Sudut Radiasi Energi Surya/Matahari

/0 Comments/in /by

Posisi matahari di langit berubah dari hari ke hari dan dari jam ke jam jam. Sudah menjadi rahasia umum bahwa matahari lebih tinggi di langit di musim panas daripada di musim dingin. Gerakan relatif matahari dan bumi tidak sederhana, tetapi mereka sistematis dan dengan demikian dapat diprediksi. Setahun sekali, bumi berputar matahari dalam orbit yang berbentuk elips. Saat bumi melakukan revolusi tahunan mengelilingi matahari, ia berputar setiap 24 jam terhadap sumbunya, yang miring pada sudut dari 23° 27.14 menit (23,45°) ke bidang elips, yang berisi bumi bidang orbit dan matahari khatulistiwa, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1.

Gerak matahari yang tampak paling jelas saat mencapai titik tertinggi pada tengah hari. Saat musim dingin ke musim semi dan kemudian musim panas, titik matahari terbit dan terbenam bergerak secara bertahap ke utara sepanjang cakrawala. Di belahan bumi utara, hari menjadi lebih lama karena matahari terbit lebih awal dan terbenam lebih lambat setiap hari dan jalur matahari semakin tinggi di belahan bumi utara. langit. Pada tanggal 21 Juni matahari berada pada posisi paling utara terhadap bumi. Ini disebut titik balik matahari musim panas dan waktu siang hari mencapai waktu maksimum. Enam bulan kemudian, pada 21 Desember, titik balik matahari musim dingin, matahari berada pada posisi paling selatan (gambar 2). Di tengah-tengah dari rentang enam bulan, pada 21 Maret dan 21 September, waktu siang sama dengan waktu malam. Hal Ini disebut ekuinoks musim semi dan musim gugur. Titik balik matahari musim panas dan musim dingin adalah kebalikannya di belahan bumi selatan yaitu, titik balik matahari musim panas pada tanggal 21 Desember dan titik balik matahari musim dingin adalah pada 21 Juni.

Gambar 1. Gerakan tahunan revolusi bumi
Gambar 2. Perubahan tahunan posisi matahari di langit (bumi bagian utara)

Sudut Deklinasi, δ

Deklinasi matahari adalah jarak sudut sinar matahari utara (atau selatan) khatulistiwa, deklinasi utara ditunjuk sebagai positif. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 deklinasi adalah sudut antara garis pusat matahari-bumi dan proyeksi garis ini pada bidang ekuator. Deklinasi di utara khatulistiwa (musim panas di belahan bumi utara) positif, dan selatan negatif. Gambar 4 menunjukkan deklinasi selama ekuinoks dan titik balik matahari. Dapat dilihat, deklinasi berkisar dari 0 ° di ekuinoks musim semi ke 23,45 ° pada itu titik balik matahari musim panas, 0 ° di musim gugur ekuinoks, dan 23.45 ° di titik balik matahari musim dingin.

Gambar 3. Skema sederhana radiasi matahari
Gambar 4. Variasi tahunan sudut deklinasi
Gambar 5. Grafik sudut deklinasi terhadap waktu

Sudut Jam, h

Sudut jam, h , dari suatu titik di permukaan bumi didefinisikan sebagai sudut bujur putaran bumi dari titik satu ke titik lain dari perspektif matahari. Gambar 3 menunjukkan sudut jam titik P sebagai sudut yang diukur pada bidang ekuator bumi antara proyeksi OP dan proyeksi dari pusat matahari-bumi ke garis tengah. Sudut jam pada siang hari matahari setempat adalah nol, dengan masing-masing 360/24 atau 15 ° bujur setara dengan 1 jam, jam sore ditulis dengan tanda positif.

Sudut Azimut, z

Sudut azimuth matahari, z , adalah sudut sinar matahari yang diukur secara horizontal dari sumbu belahan bumi selatan ke sumbu vertikal matahari atau bisa diukur dari sumbu utara; bagian barat ditetapkan sebagai positif. Rumus matematis untuk sudut azimuth matahari adalah

sin (z) = [cos(δ) sin(h)]/cos(α)

Gambar 6. Skema sudut azimut

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Perhitungan Waktu Radiasi Energi Surya

/0 Comments/in /by

Dalam perhitungan energi matahari, Apparent Solat Time/waktu matahari nyata (AST) harus digunakan untuk menyatakan waktu hari. Waktu matahari semu didasarkan pada gerakan sudut semu dari matahari melintasi langit. Waktu ketika matahari melintasi garis bujur pengamat adalah siang matahari lokal. Biasanya tidak bertepatan dengan pukul 12:00 pada waktu suatu daerah. Untuk mengubah waktu standar lokal menjadi waktu matahari nyata, dua perhitungan koreksi diterapkan yaitu persamaan koreksi waktu dan garis bujur.

Perhitungan Koreksi Waktu (Equation of Time)

Karena faktor-faktor yang berhubungan dengan orbit bumi mengelilingi matahari, kecepatan orbit bervariasi sepanjang tahun, sehingga waktu matahari nyata bervariasi sedikit dari waktu rata-rata yang disimpan oleh jam yang berjalan pada tingkat yang seragam. Variasinya disebut persamaan waktu/Equation of Time (ET). Persamaan waktu muncul karena panjang hari, yaitu waktu yang diperlukan bumi untuk menyelesaikan satu putaran pada sumbunya sendiri terhadap matahari, tidak seragam di seluruh tahun. Sepanjang tahun, rata-rata panjang hari adalah 24 jam; Namun, panjangnya sebuah hari bervariasi karena eksentrisitas orbit bumi dan kemiringan sumbu bumi dari bidang normal orbitnya. Karena eliptisitas orbit, bumi lebih dekat dengan matahari pada tanggal 3 Januari dan terjauh dari matahari pada tanggal 4 Juli. Karena itu kecepatan bumi mengorbit lebih cepat dari kecepatan rata-rata setengah tahun (dari sekitar Oktober hingga Maret) dan lebih lambat dari kecepatan rata-rata untuk sisa setengah tahun (dari sekitar April sampai September).

Nilai persamaan waktu sebagai fungsi hari dalam setahun ( N ) diperoleh kira-kira dari persamaan berikut:

ET = 9.87 sin(2B) – 7.53 cos(B) – 1.5 sin (B) [menit]

B = (N – 81) (360/364)

Grafik persamaan waktu

Perhitungan Koreksi Garis Bujur

Waktu jam standar dihitung dari garis bujur yang dipilih di dekat pusat dari zona waktu atau dari garis bujur standar Greenwich yang berada di garis bujur 0 °. Karena matahari membutuhkan waktu 4 menit untuk melintang 1 ° dari garis bujur, koreksi bujur 4 X (Bujur standar – Bujur lokal) harus ditambahkan atau dikurangi dengan waktu jam standar lokal. Koreksi ini konstan untuk garis bujur tertentu, dan aturan berikut harus diikuti. Jika lokasinya di sebelah timur garis bujur standar, koreksi waktu ditambahkan ke waktu jam. Jika lokasinya di barat, maka dikurangi. Persamaan umum untuk menghitung waktu matahari nyata (AST) adalah

AST = LST +ET ± 4 (SL – LL) – DS

  • LST= local standard time.
  • ET = equation of time.
  • SL = standard longitude. (bujur standar)
  • LL = local longitude. (bujur lokal)
  • DS = daylight saving ( 0 – 60 min). (pemajuan waktu saat musim panas di daerah subtropis)

Jika suatu lokasi berada di sebelah timur Greenwich, tanda Persamaan. diatas adalah minus (-), dan jika barat, tandanya plus (+). Jika waktu musim panas digunakan, ini harus dikurangkan dari waktu standar setempat. Istilah DS tergantung pada apakah waktu musim semi beroperasi (biasanya dari akhir Maret hingga akhir Oktober) atau tidak. Istilah ini biasanya diabaikan dari persamaan ini dan dianggap hanya jika estimasi berada dalam periode DS.

Contoh Soal

Temukan persamaan AST untuk kota Nicosia, Siprus!

Untuk wilayah Siprus, bujur standar (SL) adalah 30 ° E. Kota Nicosia berada pada bujur lokal (LL) 33,33° timur Greenwich. Oleh karena itu, garis bujur koreksi adalah – 4 X (30 – 3.33) = 13,32 menit Jadi, Persamaan AST dapat ditulis menjadi

AST = LST + ET + 13.32 [menit]

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Sejarah Singkat Energi Matahari/Surya

/0 Comments/in /by

Energi matahari adalah sumber energi tertua yang pernah digunakan. Matahari dipuja oleh banyak peradaban kuno sebagai dewa yang kuat. Aplikasi praktis pertama yang pernah dijalankan adalah pengeringan untuk mengawetkan makanan.

Aplikasi skala besar tertua yang kita kenal adalah pembakaran armada roma di teluk Syracuse oleh Archimedes, matematikawan Yunani dan filsuf (287 – 212 SM). Para ilmuwan membahas peristiwa ini selama berabad-abad. Archimedes menggunakan cermin untuk memantulkan sinar matahari ke kapal. Pertanyaan dasarnya adalah apakah Archimedes cukup tahu tentang ilmu optik untuk menemukan cara sederhana untuk memusatkan sinar matahari ke titik di mana kapal dapat dibakar dari kejauhan. Meskipun demikian, Archimedes telah menulis sebuah buku, On Burning Mirrors yang hanya diketahui dari referensi, karena tidak ada salinan yang selamat.

Banyak sejarawan percaya bahwa Archimedes tidak menggunakan cermin tetapi perisai tentara dan diatur mirip parabola besar, untuk memfokuskan sinar matahari ke titik yang sama di kapal. Fakta ini membuktikan bahwa radiasi matahari dapat sumber energi yang kuat. Berabad-abad kemudian, para ilmuwan kembali mempertimbangkan radiasi matahari sebagai sumber energi, mencoba mengubahnya menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk pemanfaatan.

Pada abad 18, tungku surya mampu melelehkan besi, tembaga, dan logam lainnya sedang dibangun dari besi yang dipoles, lensa kaca, dan cermin. Tungku itu digunakan di seluruh Eropa dan Timur Tengah. Salah satu aplikasi skala besar pertama adalah tungku surya dibangun oleh ahli kimia Perancis Lavoisier, yang, sekitar tahun 1774, membangun lensa kuat untuk memusatkan radiasi matahari. Alat tersebut dapat mencapai suhu yang luar biasa sampai 1750 ° C. Tungku menggunakan lensa 1,32 m ditambah lensa sekunder 0,2 m untuk mendapatkan suhu seperti itu, yang ternyata menjadi suhu maksimum yang dicapai untuk 100 tahun. Aplikasi lain pemanfaatan energi matahari di abad ini adalah dilakukan oleh naturalis Prancis Boufon (1747 – 1748), yang bereksperimen dengan berbagai perangkat yang ia gambarkan sebagai “cermin panas yang menyala dalam jarak jauh”.

Solar furnace lavoiser 1774
Kolektor parabola menyalakan mesin cetak di Pameran Paris 1878.

Pada abad 19 upaya dilakukan untuk mengubah energi matahari menjadi energi lain adalah pembangkitan uap bertekanan rendah untuk mengoperasikan mesin uap. August Monchot mempelopori bidang ini dengan membangun dan mengoperasikan beberapa mesin uap tenaga surya antara tahun 1864 dan 1878 di Eropa dan Utara Afrika. Salah satunya adalah dipresentasikan pada Pameran Internasional 1878 di Paris.

Selama 50 tahun terakhir, banyak variasi yang dirancang dan dibangun menggunakan kolektor pemfokusan sebagai alat untuk transfer kalor fluida kerja yang menggerakan peralatan mekanik. Dua teknologi surya utama yang digunakan adalah penerima pusat dan penerima terdistribusi menggunakan berbagai titik dan optik garis fokus untuk memusatkan sinar matahari. Sistem pusat penerima menggunakan bidang heliostats (cermin pelacak dua sumbu) untuk memfokuskan energi radiasi matahari ke penerima tunggal yang dipasang di menara. Teknologi penerima terdistribusi terdiri dari piring parabola, lensa Fresnel, palung parabola, dan mangkuk khusus. Piring parabola melacak matahari dalam dua sumbu dan menggunakan cermin untuk memfokuskan pancaran energi ke penerima titik fokus. Palung dan mangkuk adalah pelacakan fokus garis reflektor yang memusatkan sinar matahari ke tabung penerima di sepanjang garis fokusnya. Suhu penerima berkisar dari 100 ° C di palung suhu rendah hingga tutup hingga 1500 ° C di piringan dan sistem penerima pusat.

Saat ini, banyak pembangkit listrik tenaga surya besar memiliki output dalam kisaran megawatt untuk diproduksi listrik atau panas proses. Pembangkit listrik tenaga surya komersial pertama terpasang di Albuquerque, New Mexico, pada tahun 1979. Pembangkit ini terdiri dari 220 heliostat dan memiliki sebuah keluaran 5 MW. Yang kedua didirikan di Barstow, California, dengan total panas keluaran 35 MW. Sebagian besar pembangkit listrik tenaga surya menghasilkan listrik atau proses panas untuk keperluan industri dan menyediakan uap super panas 673 K.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Multiphysics Analysis (Analisis Multifisika)

/0 Comments/in /by

Kita dapat menggambarkan apa yang terjadi di dunia menggunakan seperangkat hukum fisika. Sejak tahun 1940-an, kita telah menggunakan komputer untuk memahami fenomena fisik. Awalnya, sumber daya komputasi langka, sehingga efek fisik diamati secara terpisah. Tapi, seperti yang kita tahu,fenomena fisika tidak terjadi secara terpisah di dunia nyata.

Multifisika didefinisikan sebagai proses atau sistem yang digabungkan yang melibatkan lebih dari satu fenomena fisika yang terjadi secara bersamaan. Multifisika adalah seni matematika, fisika, dan aplikasi. Matematika, fisika, dan aplikasi memberikan tiga sudut independen untuk memahami multifisika. Akibatnya, deskripsi lengkap dari masalah matematika membutuhkan masukan dari ketiga aspek tersebut. Secara rinci, model matematika harus dibangun berdasarkan kondisi fisik nyata untuk masalah praktis di berbagai disiplin ilmu teknik dan sains. Matematika di sini mencakup bahasa dasar untuk berbicara tentang multifisika seperti analisis tensor dan persamaan diferensial dan alat untuk memperoleh solusi.

Dunia nyata bersifat multifisika. Misalkan fenomena pada ponsel Anda. Antena menerima gelombang elektromagnetik, layar sentuh atau tombol adalah komponen mekanik dan listrik yang berinteraksi satu sama lain, baterai melibatkan reaksi kimia dan pergerakan ion dan arus listrik, dan sebagainya. Satu perangkat, tetapi multifisika. Dengan alat simulasi berkemampuan multifisika, Anda dapat menangkap aspek penting desain Anda dengan benar.

Contoh Fenomena Multifisika. Sumber: http://www.multiphysics.us/intro.html

Banyak masalah dalam teknik dan sains melibatkan beberapa tingkat penggabungan antara fenomena fisik yang berbeda. Di masa lalu, karena kurangnya kemampuan komputasi, setiap fenomena fisika cenderung diperhitungkan secara kasar. Namun, dengan kemampuan analisis saat ini seperti Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) banyak fenomena multifisika yang penting dapat dimasukkan secara akurat. Dengan memasukkan kedua metode tersebut, analisis menjadi lebih detail sehingga produk menjadi lebih ekonomis dan lebih aman, dan juga lebih mudah diamati desain produknya seperti penyebab dan konsekuensi dari fenomena alam.

Contoh Analisis Komputasi Multifisika Menggunakan Metode CFD dan FEA

Fluid-Structure Interaction (FSI)

Contoh analisis FSI pada katup.

FSI mengacu pada analisis yang melibatkan aliran fluida serentak dan deformasi benda padat/struktur. Bergantung pada masalahnya, interaksi bisa sepanjang batas bersama atau internal struktur. Selain deformasi struktur dan fluida, FSI membutuhkan penanganan mesh yang bergerak. Masalah FSI melibatkan sumber nonlinier di bagian padat (deformasi besar, bahan kontak atau nonlinier), atau bagian fluida (turbulensi, sifat fluida non-Newtonian, atau aliran multifase). Terdapat kerumitan tambahan dalam pemilihan solver karena solver ideal untuk persamaan struktural dan fluida berbeda. Tingkat ikatan antara medan fluida dan padat mungkin lemah atau kuat, yang juga mempengaruhi pemilihan solver. Akhirnya, gerakan mesh dapat menjadi sumber kompleksitas untuk masalah dengan kontak atau deformasi besar.

Thermal–Structure Coupling

jasa simulasi FEA
Contoh analisis thermal-structure analysis pada engine sepeda motor.

Thermal-structure coupling melibatkan transfer panas serentak dan analisis tegangan atau deformasi. Perpindahan panas mencakup radiasi, konduksi, dan konveksi, dan analisis tegangan dapat melibatkan proses nonlinier seperti kontak, bahan nonlinier, dan deformasi besar.

Non-Isothermal Flow

Contoh analisis non-isothermal flow pada pendinginan komponen elektronik.

Pemodelan aliran konvektif membutuhkan aliran fluida dengan perpindahan panas. Proses yang digabungkan bisa sangat kompleks, terutama jika aliran fluida turbulen, atau jika perpindahan panas melibatkan proses seperti boiling, penguapan, atau cairan campuran dengan sifat termal yang bervariasi. Untuk setiap masalah aliran konvektif, kita harus mengidentifikasi perpindahan panas dan karakteristik aliran dan mengurangi kompleksitas model jika memungkinkan menggunakan metode komputasi.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

https://www.comsol.com/multiphysics (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

https://www.veryst.com/services/simulation-analysis/multiphysics-modeling (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

http://www.multiphysics.us/intro.html (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

https://asrengineering.com/services/analysis/multiphysics/ (diakses pada tanggal 11 Januari 2022)

Apa Itu Product Lifecycle Management (PLM)?

/0 Comments/in /by

Product lifecycle management (PLM) ada karena manajer produk, pendiri start-up, dan pemilik bisnis tahu bahwa ada beberapa pekerjaan yang menantang seperti manajemen produk. Tidak heran statistik peluncuran produk baru itu sangat menakutkan. Sebagian besar produk rintisan yang diluncurkan gagal tidak seperti yang kita lihat di media-media mainstream.

Product lifecycle management atau PLM adalah proses mengelola siklus hidup produk dari awal, melalui desain dan manufaktur, penjualan, layanan, penarikan produk, dan bahkan pembuangannya. Di zaman di mana inovasi adalah kunci untuk kelangsungan hidup dan kesuksesan bisnis, PLM memainkan peran penting dalam membantu produsen mengembangkan produk dengan biaya lebih rendah dan waktu pemasaran yang lebih cepat.

Elemen Penting PLM

Berikut adalah elemen penting dari PLM

  • Mengelola dokumen desain dan proses
  • Mengendalikan biaya material
  • Penyimpanan file mencakup metadata
  • Identifikasi bahan untuk keamanan lingkungan
  • Alur kerja dan manajemen proses untuk menyetujui perubahan
  • Ekspor data untuk perencanaan sumber daya perusahaan
  • Pengendalian keamanan barang yang bisa dipakai banyak pengguna

Siklus Pengembangan Produk

Siklus pengembangan produk. Sumber: https://insights.sap.com/what-is-product-lifecycle-management/
  • Konsep dan desain: Fase ideation, di mana persyaratan produk ditentukan berdasarkan faktor-faktor yang terdiri dari analisis pesaing, kesenjangan di pasar, atau kebutuhan pelanggan.
  • Pengembangan: Desain detail produk akan dibuat bersama dengan desain alat yang diperlukan. Fase ini meliputi validasi dan analisis produk yang direncanakan, serta pengembangan prototipe dan uji coba di lapangan. Metode ini menghasilkan umpan balik penting tentang bagaimana produk digunakan dan penyempurnaan lebih lanjut apa yang diperlukan.
  • Produksi dan peluncuran: Umpan balik dari pengguna digunakan untuk menyesuaikan desain dan komponen lain untuk menghasilkan versi yang siap dipasarkan. Produksi produk baru ditingkatkan diikuti dengan peluncuran dan distribusi ke pasar.
  • Layanan dan dukungan: Setelah peluncuran produk baru, periode waktu layanan dan dukungan ditawarkan.
  • Masa penarikan: Pada akhir siklus hidup produk, penarikannya dari pasar harus dikelola bersama dengan percobaan ulang atau penemuan ide-ide konsep baru.

Sejarah PLM

PLM datang ketika American Motors Corporation (AMC) sedang mencari cara mempercepat proses pengembangan produknya untuk bersaing lebih baik dengan pesaingnya yang lebih besar. Pada tahun 1985, AMC memulai pengembangan model baru yang kemudian keluar sebagai Jeep Grand Cherokee.

Pertama-tama dalam usahanya untuk pengembangan produk yang lebih cepat adalah sistem perangkat lunak desain berbasis komputer (computer-aided design (CAD)) yang membuat para insinyur lebih produktif. Yang kedua dari upaya ini adalah sistem komunikasi baru yang memungkinkan konflik diselesaikan lebih cepat, serta mengurangi perubahan teknis yang mahal karena semua gambar dan dokumen berada di database pusat. Manajemen data produk sangat efektif sehingga setelah AMC dibeli oleh Chrysler, sistem diperluas ke seluruh perusahaan yang menghubungkan semua orang yang terlibat dalam merancang dan membangun produk. Sebagai pengadopsi awal teknologi Product Data Management (PDM), Chrysler mampu menjadi produsen dengan biaya terendah di industri otomotif, mencatat biaya pengembangan setengah dari rata-rata industri pada pertengahan 1990-an. Inovasi ini memotivasi perusahaan perangkat lunak dan OEM (Original Equipment Manufacturer) untuk berinvestasi dalam pengembangan berbagai alat CAD dan PDM.

jasa desain cad
Contoh perancangan menggunakan metode CAD

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

https://www.netsuite.com/portal/resource/articles/erp/product-lifecycle-management.shtml (diakses pada tanggal 10 Januari 2022)

https://theproductmanager.com/topics/product-management-life-cycle/ (diakses pada tanggal 10 Januari 2022)

https://cio-wiki.org/wiki/Product_Lifecycle_Management (diakses pada tanggal 10 Januari 2022)

https://insights.sap.com/what-is-product-lifecycle-management/ (diakses pada tanggal 10 Januari 2022)

Jenis Pegas Lain-lain

/0 Comments/in /by

Umumnya bentuk pegas berbentuk kumparan heliks. Ternyata di industri ada beberapa pegas berbentuk khusus yang dipakai. Pada artikel ini, kami akan membahas pegas-pegas berbentuk khusus.

Pegas ekstensi (extension spring) yang ditunjukkan pada gambar 1 terbuat dari lembaran baja yang sedikit melengkung sehingga gaya yang dibutuhkan untuk menggulungnya tetap konstan; gaya tersebut adalah gaya konstan pegas. Gaya ini setara dengan laju pegas nol. Pegas seperti itu juga dapat diproduksi memiliki laju pegas positif atau negatif.

Pegas volute, ditunjukkan pada gambar 2 adalah lembaran lebar, tipis, atau “datar,” dari bahan lilitan di atas bidang datar sehingga kumparananya pas di dalam satu sama lain. Karena kumparan tidak bertumpuk, tinggi pegas adalah lebar lembaran. Skala variabel pegas di sebuah pegas kompresi volute, diperoleh dengan membiarkan kumparan bersentuhan dengan penyangga. Jadi, saat defleksi meningkat, jumlah kumparan aktif berkurang. Pegas volute memiliki keuntungan penting lainnya yang tidak dapat diperoleh dengan pegas kawat bulat. Jika kumparan dililitkan sehingga untuk kontak atau geser pada satu sama lain selama tindakan, gesekan geser akan berfungsi untuk meredam getaran atau gangguan sementara lain yang tidak diinginkan.

Pegas kerucut, sesuai dengan namanya, adalah pegas koil yang dililit berbentuk kerucut (gambar 3). Kebanyakan pegas berbentuk kerucut adalah pegas tekan dan dililit dengan kawat bulat. Tetapi pegas volute juga merupakan pegas berbentuk kerucut. Mungkin keutamaan keuntungan dari pegas jenis ini adalah dapat dililitkan sehingga tinggi pegas padatnya adalah hanya satu diameter kawat.

Batang datar digunakan untuk berbagai macam pegas, seperti pegas jam, power spring, pegas puntir, pegas kantilever, dan pegas rambut yang sering dibentuk untuk membuat aksi pegas tertentu untuk klip sekering, pegas relai, ring pegas, snap ring, dan retainer.

Dalam merancang banyak pegas dari bahan batang atau lembaran, desainer harus memproporsikan material sehingga memperoleh tegangan konstan di seluruh bahan pegas. Pegas kantilever berpenampang seragam memiliki tegangan sebesar

σ = M / (I/c) = Fx/ (I/c)

Gambar 1. Extension Spring
Gambar 2. Volute Spring
Gambar 3. Conical Spring

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Belleville Springs

/0 Comments/in /by

Pegas Belleville (juga dikenal sebagai pegas cakram belleville) ditemukan oleh Julien-Francoise Belleville, yang dianugerahi paten pada tahun 1861 untuk pegas yang dirancang seperti cincin berbentuk kerucut, yang mampu menyerap gaya aksial besar dengan laju pegas yang relatif kecil.

Paduan Pegas Belleville Secara Umum

  • Copper Beryllium (CuBe)
  • Cr-Ni-Mo Stainless Steel
  • Nickel-Beryllium (NiBe)
  • Inconel
  • SAE Grade Steel
  • Chromoly Steel

Kelebihan Pegas Belleville

  • Tahan suhu tinggi & umur kelelahan tinggi
  • Rakitan yang berbeda dapat dirancang untuk mencapai karakteristik beban yang diinginkan
  • Bahan khusus dan berbagai pelapis permukaan tersedia
  • Pemanfaatan ruang yang lebih baik jika dibandingkan dengan jenis pegas lainnya
  • Kecenderungan creep rendah dengan dimensi yang tepat
  • Kapasitas beban tinggi dengan defleksi pegas kecil

Pengaplikasian

Pegas Belleville sangat diperlukan dalam sejumlah aplikasi dan industri. Pegas cakram Belleville digunakan di mana-mana mulai dari otomotif, pemrosesan makanan, dan industri kimia dan ditemukan dalam aplikasi mulai dari boiler dan tungku industri hingga superkonduktor dan satelit. Pegas ini biasanya digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan gaya pegas tinggi dan defleksi kecil. Pegas juga digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan tingkat keamanan yang tinggi.

Toleransi Untuk Geometri Pegas, Beban & Kekerasan

Tabel toleransi untuk ketebalan, tinggi bebas, gaya, dan tingkat kekerasan. Sumber: https://mubea-discsprings.com/disc-springs/belleville-washers/
Tabel toleransi diameter dan concentricity

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://mubea-discsprings.com/disc-springs/belleville-washers/ (diakses pada tanggal 7 Januari 2022)

Pegas Torsi Kumparan Heliks (Helical Coil Torsion Springs)

/0 Comments/in /by

Pada dasarnya, pegas torsi heliks adalah perangkat yang umum digunakan. Komponen ini membantu untuk mengirimkan torsi ke komponen tertentu ke mesin atau mekanisme. Konstruksi pegas torsi heliks mirip dengan pegas kompresi. Pegas torsi memiliki jenis ujung koil khusus yang dibentuk dengan cara khusus. Didesain sedemikian rupa sehingga pegas dibebani oleh torsi terhadap sumbu kumparan.

Pegas jenis ini biasanya close-wound tetapi dapat memiliki pitch untuk mengurangi gesekan antara kumparan. Pegas ini memiliki menawarkan ketahanan terhadap putaran atau gaya yang diterapkan secara rotasi. Tergantung pada aplikasinya, pegas torsi dapat dirancang untuk bekerja dalam putaran searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam, sehingga menentukan arah lilitan.

Pegas torsi biasanya digunakan pada peniti pakaian, papan klip, engsel pintu belakang dan pintu garasi. Jenis aplikasi lainnya adalah engsel, penyeimbang dan tuas pengembalian. Ukuran berkisar dari miniatur, yang digunakan dalam perangkat elektronik, hingga pegas torsi besar yang digunakan di kursi unit kontrol. Beban harus diterapkan ke arah lilitan; tidak melilit dari posisi bebas tidak dianjurkan. Saat mereka berputar, pegas torsi akan berkurang diameternya dan panjang tubuhnya menjadi lebih panjang. Hal ini harus dipertimbangkan ketika ruang desain terbatas. Pegas torsi bekerja paling baik bila didukung oleh batang, yang juga disebut sebagai mandrel. Insinyur atau perancang harus mempertimbangkan efek gesekan dan defleksi lengan pada torsi saat bekerja dengan pegas torsi.

Ada tipe pegas bertubuh tunggal dan bertubuh ganda seperti yang digambarkan pada Gambar 1. Seperti pada gambar, pegas torsi memiliki ujung yang dikonfigurasi untuk menerapkan torsi ke koil tubuh dengan cara yang nyaman, dengan kait pendek, offset lurus berengsel, torsi lurus, dan tujuan khusus. Ujung-ujungnya menghubungkan gaya pada jarak dari sumbu kumparan untuk menerapkan torsi. Ujung yang paling sering ditemui (dan paling murah) adalah ujung torsi lurus. Jika gesekan antar kumparan harus dihindari sepenuhnya, pegas dapat dililit dengan pitch yang hanya memisahkan gulungan tubuh.

Gambar 1. Pegas Torsi

Lokasi Ujung

Dalam menentukan pegas torsi, ujung-ujungnya harus ditempatkan relatif satu sama lain. Skema paling sederhana untuk menyatakan lokasi awal yang diturunkan dari satu ujung sehubungan dengan yang lain adalah dengan istilah dari sudut yang mendefinisikan belokan parsial yang ada di badan kumparan sebagai Np = β/360 °, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Untuk tujuan analisis nomenklatur Gambar 3 dapat digunakan.

Jumlah putaran tubuh Nb adalah jumlah putaran pada tubuh pegas bebas terhitung. Hitungan putaran tubuh terkait dengan sudut posisi awal β adalah

Nb = (bilangan bulat) + β/360 ° = (bilangan bulat) + Np

Free body diagram Pegas Torsi

Tegangan Bending

Tegangan bending dapat diperoleh dari teori curve-beam yang dinyatakan dalam rumus

σ = K Mc/I

K adalah faktor koreksi tegangan, M adalah momen bending, c adalah jarak terjauh dari sumbu netral ke ujung pegas, I adalah momen inersia

Defleksi dan Laju Pegas

Untuk pegas puntir, defleksi sudut dapat dinyatakan dalam radian atau putaran (berputar). Laju pegas k’ dinyatakan dalam satuan torsi/putaran (lbf · in/putaran atau N · mm/rev) dan momen sebanding dengan sudut yang dinyatakan dalam putaran daripada radian. Laju pegas, jika linier, dapat dinyatakan sebagai

k’ = M1/θ1‘ = M2/θ2‘

Sudut yang dibentuk oleh defleksi ujung kantilever adalah y/l rad.

θc = y/l = Fl2/3EI = Fl2/3E(πd4/64) = 64Ml/(3πd4E)

Energi regangan dalam bending adalah

U = ∫M2dx/2EI

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Extension Springs

/0 Comments/in /by

Pegas ekstensi menyerap dan menyimpan energi serta menciptakan resistensi terhadap gaya tarik. Pegas ini biasanya terpasang di kedua ujungnya ke komponen lain dan ketika komponen ini bergerak terpisah, pegas mencoba menyatukannya kembali. Ini adalah tegangan awal yang menentukan seberapa erat pegas digulung. Tegangan awal ini dapat dimanipulasi untuk mencapai persyaratan beban aplikasi tertentu. Desain biasanya memiliki kait, mata, atau geometri antarmuka lainnya di ujungnya yang menempel pada komponen yang berlawanan. Pegas ini sering digunakan untuk memberikan gaya balik ke komponen yang memanjang dalam posisi yang digerakkan.

Gambar 1. Jenis-jenis ujung pada extension spring
Gambar 2. Free body diagram pada ujung extension spring

Tegangan di badan pegas ekstensi ditangani sama seperti kompresi mata air. Dalam merancang pegas dengan ujung kait, tekukan dan puntiran pada kait harus disertakan dalam analisis. Pada Gambar 2a dan 2b metode yang umum digunakan untuk merancang tampilan akhir. Tegangan tarik maksimum di A, karena torsi dan pembebanan aksial, dirumuskan menjadi

σA = F {(K)A [(16D/πd3) + (4/πd2)]}

di mana (K)A adalah faktor koreksi tegangan bending untuk kelengkungan, yang dirumuskan

(K)A = [4C12-C1-1] / [4C1(C1-1)] ; C1 = 2r1/d

Tegangan torsi maksimal pada titik B yaitu

τB = (K)B (8FD/πd3)

di mana faktor koreksi tegangan untuk kelengkungan, (K)B, adalah

(K)B = [4C2-1] / [4C2-4)] ; C2 = 2r2/d

Gambar 2c dan 2d menunjukkan desain yang ditingkatkan karena diameter kumparan yang berkurang.

Gambar 3. a) Geometri gaya F dan kurva ekstensi y dari pegas ekstensi ; b) geometri pegas ekstensi; c)
tegangan torsi akibat tegangan awal sebagai fungsi dari indeks pegas C dalam pegas ekstensi.

Ketika pegas ekstensi dibuat dengan kumparan yang bersentuhan satu sama lain, hal ini disebut sebagai close-wound. Pabrikan pegas lebih menyukai ketegangan awal dalam pegas close-wound untuk menahan panjang bebas lebih akurat. Defleksi beban yang sesuai kurva ditunjukkan pada gambar 3a, di mana y adalah perpanjangan di luar panjang bebas. L0 dan Fi adalah tegangan awal pegas yang harus dilampaui sebelum pegas cacat. Hubungan beban-defleksi adalah

F =Fi + ky

dimana k adalah konstanta pegas. Panjang bebas L0 pegas diukur di dalam ujungnya loop atau kait seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3b dapat dinyatakan sebagai:

L0 = 2(D-d) + (Nb+1)d = (2C-1+Nb)d

di mana D adalah diameter kumparan rata-rata, Nb adalah jumlah kumparan tubuh pegas, dan C adalah indeks pegas. Dengan loop ujung bengkok biasa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3b, untuk memperhitungkan defleksi loop dalam menentukan laju pegas k, jumlah ekivalen dari heliks aktif adalah Na yang dirumuskan menjadi

Na = Nb + G/E

di mana G dan E adalah modulus elastisitas geser dan tarik.

Jumlah tegangan awal yang dapat dipakai oleh perancang pegas secara rutin adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3c. Rentang pilihan tersebut dapat dinyatakan dengan tegangan torsi tidak terkoreksi τi

τi = [33 500 /exp(0.105C)] ± 1000 [4-(c-3)/6.5] ; C adalah indeks pegas

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Beban Fatigue pada Pegas Tekan Heliks

/0 Comments/in /by

Pembebanan fatigue pada dasarnya berarti pembebanan terus menerus suatu bahan dengan gaya yang besar sampai mengalami keretakan. Fatigue adalah efek di mana material retak setelah tidak ada tegangan. Tidak ada tegangan yang melebihi tegangan tarik ultimate.

Pegas hampir selalu mengalami pembebanan fatigue. Dalam banyak kasus jumlah siklus hidup yang dibutuhkan mungkin kecil, katakanlah, beberapa ribu untuk pegas padlock atau pegas toggle-switch. Tapi pegas katup mesin otomotif harus menopang jutaan siklus operasi tanpa kegagalan, sehingga pegas harus dirancang untuk siklus yang sangat lama.

Pembebanan fatigue biasanya melibatkan nilai tegangan minimum dan nilai tegangan maksimum. Dua nilai tersebut dilambangkan dengan Fmax dan Fmin. Analisis utama adalah menemukan dua nilai yaitu gaya rata-rata (Fm) dan gaya tegangan variabel atau amplitudo gaya (Fa).

Fm = (Fmax + Fmin) / 2

Fa = (Fmax – Fmin) / 2

Grafik tegangan geser vs waktu pada getaran pegas

Tegangan geser amplitudo adalah

τa = KB [(8FaD)/(πd3)]

Tegangan geser rata-ratanya adalah

τm = KB [(8FmD)/(πd3)]

Untuk pegas, faktor keamanan untuk umur ketahanan torsional adalah

ns = Sse / τa

Hasil percobaan telah membuktikan bahwa untuk pegas baja batas ketahanan torsi tidak secara langsung berhubungan dengan ukuran, kekuatan tarik, atau bahan untuk kawat di bawah diameter 10mm. Nilai yang dihasilkan dari percobaan telah ditentukan sebagai

  • S’se = 310 MPa untuk pegas yang belum dilubangi dan 465 MPa untuk pegas yang dilubangi
  • S’sa = 241 MPa untuk pegas yang belum dilubangi dan 398 MPa untuk pegas yang dilubangi
  • S’sm = 379 MPa untuk pegas yang belum dilubangi dan 534 MPa untuk pegas yang dilubangi

Untuk pegas yang mengalami pembebanan siklis/statis rendah, faktor keamanan luluh untuk torsi adalah

ns = Ssy / (τa+τm)

Secara umum aman untuk menggunakan kekuatan luluh torsi 40% dari kekuatan tarik ultimate yaitu Ssy dari 0,4Sut

Jika aplikasi pegas antara 103 dan 106 siklus, kekuatan geser torsional yang dimodifikasi ( Sfs ) dapat digunakan untuk menentukan faktor keamanan.

ns = Ssf / τa

Ssf adalah kekuatan lelah geser yang dimodifikasi. Ini dapat ditentukan kira-kira jika batas daya tahan ( S’se ) dan kekuatan kelelahan pada 103 siklus ( S’sl ) yang tersedia kekuatan kelelahan siklus tinggi.

Kriteria Kegagalan Goodman

Desain kelelahan pegas umumnya melibatkan salah satu dari sejumlah kriteria kegagalan, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Persamaan berpotongan untuk kriteria Goodmans adalah

Ssa/Sse + Ssm/Ssut = 1

Faktor keamanan yang relevan dihitung sebagai berikut:

ns = 1/ [(τa / Sse)+(τm / Ssut)]

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

https://roymech.org/Useful_Tables/Springs/Springs_fatigue.html (diakses pada tanggal 4 Januari 2022)