Jurnal Teknologi Kedirgantaraan. Vol. IV No. Juli 2019. P-ISSN 2528-2778. E-ISSN 2684-9704 DOI : https://doi. org/10. 35894/jtk. ANALISIS KEKUATAN STRUKTUR SISTEM MEKANIK PESAWAT SINAR-X DIGITAL Ahmad Zayadi. Marsudi . Cahyono Heri Prasetyo. Prodi Teknik Mesin. Fakultas Teknik dan Sains Universitas Nasional Jln. Sawo Manila. Pejaten. Pasar Minggu. Jakarta 12520. Prodi Teknik Penerbangan Fakultas Teknik Kedirgantaraan Universitas Marsekal Suryadarma Komplek Halim Perdana Kusuma Jakarta13610 Corresponding Author: zayadiahmad43@gmail. Abstrak - Analisis kekuatan struktur sistem mekanik pada pesawat sinar-x digital. Penelitian ini sangat penting untuk mengetahui kekuatan dan kualitas dari struktur sistem mekanik pesawat sinar-x digital. Pada penelitian analisis kekuatan struktur sistem mekanik metode yang dipakai menghitung tegangan, tegangan bengkok, angka faktor keamanan alat, dan menghitung defleksi yang terjadi pada struktur. Hasil dari penelitiannya yang didapatkan: tegangan bengkok pada rangka pemegang penangkap sebesar Ex = 7,07 N/mm2, sedangkan tegangan bengkok ijin sebesar Ex ijin = 141,9 N/mm2. Tegangan bengkok pada rangka pemegang tabung sebesar Ex = 7,8 N/mm2, sedangkan tegangan bengkok ijin sebesar Ex ijin = 141,9 N/mm2. Tegangan von mises pada rangka lengan bagian beban penyeimbang sebesar E' = 19,44 N/mm2, sedangkan nilai faktor keamanan sebesar n = 11,05. Tegangan von mises pada rangka lengan bagian pembebanan tabung sebesar E' = 18,41 N/mm2, sedangkan nilai faktor keamanan sebesar n = 11,67. Tegangan bengkok yang terjadi pada rangka kolom sebesar Ex = 22,60 N/mm2, sedangkan tegangan bengkok ijin sebesar Ex ijin = 141,9 N/mm2. Kemampuan ball screw menggerakkan beban operasi sebesar Fbm = 777,9N. Tegangan bengkok yang terjadi pada rangka landasan sebesar Ex = 21,43 N/mm2, sedangkan tegangan bengkok ijin sebesar Ex ijin = 141,9 N/mm2. Berdasarkan data yang telah didapatkan, maka struktur sistem mekanik pesawat sinar-x digital dinyatakan aman dan kuat. Kata Kunci : Analisis. Kekuatan Struktur. Pesawat Sinar-x Digital. Abstract - Analysis of structural strength of mechanical systems on digital x-ray devices. This research is very important to know the strength and quality of the structure of mechanical system of digital x-ray plane. To research analysis strength structure system mechanical calculation methods were used counting stress, bending stress. the safety factor a tool, and calculate deflection occurring in structure. The result of his research or: the bending stress at order holders catcher of Ex = 7,07 N/mm2, while the bending stress is equal to Ex ijin = 141,9 N/mm2. The bending stress on the tube holder is as big as Ex = 7,8 N/mm2, while the bending stress is equal toEx ijin = 141,9 N/mm 2. Stress von mises in order arms part burden a counterweight of E' = 19,44 N/mm2, while the value of the safety factor is n = 11,05. Stress von mises in order to arms a part of encumbering tube E' = 18,41 N/mm2, while the value of the safety factor is n = 11,67. Bending stress happened to column of order Ex = 22,60 N/mm2, while the bending stress is equal to Ex ijin = 141,9 N/mm2. The ball screw move of the operation Fbm = 777,9N. Bending stress occurred on the basis of order Ex = 21,43 N/mm2, while the bending stress is equal to Ex ijin = 141,9 N/mm2. Based on the data has obtained, then structure mechanical system plane digital sinar-x expressed safe and Keywords : Analysis. Strength of structure. Digital x-ray devices. PENDAHULUAN menyangkut aspek: keamanan dan kenyamanan operator dan pasien. Analisis dilakukan pada sistem mekanik pada perangkat sinar-x yang merupakan bagian terpenting dari pesawat sinar-x digital. Hal ini dikarenakan fungsi sistem mekanik adalah untuk menopang sistem kendali dan tabung sebagai pembangkit sinar-x, perangkat penangkap citra, serta modul pengendalian agar tercapai pencitraan yang baik dari obyek yang akan disinari. Dari analisis kekuatan struktur pada sistem mekanik pesawat sinar-x digital diharapkan dapat digunakan sebagai acuan dalam memperoleh sertifikasi alat keselamatan dan kenyamanan perangkat. Untuk itu penulis mengambil penelitian ini dengan judul analisis kekuatan struktur sistem mekanik pesawat sinar-x digital. Tujuan dari penelitian adalah sebagai Untuk mengetahui nilai tegangan bengkok yang terjadi pada rangka lengan, ball screw, rangka penahan penahan tabung sinar-x, rangka kolom, ball screw, rangka landasan. Untuk mengetahui kekuatan material dari struktur sistem mekanik pesawat sinar-x. Aplikasi kehidupan manusia banyak ragamnya salah satunya di bidang kesehatan. Batan adalah salah satu lembaga yang telah pengembangan aplikasi teknik nuklir untuk Indonesia. Untuk melaksanakan kegiatan Litbangyasa iptek nuklir telah dibangun dan dilengkapi berbagai fasilitas/sarana penelitian yang tersebar di beberapa lokasi antara lain di Kawasan Nuklir Serpong di Kawasan Puspiptek. Kawasan Nuklir Bandung. Kawasan Nuklir Yogyakarta. Kawasan Nuklir Pasar Jumat di Jakarta. Pada kawasan Serpong dimana salah satunya adalah Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir (PRFN). Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir (PRFN) adalah salah satu pusat di BATAN bimbingan di bidang perekayasaan kendali, mekanik, struktur, dan proses fasilitas nuklir. Salah satu tugas PRFN (Pusat Rekayasa Fasilitas Nukli. dalam pengembangan prototipe sinar-x. Pesawat sinar-x digital yang sedang dikembangkan yaitu model berdiri. Pada prototipe pesawat sinar-x digital terdiri dari flange dudukan lengan rel, rangka lengan, rangka landasan, rangka kolom, lengan dudukan film, pemegang tabung sinar-x. Persyaratan kinerja dari sistem mekanik pergerakan lengan secara vertikal, pembebanan tabung dan film pada rangka Maka perlu dilakukan analisis kekuatan yang meliputi, analisis struktur rangka landasan, rangka kolom, dan rangka lengan. Dalam rangka validasi desain untuk mendapatkan sertifikasi dan ijin edarsuatu alat kesehatan oleh Kementerian Kesehatan serta pada saat dipasarkan alat tersebut dapatditerima oleh konsumen, maka perlu dilakukan II. TINJAUAN LITERATUR Pengertian Sinar-x Sinar-x elektro-magnetik, dimana dalam proses terjadinya memiliki energi yang berbedabeda. Perbedaan tersebut didasarkan pada energi kinetik elektron. Sinar-x yang terbentuk ada yang memiliki energi rendah sekali sesuai dengan energi elektron pada saat timbulnya sinar-x. Juga ada yang berenergi tinggi, yakni berenergi sama dengan energi kinetik elektron pada Terbentuknya sinar-x dapat terjadi apabila partikel bermuatan, elektron misalnya, mengalami perlambatan yang diakibatkan adanya interaksi dengan suatu material. Pesawat Sinar-x Pesawat sinar-x adalah pesawat elektromagnetik frekuensi tinggi . untuk digunakan dalam diagnostik atau Blok diagram pesawat sinar-x ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2. 1 Blok Diagram Pesawat Sinar-x Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari 3 . bagian utama, yaitu tabung sinar-X, sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam tabung sinar-X, dan unit pengatur bagian pesawat sinar-X. Prinsip Kerja Sinar-X Tabung yang digunakan adalah tabung vakum yang di dalamnya terdapat 2 elektroda yaitu anoda dan katoda. Katoda/filamen Roentgen dihubungkan ke transformator filamen. Transformator mendistribusielektron sehingga mengakibatkan terjadinya pemanasan pada filamen tabung Roentgen, sehingga terjadi thermionic emission, dimana elektronelektron akan membebaskan diri dari ikatan atomnya, sehingga terjadi elektron bebas dan terbentuklah awan-awan sinar-x digital yang memiliki fungsi untuk pengaturan besarnya ukuran lapangan radiasi. Pemegang film merupakan sebuah komponen yang berfungsi untuk menempatkan layar film untuk Bushing pemutar lengan, berfungsi memindahkan suatu posisi kolimator dan layar film secara berputar. Ball screw berfungsi sebagai penggerak rangka lengan dari bawah maupun keatas . Rangka kolom merupakan rangka utama untuk menahan randasan rel untuk pergerakkan rangka lengan. Landasan rel pada lengan berfungsi untuk menggeser posisi layar film. Landasan rel pada rangka kolom pergeseran terhadap rangka lengan. Gambar 2. 2 Bagian-bagian prototipe pesawat sinar-x digital Perhitungan Kekuatan Struktur Dalam melakukan analisis kekuatan struktur sistem mekanik pesawat sinar-x permasalahan yang bersangkutan dengan kekuatan bahan. Contohnya : pengukuran gaya yang diakibatkan dari beban tabung dan sistem kendali, layar penangkap citra, beban penyeimbang, beban rangka kolom serta lengan, sifat mekanik dari material SS Selain itu juga menganalisis tegangan-teganagan yang terjadi pada setiap komponen struktur sistem mekanik pesawat sinar-x digital, menghitung defleksi yang terjadi disetiap struktur sistem mekanik pesawat sinar-x digital yang diakibatkan dari pengaruh beban yang terjadi pada setiap struktur. Prototipe Sistem Mekanik Sinar-x PRFN-BATAN PRFN-BATAN sebuah prototipe pesawat sinat-x digital seperti terlihat pada gambar 2, dimana prototipe itu terdiri dari beberpa komponen utama, yaitu: Rangka lengan berfungsi untuk menempatkan tabung sinar-x dan Tabung atau kolimator merupakan salah satu bagian dari pesawat Data Material Sistem Mekanik Pesawat Sinar-x Digital Material sistem mekanik pesawat sinar-x adalah SS 304. Sifat mekanik yang terdapat pada Stainless steel 304 menurut AISI (American Iron and Steel Institut. , sebagai berikut: Tegangan-tegangan pada struktur sistem mekanik pesawat sinar-x digital yaitu: Tegangan. Tegangan bengkok ijin. Tegangan von mises. METODE PENELITIAN Diagram Alir Penelitian Dalam analisis kekutan sistem mekanik pesawat sinar-x digital ada beberapa tahap yaitu seperti pada gambar 3, diagram alir dibawah ini: Tabel 3. 2 Sifat Mekanik Stainless Steel 304 Properties Value Kekuatan (Yield 215 N/mm2 Strengt. Kekuatan 505 N/mm2 maksimum (Ultimate Tensile Strengt. Batas elastisitas(Modulus 193. 000N/mm2 Elastisita. Perhitungan Kekuatan Rangka Pemegang Penangkap Citra Data yang telah dikumpulkan, digunakan untuk menghitung tegangan, tegangan bengkok, dan defleksi yang terjadi pada rangka pemegang penangkap citra, datanya adalah sebagai berikut: - Beban penangkap citra = 6 kg - Tebal penyangga = 1 mm - Lebar penyangga luar . = 30 mm - Panjang penyangga luar . =30 mm - Lebar penyangga dalam . = 25,08 - Panjang penyangga dalam . =25,08 - Panjang penyangga . = 691,92 mm - Tebal persegi penyangga layar = 1 Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian Data Pembebanan Pada Sistem Mekanik Pesawat Sinar-x Digital Sistem mekanik merupakan alat untuk menggerakan tabung sinar-x, dan film, ball screw pada sistem mekanik digunakan unuk meggerakkan rangka Kekuatan dari struktur sistem disesuaikan dari dimensi dan material yang digunakan. Berikut adalah tabel parameter beban pada sistem mekanik pesawat sinar-x yang akan dianalisis. Mencari Gaya Yang Terjadi F = m x g= 6 kg x 9,81 m/s2 = 58,86 N C Luas penangkap citra A = (Lebar titik 1 x . x (Lebar titik 2 x . x 2 titik penyangga = . mm x . mm x . x 2= . x 2= 4 mm2 x 2= 8 mm2 Tabel 3. 1 Parameter beban yang digunakan dalam analisis kekuatan Beban Yang Digunakan Pada Nilai No. Alat (K. Sistem kendali dan tabung Perangkat Penangkap Citra Pb . ebagai beban penyeimban. Untuk rangka landasan maka . eban no 1,2,3 dan Beban rangka kolom serta lenga. Tegangan Rangka Penangkap Citra 58,86 N 8 mm2 Pemegang 7,35 N/mm2 Tegangan Yang Diijinkan Ssy = 0,577 x Sy= 0,577 x 215 N/mm2 = 124,05 N/mm2 C Tegangan Bengkok Rangka Pemegang Penangkap Citra 345,96 mm x 58,86 N x 12 mm C = 7,07 N/mm2 Tegangan Bengkok Yang Diijinkan P yca2 Tegangan yang Diijinkan C A. = . ,76 x 10 ) x 1. 037,88 mm= 0,18 mm C 691,92 mm = 3,84 mm Regangan Pada Penangkap Citra = = Rangka = 306. 640,62 mm4 244 mm x 392,4 N x 50 mmAE2 640,62 mm4 Tegangan Bengkok yang Diijinkan Ex ijin = 66% x (S. = 66% x 215 N/mm 2 = 141,9 N/mm2 Pemegang C Regangan yang terjadi pada rangka membandingkan deformasi maksimum terjadi tegangan. Tegangan Bengkok Yang Terjadi Pada Rangka Pemegang Tabung N/mm Defleksi maksimum yang diijinkan 3,14 x 504 Ex = 0,577 Momen Inersia Pada Pemegang Tabung 691,92 mm Ae 345,96 m. 392,4 N = 0,19 N/mm2 962,5mm2 Ssy = 0,577 x Sy= N/mm2=124,05 N/mm2 . l Ae . 58,86 N x . ,96 m. 2 6 x . 000 N/mm. 529,24 mm4 ) = = C Defleksi maksimum yang terjadi pada rangka pemegang penangkap max= Tegangan yang berada pada rangka lengan pemegang tabung Ex ijin = 66% x (S. =66% x 215 N/mm2 = 141,9 N/mm2 C Gaya dari beban tabung F = m . g= 40 kg . 9,81 m/s2= 392,4 N Ex = 529,24mm4 3,14 x 502 = 1. 962,5mm2 yuU = ycuD = Nilai Faktor Keamanan Direalisasikan Rangka Pemegang Terhadap Tegangan C 0,18 mm = 2,6 x 10-4 691,92 mm C Rangka pemegang tabung yang dirancang berfungsi menahan tabung sinar-x, data-data yang diketahui untuk menganalisis kekuatan struktur pemegang tabung yaitu: - Beban sistem kendali dan tabung sinar-x (W. = 40 kg. - Panjang = 244 mm - Diameter = 50 mm - Kekuatan luluh/Yield Strength S. = 215 N/mm2 C Luas area beban yang terdapat pada rangka lengan pemegang 215 N/mm2 0,19N/mm2 = 1. 131,57 Besar Faktor Direalisasikan Rangka Pemegang Tabun 215 N/mm2 7,8N/mm2 Keamanan = 27,56 Nilai Kemiringan Pemegang Tabung 2 EI Rangka 392,4 N x . 2 2 x 193. 000 NAE 640,62 mm4 1,97 x 10 Oe 4 Defleksi Maksimum yang Terjadi pada Rangka Pemegang Tabung P yco3 392,4 N x . 3 3 E I 3 x 193. 000 NAE 640,62 mm4 max= 0,032mm C Defleksi Maksimum yang Diijinkan C V = yco = 1,35 mm 000 gram 11,34 grAEcm3 = 1. 322,75 cm3= 1. 750 mm3 Regangan Pada Rangka Pemegang Beban Tabung Area Bagian Dalam Rangka Lengan A = h1 x b1= 76 mm x 36 mm = 2. 736 mm2 Dalam menghitung regangan pada rangka pemegang beban tabung, untuk membandingkan deformasi maksimum dengan panjang mula rangka lengan pemegang beban tabung sebelum terjadi C Luas area Posisi Timbal L = = 0,032 mm A= = = 1,31 x 10-4 mm 244 mm C Volume Timbal Yang Menjadi Penyeimbang Pada Bagian Rangka Lengan 750 mm3 = 483,46 mm 736 mm2 Gaya Yang Diakibatkan Oleh Beban Penyeimbang =mxg = 6 kg 15 kg x 9,81 m/s2= 21 kg x 9,81 m/s2= 206. Kekuatan Rangka Lengan Pada perhitungan tengan rangka lengan ini akan dibahas tentang tegangan yang terjadi pada rangka lengan, dan bahan yang dipakai. Apabila diketahui sebagai berikut: - Sistem Kendali (W . = 10 kg - Berat Tabung (W . = 30 kg - Beban perangkatpenangkap citra (W . = 6 kg - Pb. ebagai beban penyeimban. (W . = 15 kg - Jarak bebanpenyeimbang = 999,9 mm - Jarak rangka lengan bagian beban penyeimbang= 1. 287,5 mm - Jarak dari pengunci ke sistem kendali dan tabung = 311 mm - Ukuranhollowbagian luar = 40x80 mm - Ukuran hollow bagian dalam = 76x36 - Massa jenis timbal= 11,34 g/cm3 - Diameter sistem kendali penahan tabung = 50 mm - Kekuatan luluh/Yield Strength (S. = 215 N/mm2 - Modulus Elastisitas (E)=193. N/mm2 C Gaya Torsi Penangkap Citra T = m x g= 6 kg x 9,81 m/s2 = 58,86 N C Luas Penampang Rangka Lengan Pada Bagian Beban Penyeimbang Dan Penangkap Citra A= 76 mm x 483,46 mm = 36. 742,96 mm2 Momen Lengan Inersia Pada Rangka x b2 x h23 x b1 x h13= 40 x 803 x 36 x 763= 389. 738,66 Tegangan Yang Terjadi Pada Rangka Lengan Akibat Beban Penyeimbang Dan Penangkap Citra E = 206,01 N = 0,0056 N/mm2 742,96 mm2 Tegangan Yang Diijinkan Ssy = 0,577 x Sy= 0,577 x 215N/mm2 = 124,05 N/mm2 C Perhitungan lengan pada titik beban layar Titik Beban Penyeimbang Rangka Lengan 80 mm = 40 mm C Unsur Tegangan Bengkok Yang Terjadi Pada Rangka Lengan Yang Disebabkan Dari Beban Penyeimbang Ex 999,9 mm x 147,15 Nx 40 mm 738,66 mm4 = 15,10 P yco2 . l 206,01 N x . ,9 m. 6 x . 000 N/mm2 ) x . 738,66 mm4 ) max Ex ijin = 66% x (S. = 66% x 215 N/mm 2= 141,9 N/mm2 Besar Gaya Yang Diakibatkan Dari Beban Sistem Kendali Dan Tabung Fy= m x g = 40 kg x 9,81 m/s2= 392,4 N 1AE = 19,44 N/mm2 C Nilai Faktor Keamanan Yang Direalisasikan Pada Struktur Rangka Lengan Pada Titik Beban Penyeimbang Dan Penangkap Citra 215 NAEmm2 = 38. 392,85 0,0056NAEmm2 Nilai Faktor Direalisasikan Keamanan Yang 215 NAEmm2 = 11,05 19,44NAEmm2 392,4 N 464 mm2 = 0,84 N/mm2 = x 40 x 803 - x 36 x 763 = 389. 738,66 mm4 Titik Beban Pada Rangka Lengan Untuk Sistem Kendali Dan Tabung P yco2 206,01 N x . ,9 m. 2 2 x 193. 000 NAE 738,66mm4 Momen Inersia Pada Rangka Lengan I= x b2 x h23 - x b1 x h13 Kemiringan Pada Ujung Rangka Pemegang Penangkap Citra P = 147,15 N 58,86 N = 206,01 N Tegangan Yang Terjadi Pada Rangka Lengan Bagian Titik Beban Tabung C Tegangan Yang Diijinkan Ssy = 0,577 x Sy = 0,577 x 215 N/mm2= 124,05 N/mm2 Gaya Yang Terjadi Pada Rangka Pemegang Penangkap Citra Dan Beban Penyeimbang C 287,5 mm = 7,15 mm C = (. ,10 N/mm2 ) 3. ,07 N/mm. 2 ) Luas Penampang Rangka Lengan Pada Titik Beban Sistem Kendali Dan Tabung Sebear A= . 2 x h. Ae . 1 x h. = . Ae . = 464 mm2 E' =(Ex 2 3tzx 2 ) 2 Tegangan Von Mises Dari Beban Penyeimbang Dan Penangkap Citra Perhitungan Tegangan Rangka Lengan Pada Titik Sistem Tabung 345,96 mm x 58,86 N x 12 mm =7,07 N/mm2 529,24mm4 C Ae Defleksi Maksimum Yang Diijinkan Tegangan Torsi Rangka Lengan Dari Pemegang Penangkap Citra Dan Penangkap Citra 287,5 mm Ae 999,9 m. = . ,56 x 10-. x = = 0,39 mm Tegangan Bengkok Yang Diijinkan C Defleksi Maksimum Yang Terjadi Pada Rangka Pemegang Penangkap Citra = 1,36 x 10-3 80 mm = 40 mm C = . ,4 x 10-. 151,5 mm= 0,09 Tegangan Kritis Yang Terjadi Rangka Lengan Pada Titik Beban Sistem Kendali Dan Tabung 311 mm x 392,4 Nx 40 mm 738,66 mm4 = 12,52 N/mm2 C Tegangan Bengkok Yang Diijinkan Beban Torsi Dari Rangka Lengan Ke Tabung Tegangan Von Mises Dari Beban Sistem Kendali Dan Tabung 215 NAE mm2 = 255,95 0,84NAE 215 NAE mm2 = 11,67 18,41 AE Kemiringan Pada Ujung Rangka Lengan Titik Beban Sistem Kendali Dan Tabung P yco2 392,4 N x . 2 x 193. 000NAE 738,66 mm4 = 2,52 x 10-4 = 3,02 x 10-4 mm 0,09 mm = 1,8 x 10-4 mm 487,5 mm Kekutan Rangka Kolom Rangka kolom dirancang untuk menahan rell dan sekaligus beban dari Dalam perhitungan tegangan, tegangan bengkok, momen inersia, dan menghitung defleksi. Apabila diketahui, sebagai berikut: - Rangka terbuat dari hollow SS 304, berikut adalah luasan rangka kolom: - Panjang hollow bagian luar = 100 mm - Lebar hollow bagian luar = 100 mm - Panjang hollow bagian dalam = 94 - Lebar hollow bagian dalam = 94 mm - Panjang rangka kolom = 2. 000 mm - Tebal rangka kolom =2 mm - Top ball screw / penahan ball screw pada rangka kolom dirancang untuk menahan tegangan dari ball screw terhadap beban-beban yang terdapat pada rangka lengan, top ball screw terdapat 2 bagian dibagian atas rangka kolom dan didekat rangka landasan, berikut ukuran tebal dan sisi top ball screw: - Tebal top ball screw= 10 mm - Sisi top ball screw = 94 mm - Sistem Kendali (W . = 10 kg Yang Faktor Keamanan Yang Direalisasikan DenganTegangan Von Mises Sebesar 10,6 N/mm2 C 287,5 mm 18,41 N/mm2 0,39 mm A= = 1AE =(. ,51 N/mm2 ) 3. ,8 N/mm. 2 ) = Regangan Yang Terjadi Pada Rangka Lengan Titik Sistem Kendali Dan Tabung 487,5 mm = 2,7 mm A= = Faktor Keamanan Direalisasikan Yang Regangan Yang Terjadi Pada Rangka Lengan Titik Beban Penyeimbang Dan Penangkap Citra 392,4 N x 244 mm x 50 mmAE2 640,62mm4 E' = (Ex 2 3tzx 2 ) 2 Maksimum Regangan Rangka Lengan = 7,8 N/mm2 C Ijin Dalam menghitung regangan pada rangka lengan, untuk membandingkan deformasi maksimum dengan panjang mula rangka lengan sebelum terjadi Ex ijin = 66% x (S. = 66% x 215 N/mm 2 = 141,9 N/mm2 C Defleksi Terjadi Defleksi Maksimum Yang Terjadi Pada Rangka Lengan Titik Beban Sistem Kendali Dan Tabung P yco2 . l Ae . 392,4 N x . 6 x . 000 N/mm2 ) x . 738,66 mm. max = . x 487,5 mm Ae 311 m. Berat Tabung (W . = 30 kg Beban perangkat penangkap citra (W . = 6 kg Pb . ebagai beban penyeimban. (W . = 15 kg C Luas Penampang Kolom Pada C Rangka A = Tebal top ball screw x Sisi Top screw x 4 sisi = (. mm x 92 mm x . = 7. 360 mm2 Faktor Keamanan Yang Direalisasikan Terhadap Tegangan C F= W 1 W 2 W 3 W 4 = . kg 30 kg 6 kg 15 k. 9,81m/s2 = 61 kg x 9,81 m/s2 = 598,41 N C Terjadi Ex max = Pada C Nilai Regangan Pada Rangka Kolom Yang Terjadi Akibat Dari Defleksi 0,89 mm 928 mm = 4,61 x 10-4 mm Kekutan Pada Ball Screw Ball screw adalah aktuator linier yang bertindak untuk mengubah gerak putar menjadi gerak lurus dengan gesekan kecil. Gesekan yang terjadi bisa kecil dikarenakan antara nut dengan boltnya terdapat ball. yang berfungsi untuk mengurangi koefisien gesek. Parameter beban ball screw: - Sistem Kendali (W . = 10 kg - Berat Tabung (W . = 30 kg - Beban perangkat penangkap citra (W . = 6 kg - Pb . ebagai beban penyeimban. (W . = 15 kg. Dimensi dari ball screw yaitu: - Diameter = 20 mm - Pitch 5 mm - d ( radius ulir ballscre. = 1 mm 94 x 943= 092 mm4 Tegangan Bengkok Yang Terjadi Pada Rangka Kolom 380,39 mm x 598,41 N x 50 mm = 22,60 N/mm2 Ex = C 938 mm = 10,76 mm A= = Momen Inersia Yang Terdapat Pada Rangka Kolom 6 x . 000 N/mm2 ) x . Defleksi Ijin Maksimum Terjadi 100 mm = 50 mm I= x b2 x h23 - x b1 x h13 x 100 x 1003 x P yca2 . l Ae . 598,41 N x . 380,39 m. 938 mm Ae 1. 380,39 m. = . ,38 x 10-. 672,83 mm = 0,89 mm Ssy = 0,577 x Sy = 0,577 x 215 N/mm2= 124,05 N/mm2 Titik Pembebanan Yang Pada Rangka Kolom 215 NAE mm2 = 9,5 22,60NAE Defleksi Maksimum Yang Terjadi Pada Rangka Kolom Tegangan Yang Diijinkan C P yco2 598,41 N x . 938 m. 2 = 3,18 x 10-3 2 x 193. 000 NAE 598,41 N E= = = 0,081 N/mm2 A 7. 360 mm2 215 NAE mm2 = 2. 654,32 0,081NAE Kemiringan Pada Ujung Rangka Pemegang Rangka Kolom Tegangan Yang Rangka Kolom Faktor Keamanan Rangka Kolom Terhadap Tegangan Bengkok Gaya Yang Diakibatkan Dari Beban Tabung. Sistem Kendali. Beban Penyeimbang Dan Penangkap Citra Tegangan Bengkok Yang Diijinkan Pada Bagian Rangka Kolom Ex ijin = 66% x (S. = 66% x 215 N/mm2 = 141,9 N/mm2 L . anjang ballscre. Gaya Yang Terdapat Pada Ball Screw Fa= Fbm P= 777,9 N 427,43 N= 205,33 N = 1900 mm C F= W 1 W 2 W 3 W 4 = . kg 30 kg 6 kg 15 k. x 9,81 m/s2 = 61 kg x 9,81 m/s2 = 598,41 N C Fai = C Kekuatan Ball Screw Kekuatan Ball Screw Dalam Satu Kondisi Fbm= OoF x Fbm 196,82N Untuk Td = Ball = 427,43 N Kekuatan Ball Screw Beban Tarik Torsi Lt 2 = 902,3 N 34 x 103 . 34 x 103 . 20 mm4 1900 mm2 Kekuatan Pada Rangka Landasan Rangka Landasan Sebelum Kp x P x l 0,26 x 427,43 N x 5 mm 2 x 3,14 = 88,48 N. Gaya Yang Terjadi Akibat Beban Pada Rangka Landasan F= m x g = 90 kg x 9,81 m/s2 = 882,9 N C Rangka landasan yang dirancang ini berfungsi sebagai tumpuan ballscrew rangka lengan, rangka landasan, rangka kolom dirancang sebagai berikut: Keterangan : - Lebar batang penahan 1 . = 40,08 - Panjang batang yang terkena beban 1 . = 60 mm - Lebar batang penahan 1 . = 32,06 - Panjang batang yang terkena beban 1 . = 52mm - Lebar batang penahan 2 . = 200 - Panjang batang yang terkena beban 2 . = 10 mm - Beban yang bekerja pada rangka landasan= 90 kg - Kekuatan luluh / Yield Strength (S. = 215N/mm2 150 Rpm x 1,33 67,5 Rpm Kekuatan Yang Dimiliki ScrewSebelum Pembebanan 442,39 mm2 Nf . Rangka diperhitungkan juga untuk menahan berat sebesar 90 kg. Agar rangka landasan kuat maka dihitung kekuatan rangka landasan = 777,9 N C 0,5 . 20 mm4 Kekuatan Tekuk Pada Ball Screw x fp = Oo598, 413 N x 013,8 N Kecepatan Perputaran Ball Screw Fc= Beban (F) = 598, 41 N Putaran Motor . = 2,5 Rps x 60 = 150 Rpm Rasio waktu pembebanan . = 45% Beroperasi saat kondisi normal. p )= Jarak antara bantalan bagian bawah = 1. 442,39 yang menahan ball screw dengan bagian atas yang mejadi tumpuan rangka lengan Kemampuan Ball Screw Menjalani Beban Operasi 205,33 N = 927,17 N nav = n x = 150 x = 67,5 Rpm Gaya Tekuk Yang Diijinkan Fbm Kemampuan Gaya Aksial Pada Ball Screw Gaya Aksial Yang Terjadi Pada Ball Screw Luas Area Penampang Pada Titik Beban Yang Ada Di Rangka Landasan A= (. 1 - b. 1 - h. 3 x h. = (. ,08 Ae 32,. Ae . = 128,32 mm2 4000 mm2 = 4. 128,32 mm2 Tegangan Yang Rangka Landasan E= = C Terjadi C Pada Ukuran luar= b1 = 40,08 mm,h1 = 60 Ukuran dalam= b2 = 32,06 mm,h2 = 52 Plat alas1 = b3 = 75 mm, h3 = 10 mm Plat alas 2 = b4 = 280 mm, h4 = 2 mm . h13- b2. Rangka 215 N/mm2 = 10,03 21,43 N/mm2 P yco2 16 E I 882,9 N x . 2 16 x 193. 000NAE 218,9 mm4 = 1,83 x 10-4 . earah jarum ja. Kemiringan Yang Terdapat Pada Rangka Landasan Sisi B B = P yco2 16 E I 882,9 N x . 2 = 1,83 x 16 x 193. 000 NAE 218,9mm4 10-4 . ebalikan arah jarum ja. ,08 x 60 - 32,06 x Defleksi Maksimum max = P yco3 48 E I 882,9 N x . 3 48 x . 000 NAE )x . 218,9mm4 ) = 0,028 mm C Tegangan Bengkok yang Terjadi Pada Rangka Landasan Tegangan bengkok jika diketahui, nilai Ae nilai pada kerangka sebagai - Jarak ke titik berat : 2 = 475 mm : 2 = 237,5 mm - Beban pada rangka landasan sebesar = 882,9 N - Lebar landasan yang terkena beban = 72 mm : 2 = 36 mm Ex = Defleksi Terjadi C Ijin Maksimum Yang yco 475 mm = 2,63 mm Regangan Pada Rangka Landasan Regangan yang terjadi pada rangka deformasi maksimum dengan panjang mula rangka landasan citra sebelum terjadi tegangan 0,028 mm A= = = 5,8 x 10-6 237,5 mm x 882,9 N x 36 mm 218,9 mm4 IV. = 21,43 N/mm2 C Pada Kemiringan Yang Terdapat Pada Rangka Landasan Sisi A . x 2 )=345. 782,3 mm 6. 250 mm4 186,6mm4= 352. 218,9 mm4 215 N/mm2 = 1. 005,61 0,2138 N/mm2 A = Ssy = 0,577 x Sy= 0,577 x 215 N/mm2 = 124,05 N/mm2 Faktor Keamanan Landasan C Momen Inersia Yang Terdapat Pada Rangka Landasan 882,9 N = 0,2138 N/mm2 128,32 mm2 Tegangan Yang Diijinkan Faktor Keamanan Yang Direalisasikan Pada Rangka Landasan Terhadap Tegangan HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam analisis kekuatan pada alat sistem mekanik pesawat sinar-x, faktor keamanan dapat ditentukan dengan kekuatan luluh/yield strength (S. dibagi dengan tegangan yang terjadi pada setiap Tegangan Bengkok Yang Diijinkan Ex ijin = 66% x (S. = 66% x 215 N/mm 2 = 141,9 N/mm2 C Berat Pada analisis kekuatan sistem mekanik pesawat sinar-x, telah ditentukan faktor pembebanan seperti berat tabung, . eban penyeimban. , rangka kolom, rangka Data yang telah ditentukan, selanjutnya digunakan untuk menghitung momen inersia, tegangan bengkok yang terjadi pada rangka lengan, yaitu: - Sistem Kendali (W . = 10 kg - Berat Tabung (W . = 30 kg - Beban perangkat penangkap citra (W . = 6 kg - Pb . ebagai beban penyeimban. (W . = 15 kg. - Untuk rangka landasan maka . eban= 90 kgno 1,2,3 dan Beban rangka Berat keseluruhan (W . M = (W 1 W 2 W 3 W 4 W . = . kg 30 kg 6 kg 15 kg 90 = 151 kg F= m x g= 151 kg x 9,81 m/s2= 481,31 N Rangka Citra Pemegang 345,96 mm x 58,86 N x 12 mm 529,24mm4 Ex = = 7,07 N/mm2 C Tegangan Bengkok Diijinkan Pada Rangka Pemegang Penangkap Citra Ex ijin = 66% x (S. = 66% x 215 N/mm 2= 141,9 N/mm2 C Faktor Keamanan Yang Direalisasikan Pada Rangka Lengan Pemegang Tabung Terhadap Nilai Tegangan C Penangkap C E= = 58,86 N 8 mm2 215N/mm2 = 30,41 7,07 N/mm2 P yco2 58,86 N x . ,92 m. 2 2 x 193. 000NAE 529,24 mm4 2,11 x Defleksi Maksimum Yang Terjadi Pada Rangka Pemegang Penangkap Citra max = P yca2 . l Ae . 58,86 N x . ,96 m. x 6 x . 000 N/mm2 ) x . 529,24 mm. 691,92 mm Ae 345,96 m. = . ,76 x 10-. 037,88 mm = 0,18 mm Pada C 7,35 N/mm2 Defleksi Terjadi yco Ijin 691,92 mm Maksimum Yang = 3,84 mm Rangka pemegang penangkap citra dinyatakan aman dan kuat karena nilai max = 0,032 mm