.126 x 10 -6 Mpa. Dengan  tekanan  kerja  yang  direncanakan  yaitu  0.4  Mpa  maka  tekanan  yang  hilang adalah relatif kecil atau bisa diabaikan.

## 2.7 PerhitunganDayaKompresor
Perhitungan  ini  digunakan  untuk  mencari  daya  kompressor  yang  sesuai  untuk digunakan  dalam  sistem  pneumatik  yang  direncanakan  sebelumnya.  Dalam perhitungan daya kompressor ada 2 rumus yang digunakan yaitu efisiensi volumetris dan efisiensi adiabatik keseluruhan yaitu :
dimana :
η v = effisiensi volumetris ( % ) Q s =
volume gas yang dihasilkan  ( m 3 /min ) Q th = volume gas hasil perhitungan ( m 3 /min )
Jika  diketahui  dari  perhitungan  sebelumnya  yaitu  Q1  (silinder  marking)  =  18.702 L/menit,  Q2  (silinder  cekam)  =  18.702  L/menit,  dan  Q3  (silinder  hopper)  =  11.778 L/menit, maka volume udara total dapat dihitung :
Volume udara yang dibutuhkan (Q th )  : Q th = Q 1 + Q 2 + Q 3 = 49.182 L/menit = 0.049182 m 3 /menit Jika effisiensi yang direncanakan adalah E  isiensi Volumetrik(η v )80 % E  isiensi A iabatik Keseluruhan (η ad ) 70 % MK volume udara YG dibutuhkan (Q s ) Q s = η v . Q th = 0.8 x 0.049182 = 0.0393 m 3 /menit
L ad = Q s x  0.7053 (tabel 3.7)
= 0.024384 x 0.7053
= 0.0172 kW
Jadi daya yang dibutuhkan kompresor udara adalah 0.024 kW  1 kW

## 3. SKEMA NUMERIK

## 4.1 KESIMPULAN
1. Perencanaan  pneumatik  pada  marking  ini  direncanakan  digunakan  pada  produk dengan bahan Brass (C3602) dengan ukuran Ø 8 mm dengan tinggi 12 mm.
2. Perencanaan pneumatik pada marking ini direncanakan bekerja pada tekanan 0.4 Mpa dimana punch marking mempunyai gaya sebesar 1000 N.
3. Pada  perencanaan  pneumatik  ini  memerlukan  komponen-komponen  sebagai berikut :
No Nama Komponen
Spesifikasi Jumlah (pcs)
MULAI DATA PRODUK PERENCANAAN PNEUMATIK PERHITUNGAN BEBAN YANG BEKERJA PADA SILINDER SELESAI PERHITUNGAN BORE SILINDER PERHITUNGAN PANJANG BATANG PISTON DIAGRAM PNEUMATIK PERHITUNGAN TEKANAN HILANG PERHITUNGAN DAYA KOMPRESOR UDARA
1 Silinder Diameter Bore = 63 mm, Langkah = 100 mm, Double Acting, Single Rod, Flange Mounting 1 Silinder Diameter Bore = 63 mm, Langkah = 100 mm, Double Acting, Single Rod, Foot Mounting 1 Silinder Diameter Bore = 50 mm, Langkah = 100 mm, Double Acting, Single Rod, Clevis Mounting 1 2 Katup Katup 3/2 Roller, Normally Close 6 Katup 3/2 Plunger, Normally Close 1 Katup 3/2 Lever, Normally Close 1 Katup 5/2 Pressure 3 Katup, 2 Pressure 1 Speed Control Valve 6 No Nama Komponen Spesifikasi Jumlah (pcs) 3 Tube Ø 6.99 mm 3165 mm 4 Fitting T Joint 9 L Joint 9 5 Silincer Silincer 14 5 Service Unit Service Unit 1 6 Kompressor Udara Daya > 1 kW , Kapasitas >50 L/menit 1

## 4.2   SARAN
1. Penentuan  diagram  alir  perencanaan  yang  tepat  akan  mempermudah  saat perencanaan.
2. Dengan  penggunaan  banyak  referensi  akan  memberikan  banyak  masukan  saat perencanaan.
3. Dukungan  informasi  serta  software  dari  pembuat  komponen  sangat  membantu dalam perencanaan.

## REFERENSI
1. Dayton Progress Corporation, Stamping Basic Fundamentals & Terminology , www.daytonprogress.com , 2003.
2. Willems, Easley.Rolfe, Strength of Materials , McGraw-Hill Book Company, 1981.
3. Douglas C. Greenwood, Product Engineering Design Manual , McGraw-Hill Book Company, 1959.
4. Peter Croser.FrankEbel, Pneumatics , Festo Didactic, 2002.
5. Thomas B. Hardison, Fluid Mechanics for Technicians , Reston Publishing Company, 1977.
6. JIS Handbook, Machine Elements JIS B 0125-1: 2001 , 2003.
7. JIS Handbook, Non-Ferrous Metals JIS H 3250 : 2000 , 2003.
8. Theryo. RonySudarmawan, Teknologi Press Dies, Kanisius , 2009.
9. Parr, Andrew, HidrolikadanPneumatika , Erlangga, 2003.
10. Sularso, Pompa&Kompresor , PradnyaParamita, 2004.
11. Total Solutions Design, Engineering & Manufacture Resource, www.engineersedge.com ., 2012
12. SMC products, www.smc.com , 2012
13. Tools and Basic Information for Design, www.engineeringtoolbox.com , 2012 14. Manufactures laboratory Equipments For Education in Civil & Mechanical Engineering, www.essom.com , 2012
15. Werner Depert, Cutting Costs With Pneumatics , Vogel Textbook, 1988.