Top Banner
SISTEM PENGUKURAN TEKNIK Pengukuran Gaya dan Jurusan Teknik Mesin Universitas I. PENGUKURAN GAYA A. Pengertian Gaya Gaya adalah suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak. Gaya dapat mengakibatkan perubahan – perubahan sebagai berikut : benda diam menjadi bergerak benda bergerak menjadi diam bentuk dan ukuran benda berubah arah gerak benda berubah Berdasarkan Hukum II Newton “ Massa benda dipengaruhi oleh gaya luar yang berbanding terbalik dengan percepatan gerak benda tersebut“ Secara matematis ditulis : F = m.a…………………………………………………………(1) dimana : m = massa [kg] a = percepatan [m/dt 2 ] F = kg.m/det 2 = N (Newton) B. Macam - Macam Gaya Berdasarkan penyebabnya, gaya dikelompokkan sebagai berikut : gaya mesin, yaitu gaya yang berasal dari mesin gaya magnet, yaitu gaya yang berasal dari magnet gaya gravitasi, gaya tarik yang diakibatkan oleh bumi gaya pegas, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh pegas gaya listrik, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh muatan
30

Makalah Pengukuran Gaya

Aug 08, 2015

Download

Documents

Irfan Mahyunis
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

I. PENGUKURAN GAYA

A. Pengertian Gaya

Gaya adalah suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak. Gaya dapat

mengakibatkan perubahan – perubahan sebagai berikut :

benda diam menjadi bergerak

benda bergerak menjadi diam

bentuk dan ukuran benda berubah

arah gerak benda berubah

Berdasarkan Hukum II Newton “ Massa benda dipengaruhi oleh gaya luar yang

berbanding terbalik dengan percepatan gerak benda tersebut“ Secara matematis ditulis :

F = m.a …………………………………………………………(1)

dimana : m = massa [kg]

a = percepatan [m/dt 2 ]

F = kg.m/det 2 = N (Newton)

B. Macam - Macam Gaya

Berdasarkan penyebabnya, gaya dikelompokkan sebagai berikut :

gaya mesin, yaitu gaya yang berasal dari mesin

gaya magnet, yaitu gaya yang berasal dari magnet

gaya gravitasi, gaya tarik yang diakibatkan oleh bumi

gaya pegas, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh pegas

gaya listrik, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh muatan listrik

Berdasarkan sifatnya, gaya dikelompokkan menjadi :

gaya sentuh, yaitu gaya yang timbul karena titik kerja gaya, langsung bersentuhan

dengan benda.

Page 2: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

gaya tak sentuh, yaitu gaya yang timbul walaupun titik kerja gaya tidak bersentuhan dengan benda

C. Metode Dasar Pengukuran Gaya

Metode 1 .Menyeimbangkan gaya ini dengan gaya gravitasi yang sudah diketahui dari

suatu massa standar, baik langsung ataupun memakai sistem tuas tuas.

Metode ini digambarkan dengan neraca analitis, neraca bandul dan timbangan kodok.

Neraca analitis meskipun dasar kerjanya sederhana, tetapi meminta perencanaan dan operasi

yang cermat untuk mencapai hasil maksimal. Lengan neraca direncanakan sedemikian rupa,

sehingga titik pusat massanya berada sedikit (beberapa perseribu inci) di bawah tumpuan tajam

dan oleh karena iti berada dalam keseimbangan yang sangat stabil. Ini mengakibatkan defleksi

lengan neraca ( pada instrumen yang peka dibaca dengan memakai mikrometer optik) penunjuk

yang peka terhadap ketidakseimbangan. Pada ujung bawah daerah ukur instrumen tertentu,

sering kali defleksi cahaya digunakan sebagai pembacaan pengukuran di samping dipakai untuk

menyeimbangkan neraca dengan jalan penambahan beban atau mengatur panjang lengan beban

ukur. Pendekatan ini lebih cepat daripada membuat penunjukan nol tetapi hubungan sudut

defleksi dan keadaan tidak seimbang, harus diketahui secara tepat dan harus stabil. Hubungan ini

cenderung untuk berubahubah dengan besarnya beban pada neraca, karena perubahan bentuk

tumpuan tajam dan sebagainya, tetapi perencanaan yang cermat dapat memberikan kesalahan

sekecil mungkin. Untuk pengukuran pengukuran dengan ketelitian yang tinggi, gaya tekan ke

atas pada massa standar yang disebabkan oleh udara harus diperhitungkan . Neraca neraca yang

sangat peka harus diletakan di dalam ruangan yang dikendalikan suhunya dan dijalankan dengan

pengaturan jauh untuk mengurangi pengaruh suhu badan operator dan arus konveksi panas.

Umumnya beda suhu 1/20o C antara kedua lengan neraca akan menyebabkan perbandingan

panjang lengan berubah dengan 1/1.000.000 bagian, cukup besar untuk beberapa pemakaian.

Page 3: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

Gambar 1. Neraca Analitis

Neraca bandul adalah instrumen jenis defleksi, yaitu gaya yang tidak diketahui diubah

menjadi torsi yang diseimbangkan dengan torsi massa standar yang tetap yang diatur sebagai

bandul. Bentuk praktis dari dasar kerja ini menggunakan suatu bentuk sector tertentu dan pita

baja untuk melinierkan hubungan sudut torsi bandul yang tidak linier. Gaya yang tidak diketahui

Fi, dapat dikerjakan langsung atau dengan memakai system tuas tuas, seperti yang terlihat pada

timbangan kodok, untuk memperlebar daerah ukur. Suatu sinyal listrik yang sebanding dengan

gaya sangat mudah didapat dengan memakai transducer pergeseran sudut yang diletakakan

dalam timbangan untuk mengukur sudut θ. Timbangan kodok menggunakan sistem tuastuas

untuk mengukur gaya yang besar, dengan memakai standar berat yang jauh lebih kecil. Batang

lengan neraca diseimbangkan dengan mengkombinasikan dengan tepat pemberat gantung dan

tangan tuas pemberat geser spanjang skala yang sudah dikalibrasi. Timbangan ini dapat

mengadakan gerak keseimbangan sendiri dengan menambahkan sensor listrik untuk pergeseran

untuk mendeteksi keadaan seimbang dan sebuah sistem penguat motor untuk menggerakan

pemberat geser pada posisi seimbang. Keuntungan lain yang menarik adalah bahwa bila a/b=c/d,

pembacan timbangan tidak terpengaruh pada letak Fi pada timbangan. Karena hal ini sangat

menguntungkan, kebanyakan timbangan yang ada dipasaran dilengkapi dengan cara ini dengan

menggunakan sistem suspensi seperti yang ditunjukkan gambar atau sistem lain yang

menghasilkan keadaan yang sama. Bila neraca analitis hampir hanya digunakan untuk

“penimbangan berat” (sebetulnya menentukkan massa) dari suatu benda atau bahan kimia,

timbangan kodok dan neraca bandul juga digunakan untuk pengukuran gaya, seperti yang

terdapat dalam penentuan daya poros pada dinamometer, ketiga instrumen itu terutama

digunakan untuk pengukuran gaya statik.

Page 4: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

(a)

(b)

Gambar 2. (a) Neraca Bandul,(b) Neraca Kodok

Metode 2. Mengukur percepatan suatu benda dengan massa tertentu yang dipengaruhi gaya

yang akan diukur.

Penggunaan pengukuran percepatan untuk mengukur gaya, terbatas sekali

penggunaannya karena gaya yang ditentukan merupakan gaya resultan pada suatu massa.

Page 5: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

Seringkali beberapa gaya yang tidak diketahui bersamasama bekerja , dan gayagaya tersebut

tidak dapat diukur secara terpisah dengan metode ini.

Gambar 3. Mengukur percepatan suatu benda dengan massa tertentu

Metode 3. Menyeimbangkan dengan gaya magnetik yang dihasilkan oleh interaksi antara

kumparan beraliran listrik dan suatu magnit.

Neraca elektromagnetik memakai sebuah detektor fotoelektrik ( atau sensor pergeseran

yang lain) untuk mendeteksi keadan seimbang, sebuah penguat dan kumparan torsi dalam suatu

sistem servo untuk menyeimbangkan perbedaan antara gaya yang tidak diketahui Fi dengan gaya

gravitasi pada massa standar. Keuntungankeuntungan relative dibandingkan dengan neraca

mekanis adalah mudah dipakai, kurang peka terhadap lingkungan, lebih cepat mengukur, ukuran

yang lebih kecil dan kemudahan untuk pengukuran jarak jauh, Juga sinyal listrik yang dihasilkan

sangat berguna untuk penggunaan perekam yang terus menerus dan/atau untuk mengendalikan

otomatis. Neraca neraca yang diperlengkapi dengan mikroprosesor akan memberikan

keuntungan yang lebih besar lagi, dapat dipakai untuk berbagai keperluan dan cepat digunakan

dengan memakai banyak tatacara rutin yang bekerja otomatis dan memberikan keuntungan

keuntungan yang semula tidak mungkin. Sistem beratcara otomatik menghilangkan pengaruh

berat wadah dari berat total dan memberikan berat bersih pada keadaan di mana barang yang

ditimbang ada dalam wadah. Program program statistis, melaksanakan perhitungan harga ratarata

dan deviasi standar untuk suatu rentetan pengukuran berat, “Menghitung” bagian kecil dengan

penimbangan dipercepat dengan memprogram mikroprosesor untuk membaca langsung jumlah

bagian bagian, bukan beratnya. Penimbangan yang teliti pada laboratorium binatang hidup (sulit

Page 6: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

dilaksanakan dengan timbangan biasa karena gerakan binatang) dapat dilaksanakan dengan

merata ratakan pembacaan timbangan dengan selang waktu yang sudah dipilih terlebih dulu.

Menghubungkan timbangan ( dengan sambungan luar atau di dalam) dengan sebuah alat

perekam tulis untuk merekam hasil pengukuran akan mudah dilaksanakan dengan memakai

mikroprosesor.

Gambar 4. Timbangan elektromagnetik

Metode 4. pengukuran tekanan fluida yang dipengaruhi oleh gaya yang diukur dengan sel

hidrolik dan pneumatik.

Sel sel hidrolik berisi penuh dengan minyak dan biasanya bertekanan mula sekitar 30

lb/in 2. Pengerjaan beban akan menaikkan tekanan minyak, yang terbaca pada alat ukur.

Transducer listrik untuk tekanan dapat digunakan untuk mendapatkan sinyal listrik. Selnya

sangat kaku, defleksinya hanya beberapa perseribu inci pada beban penuh. Didapati patokan

dengan kemampuan sampai 100.000 lbf sedang pengukuran tertentu sampai dengan kemampuan

10 juta lbf. Derajat ketelitian 0,1 persen pada skala penuh, kepekaan sekitar 0,02 persen, Suatu

penjumlah hidrolik tersedia untuk menghasilkan suatu tekanan yang sama dengan jumlah dari 10

macam tekanan dalam sistem sel ganda seperti yang digunakan pada tangki pengukur berat dan

sebagainya. Sel pneumatik seperti yang terlihat memakai transducer nosel flapper sebagai

penguat dengan penguatan yang tinggi dalam suatu rangkaian servo. Kerja gaya Fi menyebabkan

defleksi diafragma sebesar x, yang menyebabkan kenaikan tekanan po karena nosel hampir

Page 7: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

tertutup. Kenaikan tekanan yang mempengaruhi luasan difragma A menghasilkan gaya efektif Fp

yang cenderung mengembalikan letak diafragma pada keadaan semula. Untuk setiap gaya Fi,

sistem akan mecapai keadaan seimbang pada suatu keadaan tertentu nosel dan sebanding dengan

tekanan po. Keadaan statik diberikan oleh:

(Fi – po A) Kd Kn = Po ……………………………………………………….(2)

dengan : Kd = kompliansi diafragma, in/lbf

Kn = penguatan nosel plapper (lb/in 2 )/in

Penyelesaian untuk mendapatkan Po

Po = Fi / 1/(Kd Kn ) + A …………………………………………………(3)

Harga Kn tidaklah tetap, tetapi berubah terhadap x, karena ketidaklinieran hubungan x

dan po. Meskipun begitu dalam praktek Kd Kn adalah besar sekali, sehingga 1/(Kd Kn ) dapat

diabaikan terhadap A, sehingga memberikan Po = Fi /A. Yang linier karena A adalah tetap.

Seperti dalam setiap sistem umpan balik ketidakstabilan dinamik membatasi besarnya penguatan

yang besarnya dapat dicapai. Tekanan po umurnya 60 lb/in 2 dan karena harga terbesar po tidak

dapat mencapai Pa, ini akan membatasi Fi sampai harga sedikit lebih kecil dari 60 A. Bermacam

macam system penimbangan pneumatik yang ada dipasaran menggunakan dasar kerja yang

hampir sama(dikombinasikan dengan metode tuas dan metode tumpuan tajam) dalam daerah

ukur dari yang umum sampai 110.000 lbf.

Page 8: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

Gambar 5. Sel beban hidrolik dan Sel beban pneumatic

Metode 5. Mengukur defleksi benda elastik yang dipengaruhi oleh gaya yang diukur.

Metode ini banyak digunakan baik untuk beban statik maupun beban dinamis dengan

frekuensi sampai beberapa ribu hertz. Semuanya adalah sistem massa pegas dengan (sengaja atau

tidak sengaja) peredam, tetapi berbeda terutama pada bentuk giometrik “pegas” yang dipakai dan

juga trsnsducer gerakan yang dipakai untuk mendapatkan sinyal listrik. Pergeseran letak yang

dideteksi mungkin merupakan perpindahan total atau alat ukur regangan diletakkan dengan tepat

untuk mengukur gaya dengan pengukur regangannya. Alat ukur tegangan yang terikat sangat

berguna untuk mengukur gaya dengan memakai bagian yang elastik. Disamping sebagai

transducer gaya ke defleksi, beberapa bagian elastik berfungsi sebagai pengurai vektor gaya atau

vektor momen ke komponenkomponen tegak lurusnya. Sebagai contoh balok berlubang seperti

pada gambar sangat kaku (tidak peka) terhadap semua gayagaya dan momen yang mempengruhi

kecuali pada arah yang ditunjukkan oleh anak panah. Suatu transducer gerakan diatur untuk

mengukur gerakan pada arah ini, sehingga hanya akan mengukur komponen vektor gaya yang

terletak sepanjang sumbu yang peka ini, Mungkin gerak dari balok berlubang ini lebih mudah

terlihat dengan menganggapnya sebagai suatu susunan empat batang tuas dengan engsel lendutan

pada bagian a,b,c dan d.

Page 9: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

Gambar 6. Transducer elastik gaya ke defleksi

Transducer Alat Ukur Regangan Terikat

Suatu konstruksi yang umum dari suatu sel beban alat ukur regangan untuk mengukur

gaya tekan. Selsel yang dipakai untuk mengukur regangan dan tekanan memerlukan tambahan

peralatan untuk memegang kedua ujungnya. Bagian yang memegang harus cukup pendek untuk

mencegah patahnya batang oleh gaya yang direncanakan dan dibuat supaya menghasilkan 1.500

με. Pada beban penuh (harga perencanaan yang umum untuk semua transducer alat ukur tipis).

Bahan yang dipakai antara baja SAE 4340 dan baja tahan karat 174 PH dan campuran

alumunium 2024T4 dan yang terakhir ini sangat lazim untuk transducer “buatan sendiri”. Alat

ukur logam yang tipistipis ini direkatkan pada empat sisi, alat ukur 1 dan 3 merasakan gaya

langsung karena beban Fi dan alat ukur 2 dan 4 peka terhadap gaya sesuai dengan angka

perbandingan Poisson μ. Susunan ini memberikan kepekaan 2(1+ μ) kali yang dicapai bila

dipakai satu alat ukur dalam jembatan untuk rangkaian jembatan. Ini juga memberi kompensasi

suhu yang baik karena keempat alat ukur (paling tidak ada suhu tetap) berada pada suhu yang

sama. Selanjutnya, susunan tidak peka terhadap gaya tekan karena Fi dikerjakan pada sumbu

batang atau membentuk sudut. Ini akan dapat terlihat dengan mengganti gaya yang bekerja tidak

pada sumbu batang dengan gaya yang setara dan bekerja pada sumbu dan sebuah kopel. Kopel

inidapat diuraikan atas komponen x dan y yang menyebabkan gaya tekuk pada alat alat ukur.

Page 10: Makalah Pengukuran Gaya

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Gambar 7. Sel beban alat ukur regangan

Bila alat alat ukur ditempatkan dengan cermat, sehingga simetri, maka gaya tekuk pada

alat ukur 1 dan 4 akan akan berlawanan tanda, dan berdasarkan aturan rangkaian jembatan

keluaran total eo akibat tekukan akan sama dengan nol. Penjelasan yang sama juga berlaku untuk

alatalat ukur 2 dan 4 dan gaya tekuk karena pengaruh Fi pada sembarang sudut. Lempeng kaku

untuk gaya samping juga memperkecil pengaruh gaya puntir, karena lempeng ini sangat kaku

pada arah radial (x,y) tetapi sangat lunak pada arah z. Defleksi oleh beban penuh dari sel beban

seperti ini berkisar antara 0,001 sampai 0.015 inci, hal ini menunjukan kekakuan yang tinggi.

Seringkali frekuensi alam tidak diperhatikan karena hampir seluruhnya ditentukkan oleh massa

dari bagian yang menyangga gaya dari luar transducer. Hal ini benar dalam banyak pemakaian di

mana sel beban untuk pemakaian berat. Kekakuan yang tinggi juga berarti kepekaan yang

rendah. Untuk mempertinggi kepekaan (pada sel untuk gaya kecil hal ini diperlukan ) tanpa

mengorbankan stabilitas batang dan luasan permukaan untuk melekatkan alat ukur, dapat

dipergunakan penyangga gaya berlubang ( persegi pada sisi luar, bulat pada sisi dalam). Untuk

mencapai ketelitian yang tinggi (0,3 sampai 0,1 persen skala penuh) yang dipersyaratkan untuk

banyak pemakaian, diperlukan tambahan kompensasi suhu. Hal ini dapat dilaksanakan dengan

hambatanhambatan peka suhu Rgc dan Rmc seperti terlihat pada gambar. Hambatanhambatan ini

diletakkan di dalam sel beban secara tetap sehingga dapat dianggap mempunyai suhu sama

dengan alatalat ukur. Kegunaan ke empat alat ukur. Kegunaan Rmc adalah untuk memberikan

Page 11: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

kompensasi terhadap adanya perubahan modulus elastisitas bagian yang merasakan beban oleh

adanya perubahan suhu. Meskipun kita mengharapkan untuk mengukur gaya tetapi alat ukur juga

mengukur regangan; oleh karena itu semua logam berubah modulus elastisitasnya akan

memberikan perbedaan regangan (dan berarti eo yang berbeda) meskipun gaya yang

mempengaruhi sama. Oleh karena semua logam berubah modulus elastisitasnya oleh perubahan

suhu, pengaruh ini menyebabkan gangguan pada kepekaan. Hambatan Rmc memberi

kompensasi dengan jalan merubah tegangan masuk pada jembatan dengan perubahan yang tepat

untuk meniadakan pengaruh perubahan modulus elastis. Dua hambatan tambahan (tidak peka

suhu) seringkali didapati pada sel beban di pasaran. Kedua hambatan itu adalah Rss yang diatur

menetapkan kepekaan pada harga yang dikehendaki untuk suatu harga nominal eex dan Rirs,

yang diapakai untuk mengatur hambatan masuk harga yang dikehendaki. Bila kepekaan yang

cukup tidak dapat dicapai dengan menggunakan alat ukur tegangan/tekanan, susunan dengan

menggunakan gaya tekuk mungkin dapat menolong. Ini umumnya memberikan regangan lebih

besar persatuan gaya yang mempengaruhi tetapi dengan kerugian berkurangnya kekakuan dan

frekuensi alam. Dari banyak kemungkinan, dua diantaranya terlihat pada gambar. Alat ukur

balok tergantung memberikan kepekaan 4 kali alat ukur tunggal, kompensasi suhu dan ketidak

pekaan terhadap komponen gaya arah x dan y bila dianggap bahwa dipakai alat ukur yang identic

dan dipasang simetri.

Gambar 8. Transducer alat ukur regangan bentuk balok

Page 12: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

II. PENGUKURAN TORSI

A. Pengertian Torsi

Dalam gerak rotasi, penyebab berputarnya benda merupakan momen gaya atau torsi.

Momen gaya atau torsi sama dengan gaya pada gerak tranlasi. Momen gaya (torsi) adalah sebuah

besaran yang menyatakan besarnya gaya yang bekerja pada sebuah benda sehingga

mengakibatkan benda tersebut berotasi. Besarnya momen gaya (torsi) tergantung pada gaya yang

dikeluarkan serta jarak antara sumbu putaran dan letak gaya. Apabila Anda ingin membuat

sebuah benda berotasi, Anda harus memberikan momen gaya pada benda tersebut. Torsi disebut

juga momen gaya dan merupakan besaran vector.

Gambar 9 . Mekanisme Torsi

Adapun perumusan dari torsi adalah sebagai berikut. Apabila suatu benda berputar dan

mempunyai besar gaya sentrifugal sebesar F, benda berputar pada porosnya dengan jari-jari

sebesar b, dengan data tersebut torsinya adalah:

T = F x d (N.m) ………………………………………………………………(4)

dimana: T = Torsi benda berputar (N.m)

F = adalah gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N)

d = adalah jarak benda ke pusat rotasi (m)

B. Pengukuran Torsi

Karena adanya torsi inilah yang menyebabkan benda berputar terhadap porosnya, dan

benda akan berhenti apabila ada usaha melawan torsi dengan besar sama dengan arah yang

berlawanan.

Page 13: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

Pada motor bakar untuk mengetahui daya poros harus diketahui dulu torsinya.

Pengukuran torsi pada poros motor bakar menggunakan alat yang dinamakan Dinamometer.

Prinsip kerja dari alat ini adalah dengan memberi beban yang berlawanan terhadap arah

putaran sampai putaran mendekati 0 rpm, Beban ini nilainya adalah sama dengan torsi poros.

Dapat dilihat dari gambar di bawah ini adalah prinsip dasar dari dinamometer.

Gambar 10. Torsi pada motor listrik

Dari gambar diatas dapat dilihat pengukuran torsi pada poros ( rotor) dengan prinsip

pengereman dengan stator yang dikenai beban sebesar w. Mesin dinyalakan kemudian pada

poros disambungkan dengan dinamometer. Untuk megukur torsi mesin pada poros

mesin diberi rem yang disambungkan dengan w pengereman atau pembebanan. Pembebanan

diteruskan sampai poros mesin hampir berhenti berputar. Beban maksimum yang terbaca adalah

gaya pengereman yang besarnya sama dengan gaya putar poros mesin F. Dari definisi disebutkan

bahwa perkalian antara gaya dengan jaraknnya adalah sebuah torsi, dengan difinisi tersebut Tosi

pada poros dapat diketahui dengan rumus:

T = w x d (Nm) …………………………………….(5)

dimana : T = adalah torsi mesin (Nm)

w = adalah beban (N)

d = adalah jarak pembebanan dengan pusat perputaran (m)

Ingat w (beban/berat) disini kita bedakan dengan massa (m), kalau massa satuan kg,

adapun beban disini adalah gaya berat dengan satuan N yang diturunkan dari W=mg. Pada

mesin sebenarnya pembebanan adalah komponen-komponen mesin sendiri yaitu asesoris mesin

Page 14: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

( pompa air, pompa pelumas, kipas radiator), generator listrik (pengisian aki, listrik penerangan,

penyalan busi), gesekan mesin dan komponen lainnya.

Dari perhitungan torsi diatas dapat diketahui jumlah energi yang dihasikan mesin pada

poros. Jumlah energi yang dihasikan mesin setiap waktunya adalah yang disebut dengan daya

mesin. Kalau energi yang diukur pada poros mesin dayanya disebut daya poros.

Daya Mesin (Power)

Sedangkan power yang dihitung dengan satuan Kw (Kilo watts) atau Horse Power (HP)

mempunyai hubungan erat dengan torque. Power dirumuskan sbb :

Power = torque x angular speed …………………………(6)

Rumus diatas adalah rumus dasarnya, pada engine maka rumusnya menjadi :

Power = torque x 2 phi x rotational speed (RPM) ……………(7)

Untuk mengukur Power (KW) adalah sbb :

Power (kW) = torque (Nm) x 2 phi x rotational speed (RPM) / 60000 ……….(8)

6000 dapat diartikan adalah 1 menit = 60 detik, dan untuk mendapatkan kw = 1000 watt.

sedangkan untuk mengukur Power (HP) adalah sbb :

Power (HP) = torque (lbs. ft) x rotational speed (RPM) / 5252 …….…….(9)

Pada motor bakar, daya dihasilkan dari proses pembakaran didalam silinder dan biasanya

disebut dengan daya indiaktor. Daya tersebut dikenakan pada torak yang bekerja bolak balik

didalam silinder mesin. Jadi didalam silinder mesin, terjadi perubahan energi dari energi kimia

bahan bakar dengan proses pembakaran menjadi energi mekanik pada torak. Daya indikator

adalah merupakan sumber tenaga persatuan waktu operasi mesin untuk mengatasi semua beban

mesin. Mesin selama bekerja mempunyai komponen-komponen yang saling berkaitan satu

Page 15: Makalah Pengukuran Gaya

SISTEM PENGUKURAN TEKNIKPengukuran Gaya dan Torsi

Jurusan Teknik MesinUniversitas Lampung2012

KELOMPOK 3

dengan lainnya membentuk kesatuan yang kompak.

Gambar 11. Skematik aliran torsi .

Komponen-komponen mesin juga merupakan beban yang harus diatasi daya indikator.

Sebagai contoh pompa air untuk sistim pendingin, pompa pelumas untuk sistem pelumasan,

kipas radiator, dan lain lain, komponen ini biasa disebut asesoris mesin. Asesoris ini dianggap

parasit bagi mesin karena mengambil daya dari daya indikator. Disamping komponen-komponen

mesin yang menjadi beban, kerugian karena gesekan antar komponen pada mesin juga

merupakan parasit bagi mesin, dengan alasan yang sama dengan asesoris mesin yaitu mengambil

daya indikator. Seperti pada gambar diatas terlihat bahwa daya untuk meggerakan asesoris dan

untuk mengatsi gesekan adalah 5% bagian. Untuk lebih mudah pemahaman dibawah ini dalah

perumusan dari masing masing daya. Satuan daya menggunakan HP( hourse power )

N = N − N + N ( HP) ……………………………….(10)

dimana :

Ne = adalah daya efektif atau daya poros ( HP)

Ni = adalah daya indikator ( HP)

Ng = adalah kerugian daya gesek ( HP)

Na = adalah kerugian daya asesoris ( HP)