Perancangan Trolley Dan Spreader Gantry Crane Kapasitas Angkat 40 Ton Tinggi Angkat 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Indonesia I Cabang Belawan International Container Terminal (BICT)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mesin Pemindah Bahan

Mesin pemindah bahan merupakan salah satu mesin yang digunakan untuk memindahkan muatan dilokasi seperti : pabrik, konstruksi, tempat penyimpanan (storage) pelabuhan, pembongkaran muatan dan sebagainya.

Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap aktivitas yang tertulis pada paragraf diatas, akan meningkatkan efisiensi dan daya saing dari aktivitas pemindahan material yang akan ekspor, mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat dibedakanatas :

1. Pesawat pengangkat

Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan memindahkan barang dari suatu tempat ke tempat yang lain yang jangkauannya relative terbatas. Contohnya : crane, elevator, lift, excalator. 2. Pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan

tanpa berhenti dan dapat juga mengangkut muatan dalam jarak yang relatif jauh seperti : conveyor

Karena yang direncanakan adalah alat pengangkat peti kemas maka pembahasan teorinya lebih dititik beratkan pada trolley dan spreader yang terpasang pada gantry crane.

2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat

Banyak jenis perlengkapan yang tersedia di pasaran membuat sulit untuk di golongkan secara tepat. Mesin pengangkat adalah kelompok mesin yang berkerja secara periodik yang didesain sebagai alat angkat, untuk mengangkat dan memindahkan muatan atau sebagai mekanisme tersendiri bagi crane dan

elevator menurut dasar dan rancangannya pesawat pengangkat digolongkan atas tiga jenis yaitu :

1. Hoisting machine yaitu mesin yang berkerja secara periodik yang digunakan untuk mengangkat beban.

2. Elevator, yaitu kelompok mesin yang berkerja secara periodik untuk mengangkat beban pada jalur tertentu.

3. Crane yaitu kombinasi dari mesin pengangkat dan rangka yang berkerja secara bersama-sama untuk mengangkat dan memindahkan beban.

Sedangkan jenis-jenis utama crane dapat dikelompokkan lagi menjadi: 1. Crane yang bergerak pada rel

2. Crane tanpa lintasan

3. Crane tipe jembatan (lit 2, hal 14) 4. Crane putar diam

Crane tipe jembatan dapat dikelompokkan lagi menjadi : 1. Crane berpalang

2. Crane berpalang tunggal untuk gerakan overhead 3. Crane berpalang ganda untuk gerakan overhead

4. Gantry crane dan semi gantry

2.3 Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

Pemilihan pesawat pengangkat yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap aktivitas akan meningkat efisiensi dan optimalisasi perkerjaan. Faktor-faktor teknis yang penting diperhatikan dalam menentukan pemilihan jenis peralatan yang digunakan di dalam proses pemindahan bahan yaitu:

1. Jenis dan sifat muatan yang diangkat

Untuk muatan satuan (unit load) : bentuk, berat volume, kerapuhan keliatan dan temperatur. Untuk muatan curah (bulk load) : ukuran gumpalan, kecendrungan menggumpal, berat jenis, kemungkinan longsor saat dipindahkan, sifat mudah remuk, temperatur dan sifat kimia.

2. Arah dan jarak perpindahan

Pada gantry crane ini dapat memindahkan peti kemas dan dapat bergerak secara hoist, longitudinal dan transversal dimana jarak perpindahan pada gantry crane ini terbatas hanya memindahkan dari truk ke kapal laut.

3. Cara penyusunan muatan pada tempat asal, akhir dan antara

Penyusunan muatan dari trado ke kapal laut dan pembongkaran muatan di tempat tujuan sangat berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis.

4. Kondisi lokal

Kondisi lokal yang spesifik termasuk luas dan bentuk lokasi jenis dan rancangan gedung, susunan yang mungkin untuk unit pemerosesan, debu dan lingkungan sekitarnya.

5. Kapasitas

Crane jembatan dan truk dapat beroperasi secara efektif bila mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja yang berat.

Sumber :

2.4 Gantry Crane

Gantry crane merupakan suatu alat angkat yang berfungsi untuk memindahkan muatan yang berat seperti peti kemas dari truk ke kapal laut atau sebaliknya.Mempunyai tinggi 40 meter dengan daya angkat maksimum sebesar 40 ton. Aktivitas gantry crane merupakan core bussines bagi PT. (PERSERO) pelabuhan Indonesia I cabang Belawan International Container Terminal (BICT).

Dari sumber yang di dapat dari operator gantry crane memiliki peranan yang sangat penting dan sangat strategis dalam menggulirkan roda kemajuan perusahaan.Berdasarkan hal tersebut maka dilakukan penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik responden, ukuran perancangan alat yang ada, antropometri operator, serta keluhan-keluhan kesehatan yang dialami operator.Jumlah sampel sekaligus populasi dalam penelitian ini sebanyak dua puluh enam orang atau operator mengalami keluhan kesehatan, penelitian ini bersifat deskriptif dan dilakukan pada bulan juni 2003. Dari karakteristik responden diketahui bahwa mayoritas operator gantry crane (54%) memiliki umur 46-50 tahun dengan pendidikan terbanyak dari STM atau sederajat (46%) serta memiliki masa kerja mayoritas (38%) dengan umur 26 sampai 30 tahun. Sedangkan data yang diperoleh dari pengukuran alat kerja yang ada dengan pengukuran antropometri operator dibuat perancangan alat kerja yan ideal sehingga menghasilkan selisih ukuran. Untuk tinggi kursi terdapat selisih 2,68 cm, kedalam kursi 0,06 cm, lebar kursi 2,20 cm, jangkauan tangan 3,01 cm dan penyangga lembar 1,32 cm.

Gantry crane adalah termasuk dalam kelompok crane tipe jembatan dimana jembatannya dilengkapi dengan kaki pendukung yang tinggi dan dapat bergerak pada jalur rel yang dibentang diatas permukaan tanah, seperti yang terlihat pada gambar berikut :

Gambar 2.1 Gantry Crane

Crane ini umumnya dioperasikan di lapangan terbuka, dan pada pengoperasian ini gantry crane dioperasikan di pelabuhan laut untuk mengangkat peti kemas, dalam mengoperasikan gantry crane ini hal yang perlu diperhatikan operator sebelum menjalankan gantry crane sebagai berikut :

1. Radius beban 2. Tahanan gelinding 3. Gaya traksi

4. Ketinggian daerah kerja 5. Tahanan kemiringan benda 6. Koefisien traksi

Gantry crane ini mempunyai tiga kabin dalam pengoperasiannya yaitu : 1. Kabin utama

2. Kabin boom dan hoist 3. Kabin pemeriksaan

Dalam hal ini gantry crane yang terdapat pada pelabuhan Belawan Indonesia I Cabang Belawan International Container Terminal mempunyai cara kerja sebagai berikut :

1. Gerakan Hoist

Gerakan hoist ini adalah gerakan naik dan turun untuk mengangkat dan menurunkan peti kemas yang telah dijepit oleh spreader yang diikat melalui tali baja (wire rope) yang digulung oleh drum, dimana drum ini digerakkan oleh elektromotor. Apabila posisi pengangkatannya telah disesuaikan seperti yang telah dikehendaki maka gerakan drum ini dapat dihentikan oleh rem (brake) yang dilakukan pada handle dan terdapat pada kabin operator.

2. Gerakan transversal

Gerakan transversal ini adalah gerakan yang dilakukan oleh trolley saat membawa peti kemas dengan arah dan pergerakannyasejajar dengan boom

dan girder, melalui tali baja yang terlilit pada drum dengan penggerak mula ialah elektromotor, sehingga trolley akan bergerak pada rel yang terletak diatas boom dan girder. Gerakan ini akan berhenti jika arus listrik pada elektromotor diputuskan dan sekaligus rem akan berkerja.

3. Gerakan longitudinal

Gerakan longitudinal ini disebut juga gerakan yang dilakukan oleh gantry

yaitu gerakan memanjang pada rel besi yang terletak pada permukaan tanah yang dilakukan melalui roda gigi transmisi. Dalam hal ini elektromotor akan

yang diinginkan, dan setelah jarak yang dicapai telah pada tempatnya maka arus listrik akan terputus dan rem sekaligus akan berkerja.

Kelebihan dalam menggunakan gantry crane ini sebagai berikut : 1. Posisi kerja yang outdoor ( tidak ada bangunan pendukung)

Jika posisi pada penggunaan crane berada di area outdoor (tanpa bangunan pendukung), maka penggunaan gantry crane ini sangat cocok. Misalnya area penumpukan precast, loading, dan constructing. Penggunaan gantry crane

sangat ekonomis karena tidak perlu membangun sistem tiang pendukung.Dan hanya perlu menyiapkan sistem pondasi dan rel.

2. Posisi kerja indoor dengan long travel yang panjang

Jika pabrik atau gudang maka hanya memiliki long travel yang panjang dan tiang bangunan tidak mendukung untuk memasang runway beam, maka

gantry crane adalah pilihan yang tepat untuk kondisi ini sangat ekonomis. 3. Investasi yang lebih rendah

Jika penggunaan crane dalam waktu yang temporer untuk outdoor, penggunaan pada gantry crane sangat tepat, karena perpindahan pada alat ini dapat berpindah pindah di sepanjang rel yang berdiri pada permukaan, dengan sedikit kerugian pada pondasi.Dengan merancang sistem pondasi yang tepat, maka gantry crane dapat dibangun dengan biaya yang sangat ekonomis.

Kelemahan dalam penggunaan gantry crane ini : 1. Membutuhkan area yang aman

Gantry crane yang berjalan diatas rel yang terpasang diatas lantai/pondasi, secara langsung hal ini akan mengakibatkan area disekitar rel tidak bisa dimanfaatkan, karena crane perlu area yang aman untuk pergerakannya. Hal ini akan mengakibatkan area disekitar rel tidak bisa dimanfaatkan. Sangat merugikan untuk kondisi gudang dan pabrik yang kurang luas. 2. Pengawasan keamanan yang lebih ketat

Rel lintasan gantry crane yang berada di permukaan lantai banyak karyawan yang beraktivitas dan banyak barang-barang yang akan diletakkan. Sehingga butuh pengawasan aman (safety) yang lebih ketat dibandingkan dengan overhead crane.Harus dipastikan rel gantry aman dari aktivitas manusia dan barang-barang yang mungkin tertabrak oleh

gantry crane.

3. Perawatan yang lebih intensif

Jika gantry crane berada dilapangan yang terbuka, maka dipastikan perawatannya harus lebih intensif: coating, pelumasan, dan kelistrikan yang terdapat pada gantry crane.

2.5 Komponen-komponen utama pada Gantry Crane Adapun komponen-komponen utama gantry crane ialah : 1. Trolley

Trolley berfungsi untuk memindahkan peti kemas dari truk ke kapal laut, dantrolley terletak pada konstruksi boom dan girder.Pada trolley terdapat juga kabin operator.Untuk mengoperasikan gantry crane.

Gambar 2.2 Trolley

2. Spreader

Spreader berfungsi sebagai penjepit peti kemas pada saat pengangkatan dan penurunan dari truk ke kapal, dimana spreader terletak pada posisi di bawah

trolley supaya operator dapat melihat dengan jelas pada saat penempatan

Gambar 2.3 Spreader 1. Gantry

Gantry ini bergerak sepanjang rel yang bergerak secara longitudinal yang arahnya ditentukan oleh operator untuk memudahkan menaikkan dan meurunkan peti kemas.Pada gantry yang berada pada Belawan International Container Terminal terdapat rel yang memiliki panjang ± 1.000 meter.

2. Peti kemas

Peti kemas adalah suatu alat yang menyimpan bahan baku produksi atau bahan jadi. Peti kemas biasanya terbuat dari paduan logam, dan peti kemas biasanya terdiri dari ukuran yang berbeda dan ukuran yang terdapat pada pelabuhan belawan mempunyai ukuran 20 feet dan 40 feet. Untuk memudahkan pengumpulan dan penyusunan peti kemas di bantu oleh mobil

crane yang dapat memindahkan peti kemas dari suatu tempat ke tempat lainnya yang sudah ditentukan dari BICT untuk menjaga keamanan dari kinerja gantry crane. Mobil crane dapat membantu yang meringankan perkerjaan pada gantry crane agar pemindahan peti kemas ke kapal lebih efisien.

2.6 Spesifikasi Gantry Crane

Sebagai data perbandingan di bawah ini tercantum spesifikasi teknik dari

gantry crane yang diambil dari data survery pada PT. Pelabuhan Indonesia I Cabang Belawan :

• Kapasitas angkat : 40 ton • Tinggi angkat : 41 meter • Kecepatan angkat : 50 m/menit • Perpindahan trolley : 77 meter • Kecepatan gantry :45 m/menit • Kecepatan trolley : 125 meter/menit • Berat total gantry : 700 ton

2.7 Komponen-komponen pada Trolley

Adapun komponen-komponen pada trolley ini ialah : roda, tali baja (wire rope), puli, drum, rem, sistem transmisi, elektromotor, kopling dan bantalan.

2.7.1 Roda trolley

Roda trolley adalah salah satu komponen yang terpasang pada trolley ini berfungsi untuk membantu pergerakan trolley ini berjalan di atas lintasan

boom dan girder sewaktu pengangkatan peti kemas, dimana pada trolley ini terdapat empat roda, dari data survery yang telah dilakukan roda trolley

mempunyai diameter sebesar (D) = 62 cm, adapun gambar yang terdapat pada roda trolley ini :

Gambar 2.6 Roda trolley 2.7.2 Tali baja (wire rope)

Tali baja banyak sekali digunakan pada mesin atau perlengkapan pesawat pengangkat, dan pada tali baja jika mengalami keausan serat-serat tali bagian luar yang terpilin akan terputus terlebih dahulu dibandingkan dengan bagian dalamnya, sehingga tanda-tanda untuk pergantian tali baja akan mudah diketahui. Dalam hal ini tali baja mempunyai keunggulan diantara lain :

• Lebih ringan dibandingkan dengan rantai • Lebih tahan terhadap sentakan

• Menunjukkan tanda-tanda yang jelas apabila tali akan putus • Pengoperasian yang tenang

d

D 45

dp 45

Berikut ini merupakan gambar dari konstruksi tali baja

Gambar 2.7 Kontruksi serat baja 2.7.3 Puli dan sistem puli

Puli ialah tempat berjalannya tali baja (wire rope) yang terbuat dari logam dan pinggiran puli diberi alur (groove) untuk laluan tali, yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Keterangan gambar :

D = diameter puli (cm, mm) d = diameter tali (cm,mm) dp = diameter poros puli (cm,mm)

900 = jarak sela (clereance) puli

Puli terbagi atas dua macam, yaitu puli tetap (fixed pulley) dan puli bergerak (moveable pulley). Puli tetap terdiri dari cakra dan tali yang dilingkarkan pada alur (groove) di bagian atasnya dan pada ujungnya digantung beban. Puli bergerak terdiri dari cakra dan poros bebas.

Tali yang dilingkarkan dalam alur dibagian bawah, salah satu ujung diikatkan tetap dan ujung lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, dan beban di gantungkan pada spreader.

Sistem puli adalah kombinasi dari beberapa puli tetap dan puli bergerak atau terdiri dari beberapa cakra puli. Biasanya menggunakan sistem puli ganda (multiplie pulley system) untuk menghindari kesalahan pada waktu operasi pengangkatan yang menggantungkan beban langsung pada ujung tali. Kesalahan pengangkatan ini disebabkan beban berayun. Dengan sistem puli ganda yang mengangkat beban dalah arah tegak, yang lebih stabil, dapat mereduksi beban yang berkerja pada tali sehingga diameter puli dan drum lebih kecil.

2.7.4 Drum

Pada pesawat angkat, drum berfungsi untuk menggulung tali (rope). Drum dengan satu tali tergulung hanya mampu mempunyai satu helix ke kanan, sedangkan drum yang didesain untuk dua tali diberi dua arah, kekanan dan kekiri.

Gambar 2.9 Drum

Drum untuk tali baja dibuat dari yang licin dengan flens yang tinggi untuk memungkinkan menggulung tali dalam beberapa gulungan. Drum untuk tali baja terbuat dari baja cor, dengan mempertimbangkan gesekan bearing, maka η = ± 0,95.

Jumlah lilitan pada drum untuk dua tali supensi adalah

n = dimana :

H = tinggi angkat (m) n = jumlah lilitan 2.7.5 Rem (brake)

Rem ini berfungsi untuk mengatur kecepatan penurunan muatan atau menahan muatan agar diam, rem digunakan untuk menyerap inersia massa yang bergerak. Tergantung pada kegunaannya rem dapat diklasifikasikan sebagai jenis penahan atau penurunan.

Rem dapat dibedakan menjadi rem automatis dan rem dioperasikan manual, dimana jenis rem yang termasuk rem manual ialah : rem sepatu atau blok, rem pita, rem krucut dan rem cakram. Sedangkan rem pada automatis adalah rem sentrifugal untuk mengatur kecepatan yang digerakkan oleh bobot muatan yang diangkat.

Rem sepatu ganda digunakan pada mekanisme pengangkatan dan pemindahan dan pemutar crane yang berbeda dengan rem sepatu tunggal, rem sepatu ganda tidak menimbulkan defleksi pada poros rem, rem digerakkan oleh pemberat dan dilepaskan oleh elektromagnet. Biasanya rangkaina listrik dibuat saling mengunci antara motor dan magnet yang secara otomatis menghasilkan aksi pengereman walaupun motor berhenti secara mendadak.

2.7.5 Transmisi

Roda gigi pada umumnya dimaksudkan adalah suatu benda dari logam ataupun non logam yang bulat dan pipih pada pinggirnya bergerigi.Roda gigi sangat berguna untuk mentransmisikan putaran dari putaran tinggi ke putaran rendah atau sebaliknya. Pada umumnya roda gigi dibuat dari bahan logam untuk mentransmisikan putaran yang berat, teknik pembuatan roda gigi dapat dikerjakan dengan cara di cor, dikerjakan pada mesin frais, dan hober.

Secara umum fungsi roda gigi yaitu untuk meneruskan putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan, dan juga dapat memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain, seperti yang digunakan pada pompa roda gigi.Roda gigi dikelompokkan menjadi tiga kelompok, sesuai dengan kedudukan yang diambil oleh poros yang dipergunakan dalam industri, gambar yang ada di bawah ini ialah jenis-jenis roda gigi.

Gambar 2.10 jenis-jenis roda gigi

I II III

IV V

VI

POROS PENGGERAK

BANTALAN POROS YANG DIGERAKKAN POROS

POROS

Putaran yang berubah-ubah juga dapat diperoleh dengan menggunakan roda gigi.Salah satu maksud tersebut ialah dipergunakan pada perkakas pemindah kecepatan. Roda gigi dipergunakan pada kendaraan atau mesin yang memiliki gerakan putar, adapun sistem transmisi pada perencanaan ini terlihat seperti gambar dibawah ini

Gambar 2.11 Sistem transmisi

Penggunaan roda gigi dapat digolongkan sesuai kedudukan yang diambil oleh poros yang satu terhadap poros yang lain. Penggunaan roda gigi ada tiga golongan yaitu:

1. Poros sejajar satu sama lain. Roda gigi yang dipergunakan bentuk dasarnya adalah dua buah silinder yang saling bersinggungan menurut sebuah garis lukis. Roda gigi yang dipergunakan dapat sejajar dengan garis lukis silinder, atau membuat sudut dengan garis lukis.

2. Poros saling memotong. Roda gigi yang dipergunakan adalah roda gigi krucut dengan puncak gabungan yang saling menyinggung menurut sebuah garis lukis dan garis lukis gigi saling berpotongan di puncak krucut

3. Poros saling menyilang, gigi yang dapat dipergunakan berbentuk roda ulir. 2.7.6 Elektromotor

Elektromotor merupakan alat yang cukup penting dalam pengoperasian ini, dikarenakan elektromotor adalah penggerak mula untuk menjalankan sistem yang terdapat pada crane. Elektromotor berfungsi sebagai

merubah energi listrik menjadi energk mekanik yang dapat memutar poros untuk menjalankan trolley, dimana putaran elektromotor

diteruskan ke sistem transmisi dan dari sistem transmisi akan diteruskan ke drum sehingga drum berputar dan tali akan terlilit dan terulur dari drum.

Ketika elektromotor berputar, secara otomatis elektromotor akan mengalami pembebanan, ini dikarenakan oleh alat-alat yang terdapat pada sistem yang akan digerakkan oleh elektromotor tersebut, sehingga daya elektromotor perlu dihitung untuk memenuhi daya yang akan dikerjakan

Dimana daya pada elektrmotor N =

Keterangan

N = daya yang diperlukan oleh electromotor (hp), (kW) W = beban yang diterima oleh elektromotor (kg)

V = kecepatan benda yang digerakkan oleh elektromotor (m/s) 75 = harga dalam 1 hp = 0,75 kW

η = efisiensi = 0,85

2.8 Komponen-komponen pada Spreader

Spreader ini adalah alat penjepit yang di desain khusus untuk penjepitan pada peti kemas dimana bentuk spreader adalah berbentuk persegi panjang yang disesuaikan dengan ukuran pada peti kemas dimana ukuran peti kemas yang ada di pelabuhan belawan mempunyai dua ukuran yaitu 40 feet dan 20 feet, adapun komponen-komponen yang terdapat pada spreader ini :

Twist lock

Penampang Peti kemas

Twist lock berfungsi sebagai pengunci peti kemas pada saat peti kemas akan diangkat/dipindahkan. Dimana twist lock ini terletak pada setiap sisi sudut yang berada pada spreader, dan pada spreader ini terdapat 4 twist lock.

Pada saat operator menurunkan spreader sesuai dengan panjang peti kemas, setelah panjang pada spreader sesuai dengan peti kemas operator akan menurunkan spreader secara perlahan-lahan pada peti kemas. Dan operator harus menempatkan spreader pada lobang twist lock yang terdapat pada peti kemas, dan sesudah twist lock masuk pada lobang yang ada pada peti kemas, maka switchakan tertekan dan lampu di kabin operator akan menyala dan menyatakan bahwa twist lock sudah terkunci dengan baik, kemudian operator akan mengangkat peti kemas.

Gambar 2.13 twist lockpada posisi belum terkunci (potongan samping peti kemas) dan photo twist lock

Pada saat pengangkatan twist lock pada spreader akan mengalami beban akibat bergantungnya peti kemas pada ujung-ujung twist lock sehingga twist lock akan mengalami tegangan tarik, dimana rumus yang terpakai

σ =

dimana :

σ = tegangan tarik yang terjadi (kg/m2

) F = gaya yang terjadi (N)

A = luas penampang (m2)

Dimana pada twist lock akan mengalami gaya (F) pada rumus di bawah ini : F = m.g

Dan pembebanan twist lock (P) : P =

Dimana

Q = total kapasitas angkat beban (ton, kg)

Spreader

twist lock

2.8.2 Rangka Batang Spreader

Rangka batang spreader ini merupakan suatu konstruksi dari tempat pengangkatan peti kemas yang disesuaikan dari ukuran pada peti kemas yang ada di pelabuhan belawan, bentuk dari spreader ini ialah persegi panjang. Di dalam pengangkatan peti kemas maka spreader ini akan mengalami beban merata. Seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini

PERANCANGAN TROLLEY DAN SPREADER GANTRY CRANE KAPASITAS ANGKAT 40 TON TINGGI ANGKAT 41 METER YANG

DIPAKAI DI PELABUHAN INDONESIA I CABANG BELAWAN INTERNATIONAL CONTAINER TERMINAL

(BICT)

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

STEVANUS SITUMORANG NIM 090421045

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

PERANCANGAN TROLLEY DAN SPREADER GANTRY CRANE KAPASITAS ANGKAT 40 TON TINGGI ANGKAT 41 METER YANG

DIPAKAI DI PELABUHAN INDONESIA I CABANG BELAWAN INTERNATIONAL CONTAINER TERMINAL

(BICT)

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

MEDAN

OLEH :

NIM : 090421045

PERANCANGAN TROLLEY DAN SPREADER GANTRY CRANE KAPASITAS ANGKAT 40 TON TINGGI ANGKAT 41 METER

YANG DIPAKAI DI PELABUHAN INDONESIA I CABANG BELAWAN INTERNATIONAL CONTAINER TERMINAL

(BICT)

NIM : 090421045 STEVANUS SITUMORANG

Telah disetujui dan hasil seminar skripsi Periode ke-172, pada tanggal 29 Februari 2012

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala kasih dan karunia yang di berikanNya saya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas sarjana ini

Tugas ini merupakan salah satu untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul pada Tugas Akhir ini yaitu ”Perancangan Trolley dan Spreader Gantry Crane Kapasitas Angkat 40 Ton tinggi Angkat 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Indonesia I cabang Belawan International Container Terminal (BICT).

Dalam menyelesaikan Skripsi ini, saya benyak sekali mendapat dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua saya yang tercinta, Ayahanda S. Situmorang dan Ibunda N. Siagian dan juga kepada abang dan kakak sekalian yang telah memberikan semangat kepada saya untuk menyelesaikan tugas akhir saya ini

2. Ir. Alfian Hamsi, Msc, selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir saya ini. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Depatemen Teknik

4. Bapak / Ibu staff pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU

5. Bapak Rahmat yang membimbing saya dalam melakukan riset di Pelabuhan Indonesia dan seluruh staff yang ada di pelabuhan Indonesia yang memberikan semangat kepada saya dalam penyusunan skripsi ini.

6. Kepada para teman-teman stambuk 09 ekstensi yang juga memberikan semangat kepada saya dalam penyusunan skripsi ini.

7. Serta semua pihak yang telah membantu saya dalam penyusunan skripsi ini. Saya menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu saya mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang.

Akhir kata, saya berharap semoga skripsi ini berguna bagi kita semua, Semoga Tuhan Menyertai Kita Semua.

Medan, Agustus 2011

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i DAFTAR ISI ... iii DAFTAR GAMBAR ... vi DAFTAR TABLE ... viii DAFTAR NOTASI ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan ... 2 1.3 Manfaat ... 3 1.4 Batasan Masalah ... 3 1.5 Sistematika Penulisan ... 3 BAB II TINJAUAN PUSATAKA ... 5 2.1 Mesin Pemindah Bahan ... 5 2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat ... 6 2.3 Dasar – dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ... 7 2.4 Gantry Crane ... 8 2.5 Komponen – komponen Utama Gantry Crane ... 14 2.6 Spesifikasi Gantry Crane ... 17 2.7 Komponen-komponen pada Trolley ... 17 2.7.1 Roda Trolley ... 17

iii

2.7.2 Tali Baja (Wire Rope) ... 18 2.7.3 Puli dan Sistem Puli ... 19 2.7.4 Drum ... 21 2.7.5 Rem (Brake) ... 22 2.7.6 Transmisi ... 23 2.7.7 Elektromotor ... 25 2.8 Komponen – komponen pada Spreader... 26

2.8.1 Twist lock ... 26 2.8.2 Rangka batang Spreader ... 29 BAB III METHODOLOGI PERANCANGAN ... 30 3.1 Pengumpulan Data ... 30 3.2 Karakteristik Trolley ... 30 3.3 Perancangan Pada Trolley ... 31 3.3.1 Perencanaan pada roda jalan Trolley ... 31 3.3.2 Perencanaan pada Tali baja (Wire rope) ... 37 3.3.3 Perencanaan Puli ... 43 3.3.4 Perencanaan Drum ... 44 3.3.5 Perencanaan Elektromotor ... 46 3.3.6 Perencanaan Transmisi ... 51 3.3.6.1 Perencanaan Roda gigi Tingkat I dan II ... 52 3.3.6.2 Perencanaan Roda gigi Tingkat II dan III ... 57 3.3.6.3 Perencanaan Roda gigi Tingkat III dan IV ... 59

3.3.7 Perencanaan Sistem rem (Brake) ... 61 3.3.8 Perencanaan Kopling ... 64 3.3.9 Perencanaan Bantalan ... 68 3.4 Perancangan Pada Spreader ... 72 3.4.1 Perencanaan pada Batang Spreader ... 71 3.4.2 Perencanaan pada Twist lock ... 79 BAB IV PERHITUNGAN LINTASAN TROLLEY ... 82 4.1 Perhitungan Boom ... 82 4.2 Perhitungan Girder ... 89 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 96 5.1 Kesimpulan ... 96 5.2 Saran ... 99 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Nama Gambar Halaman

2.1 Gantry Crane ...10 2.2 Trolley ... 14 2.3 Spreader ... 15 2.4 Gantry... 15 2.5 Mobil Crane dan Peti kemas ... 16 2.6 Roda trolley ... 18 2.7 Konstruksi serat Baja ... 19 2.8 Pulley ... 19 2.9 Drum ... 21 2.10 Jenis-jenis roda gigi ... 23 2.11 Sistem Transmisi ... 24 2.12 Elektromotor ... 25 2.13 Twist lock pada posisi belum terkunci dan foto twist lock ... 27 2.14 Rangka batang pada Spreader ... 29 3.1 Sistem pembebanan pada poros roda ... 34 3.2 Menentukan tahanan gesek ... 34 3.3 Menentukan tahanan cakram ... 36 3.4 Menentukan tegangan tali ... 37 3.5 Menentukan jumlah lengkungan ... 40

3.6 Bagian-bagian puli ... 44 3.7 Mekanisme transmisi trolley ... 51 3.8 Nama-nama bagian roda gigi ... 55 3.9 Gaya pada gigi ... 57 3.10 Rem sepatu ganda ... 61 3.11 Gaya yang berkerja pada rem ... 63 3.12 kopling flens ... 67 3.13 Potongan bantalan gelinding... 68 3.14 Pembebanan pada rangka spreader ... 73 3.15 Diagram momen dan Lintang ... 76 3.16 Penampang batang ... 77 3.17 Twist Lock berbeban tarik 10000 kg ... 79 4.1 Konstruksi pada boom ... 81 4.2 Pembebanan pada boom ... 82 4.3 Diagram bidang momen dan lintang ... 85 4.4 Penampang pada boom dan girder ... 86 4.5 Pembebanan pada girder ... 88 4.6 Bidang momen dan lintang ... 92

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

3.1 Efisiensi Pulley ... 39 3.2 Harga factor m ... 43 3.3 Roda Pulley untuk tali baja ... 43 3.4 Dimensi Alur Drum ... 44 3.5 Ukuran kopling ... 65

DAFTAR NOTASI

Notasi Keterangan Satuan

Q Kapasitas Maksimum Kgf

S Tegangan Maksimum Kgf

P Kekuatan Putus Tali Kgf

K Faktor Keamanan

Pb Beban Putus Kgf

W Tahanan Akibat Gesekan Kgf

d Diameter Dalam mm

D Diameter Luar mm

F114 Luas Penampang Tali Baja mm2

N Daya Hp

C Faktor Konstruksi Tali

r Jari-jari mm

Z Jumlah Lilitan

H Tinggi angkat m

L Panjang m

w Tebal mm

n Putaran rpm

I Momen Inersia mm4

g gravitasi m/s2

t Waktu s

i Perbandingan tranmisi

T Torsi N.m

m Modul mm

a jarak Sumbu Poros mm

hk tinggi kepala gigi mm

hi tinggi kaki gigi mm

ck kelonggaran puncak mm

Ft gaya tangensial kg

A Luas mm2

Sf faktor keamanan bahan Y faktor bentuk gigi

E Modulus Elastisitas Kg/m2

Fa Gaya Aksial N

Fr Gaya Radial N

σb tegangan patah kg/m2

σi tegangan izin kg/m2

τ tegangan geser kg/m2

ε faktor tahanan puli

β koefisien pengereman

Abstrak

Container crane adalah suatu alat produksi yang terlibat dalam proses dan penanganan bongkar muat peti kemas di pelabuhan. Pada container crane ini terdapat bagian-bagian pendukung dan setiap bagiannya yang mempunyai mekanisme tersendiri. Dimana bagian utamanya yaitu boom, gantry, Spreader dan

trolley. Trolley adalah bagian dari container yang terdiri dari roda yang bergerak pada boom dan girder, fungsi dari trolley tersebut memindahkan peti kemas yang mempunyai beban yang sangat berat, mekanisme gerakannya dengan menggunakan motor penggerak dimana motor akan menggerakkan drum yang dikaitkan dengan tali dan tali tersebut di bentangkan sepanjang rel dan di pasang pada ujung – ujung rangka trolley dan ditahan pada rol pada ujung rangka trolley. Pada saat drum bergerak maka tali yang terlilit pada drum akan menarik trolley sehingga trolley akan bergerak secara transversal, dengan berat trolley Q = 20 ton, kecepatan trolley V = 125 m/s waktu startnya 3 detik, diameter roda trolley D = 62 cm, sedangkan pada spreader adalah bagian container crane yang berkerja untuk menjepit peti kemas yang didesain dengan bentuk yang sedemikian rupa dan disesuaikan dengan ukuran peti kemas, dengan ukuran panjang peti kemas 20 feet dan 40 feet, dengan bobot spreader Q = 10 ton, kapasitas beban maksimum spreader = 40 ton.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Menarik dan mengangkat muatan telah di kerjakan manusia sejak zaman dahulu hingga di temukannya roda. Orang-orang pada zaman dahulu berkerja sama untuk memindahkan beban atau muatan yang berat. Selain itu Gajah, Kuda digunakan untuk membantu manusia memindahkan muatan yang berat.

Transportasi jarak jauh merupakan faktor yang sangat penting saat ini sebagai sarana untuk mengangkut barang-barang yang dibutuhkan oleh manusia., untuk mengangkut barang dalam jumlah yang banyak dengan rentang waktu yang cukup. Di butuhkan suatu wadah atau tempat untuk menjaga agar kualitas dan kuantitas, dan keamanan berang tetap terjaga, dan wadah tersebut dinamakan peti kemas (container). Peti kemas (container) adalah peti atau kotak yang memenuhi persyaratan teknis sesuai dengan International Of Standardization (ISO).

Kecendrungan untuk memilih peti kemas saat ini semakin tinggi seiring dengan semakin berkembangnya pertumbuhan ekonomi Indonesia yang terlihat semakin ramainya kegiatan ekspor dan import di pelabuhan-pelabuhan yang besar, dan pada saat ini hampir 90% borongan kargo di dunia dilakukan dengan menggunakan peti kemas dan di transportasikan menggunakan kapal laut .

Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan pesawat pengangkat yang dapat mengangkat dan memindahkan peti kemas dari pelabuhan ke kapal atau sebaliknya

dengan gerakan mobilitas yang baik dan aman, dimana pesawat pengangkat ini dapat memindahkan peti kemas secara efisien, dan yang paling banyak di gunakan pada pelabuhan ialah Gantry Crane.

Terdapat bagian-bagian utama gantry crane, yang setiap bagiannya mempunyai mekanisme tersendiri, diantara bagian-bagian utamanya yaitu trolley, gantry, spreader. Trolley adalah bagian dari Gantry Crane yang terdiri dari roda yang bergerak pada rel, fungsi dari trolley adalah untuk memindahkan peti kemas yang mempunyai beban yang sangat berat ke pelabuhan atau ke darat.

Mekanisme pergerakan dari trolley ini dengan menggunakan motor penggerak ,dimana motor memutar drum yang terlilit oleh tali dan tali tersebut dibentangkan sepanjang rel dan dipasang pada. ujung - ujung rangka trolley dan ditahan pada rol pada ujung rangka trolley. Pada saat drum berputar maka tali yang terlilit pada drum akan menarik dan menggerakkan trolley bergerak secara transversal. Dengan kapasitas angkut Q : 40 ton, Bobot trolley Go = 20 ton. kecepatan jalan trolley V = 125 m/menit, perpindahan trolley ( L ) = 77 meter.

Sedangkan spreader merupakan alat untuk menjepit peti kemas yang di desain khusus dengan ukuran yang sesuai dengan peti kemas sepanjang 40 feet (12 meter) dan 20 feet (6 meter) yang terdapat empat twist lock untuk mengunci peti kemas. 1.2 Tujuan

Perencanaan ini bertujuan untuk merancang trolley dan spreader sebagai bagian pendukung utama yang terpasang pada gantry crane untuk mengangkat dan memindahkan peti kemas dari kapal ke truk atau sebaliknya.

1.3 Manfaat

Manfaat perencanaan ini adalah mencari ukuran dan bahan yang terpakai pada komponen-komponen yang terdapat pada trolley dan mencari kekuatan batang pada spreader serta mengaplikasikan ke ilmu mata kuliah mesin pemindah bahan yang berhubungan pada perancangan ini

1.4 Batasan Masalah

Pada perencanaan ini, trolley dan spreader yang terpasang pada gantry crane yang digunakan, dengan kapasitas angkat 40 ton dan tinggi angkat 41 meter, dan pada skripsi ini bagian pendukung yang terpasang pada gantry crane ini berupa

trolley dan spreader, dimana pada trolley terdapat : Roda, Tali baja (Wire rope), puli, Drum, Elektromotor , Sistem transmisi , Sistem rem, Kopling, bantalan, serta lintasan trolley berupa boom, girder dan pada spreader ini terdapat pada kekuatan batang pada spreader dan kekuatan twist lock pada saat pengangkatan peti kemas. 1.5 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan

Bab ini berisikan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah dan sistematika susunan skripsi .

BAB II: Tinjauan Pustaka

Bab ini berisikan landasan teori mengenai Gantry Crane berupa : gerakan-gerakan yang terjadi pada gantry crane, bagian pendukung pada gantry crane yang meliputi trolley dan spreader.

BAB III : Metodologi Perancangan Trolley Dan Spreader

Bab ini berisikan data-data pada trolley dan Spreader, dimana pada data-data tersebut di dapat dari hasil riset selama dilapangan untuk melakukan perancangan dari trolley dan spreader tersebut, serta perhitungan untuk perancangan trolley dan

spreader.

BAB IV : Perhitungan Struktur Batang Lintasan Trolley

Bab ini berisikan tentang perhitungan lintasan trolley seperti boom dan

girder sebagai lintasan trolley untuk membawa peti kemas dengan gerakan transversal.

BAB V : Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisikan hasil akhir dari perhitungan komponen-komponen yang terpasang pada trolley dan spreader, serta perawatan pada trolley dan spreader

BAB III

METODOLOGI PERANCANGAN TROLLEY DAN SPREADER

3.1 Pengumpulan Data

Sebelum melakukan perancangan terlebih dahulu dilakukan pengumpulan data. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang gambaran secara analitis terhadap sesuatu yang akan dihitung.

Data-data yang didapatkan akan menjadi acuan dalam perhitungan yang akan dilakukan. Maka ada beberapa parameter yang harus diperhatikan untuk mendapatkan data yang cukup, sehingga perlu melakukan riset langsung ke lapangan di Pelabuhan Indonesia I Medan cabang Belawan International Container Terminal (BICT) agar perancangan pada trolley dan spreader dapat dihitung.

Alat pengangkat untuk mengangkat peti kemas yang menggunakan crane ialah gantry crane, karena begitu luasnya cakupan tentang gantry crane ini maka penulis, hanya melakukan perancangan yang terpasang pada gantry crane ini yaitu pada trolley dan spreader

3.2 Karakteristik Pada Trolley

Parameter teknis utama dari trolley adalah kapasitas angkat, berat mati dari mesin tersebut, dimana data teknis pada trolley ialah sebagai berikut:

• Perpindahan trolley : 77 m

• Berat trolley dan jabin utama : 20000 kg = 20 ton • Berat muatan yang dibawa : 54000 kg = 54 ton • Daya motor : 85 Hp

• Putaran : 1800 rpm

Data-data ini diambil langsung ke lapangan di Pelabuhan Indonesia I, cabang Belawan International Container Terminal.

3.3 Perancangan Pada Trolley

Mekanisme perancangan pada gerakan trolley meliputi perencanaan-perencanaan sebagai berikut :

1. Roda trolley

2. Tali baja (Wire rope)

3. Pully

4. Drum

5. Elektromotor 6. Sistem transmisi 7. Sistem rem 8. Kopling 9. Bantalan

3.3.1 Perencanaan pada roda jalan trolley

Beban maksimum yang berkerja pada roda trolley adalah:

Pmax = 4

0

G Q+

(lit : 1, hal : 237)

Dimana : Q0 = berat muatan = 54000 kg (54 ton)

G0 = berat trolley = 20000 kg (20ton) (dari hasil survey)

Untuk berat muatan Q0 = berat spreader + kapasitas beban

Q0 = 10000 kg + 44000 kg

Q0 = 54000 kg (54 ton)

Maka: Pmax =

4 20000

54000kg+ kg

= 18500 kg

Faktor perhitungan kecepatan gelinding roda trolley adalah : k = (0,2 s/d 1) v diambil 0,5 (lit :1, hal 261) dimana : v = kecepatan gelinding roda, direncanakan 2 m/s sehingga, k = 0,5 x 2

k = 1

Untuk mencari tegangan tekan roda trolley menggunakan rumus:

σp = 

  

 

r b

k P

. .

600 max _{(Lit : 1, hal 260)}

dimana :b = lebar permukaan kerja rel rata atau lebar roda trolley = 10 cm d = diameter roda trolley D = 62 cm (direncanakan)

Maka: σl =                   2 62 . 10 1 . 18500 600 cm cm kg

σl = 600 x

2

310 18500

cm kg

σl = 600 x 59,677kg/cm2

σl = 600 x 7,725 kg/cm2

σl =4635 kg/cm2

Dari perhitungan yang telah dilakukan maka tegangan tekan yang terjadi akibat

pembebanan pada roda trolley sebesar σl = 4635 kg/cm2. maka bahan yang

digunakan pada roda trolley ialah Hardened Stell 3 dengan tegangan tekan yang diizinkan sebesar p izin = 7600 kg/cm2 , terdapat lampiran 2 (Lit 1 hal 261)

Untuk mencari diameter poros roda trolley dapat ditentukan dengan rumus : ds = 1/3 (Lit 4 Hal 12)

dimana :

L = panjang poros sebesar = 25 cm, dan x ialah setengah dari jarak pada panjang poros denganbahan poros yang dipilih S55C-D dengan kekuatan tarik σt =

7200 kg/cm2. Dengan faktor keamanan beban statis diambil (Kstatis) = 6 dan

faktor keamanan dinamis (Kdinamis) = 4 (lit 4, hal 16)

P/2 P/2

25 cm

25 cm

P/2 P/2

karena roda trolley mengalami beban statis dan dinamis sehingga faktor keamanan seluruhnya menjadi 6x4 = 24, maka tegangan lentur izin a =

= 300 kg/cm2

M = momen lentur pada beban satu gandar (kg .cm)

D d

Q+G0

Q+G0

W

k

Maka : ds = (lit 4, hal 12)

Dengan momen M = . x

M = . 12,5 cm M = 115625 kg cm

ds= 3

2

/ 300

cm kg 115625 .

10,2

cm

kg = 15,783 cm digenapkan 16 cm

Gambar 3.2Menentukan tahanan gesek

Keterangan gambar :

D = diameter roda trolley = 62 cm d = diameter poros roda trolley = 16 cm

k = koefisien kecepatan gelinding roda =0,05 (lit1, hal : 238) W = Tahanan total terhadap gerakan trolley pada gerakan normal Q+G0 = bobot muatan dan bobot trolley = 74000 kg

tahanan total terhadap gerakan trolley pada gerakan normal adalah : W = W1 + W2 (lit 1, hal: 283)

Dan tahanan akibat pada gerak roda trolley adalah :

W1 = (Q+G0)β 

     + D k d 2 µ

(Lit : 1 hal : 284)

Dengan :

Q = bobot muatan 54000(kg) G0 = bobot trolly 20000 (kg)

β = koefisien untuk memperhitungkan gesekan pada flens roda gerak,

dimana β = 1,2-1,3 untuk bantalan luncur dan β = 1,8 untuk bantalan rol.

μ = koefisien gesekan pada bantalan luncur roda = 0,01 (lit 1, hal 238) d = diameter poros roda trolley 16 cm

k = koefisien gesek rol pada gelinding roda = 0,05 D = diameter rodatrolley 62cm

Sehingga : W1 = (54000 kg+20000 kg)1,8 

     + cm cm 62 ) 05 , 0 )( 2 ( ) 16 )( 01 , 0 (

Son

Soff

S3

S2

Q+q

Tahanan puli pengangkat adalah : W2 = Son – Soff (Lit1 , hal:284)

Dengan menganggap Soff = 2

Q

, maka tarikan pada berbagai titik pada tali akan

menjadi : S2 = Soff.εDengan menganggap Son = S3.ε (Lit, Rudenko, hal : 284)

Dimana : ε = koefisien tahanan roda puli (untuk puli bantalan rol = 1,02)

Gambar 3.3 Menentukan Tahanan cakram

Maka : Soff = 2 54000kg

= 27000 kg

S2 = 27000 kg x 1,02 = 27540

S3 = 27540 kg x 1,02 = 28090,8 kg

Dengan Son = 28090,8 kg x 1,02 = 28652,62 kg

Sehingga tahanan puli pengangkat (W2) pada rumus di atas (ketika trolley yang

dibebani bergerak, roda pulley berputar) adalah : W2 =28652,62 kg – 27000 kg

Maka tahanan total terhadap gerakan trolley pada gerakan normal adalah: Wtotal = W1 + W2 (lit 1 hal 283)

Wtotal =558,580kg+ 1652,616 kg

Wtotal = 2211,196 kg

3.3.2 Perencanaan Pada Tali Baja (Wire Rope)

Untuk menentukan tarikan tali akibat bobot dan defleksinya (f) sendiri dapat di tentukan dengan kesetimbangan momen :

Sf =qr.x. 2

x

(lit :1 hal 284)

S =

f x q_r

2 . 2

Dengan :

qr = bobot tali per meternya (2,680 kg/m) terdapat pada lampiran 4

x = setengah panjang tali yang terdefleksi

Xmax = ketika trolley berada pada salah satu kedudukan ujung lintasan sepanjang

=77 m

f = defleksi tali yang diizinkan, diambil sebesar 

  

 

200 1 100

1

Gambar 3.4 Menentukan tegangan tali Dengan tipe tali baja yang dipilih ialah tipe 6x37+1 fibre core: Diameter tali d = 28 mm

Berat tali per meter qr = 2,680 kg/m

Sebelum menentukan tarikan tali (S), terlebih dahulu menentukan defleksi talinya

f = .77m

200 1

= 0,385 m

x = 2 max X = 2 77

= 38,5 m

maka tarikan tali (S) akibat terdefleksinya tali tersebut :

S = m m m kg 385 , 0 . 2 ) 5 , 38 ( . / 680 , 2 2 S = m m kg 77 , 0 3421,033

= 5159 kg

Dan tarikan tali maksimum yang terjadi :

Smax =

η

S W W₁+ ₂ +

Smax = 918 , 0 kg 5159 kg 1652,616 kg

558,580 + +

Smax =

0,918 kg 7370,196

= 8028,535 kg

Dimana : W1 = tahanan akibat gesekan pada roda trolley (kg)

W2 = tahanan puli pengangkat (kg)

Smax= tarikan tali maksimum pada tali (kg)

η = efisiensi puli dengan 6 puli yang berputar sebesar dengan gesekan angular pada permukaan puli (faktor resisten satu puli) = 0,918

Tabel 3.1 efisiensi puli Sumber Rudenko hal :41

Puli Tunggal Puli Ganda Efisiensi

Jumlah alur Jumlah puli yang berputar Jumlah Alur Jumlah puli yang berputar Gesekan pada permukaan puli (factor resisten satu puli) Gesekan anguler pada permukaan puli (factor resisten satu puli) 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 0,951 0,906 0,861 0,823 0,784 0,971 0,945 0,918 0,829 0,873

Mencari beban Putus tali yang terjadi :

Smax =

K P_b

( Lit 1 hal 40)

Pb = Smax. K

faktor keamanan (K), pengangkat dengan troli = 5,5 terdapat pada lampiran 7 Pb = 8028,535 kg . 5,5

dari hasil perhitungan diatas, beban putus tali yang terjadi Pb = 44156,942 kg, maka

untuk pemilihan tali baja (wire rope) yang digunakan ialah tipe 6x37+1 fibre core

dengan data-data sebagai berikut adalah :  Diameter tali (d) = 28 mm

 Berat tali per meter (qr) = 2,680 kg/m = 0,00268 kg/mm

 Beban putus aktual yang diizinkan = 45900 kg

 Kekuatan putus bahan kawat tali σb = 180 s/d 199 kg/mm2

Tarikan tali maksimum yang diizinkan (Smax)

Sb max =

K P_b

(lit 1hal : 40)

Sb max =

5 , 5

kg 45900

Sb max = 8345,454kg

Dengan tegangan tali yang dibebani karena tarikan dan lenturan adalah (σΣ) :

σΣ = (lit 1, hal: 39)

σΣ =

σΣ = 3272,727 kg/cm2

mencari luas penampang (A) tali baja dengan tipe 6x37+1 fibre core

F222=

36000

min max

x D

d K

S b

b

−

1 2 3 4 6 a c d b f g e h i j k q p r n m o l s 5 18 17 15 14 12 13 7 8 ₉ 11 10 16

Menentukan jumlah lengkungan pada tali baja seperti gambar di bawah ini :

Gambar 3.5 Menentukan Jumlah lengkungan

Pada gambar di atas terlihat bahwa jumlah lengkungan pada diagram tersebut terdapat 18 lengkungan, sehingga untuk menentukan NB (Number of Bend) ialah

jumlah lengkungan dibagi dua NB=

2 9

= 9 dengan NB = 9 maka

min

d D

= 32

Maka luas penampang (A) pada tali :

F222 =

      − 36000 32 1 5 , 5 / 18000 kg 8345,4545 2 x cm kg

F222 = ₂

kg/cm 2147,727

8345,4545 kg

= 3,88 cm2

Tegangan tarik yang terjadi :

σtarik= ₂ 3,88cm

kg 535 , 8028

= 2069,210 kg/cm2

Dari hasil perhitungan tegangan tarik pada tali baja yang diizinkan untuk menarik

trolley σt izin = 3272,727 kg/cm2, sedangkan tegangan tali baja yang terjadi σterjadi=

2069,210 kg/cm2, maka σt izin > σterjadi .

Menentukan umur tali baja (N)

N =

ϕ β. . . 2

1

z a

z

(lit: 1, hal: 48)

Dimana: z1 = jumlah lengkungan yang di perbolehkan

a = jumlah siklus kerja rata-rata perbulan 3400 dengan peralatan

medium (lampiran 8)

z2 = jumlah lengkung ulang per siklus kerja sebesar 3 dengan

peralatan medium (lampiran 8)

β = faktor perubahan daya tahan tali 0,3 (lampiran 8)

untuk menentukan Z1, maka harus mencari faktor yang tergantung pada jumlah

lengkungan yang berulang dari Z selama periode keausannya sampai tali tersebut rusak (m)

dengan rumus : A = d D

= m.σtarik.C.C1.C2 (lit 1 hal 43)

m =

2 1.

. .CC C

A

terjadi σ

dimana :

A = perbandingan diameter drum atau puli dengan tali

σterjadi = tegangan tarik yang sebenarnya pada tali σtarik = 2069,210 kg/cm2

= 20,69210 kg/mm2

C = faktor yang memberikan karakteristrik pada konstruksi tali dan kekuatan tarik maksimum bahan kawat dengan

σb = 180 kg/mm2 = 0,89 posisi sejajar

C1 = faktor yang tergantung pada tali diameter tali = 28,4 mm, dengan C1 = 1,09

C2 = faktor yang menentukan faktor produksi dan operasi tambahan, yang tidak

diperhitungkan oleh faktor Cdan C1 dengan baja pearlitic = 1,37

Maka : m =

37 , 1 . 09 , 1 . 89 , 0 . 20,69210 32 = 1,16

Untuk m = 1,16 maka didapat jumlah lengkungan berulang (z) dari tabel sebesar = 166363

Tabel 3.2 Harga faktor m Z dalam ribuan

m 30 0,26 50 0,41 70 0,56 90 0,70 110 0,83 130 0,95 150 1,07 Z dalam ribuan

m 170 1,16 190 1,29 210 1,40 230 1,50 255 1,62 280 1,74 310 1,87 340 2,00 Z dalam ribuan

m 370 2,12 340 2,27 450 2,42 500 2,60 550 2,77 600 2,94 650 3,10 700 3,17

Maka umur tali baja: N =

5 , 2 . 3 , 0 . 3 . 3400 166363

3.3.3 Perencanaan Puli

Dengan diameter tali sebesar (d) =28,0 mm, maka didapat ukuran-ukuran pada puli yang dapat ditentukan dari tabel yang terdapat dibawah ini :

Tabel 3.3 Roda puli untuk tali kawat baja Sumber: Rudenko, hal:71

Diameter Tali (mm)

A b c e H L r r1 r2 r3 r4

4,8 6,2 8,7 11,0 13,0 15,0 19,5 24,0 28,0 34,5 39,0 22 22 28 40 40 40 55 65 80 90 110 15 15 20 30 30 30 40 50 60 70 85 5 3 6 7 7 7 10 10 12 15 18 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 2,0 2,0 2,9 12,5 12,5 15,0 25,0 25,0 25,0 30,0 37,0 45,0 55,0 65,0 8 8 8 10 10 10 15 18 20 22 22 4,0 4,0 5,0 8,5 8,5 8,5 12,0 14,5 17,0 20,0 25,0 2,5 2,5 3,0 4,0 4,0 4,0 5,0 5,0 6,0 7,0 9,0 2,0 2,0 2,5 3,0 3,0 3,0 5,0 5,0 7,0 8,0 10,0 8 8 9 12 12 12 17 20 25 28 40 6 6 6 8 8 8 10 15 15 20 30

3.3.4 Perencanaan Drum

Dimensi-dimensi lain dari drum ini, dengan diameter tali (d) = 28,0 mm dapat ditentukan dengan cara perhitungan interpolasi dan memasukkan data-data perhitungan tersebut kedalam tabel dibawah ini :

Tabel 3.4 Dimensi alur drum (mm)

Diameter Tali (mm)

1

r Standar Dalam

1

s c₁ s₂ c₂ r₂

4,8 6,2 8,7 11,0 13,0 15,0 19,5 24,0 28,0 34,5 39,0 3,5 4,0 5,0 7,0 8,0 9,0 11,5 13,5 15,5 19,0 21,0 7 8 11 13 15 17 22 27 31 38 42 2 2 3 3 4 5 5 6 8 10 12 9 11 13 17 19 22 27 31 36 41 50 4,5 5,5 6,5 8,5 9,5 11,0 13,5 16,0 18,0 22,0 24,5 1,0 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 3,5

Dari diagram lengkungan tali diperoleh d

Dmin _{= 32 dan diameter tali baja =28,0 mm,}

maka diameter puli minimum atau drum Dmin = 32 x 28 mm = 908 mm = 90,8 cm

Diameter ini diperiksa terhadap diameter yang diizinkan dengan menggunakan rumus : Dmin>e1 .e2 . d

Dimana e1 = 20 pengangkat dengan trolley (lampiran 7)

e2 = 0,90 posisi sejajar dengan tali 6x37 (lampiran 7)

maka : D>0,90 . 20 .28 D>504 mm

Jumlah lilitan pada drum (Z) :

Z = 2

. .

+

D i H

π (lit 1 hal 74)

Dimana : H = panjang perpindahan trolley = 77 m D = Diameter drum = 908 mm = 0,908 m i = perbandingan sistem tali = 2

maka: Z = 2

908 , 0 . 14 , 3

2 .

77 ₊

Z = 2

6 , 2 154₊

Z = 56 lilitan.

Dengan putaran drum (ndrum):

ndrum = (lit 1, hal : 235)

dimana : vdrum = v. i dengan v ialah kecepatan trolley maksimum sebesar 125

m/s2, sedangkan i perbandingan transmisi puli sebesar 1, sehingga vdrum = 1 x 125 m/s2 = 125 m/s2

D = diameter drum sebesar 908 mm = 0,908 m maka : ndrum = = 44 rpm

Dan menentukan tebal (ω) drum:

ω = 0,02 x D + (0,6 sampai 1,0) diambil 1 (lit : 1, hal: 75) ω = 0,02 x 90,8 cm + 1 cm

Untuk menentukan tegangan permukaan yang terjadi pada drum akibat tekanan tali baja yang terlilit pada drum adalah :

σcomp = 2 max

.s S

ω (lit, 1, hal:76)

σcomp =

cm cm

kg

6 , 3 . 3

8082,535

σcomp= 748,382 kg/cm2

dari perhitungan yang telah dilakukan maka untuk pemilihan drum yang diizinkan adalah drum untuk baja cor dengan tegangan permukaan yang diizinkan ( comp)

sebesar 1600 kg/cm2, dimana data ini diambil dari (literature Rudenko, halaman : 76), dari perhitungan tersebut bahwa drum yang diizinkan aman untuk beropersi

dikarenakan : σizin> σcomp.

3.3.5 Perencanaan Pada Elektromotor Tahanan total untuk menggerakkan trolley :

Wtotal = W1 + W2 lit 1, hal : 283

Wtotal = 558,580 + 1652,616 kg

Wtotal = 2211,196 kg

Daya yang dihasilkan elektromotor untuk menggerakkan trolley:

Nmot =

tot totalv W

η

. 75

. ₁

(lit: 1, hal:292)

ηtotal = efisiensi mekanisme pengangkatan, diasumsikan

=0,8 dengan tiga pasang roda gigi penggerak.

Nmotor =

8 , 0 . 60 . 75

/ 125 . 196 ,

2211 kg m menit

= 79,87 Hp

Maka dipilih elektromotor dengan daya yang aman Nrated = 85 Hp, putaran n = 1800

rpm disesuaikan dengan standard, jumlah kutub terdapat 6, momen girasi rotor (GD2rot = 10,4 kg.m2)

Momen gaya yang ternilai (Mrated) pada poros motor ialah :

Mrated= 716,2

n N_rated

(lit 1, hal : 300)

Mrated = 716,2 1800

85 Hp

Mrated = 33,820 kg m

Bahan poros penggerak dipilih S55C dengan kekuatan tarik bahan σB = 6600

kg/cm2, sesuai dengan standar ASME untuk bahan yang berlambang S-C faktor keamanan Sf1 sebesar 6,0 dan Sf2 sebesar 1,3 s/d 3,0 diambil sebesar 2

(lit 4, hal : 8)

Maka tegangan geser yang diizinkan ialah a

a = ( pers 1.5) (lit 4, hal : 8)

a = = 550 kg/cm2

Trated = 9,74x105 (pers 1.3) (lit 4, hal : 7)

Dimana : Nrated = daya rencana 85 Hp dengan mengubah Hp ke kW maka dikali

0,735 sehingga = 85 x 0,735 = 62,475 k

n1 = putaran poros elektromotor 1800 rpm

Trated = 9,74 x 105

T = 33805,91 kg.mm, dengan mengubah ke kg.cm = 3380,591 kg.cm maka diameter (d) pada poros penggerak:

ds= 1/3 (pers 1.6) (lit 4, hal: 8)

dimana :Kt = faktor koreksi yang direncanakan dengan beban kejutan atau tumbukan

sebesar 1,5 s/d 3,0 (diambil 3,0) (lit 4, hal :8)

Cb = faktor koreksi yang direncanakan dengan beban lentur sebesar 1,2 s/d

2,3 (diambil 2,3) (lit 4, hal : 8) Sehingga diameter poros (ds) :

ds= 1/3

ds = 1/3

ds = 1/3

ds = =6,3 cm

maka diameter poros penggerak pada trolley yang dipilih ialah ds = 63 mm, dengan

Untuk mencari momen yang terjadi pada poros motor penggerak saat penstartan (Mmotor) = Mstatis + Mdinamik. (lit 1, hal :290)

Mencari Mstatis = 71620 . (lit 1, hal 292)

Mstatis = 71620 .

Mstatis = 3382,056 kg cm = 33,82056 kg m

Sedangkan Mdinamis=

η δ

s

s nt

v G t

n

GD2 0,975. . 2 .

375

. ₊

(lit 1 hal 293) Dimana :

δ = koefisien memperhitungkan pengaruh massa mekanisme transmisi (δ =

1,1 s/d 1,25) diambil 1,25 (lit1, hal : 293)

ts = waktu start (ts = 1,5 s/d 5) diambil 5 (lit 1,hal : 294)

η = efisiensi total mekanisme transmisi = 0,85 (lit 1, hal : 293) v = kecepatan maksimum trolley sebesar 125 m/s

Jadi untuk mendapatkan Mdinamis, maka GD2 harus dicari dengan persamaan dibawah

ini :

Dengan GD2 = GD2kop + GD2rot (lit 1 hal : 291)

Dan G = Q + G0

Mencari GD2kop = I.4.g (lit 1 hal 300)

Dimana : I = Momen Inersia = 0,08 kg cm/s2 = 0,0008 kg m/s2 (lit 1 hal 295) g = gaya gravitasi dengan konstanta = 9,81 m/s2

GD2kop = 0,0008 kg m/s2 x 4 x 9,81 m/s2

Sedangkan pada GD2rot = GD2rot = 10,4 kg.m2

Maka GD2 = 0,0313 kg.m2 + 10,4 kg.m2 GD2 = 10,4313 kg.m2

Dari perhitungan yang telah dilakukan, maka (Mdinamis) :

Mdinamis =

85 , 0 . 5 . 1800 ) 2 .( 74000 . 975 , 0 5 . 375 1800 . 4313 , 10 . 25 ,

1 ₊ 2

Mdinamis = 12,481 kg m+ 37,725 kg m

Mdinamis = 50,206 kg.m

Momen yang terjadi pada poros motor penggerak (Mmotor) :

Mmotor = 30,275kg.m + 50,206 kg.m

Mmotor = 80,481kg.m

Dengan demikian pemeriksaan pada motor terhadap beban lebih adalah :

rated motor M M

< 2,5 artinya nilai dibawah yang diizinkan pada catalog (2,5)

m kg 39,788 m kg 80,481

= 2,02< 2,5

Harga 2,02 berada dibawah batas aman yang diizinkan 2,5 maka dari itu motor yang dipilih aman untuk digunakan.

3.3.6 Perencanaan transmisi

Pada perencanaan transmisi mekanisme transversal trolley ini digunakan sistem roda gigi yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak.Roda gigi yang dipakai adalah roda gigi lurus tiga tingkat roda gigi penggerak yang terpasang pada poros elektromotor. Pada sistem pengangkat ini digunakan sebuah elektromotor yang terpasang pada satu poros yang diantaranya dipasang transmisi

roda gigi yang meneruskan putaran ke drum. Adapun bentuk transmisi pada trolley

dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.7 Mekanisme transmisi trolley

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa untuk mekanisme trolley diperoleh :

• Daya motor penggerak, N1 = 85 Hp = 62,475 Kw

• Kecepatan gelinding rodatrolley, v = 2 m/det • Diameter drum, D = 908 mm

Dengan telah memperhitungkan putaran pada drum sebesarndrum = 44 rpm, yang

terdapat pada halaman 42, maka menentukan rasio (i) putaran antara elektromotor dengan drum, dimana putaran elektromotor sebesar nmotor = 1800 rpm

Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah (i) =

i = drum motor n n

i = i = 40,9

perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama dan kedua diambil i1 = 3,5 dan i2 =

3,8. Sehingga pada i3 =

i3 = = 4,1

3.3.6.1Perencanaan Dimensi Roda Gigitingkat I dan II

Daya dari poros elektromotor diteruskan ke poros roda gigi tingkat pertama sehingga dapat direncanakan ukuran-ukuran roda gigi 1 dan 2, dimana transmisi tingkat pertama yaitu :

• rasio i1 = 3,5

• nmotor = n1 n1 = 1800 rpm

= 3,5 . 30 = 105 gigi • putaran poros roda gigi 2 dan 3 n2 = 514 rpm

• Sudut tekan α = 200

• Modul m = 5 mm

• Lebar gigi b = 10-16 (lit 4 hal : 240)

= 10 . 5 = 50 mm

• Tinggi kepala gigi (Adendum) hk = 5 mm (lit 4 hal : 219)

• Tinggi kaki gigi (Dedendum) hf = 1,25 . m (lit 4 hal : 219)

= 1,25 . 5 = 6,25 mm

• Jarak sumbu poros a = (lit 4 hal : 220)

=

2 ) 105 30 (

5 +

= 337,5 mm

• Diameter lingkar jarak bagi d01 = Z1 . m (lit 4 hal :220)

= 30 . 5 = 150 mm d02 = Z2 .m

= 105 . 5 = 525 mm

• Diameter lingkar dasar dg1 = Z1 .m . cos 20 (lit 4 hal 220)

=30 . 5. 0,93 = 140,95 mm dg2 = Z2 .m .cos 20

= 105 .5 . 0,93 = 488,25 mm • Diameter lingkar kepala dk1 = (Z1 + 2) m (lit 4 hal :220)

= (30 + 2) 5 = 160 mm dk2 = (Z2 + 2) m

= (105 + 2) 5 = 535 mm

• Kelonggaran puncak ck = 0,25 . 5 (lit 4 hal : 219)

= 1,25 mm

• Jarak bagi to =π . m (lit 4 hal :220)

= 3,14 . 5 = 15,7 mm • Jarak bagi normal te = π . m cos 20

= 3,14 . 5 . 0,93 = 14,60 mm • Tinggi gigi H = 2 . m + ck (lit 4 hal :220)

= 2 . 5 + 1,25 =11,25 mm

• Tebal gigi S01=S02 =

2 .m

π

=

2 5 . 14 , 3

= 7,14 mm • Diameter kaki df1 = (Z1 – 2) . m – 2 . ck

= (30 – 2) . 5 – 2 . 1,25 = 137,5 mm

df2 = (105 – 2) . 5 – 2 .1,25

Gambar 3.8 Nama-nama bagian roda gigi

Pada roda gigi tingkat satu ini perlu untuk diperhitungkan karena saat electromotor berputar maka secara otomatis roda gigi tingkat satu ini akan berputar dan meneruskan putaran ke roda gigi tingkat selanjutnya, akibat berputarnya roda gigi secara otomatis roda gigi akan mengalami benturan dan gesekan dan biasanya, kekuatan gigi terhadap lenturan dan tekanan permukaan merupakan hal yang terpenting untuk diperhatikan.

Kecepatan (v) keliling roda gigi I dan II dapat dihitung dengan rumus :

v =

1000 . 60

. .d01n1

π

(lit 4hal : 238)

Dimana : d01 = diameter lingkaran jarak bagi = 150 mm

d02 = diameter lingkaran jarak bagi = 525 mm

n = putaran elektromotor = 1800 rpm 60 = dalam 1 menit

maka v1 = 1000 . 60 1800 . 150 . 14 , 3

= 14,13 m/s

v2 =

1000 . 60 514 . 525 . 14 , 3

= 14,12 m/s

beban gaya tangensial (Ft) :

Ft1 =

13 , 14 75 , 63 . 102

= 460,51kg (lit 4hal :238)

Ft2 =

12 , 14 75 , 63 . 102

= 460,51 kg

Akibat gaya tangensial (Ft) berkerja pada roda gigi maka tegangan lentur (σb) juga

terjadi dengan rumus : Ft= σb.b.m.Y.fv σb=

v t f Y m b F . . .

dimana : b = lebar gigi = 50 mm m = modul = 5

Y = faktor bentuk gigi pada Z1 = 0,358 (lit 4 hal: 240)

Y = faktor bentuk gigi pada Z2 = 0,446 (lit 4 hal: 240)

fv =

13 , 14 6

6

+ = 0,298 faktor dinamis yang ditentukan dari kecepatan

(v1) = 14,13 m/s dan v2 = 14,12 m/s (lit 4 hal: 240) Tegangan lentur pada roda gigi 1 σb1 =

298 , 0 . 358 , 0 . 5 . 50 kg 460,51 mm

mm = 17,26kg/mm

Tegangan lentur pada roda gigi 2 σb2 =

298 , 0 . 446 , 0 . 5 . 50

460,51

= 14 kg/mm2

Dari perhitungan diatas maka untuk roda gigi 1 dan 2 dan jenis bahan yang dipilih ialah baja S15CK dimana jenis bahan ini ialah baja paduan dengan pengerasan kulit dengan kekuatan tarik yang diizinkan B= 50 kg/mm2 , dan tegangan lentur yang

diizinkan a = 30 kg/mm2, dengan kekerasan Brinell (HB) sebesar 400 (dicelup dingin dalam minyak) dalam perancangan pada roda gigi ini bahwa σa> σbyang

artinya tegangan lentur yang diizinkan harus lebih besar dari pada tegangan lentur yang terjadi.

Gambar 3.9 Gaya pada gigi 3.3.6.2 Perencanaan Dimensi Roda Gigi Tingkat II dan III

Daya dari poros elektromotor diteruskan ke poros roda gigi tingkat pertama kemudian roda gigi tingkat pertama meneruskan putaran ke roda gigi tingkat dua, dan roda gigi tingkat dua dapat dihitung seperti dengan roda gigi tingkat pertama, ukuran-ukuran pada roda gigi tingkat dua ini gigi 3 dan gigi 4 ialah:

• Rasio i2 = 2,8

• Putaran n2=n₃ = 514 rpm

• Jumlah gigi Z4 = 84 gigi

• Putaran n4 = 183 rpm

• Sudut tekan α = 200

• Modul m = 6

• Lebar gigi b = 60 mm

• Tinggi kepala gigi hk = 6 mm

• Tinggi kaki gigi hf = 7,5 mm

• Jarak sumbu poros a = 342 mm

• Diameter lingkar jarak bagi d03 = 180 mm

d04 = 504 mm

• Diameter lingkar dasar dg3 = 167,4 mm

dg4 = 468,72mm

• Diameter lingkar kepala dk3 = 192 mm

dk4 = 516 mm

• Kelonggaran puncak ck = 1,5 mm

• Jarak bagi to = 18,84 mm

• Jarak bagi normal te = 17,52 mm

• Tinggi gigi H = 13,5 mm

• Tebal gigi S03=S04 = 9,42 mm

• Diameter kaki df3 = 165 mm

• Kecepatan (v) keliling roda gigi 3 dan 4 v = 2,61 m/s • beban gaya tangensial (Ft) Ft = 2491,37 kg

• Tegangan lentur pada roda gigi 3

σb3 =

53 , 0 . 358 , 0 . 6 . 60 kg 2491,37 mm

mm =36,47 kg/mm

2

• Tegangan lentur pada roda gigi 4

σb4 =

53 , 0 . 0,438 . 6 . 60 kg 2969,79 mm mm =35,53kg/mm 2

Dari perhitungan diatas maka untuk roda gigi 3 dan 4 jenis bahan yang dipilih ialah baja SNC 22 dimana jenis bahan ini ialah baja paduan dengan pengerasan kulit dengan kekuatan tarik yang diizinkan B = 100 kg/mm2 , dan tegangan lentur yang

diizinkan a = 40-55 kg/mm2.

3.3.6.3Perencanaan Dimensi Roda Gigi Tingkat III dan IV

Putaran ke roda gigi tingkat dua, dan roda gigi tingkat dua meneruskan putaran ke roda gigi tingkat tiga dengan gigi 5 dan 6, ukuran-ukuran pada roda gigi tingkat tiga ini gigi 5 dan gigi 6 ialah:

• Rasio i3 = 4,1

• Putaran n4 =n5 = 183 rpm

• Jumlah gigi V Z5 = 30 gigi (direncanakan)

• Jumlah gigi VI Z6 = 123 gigi

• Putaran n6 = 44 rpm

• Modul m = 6

• Lebar gigi b = 60 mm

• Tinggi kepala gigi hk = 6 mm

• Tinggi kaki gigi hf = 7,5 mm

• Jarak sumbu poros a = 459 mm

• Diameter lingkar jarak bagi d05 = 180 mm

d06 = 738 mm

• Diameter lingkar dasar dg5 = 167,4 mm

dg6 = 686,34 mm

• Diameter lingkar kepala dk5 = 192 mm

dk6 = 750 mm

• Kelonggaran puncak ck = 1,5 mm

• Jarak bagi to = 18,84 mm

• Jarak bagi normal te = 17,52 mm

• Tinggi gigi H = 13,5 mm

• Tebal gigi S03=S04 = 9,42 mm

• Diameter kaki df5 = 165 mm

df6 = 327mm

• Kecepatan (v) keliling roda gigi 3 dan 4 v = 0,89 m/s • beban gaya tangensial (Ft) Ft = 7277,52 kg

Tegangan lentur pada roda gigi 6 σb6 = 63,83kg/mm2

Dari perhitungan diatas maka untuk roda gigi 5 dan 6 jenis bahan yang dipilih ialah baja SUP 6 dimana jenis bahan ini ialah baja paduan dengan pengerasan kulit

dengan kekuatan tarik yang diizinkan σB = 110 kg/mm2 , dan tegangan lentur yang diizinkan σa = 110 kg/mm2

3.3.7 Perencanaan Sistem Rem (Brake)

Pada perencanaa rem yang terdapat pada trolley ini saat membawa beban ialah jenis rem blok ganda. Yang dikatrol dengan sistem elektromotor, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.10 Rem sepatu ganda Untuk daya pengereman statik ialah :

Nbr =

η

. 75

.v W

(lit 1 Hal 292)

Dimana :

W = Tahanan total = 2211,196 kg

η = Efisiensi total mekanisme = 0,85 sehingga daya pengereman Nbr

Nbr =

Nbr = 72,26 hp

Nbr = 72,26 x 0,75 = 54,2 kW

Momen statis pada saat pengereman adalah :

Mst = 71.620

br br n N

(lit 1 hal 292)

Mst = 71.620 = 5307,960 kg cm= 53,07960 kg m

Momen gaya dinamik saat pengereman adalah :

Mdin =

br

br nt

V W t n GD . . . 975 , 0 . 375 .

. 2 2η

δ ₊

(lit, 1 hal 297)

dimana :

tbr = Waktu untuk pengereman dalam detik sebesar = 1 detik

δ = koefisien untuk memperhitungkan efek masa bagian mekanisme transmisi (δ = 1,1 – 2,5) diambil 2

Mdin =

Mdin = 54,08 kg m + 7,518 kg m

Mdin = 61,598 kg m

Sehingga momen brake (Mbrake)

60° e+e`

e

e`

a` c`

c

a

F

Q

f

f

C

B

A

Mbrake = 61,598 kg m - 57,66328 kg m

Mbrake = 3,934 kg m

Dengan momen torsi (T) yang diserap oleh rem :

T = 9,74 x 105 (1.3) (lit 4 hal 7)

T = 9,74 x 105 T = 33805,91kg mm Dimana :

D = diameter roda rem (direncanakan 400 mm = 0,4 m)

μ = koefisiengesekan(0,45-0,35) diambil 0,45 dengan bahan yang digunakan ialah rem asbes yang dilapisi jalinan serat kuningan (Lit 1, hal 144) maka

Gambar 3.11 Gaya yang berkerja pada rem Dengan gaya yang terjadi pada tuas adalah (Q)

T = μ .Q . D (3.45) (lit 4 hal 83)

33805,91kg mm = 0,45 . Q . 400 mm

Sehingga gaya gesek yang terjadi pada rem (f) :

T = f . D (3.46) (lit 4 hal 83)

f = = 84,51 kg mencari tinggi sepatu rem (h) :

α = sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600

s/d 1200) diambil 600(lit 1, hal 168)

h = D sin ( ) (3.44) (lit 4 hal 80)

h = 400 mm .sin 300 h = 200 mm

maka tekanan kontak (p) dari permukaan blok adalah :

dengan lebar sepatu rem sebesar (b) = 125 mm yang telah ditentukan dari diameter

roda rem sebesar 400 mm (lit 1 hal 176)

p = (3.43) (lit 4 hal 80)

p = = 0,751 kg/cm2

dengan ukuran-ukuran dimensi rem yang ada pada gambar di atas 3.11 C=c’ = engkol bel sepanjang 160 mm (direncanakan) c = tinggi penyambung tuas pada sisi kanan 65 mm (direncanakan) e+e’ = panjang tuas rem 450 mm (direncanakan)

a + a’ = panjang tuas A 260 mm (direncanakan) dengan mencari besar gaya yang terjadi untuk menghentikan putaran roda (F) :

187,81 kg = F x x x 187,81 kg = F x 3,463

F = = 54,28kg

3.3.8 Perencanaan Kopling

Kopling tetap adalah elemen mesin yang berfungsi meneruskan daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa slip), dimana sumbu kedua poros tersebut terletak pada suatu garis lurus atau dapat sedikit berbeda sumbunya.

Kopling yang terpakai pada motor penggerak trolley memakai sebuah kopling jenis flens kaku, adapun Data – data awal perencanaan, untuk menentukan jenis kopling :

Daya motor (P) = 85 Hp (62,475 kW) Putaran motor (n) = 1800 rpm

Diameter poros (D) = 63mm ,

Dari data-data tersebut maka ukuran-ukuran kopling dapat ditentukan dengan menggunakan tabel yang diambil dari buku Sularso halaman 31 dengan ukuran-ukuran yang ada sebagai berikut :

Tabel 3.5 Ukuran kopling

D Lubang min (mm) A (mm) G Tanpa bingkai (halus saja) (mm) L (m m) C (mm) B (mm) F (mm) H (mm) K (mm) n (mm) d (mm)

Karakteristik Bahan roda penggerak

MATERIAL

Tegangan tekan satuan lokasi _{aman (kg/cm}2

)

Tingakat dan kondisi

Kekuatan bahan (Kg/cm2)

Titik leleh

(Kg/cm2) bahan

Roda dengan kontak pararel pada

rel

Roda dengan tirus kontak

pada permukaan

rel yang melengkung Cast iron 35-56

Steel 55JI Steel 3 Steel 5

Hardened steel 3 Steel 6

Hardened steel 6 Steel 65T

Hardened steel 50 2 7200 6000 3800-4500 5000-6000 6800-8200 6000-7000 8000-9500 6000-7000 12000

- 3000 2200 2900 4500 3400 5000 4200 10000

170-230 170 110-130 130-170 220-260 150-200 240-260 165-200 350

3500 6000 4000 5250 7600 6000 8000 7000 8500

9500 16500 10500 14000 18000 16000 20000 17000 24000

Lampiran 2

Efisiensi puli

Puli tunggal Puli ganda Efisiensi

Jumlah alur (n)

Jumlah puli yang berputar

(Z)

Jumlah alur (n)

Jumlah puli yang berputar

(Z)

Gesekan pada permukaan puli (factor resistansi satu

puli)

Gesekan angular pada permukaan

puli (factor resistansi satu puli) 2

3 4 5 6

1 2 3 4 5

4 6 8 10 12

2 4 6 8 10

0,951 0,906 0,861 0,823 0,784

0,971 0,945 0,918 0,892 0,873

konstruksi Penampang tali 6x37

Lampiran 3

Tegangan tarik maksimum pada berbagai diameter dan beban patah untuk tali

baja tipe : 6x37+1 fibre core

Diameter tali (mm)

Berat per meter tali (kg)

Beban patah aktual 140/159

(Kg/mm2)

160/179 (kg/mm2)

180/199 (kg/mm2) 8,1

8,7 9,8 10,9 12,0 14,2 16,4 18,6 20,8 23,0 24,1 26,3 28,0 32,8 37,2 40,5

0,217 0,254 0,321 0,397 0,480 0,670 0,890 1,145 1,430 1,750 1,920 2,280 2,680 3,570 4,585 5,425

2900 3400 4300 5300 6400 9000 12000 15400 19200 23500 25800 30700 36000 47900 61500 72900

3300 3900 4900 6000 7300 10200 13600 17500 21900 26700 29300 34900 40900 54500 70000 82900

3700 4300 5500 6800 18200 11500 15300 19600 24500 30000 32900 39100 45900 61100 78500 9300

Lampiran 4

Tabel menunjukkan nilai

sebagai fungsi jumlah lengkungan

Jumlah lengkungan

Jumlah lengkungan

Jumlah lengkungan

Jumlah lengkungan

1

2

3

4

16

20

23

25

5

6

7

8

26,5

28

30

31

9

10

11

12

32

33

34

35

13

14

15

16

36

37

37,5

Harga faktor m

Z dalam ribuan m

30 0,26

50 0,41

70 0,56

90 0,70

110 0,83

130 0,95

150 1,07 Z dalam ribuan

m

170 1,18

190 1,29

210 1,40

230 1,50

255 1,62

280 1,74

310 1,87

340 2,00 Z dalam ribuan

m

370 2,12

340 2,27

450 2,42

500 2,77

550 2,77

600 2,94

650 3,10

700 3,17

Harga faktor C

σb

(kg/mm

2

)

KONSTRUKSI TALI

6x7=42 dan satu poros

6x19 = 114 dan satu as 6x37=222 dan

satu poros

Biasa Warrington Seale

Posisi berpotong an

Posis i sejaja r

Posisi berpotong an

Posis i sejaja r

Posisi berpotong an

Posis i sejaja r

Posisi berpotong an

Posis i sejaja r

Posisi berpotong an

Posis i sejaja r

130 160 180

1,31 1,22 1,16

1,13 1,04 0,98

1,08 1,00 0,95

0,91 0,83 0,78

0,69 0,63 0,59

0,61 0,54 0,50

0,81 0,75 0,70

0,69 0,62 0,57

1,12 1,06 1,02

0,99 0,93 0,89

Harga faktor C

1 Diameter

tali

Kurang

dari 5 5,5-8 8,5-10 11-14 15-17,5 18-19 19,5-24 25-28 30-34,5

37-43,5

C1 0,83 0,85 0,89 0,93 0,97 1,00 1,04 1,09 1,16 1,24

Harga faktor C

2

BAHAN SERABUT TALI

_C

₂

Baja karbon: 0,55% C, 0,57%Mn, 0,25% Si, 0,09% Ni, 0,08% Cr, 0,02%S dan 0,02%P……… Baja karbon: 0,70% C, 0,61%Mn, 0,09% Si, 0,021% S, dan 0,028% P………… Baja pearlitic: 0,40% C, 0,52%Mn, 0,25% Si, 0,2% Ni, 1,1% Cr, 0,025%S dan 0,025%P……… Baja stainles: 0,09% C, 0,35%Mn, 0,3% Si, 8,7% Ni, 17,4%Cr, 0,02%S dan 0,02%P……… Baja open hearth biasa ………... Baja open hearth yang dilebur dengan arang besi dan dibersihkan dengan skrap.. Serat yang terbuat dari batang logam seluruhnya……….. Serat yang terbuat dari batang logam sebagian ……….

1 0,9 1,37 0,67 1 0,63

1 0,92

Lampiran 6

Harga minimum factor K dan e1 yang diizinkan

TIPE ALAT PENGANGKAT Digerakkan

oleh

Kondisi pengoperasian

Faktor K

Faktor e1

I. Lokomotif caterpillar-mounted, traktor dan truk yang mempunyai crane pilar (termasuk excavator dan pengangkat mekanik pada daerah konstruksi dan perkerjaan berkala.

II. Semua tipe lain dari crane dan pengangkatan mekanis

III. Derek yang dioperasikan dengan tangan dengan kapasitas beban terangkat di atas 1 ton yang digandeng pada berbagai peralatan otomotif (mobil, truk dan sebagainya)

IV. Pengangkat dengan trolley

V. Penjepit mekanis (kecuali untuk puli pada grabs) untuk pengangkat mekanis No. I

VI. Idem untuk pengangkat mekanik pada No. II

Tangan Daya Daya Daya

Tangan Daya Daya

-

-

-

-

Ringan Ringan Medium Berat dan Sangat berat

Ringan Ringan Medium Berat dan Sangat berat

-

-

-

-

4 5 5,5

6

4,5 5 5,5

6

4

5,5

5

5

16 16 18

20

18 20 25

30

12

20

20

30

Catatan :

1. Pada tali yang digunakan untuk lift penumpang, daktor K paling kecil 14 2. Factor K dari taki sling paling kecil dari 10

3. Penentuan diameter minimum dari puli pada penjepit alat pengangkat tidak dihitung pada bagian I, II, dan IV, factor berkurang dibawah 18

4. Factor keamanan tali untuk pengangkat katrol pembawa cairan atau logam putih panas, asam, larutan panas yang berbahaya, bahan peledak sama dengan 6,0 tidak tergantung kondisi operasinya.

5. Factor keamanan tali yang digunakan untuk mendukung crane berlengan seperti digunakan untuk perkerjaan kasar paling kecil 3,5

Harga factor e2 yang tergantung pada konstruksi tali

KONTRUKSI TALI Faktor e2

Biasanya 6x19 = 114 + 1 poros

Posisi berpotongan ………... Posisi sejajar ………. Compound 6x19 = 114 + 1 poros

a) Warrington

Posisi berpotongan ……….. Posisi sejajar ……… b) Seale

Posisi berpotongan ………..

1,00 0,90

0,90 0,85

Biasanya 6x37 = 222 + 1 poros

Posisi berpotongan ………... Posisi sejajar ……….

1,00 0,90

Lampiran 7

harga a, Z

2

, dan β

Kondisi pengoperasian mesin pengangkat

Oper asi Hari an jam

Hari kerja /

bulan

Jumla h siklus kerja/ hari

a Mode suspensi

Tinggi h beban diangkat pada jlh lengkunaga

n tali maks perputaran untuk l = 1 m, dan l2 =

2m

β

Digerakkan tangan 8 25 16 400 Suspensi sederhana 2 - 0,7

Digerakkan daya

Peralatan

ringan 8 25 40 1000

Suspensi dengan

satu puli bebas 4 2 0,5

Peralatan

Medium 16 25 136 3400 Beberapa

puli dengan

rasio

2x2 3 2 0,4

Peralatan berat dan

sangat berat 24 25 320 9600

2x2 5 3 0,3

2x4 7 4 0,25

2x5 9 5 0,2

Lampiran 8

Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difnis dingin untuk

poros

Standar dan macam lambang Perlakuan panas Kekuatan tarik

(kg/mm2)

Keterangan

Baja karbon konstruksi mesin

(JIS G 4501)

S30C S35C S40C S45C S50C S55C

Penormalan - - - - -

48 52 55 58 62 66 Batang baja yang

difnis dingin

S35C-D S45C-D S55C-D

- - -

53 60 72

Ditarik dingin, digerinda, dibubut, atau gabungan antara hal-hal tersebut

Lampiran 9

Tegangan lentur yang diizinkan σ

a

Kelompok bahan Lambang bahan Kekuatan tarik _σ B (kg/mm2)

Kekerasan (Brinell)

HB

Tegangan lentur yang diizinkan σa

(kg/mm2)

Besi cor

FC 15 FC 20 FC 25 FC 30

15 20 25 30

140-160 160-180 180-240 190-240

7 9 11 13 Baja cor

SC42 SC46 SC49

42 46 49

140 160 190

12 19 20 Baja karbon

untuk konstruksi mesin

S25C S35C S45C

45 52 58

123-183 149-207 167-229

21 26 30 Baja paduan

dengan pengerasan kulit

S15 CK

50

400 (dicelup dingin dalam

minyak)

30 SNC 21

SNC 22

80 100

600 (dicelup dingin dalam air)

35-40 40-55 Baja krom nikel

SNC 1 SNC 2 SNC 3

75 85 95

212-255 248-302 269-321

35-40 40-60 40-60 Perunggu logam

delta perunggu fosfor (coran) perunggu nikel

(coran)

18 35-60 19-30 64-90

85 - 80-100 180-260

5 10-20

5-7 20-30 Damar Phenol,

dll

3-5

Lampiran 10

Baja paduan

Standar dan macam Lambang Perlakuan panas Kekuatan tarik

(kg/mm2)

Baja krom nikel (JIS G 4210)

SNC 2 SNC 3 SNC 21 SNC 22

- - Pengerasan kulit

-

85 95 80 100

Baja krom nikel molibden (JIS G 4103)

SNCM 1 SNCM 2 SNCM 7 SNCM 8 SNCM 22 SNCM 23 SNCM 25

- - - - Pengerasan kulit

- -

85 95 100 105 90 100 120 Baja krom (JIS G 4104)

SCr 3 SCr 4 SCr 5

- - -

90 95 100