Latihan Soal Otomasi #KeepCalm4UAS

Dosen: Valentinus Galih Vidya Putra

1.      Mesin Ring spinning atau rotor OE Spinning (gambar 1) adalah salah satu mesin yang digunakan untuk pembuatan benang, variabel terpenting dalam proses pembuatan benang adalah twist atau pelilitan.

Twist dikarakteristikkan berdasarkan arah dan kecepatan rotasi pada rotor dan juga kecepatan pada pengantar yarn. Definisi dari twist adalah banyaknya lilitan pada yarn tiap satuan panjangdan memiliki dimensi [L]^-1 . Lawrence (2010) meyatakan bahwa proses twist pada mesin spinning dapat dilakukan dengan mesin ring spinning atau open end  (rotor spinning, friction spinning dan air jet spinning). Menurut futher (2009) besar twist pada mesin spinning bergantung pada kecepatan rotor pada mesin rotor spinning/ spindle pada mesin ring spinning dan juga kecepatan delivery yarn, dan dirumuskan seperti persamaan (1) di bawah, sedangkan menurut vaclav rohlena (1975) bentuk twist dapat dibedakan menjadi dua buah bentuk yaitu tipe Z dan Tipe S. Bentuk S-Twisted adalah bentuk yang mana arah kecepatan antara penghantar yarn dan kecepatan rotor memiliki arah yang sama, sebaliknya jika arahnya berlawanan, maka tipe twist adalah Z-Twisted, nilai twist bergantung dari kecepatan anguler yarn terhadap kecepatan delivery yarn Vd, secara garis besar rumusan untuk Z-Twist adalah sesuai persamaan (2) 

Dengan η adalah koefisien penyusutan dengan nilai η<1 dan umumnya berkisar 0,95; d adalah diameter rotor n_rotor adalah kecepatan anguler rotor tiap satu putaran dalam satuan waktu; dan Vd adalah kecepatan delivery yarn, Hubungan twist terhadap kecepatan rotor (n_rotor) dan delivery yarn (Vd) menurut Gunter Trommer (1995) pada mesin rotor spinning adalah sesuai dengan persamaan (3)

Dengan konstanta koefisien penyusutan (shringkage) η (tidak berdimensi) dan konstanta yang dikarenakan pengaruh perputaran yarn terhadap rotor e₀ (tidak berdimensi) bernilai sangat kecil.

Tentukan:

                  a.       Tunjukanbahwa persamaan (1),(2) dan (3) memiliki rumusan yang benar!

                 b.      Dari gambar 1 buktikan bahwa pada mesin OE memiliki kecepatan linier pengantar benang                  Vd=(n_yarn - n_rotor) πd_rotor sedangkan pada ring spinning Vd=(n_bobin – n_spindel) πd_bobin            (Lawrence,2010) 

                c.       Prediksikan hubungan antara kekuatan benang (strength) terhadap besar twist (F vs T) serta kekuatan benang terhadap kecepatan Vd (F vs Vd)! Tunjukan manakah yang memiliki twist yang lebih besar antara ring spinning atau OE pada kondisi penyetingan mesin yang sama. (arah putaran rotor dan bobin searah jarum jam, kecepatan putar bobin dan rotor sama, kecepatan putar yarn dan traveller sama)

d.      Buatlah skema simulasi simulink dengan matlab untuk persamaan gerak linier pengantar benang Vd untuk mesin OE, anggap bahwa (n_yarn - n_rotor) πd_rotor  adalah suatu konstanta bebas

 2.      Sebuah model klasik molekul C-H yang terdiri dari struktur linier dua masa dengan gaya listrik diantara ion- ionnya yang direpresentasikan dengan sebuah pegas yang identik dengan konstanta pegas tersebut K (Gambar 2) abaikan efek rotasi, anggaplah massa atom H adalah m sedangkan massa C adalah M (M>>m), masa M jauh sangat lebih besar dari masa m, sehingga dianggap bahwa massa m sajalah yang bergerak, tentukan:

a.       Persamaan gerak dari system tersebut dan tentukanlah besar kecepatan sudut ω

b.      Buatlah sketsa simulasi simulink matlab untuk sistem di atas

c.  Buatlah sketsa simulasi grafik dan rumus listing program pada matlab untuk memperlihatkan hubungan antara kecepatan terhadap fungsi waktu dan posisi terhadap fungsi waktu atom H

d.      Bandingkan kecepatan sudut ω untuk molekul C-H (massa kedua atom M dan m) dengan H₂ (massa kedua atom m)!