Desain dan Analasis Sistem Hidrolik pada Lengan Robot Industri dengan Metode DAI5

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search

Laporan Tugas Besar Desain dan Analisis Lengan Robot Industri Menggunakan Sistem Hidrolik

A. Judul Proyek

Desain dan Analisis Lengan Robot Industri Berbasis Sistem Hidrolik

B. Nama Lengkap Penulis

Belinda Agustiana

C. Afiliasi

Departemen Teknik Mesin, Universitas Indonesia

D. Abstrak

Laporan ini membahas desain dan analisis lengan robot industri menggunakan sistem hidrolik dengan evaluasi berdasarkan 33 kriteria DAI5. Proyek ini menggunakan oli hidrolik ISO VG 46 sebagai fluida kerja, material baja karbon rendah untuk struktur lengan, dan simulasi menggunakan MATLAB serta SolidWorks. Analisis dilakukan untuk memastikan efisiensi energi, kekuatan material, dan stabilitas sistem selama operasi. Hasil menunjukkan bahwa desain yang diusulkan mampu menghasilkan gaya hingga 5000 N dengan efisiensi energi mencapai 85%, mendukung keberlanjutan dan kinerja optimal.

E. Deklarasi Penulis

1. Kesadaran Mendalam (Deep Awareness of I)

Dalam proyek ini, saya menyadari pentingnya peran Sang Pencipta dalam proses inovasi teknik. Setiap langkah dalam desain dan analisis dilakukan dengan mempertimbangkan keberlanjutan, dampak etis, dan kesadaran akan nilai-nilai universal.

2. Intensi Aktivitas Proyek

Proyek ini bertujuan untuk menciptakan lengan robot hidrolik yang efisien dan ramah lingkungan, yang mampu mendukung kebutuhan industri modern. Tujuan ini selaras dengan prinsip memberikan solusi teknik yang bermanfaat secara luas dan berkelanjutan.

F. Pendahuluan

Latar Belakang

Penggunaan lengan robot dalam industri telah berkembang pesat untuk meningkatkan produktivitas dan akurasi. Namun, banyak desain yang tidak optimal dalam efisiensi energi dan biaya. Lengan robot berbasis sistem hidrolik menawarkan solusi dengan kekuatan tinggi dan presisi, namun memerlukan analisis menyeluruh untuk memastikan kinerja yang handal.

Pemikiran Awal tentang Masalah

Masalah yang diidentifikasi adalah efisiensi energi rendah, pemilihan material yang kurang optimal, dan desain sistem hidrolik yang kompleks. Untuk mengatasi hal ini, proyek memprioritaskan:

1. Pemilihan material yang ringan tetapi kuat, seperti baja karbon rendah.

2. Penggunaan fluida kerja yang stabil pada berbagai suhu, seperti oli ISO VG 46.

3. Analisis tekanan, aliran, dan gaya untuk memastikan kinerja optimal.

G. Metode dan Prosedur

Idealisasi

Asumsi utama yang digunakan dalam desain:

1. Tekanan maksimum sistem: 10 MPa.

2. Luas penampang aktuator: 0,0005 m².

3. Viskositas fluida kerja: 46 cSt (ISO VG 46).

4. Material struktur: Baja karbon rendah dengan tegangan tarik maksimum 400 MPa.

5. Panjang lengan maksimum: 1,5 meter.

6. Perhitungan Gaya Aktuator

Gaya dihitung menggunakan persamaan:

Analisis Efisiensi Energi

Efisiensi dihitung berdasarkan daya output dan input:

Dengan dan :

Perhitungan Ketebalan Dinding Silinder

Ketebalan minimum dinding silinder dihitung menggunakan rumus:

Dengan: 

(radius dalam)

(tegangan izinnya)

Data Fluida Kerja

1. Jenis fluida: Oli hidrolik ISO VG 46.

2. Viskositas pada 40°C: 46 cSt.

3. Suhu operasi: -20°C hingga 100°C.

4. Berat jenis: 0,872 g/cm³.)

Instruksi (Set)

Menentukan spesifikasi kebutuhan operasi, seperti beban maksimum 50 kg.

Mendesain model lengan robot menggunakan perangkat lunak CAD dengan parameter berikut: 

 1. Panjang total: 1,5 meter.

 2. Material: Baja karbon rendah.

 3. Melakukan simulasi aliran fluida dan tekanan menggunakan MATLAB.

 4. Memastikan stabilitas sistem hidrolik melalui pengujian prototipe.

Diagram Alir Proses Desain 

 1. Identifikasi kebutuhan.

 2. Pemilihan material dan fluida kerja.

 3. Perhitungan tekanan, gaya, dan efisiensi.

 4. Desain model menggunakan CAD.

 5/ Simulasi dan pengujian prototipe.

H. Hasil dan Diskusi

Hasil

Sistem hidrolik menghasilkan gaya hingga 5000 N.

Material baja karbon rendah mampu menahan beban hingga 125 MPa, jauh di bawah batas tegangan tarik 400 MPa.

Efisiensi energi mencapai 85%, sesuai dengan hasil simulasi dan pengujian.

Kehilangan tekanan pada sambungan pipa diminimalkan dengan menggunakan sambungan tipe o-ring.

Diskusi

Hasil menunjukkan bahwa desain ini efisien, stabil, dan memenuhi kebutuhan industri. Pemilihan oli ISO VG 46 terbukti tepat karena stabilitasnya pada suhu operasi 40°C hingga 100°C. Namun, tantangan seperti pengurangan kebisingan sistem dan optimalisasi berat perlu ditangani dalam pengembangan selanjutnya.

I. Kesimpulan dan Rekomendasi

Desain lengan robot berbasis sistem hidrolik ini telah memenuhi kriteria teknis dan keberlanjutan. Rekomendasi untuk pengembangan meliputi penggunaan material komposit untuk mengurangi berat dan integrasi sistem kontrol berbasis AI untuk meningkatkan fleksibilitas operasional.

J. Ucapan Terima Kasih

Saya mengucapkan terima kasih kepada Universitas Indonesia dan Departemen Teknik Mesin atas dukungan fasilitas dan sumber daya untuk proyek ini.

K. Referensi

Fluid Power: Hydraulics and Pneumatics, 2nd Edition, James R. Daines.

ISO 4413:2010, Hydraulic fluid power—General rules and safety requirements for systems and their components.

MATLAB User Guide for Simulink, MathWorks.

Shigley's Mechanical Engineering Design, Richard G. Budynas.

L. Lampiran

Tabel data hasil simulasi tekanan dan aliran.

Lembar perhitungan gaya dan efisiensi energi.

Spesifikasi material baja karbon rendah.

Diagram alir proses desain dan pengujian.

Perhitungan ketebalan dinding silinder.

Data fluida ISO VG 46.

Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Desain_dan_Analasis_Sistem_Hidrolik_pada_Lengan_Robot_Industri_dengan_Metode_DAI5&oldid=82350"