Perancangan Overhead Travelling Crane Dengan Kapasitas Angkat 120 Ton, Dan Perhitungan Bahan Crane Pada Pembangkit Listrik Tenaga Air

PERANCANGAN OVERHEAD TRAVELLING CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 120 TON,

DAN PERHITUNGAN BAHAN CRANE PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

FERNANDO MANURUNG NIM. 040401033

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan nikmat kesehatan, kelapangan waktu sehingga dapat menyelesaikan penulisan tugas sarjana ini.

Tulisan tugas sarjana ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana S1 di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Pokok bahasan pada tulisan tugas sarjana ini adalah “Perancangan Overhead Traveling Crane dengan kapasitas angkat 120 ton dan Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Crane”.

Mengerjakan tulisan tugas sarjana ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi akan tetapi berkat bimbingan dari para pendidik dan bantuan dari semua pihak akhirnya penulisan tugas sarjana ini dapat diselesaikan. Untuk semua itu dengan hati bersyukur penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua saya, ayahanda S. Manurung dan Ibunda R. Hutabalian atas segala dukungan baik moril dan materil selama penulis menyelesaikan pendidikan mulai dari kecil hingga saat ini.

2. Bapak Ir. Alfian Hamsi MSc, sebagai Pembantu Dekan I Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan sekaligus dosen pembimbing dalam tugas sarjana ini.

3. Bapak Ir. Jaya Arjuna MSc, sebagai dosen Penasehat Akademik (PA), yang telah membimbing saya selama saya menuntut ilmu di departemen Teknik Mesin.

4. Bapak/Ibu Dosen serta Staf/ Pegawai di Departemen Teknik Mesin yang telah memberikan pengetahuan dan bantuan kepada penulis.

5. Bapak Frans, sebagai Kepala Proyek Asahan I, yang telah memberikan kesempatan pada saya untuk dapat melakukuan survey di Asahan I.

6. Serta sahabatku Fransiskus, Rifki, Edo, Teman-teman di Pasar I dan teman-teman stambuk 2004 Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu.

7. Serta teman baik ku Ika yang selalu setia dan sabar menemani penulis baik suka maupun duka.

Penulis menyadari bahwa tulisan tugas sarjana ini masih terdapat kelemahan, oleh karena itu penulis mengharapakan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas sarjana ini yang lebih baik.

Medan, Januari 2009 Penulis,

NIM : 040401033 Fernando Manurung

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR... i

SPESIFIKASI... iii

DAFTAR ISI... iv

DAFTAR GAMBAR... viii

DAFTAR TABEL... x

DAFTAR LAMPIRAN... xi

DAFTAR SIMBOL... xiii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1.Latar Belakang... 1

1.2. Tujuan Perencanaan... 2

1.3. Ruang Lingkup Perencanaan... 2

1.4. Metodologi... 3

1.5. Sistematika Penulisan... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5

2.1. Mesin Pemindah Bahan... 5

2.2. Klasifikasi Crane... 6

2.3. Dasar Pemilihan Crane... 10 2.3.1. Komponen Utama Overhead Travelling

Crane... 12

2.3.2. Cara Kerja Overhead Travelling Crane... 13

2.4. Perhitungan Bahan (Bill Of Quantity)... 14

2.5. Data Perancangan... 15

BAB III PERENCANAAN MEKANISME PENGANGKATAN... 16

3.1. Perencanaan Mekanisme Pengangkatan (Hoisting)... 16

3.1.1. Tali Baja... 16

3.1.2. Puli... 24

3.1.3. Drum... 28

3.1.4. Kait... 31

3.1.5. Motor Mekanisme Pengangkatan... 37

3.1.6. Perancangan Kopling... 41

3.1.7. Perancangan Rem... 44

3.2. Perencanaan Mekanisme Traversing... 47

3.2.1. Perencanaan Motor... 49

3.2.2. Perancangan Kopling... 52

3.2.2. Perencanaan Rem... 54

3.3. Perencanaan Mekanisme Travelling... 57

3.3.1. Perencanaan Roda Jalan Crane... 57

3.3.3. Perencanaan Kopling... 62

3.3.4. Perencanaan Rem... 64

BAB IV PERHITUNGAN BAHAN (BILL of QUANTITY)... 67

4.1. Rel... 68

4.1.1. Klasifikasi Rel... 68

4.1.2. Komponen Utama rel... 72

4.1.3. Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Rel... 75

4.2. Drum... 76

4.2.1. Klasifikasi Drum... 76

4.2.2. Komponen Utama Drum... 77

4.2.3. Bill of Quantity Drum... 77

4.3. Trolli... 78

4.3.1. Komponen Utama Trolli... 78

4.3.2. Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Trolli... 79

4.4. Spreader... 80

4.4.1. Komponen Utama Spreader... 80

4.4.2. Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Spreader... 81

4.5. Mekanisme Hoisting... 82

4.5.1. Spesifikasi Motor Mekanisme Hoisting... 82 4.5.2. Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Mekanisme

Hoisting... 82

4.6. Mekanisme Traversing Crane... 83

4.6.1. Spesifikasi Motor Mekanisme Traversing... 83

4.6.2. Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Mekanisme Traversing... 83

4.7. Mekanisme Travelling... 84

4.7.1. Spesifikasi Motor Mekanisme Traveling... 84

4.7.2. Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Mekanisme Travelling... 85

4.8. Crane Bridge (Girder)... 85

4.8.1. Komponen Utama Girder... 85

4.8.2. Perhitungan Bahan (Bill of Quantity) Girder... 86

4.9. General Assembling... 87

BAB V KESIMPULAN... 91

DAFTAR PUSTAKA... 97

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1 : Crane Dinding ... 8

2. Gambar 2.2 : Crane Palang ... 8

3. Gambar 2.3 : Overhead Crane with Single Girder ... 8

4. Gambar 2.4 : Overhead Crane with Double Girder... 9

5. Gambar 2.5 : Crane gantry... 9

6. Gambar 2.6 : Crane semi gantry... 9

7. Gambar 2.7 : Crane Menara... 10

8. Gambar 3.1 : Konstruksi serat tali baja... 17

9. Gambar 3.2 : Diagram Sistem Mekanisme Pengangkatan... 18

10. Gambar 3.3 : Diagram Lengkung Tali... 19

11. Gambar 3.4 : Konstruksi roda puli... 25

12. Gambar 3.5. : Ulir Trapesium Kait Tanduk... 33

13. Gambar.3.6. : Penampang Trapesium... 35

14. Gambar 3.7. : Motor Penggerak... 37

15. Gambar 3.8. : Kopling Flens Kaku... 41

16. Gambar 3.9. : Rem Blok Ganda... 44

17. Gambar 3.10. : Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek... 49

18. Gambar 3.11. : Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek... 58

19. Gambar 4.1 : Rel Khusus untuk Crane Jalan... 70

21. Gambar 4.3 : Base Plate of Rail... 72

22. Gambar 4.4 : Base plate of stopper... 72

23. Gambar 4.5 : Anchor Bolt... 73

24. Gambar 4.6 : Binder Plate... 73

25. Gambar 4.7 : Rel Crane... 74

26. Gambar 4.8 : Assembling Rel... 74

27. Gambar 4.9. : Drum... 76

28. Gambar 4.10. : Trolli... 79

29. Gambar.4.11. : Spreader... 80

DAFTAR TABEL

1. Tabel 3.1. : Dimensi Roda Puli Untuk Tali Kawat Baja... 26

2. Tabel 3.2. : Tabel hubungan antara v, dan p... 27

3. Tabel 3.3. : Dimensi alur drum... 29

4. Tabel 4.1 : Girder gerak...69

5. Tabel 4.2 : Rel Baja Rata... 69

6. Table 4.3 : Rel Baja Persegi...70

7. Table 4.4. : Rel Khusus untuk Crane jalan... 71

8. Table 4.5. : Karakteristik Penampang Rel Dan Beban Roda Maksimum Yang Diizinkan... 71

9. Table 4.6 : Bill Quantity Rel... 75

10.Table 4.7 : Bill Quantity Drum... 77

11.Table 4.8. : Bill Quantity Trolli... 79

12.Table 4.9. : Bill Quantity Spreader... 81

13.Table 4.10. : Spesifikasi Motor Mekanisme Hoisting... 82

14.Table 4.11. : Bill Quantity Mekanisme Hoisting... 82

15.Tabel 4.12. : Spesifikasi Motor Mekanisme Traversing... 83

16.Tabel 4.13. : Bill Quantity Mekanisme Traversing... 83

17.Table 4.14. : Spesifikasi Motor Mekanisme Travelling... 84

19.Table 4.16. : Bill Quantity Girder Crane... 86 20.Tabel 4.17. : Jumlah Komponen Terpasang... 88

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tegangan tarik maksimum berbagai diameter tali dan beban patah untuk tali baja : tipe : 6 x 19 + 1 fibre core

Lampiran 2. Tegangan tarik maksimum berbagai diameter tali dan beban patah untuk tali baja : tipe : 6 x 37 + 1 fibre core

Lampiran 3. Tegangan maksimum berbagai diameter tali dan beban patah untuk

tali baja : tipe : 18 x 7 + 1 fibre core

Lampiran 4. Tegangan tarik maksimum berbagai diameter tali dan beban patah

Untuk tali baja : tipe : 6 x 26 Warrington Seale + fibre core

Lampiran 5. Tegangan tarik maksimum berbagai diameter tali dan beban patah

untuk tali baja : tipe : 6 x 41 Warrington seale + 1 fibre core

Lampiran 6. Tegangan tarik maksimum berbagai diameter tali dan beban patah

untuk tali baja : tipe : 6 x 36 Warrington Seale + 1 fibre core

Lampiran 7. Tegangan tarik maksimum berbagai diameter tali dan beban patah untuk tali baja : tipe : 18 x 17 Seale I.W.R.C.

Lampiran 8. Efisiensi Puli

Lampiran 10. Harga faktor C

Lampiran 11. Harga faktor C ₁

Lampiran 12. Harga faktor C ₂

Lampiran 13. Harga a, z2dan

Lampiran 14. d Dmin

Sebagai fungsi jumlah lengkungan

Lampiran 15. Kekuatan batang baja karbon difinis dingin

Lampiran 16. Ukuran standar ulir kasar metris (JIS B 0205)

Lampiran 17. Baja karbon untuk konstruksi mesin

Lampiran 18. Ukuran Kopling Flens Kaku

Lampiran 19. Dimensi roda rem

Lampiran 20. Sifat Mekanis Standart

Lampiran 21. JIS G 3221, Baja Khrom molibden tempa

Lampiran 22. JIS S 3222, Baja Tempa Nikel Khrom Molibden

Lampiran 23. Drum

Lampiran 24. Motor Mekanisme Travelling

Lampiran 26. Rel

Lampiran 27. Spreader

DAFTAR SIMBOL

t

F Gaya tangensial kg

N Daya motor kW

d

P Daya yang direncanakan kW

i Perbandingan transmisi

n Putaran poros rpm

T Momen torsi Nm

M Momen lentur Nm

τ Tegangan geser kg/mm2

a

τ Tegangan geser izin kg/mm2

b

τ Tegangam geser yang terjadi kg/mm2

1

f

S faktor keamanan bahan pengaruh massa

2

f

S faktor keamanan dengan pengaruh kekasaran permukaan

p

d Diameter poros mm

tarik maksimum

1

C Faktor tergantung diameter tali

2

C Faktor yang menentukan faktor produksi dan operasi tambahan yang

Tidak diperhitungkan oleh faktor C dan C ₁

γ Berat jenis bahan kg/mm

g Konstanta gravitasi m/s2

p

W Berat poros kg

br

N Daya pengereman kW

dyn

M Momemn gaya dinamik kg.m

st

M Momen gaya static kg.m

GD Momen girasi kg.cm2

V Kecepatan keliling m/det

b

P Beban patah kg

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangunan di Indonesia tidak lepas dari kebutuhan dan ketersediaan energi, terutama energi listrik. Kebutuhan listrik semakin lama semakin meningkat sesuai dengan perkembangan zaman. Hal ini disebabkan oleh kemajuan teknologi dan pertumbuhan industri yang begitu pesat, dan juga karena pertumbuhan penduduk.

Kebutuhan akan listrik ini membawa dampak positif berkembangnya perusahaan penyedia energi listrik. Untuk membangun pembangkit listrik tersebut maka dibutuhkan tenaga-tenaga yang terampil, yang lebih penting lagi, dibutuhkan mesin-mesin yang berguna untuk meringankan kerja manusia itu sendiri. Dalam hal ini, mesin-mesin yang dapat dijadikan alat untuk meringankan kerja manusia itu adalah pesawat pengangkat.

Dalam hal ini, salah satu pesawat pengangkat yang akan dibahas pada tulisan adalah Overhead Travelling Crane. Penggunaan Overhead Travelling Crane memerlukan rancangan yang seksama karena crane dipasang tetap (fixed installation) di lokasi yang tepat dengan jangka waktu yang lama. Dari posisi tetapnya, Overhead Travelling Crane harus mampu menjangkau semua area yang diperlukan untuk

Crane, perancang harus mengetahui jenis-jenis komponen yang ada pada crane yang

dirancang, baik nama komponen, ukuran maupun jumlah dari seluruh komponen yang terpasang, sehingga akan memudahkan dalam perawatan crane tersebut. Oleh kerena itu perhitungan bahan (bill of quantity) dari Crane juga akan dibahas.

1.2 Tujuan Perencanaan

Tujuan penulisan tugas sarjana ini adalah untuk merancang dan membahas salah satu mesin pengangkat yaitu Overhead Travelling Crane dengan menjelaskan teori tentang Overhead Travelling Crane, melakukan perhitungan pada komponen-komponen mekanis dari Overhead Travelling Crane, merencanakan perhitungan bahan (Bill of Quantity) dari Overhead Travelling Crane dan memberikan gambar Overhead Travelling Crane. Perencanaan ini diharapkan dapat meningkatkan

kemampuan dalam mengaplikasikan teori-teori yang diperoleh di Perguruan Tinggi dalam wujud yang nyata sesuai dengan tuntutan dilapangan.

1.3 Ruang Lingkup Perencanaan

Pada perencanaan ini, Overhead Travelling Crane yang direncanakan digunakan untuk kapasitas angkat 120 Ton. Karena luasnya permasalahan yang terdapat pada perencanaan Overhead Travelling Crane ini, maka perlu pembatasan permasalahan yang akan dibahas. Pada perencanaan ini yang akan dibahas adalah

mengenai komponen-komponen mekanisme dari Overhead Travelling Crane sebagai berikut: Tali baja, Puli, Drum, Kait, Motor Penggerak, Kopling dan Rem. Dalam tugas akhir ini juga akan dibahas mengenai perhitungan bahan (Bill of Quatity) dari rel, drum, trolli, spreader, girder, mekanisme traveling, traversing dan mekanisme hoisting dari overhead travelling crane.

1.4 Metodologi

Dalam tugas sarjana ini penulis menggunakan metode analitik antara lain :

- Studi literatur, dengan mempelajari teori-teori Overhead Travelling Crane dari berbagai buku kepustakaan.

- Survei lapangan untuk mendapatkan data sebagai bahan dalam perancangan. Tempat survey yang ditujukan yaitu PT. BAJRADAYA SENTRA NUSA (PROYEK ASAHAN I).

- Diskusi dengan pembimbing dan ahli yang memahami Overhead Travelling Crane.

- Perhitungan.

1.5 Sistematika Penulisan

Tugas sarjana ditulis dalam 5 bab dengan sistematika sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan, bab ini menyajikan latar belakang perencanaan, tujuan perencanaan, ruang lingkup perencanaan, metodologi dan sistematika penulisan.

Bab II Pembahasan materi, bab ini menyajikan mesin pemindah bahan, klasifikasi crane, dasar-dasar pemilihan mesin pemindah bahan, komponen-komponen utama,

cara kerja, perhitungan bahan dan spesifikasi dari Overhead Travelling Crane.

Bab III Perancangan komponen mekanisme crane, bab ini menyajikan mekanisme gerak hoist seperti tali baja, puli, drum, kait, motor penggerak, kopling, sistem rem, perancangan mekanisme traversing dan perencanaan mekanisme travelling.

Bab IV Bab ini menyajikan mengenai perhitungan bahan (Bill of Quantity) dari Overhead Travelling Crane..

Bab V Kesimpulan, bab ini menyajikan kesimpulan dari perancangan dalam tugas sarjana ini.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mesin Pemindah Bahan

Mesin pemindah bahan adalah salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan muatan yang berat dari suatu tempat ke tempat lain dalam jarak yang tertentu, (misalnya antara bagian di dalam pabrik, pada tempat-tempat penumpukan bahan, pemasangan alat, tempat penyimpanan dan sebagainya). Mesin pemindah bahan hanya memindahkan muatan dalam jumlah dan besar tertentu serta jarak tertentu dengan perpindahan bahan ke arah vertikal, horizontal, dan kombinasi keduanya.

Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap aktivitas di atas, akan meningkatkan effesiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.

Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas :

1. Pesawat Pengangkat

Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan memindahkan barang dari suatu tempat ke tempat yang lain yang jangkauannya relatif terbatas. Contohnya; Crane, elevator, lift, excalator dll.

2. Pesawat PengangkutPesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan tanpa berhenti dan dapat juga mengangkut muatan dalam jarak yang relatif jauh. Contohnya; Conveyor.

Karena yang direncanakan adalah alat pengangkat pada pembangkit listrik maka pembahasan teorinya lebih dititik beratkan pada pesawat pengangkat.

2.2 Klasifikasi Crane

Menurut klasifikasinya mesin pemindah bahan jenis crane dapat dibagi

Atas: (Lit 1 hal 13)

• Crane putar stasioner (stationer crane)

• Crane dengan lintasan rel (crane traveling on rail) • Crane lapangan kasar (trackless crane)

• Crane lokomotif atau traktor rantai (locomotif or crow less) • Crane tipe Jembatan (Bridge type crane)

A. Crane putar stasioner (stationer crane) Crane putar stasioner terdiri dari : • Crane lengan tetap (guyed boom crane) • Crane dinding (wailjib crane)

• Crane dengan lengan tetap (crane with turn table) • Derrick crane

• Crane lengan (centillevier crane)

B. Crane dengan lintasan rel (crane traveling on rail) Crane dengan lintasan rel terdiri atas :

• Crane loteng (ciling mounted crane) • Crane rel mono (mono rail crane)

• Crane menara (tower crane) C. Kran lapangan kasar (trackless crane)

Crane lapangan kasar terdiri atas :

• Crane gerobak (crane on power driven truck) • Crane gerobak tangan (crane on hand truck) • Crane mobil (truck mounted crane)

• Crane traktor (tractor mounted crane)

D. Crane lokomotif atau traktor rantai (locomotif or crow less)

Crane lokomotif atau traktor terdiri atas : • Crane sputter

• Crane traktor rantai (crowler mounted crane) E. Crane tipe jembatan (bridge type crane)

Crane tipe jembatan terdiri atas : • Crane palang (ginder crane)

• Crane dengan lintasan atas berpalang tunggal (single ginder overhead traveling crane)

• Crane jalan dengan lintasan atas berpalang ganda (overhead crane with double girder)

Berikut ini merupakan gambar jenis – jenis crane :

Gambar 2.1 Crane Dinding

Gambar 2.2 Crane Palang

Gambar 2.4 Overhead Crane with double Girder

Gambar 2.5 Crane gantry

Gambar 2.7 Crane Menara (Tower Crane)

Sesuai dengan tugas yang diberikan untuk merancang mesin pemindah bahan, maka disini penulis merancang Overhead Travelling Crane yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga air (PLTA).

2.3 Dasar Pemilihan Crane

Pemilihan mesin crane yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap aktivitas, akan meningkatkan effisiensi dan optimalisasi pekerjaan. Faktor-faktor teknis penting yang diperhatikan dalam menentukan pilihan jenis peralatan yang digunakan dalam proses pemindahan bahan, yaitu:

1. Jenis dan sifat muatan yang akan diangkat.

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

perencanaan ini yang diangkat jenis dan muatan yang diangkat adalah yang bersifat padat yang digunakan untuk pembangkitan listrik tersebut.

2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan.

Kapasitas pemindahan muatan per jam yang hampir tak terbatas dapat diperoleh pada peralatan, seperti konveyor yang bekerja secara kontinu. Sedangkan pada peralatan lain yang mempunyai siklus kerja dengan gerak balik muatan kosong, akan dapat beroperasi secara efisien jika alat ini mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja yang berat, seperti truk dan crane jalan. Dalam perancangan ini, beban yang diangkat adalah 120 ton.

3. Arah dan jarak perpindahan.

Berbagai jenis peralatan dapat memindahkan muatan ke arah horizontal, vertikal atau dalam sudut tertentu. Untuk gerakan vertikal diperlukan pengangkat seperti : crane, bucket elevator. Dan untuk gerakan horizontal diperlukan crane pada truk yang digerakkan mesin atau tangan, crane penggerak tetap, dan berbagai jenis konveyor. Ada beberapa alat yang dapat bergerak mengikuti jalur yang berliku dan ada yang hanya dapat bergerak lurus dalam satu arah.

4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir, dan antara.

Pemuatan ke kendaraan dan pembongkaran muatan ditempat tujuan sangat berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis,

sedangkan pada mesin lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau bantuan operator.

5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindahan muatan.

Gerakan penanganan bahan berkaitan erat, bahkan terlibat langsung dengan proses produksi. Misalnya : crane khusus pada pengecoran logam, penempaan dan pengelasan; konveyor pada pengecoran logam dan perakitan; pada permesinan dan pengecatan.

6. Kondisi lokal yang spesifik.

Hal ini meliputi luas dan bentuk lokasi, jenis dan desain gedung, keadaan permukaan tanah, susunan yang mungkin untuk unit proses, debu, kelembaban lingkungan, adanya uap dan berbagai jenis gas lainnya, dan temperatur.

Berdasarkan faktor-faktor teknis di atas Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan Crane adalah berat, tinggi angkat maksimum, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani, maka dipilihlah Overhead Travelling Crane sebagai alat yang tepat untuk memenuhi semua pertimbangan tersebut. Maka hanya Overhead Travelling Crane yang dibahas dalam tugas akhir ini.

2.3.1 Komponen Utama Overhead Traveling Crane

1. Trolli

Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader kait dan juga untuk menggerakkan spreader kait pada saat mengangkat dan menurunkan beban atau muatan. Trolli terletak pada konstruksi boom.

2. Motor Penggerak

Motor penggerak pada crane ada 3 yaitu motor penggerak drum, motor penggerak trolli, motor penggerak crane.

3. Drum

Drum adalah alat yang berfungsi sebagai tempat untuk menggulung atau mengulur tali baja pada saat menaikkan atau menurunkan beban

4. Sistem Puli

Puli (kerek) adalah alat yang berbentuk cakra bundar beralur, berfungsi sebagai laluan tali baja.

5. Tali Baja

Tali Baja adalah perlengkapan fleksibel yang berfungsi sebagai penarik atau pengulur spreader kait atau trolli.

6. Kait (Hook)

7. Kopling

Kopling tetap adalah elemen mesin yang berfungsi meneruskan daya dan putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan secara pasti (tanpa slip).

8. Rem

Rem adalah alat yang digunakan untuk menghentikan pergerakan komponen mekanisme, baik pada mekanisme Hoisting, Travelling dan Traversing.

2.3.2 Cara Kerja Overhead Travelling Crane

Cara kerja dari Overhead Travelling Crane ini dapat dibagi atas 3 gerakan, yaitu :

a. Gerakan Angkat dan Turun (Hoisting)

Gerakan mengangkat dan menurunkan beban ini diatur oleh kerja elektromotor yang berfungsi memutar drum yang akan menggulung tali baja.

Tali baja ini akan menggerakkan puli agar rumah puli yang diujungnya memiliki kait (hook) akan bergerak naik-turun. Beban yang akan dipindahkan digantungkan pada kait. Bila posisinya telah sesuai dengan yang dikehendaki maka gerakan drum ini akan dihentikan oleh operator dengan menarik tuas (handle) yang terhubung dengan rem.

b. Gerakan Travelling

Gerakan Travelling adalah gerakan memanjang pada rel besi yang terletak pada permukaan tanah yang dilakukan melalui roda gigi transmisi. Dalam hal ini motor memutar roda jalan ke arah yang diinginkan (maju atau mundur) dan setelah jarak yang diinginkan tercapai, maka arus listrik akan terputus dan sekaligus rem bekerja.

c. Gerakan Traversing

Gerakan ini juga diatur oleh elektromotor yang berfungsi untuk menggerakkan troli sesuai dengan arah yang diinginkan, dan gerakan ini juga dihentikan dengan memutuskan arus listrik pada elektromotor melalui tombol operator dan sekaligus rem bekerja.

2.4. Perhitungan Bahan (Bill Of Quantity)

Bill of Quantity atau perhitungan bahan adalah perhitungan jumlah

komponen-komponen yang diperlukan dalam suatu konstruksi dari suatu mesin. Banyaknya jenis perkerjaan mempunyai pengaruh dan konstribusi pada suatu proyek, setiap jenis pekerjaan harus dianalisis, dihitung dan ditetapkan jumlahnya. Karena estimasi disiapkan sebelum pelaksanaan proyek, sehingga diperlukan adanya proses penelitian dilapangan. Bill of quantity dibuat dalam bentuk tabel yang terdiri dari kolom nomor, kolom Komponen (Part), kolom ukuran (size), Jumlah (Quantity) dan Kolom Keterangan. (Sumber : PT. Bajradaya Sentranusa)

2.5 Data Perencanaan

Sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat pengangkat, dibawah ini tercantum data teknik dari crane yang diambil dari hasil survei pada PT. BAJRADAYA SENTRANUSA (PROYEK ASAHAN I) :

 Kapasitas angkat = 120 ton

 Tinggi angkat = 30 meter

 Kecepatan angkat = 1,5 m/menit

 Panjang perpindahan trolley = 16,5 meter

 Kecepatan trolley = 12 m/menit

 Panjang perpindahan crane = 59 meter

BAB III

PERENCANAAN KOMPONEN MEKANISME CRANE 3.1. PERENCANAAN MEKANISME PENGANGKATAN (HOISTING)

Perencanaan mekanisme untuk gerakan pengakatan meliputi perencanaan- perencanaan :

1. Tali baja 2. Puli 3. Drum 4. Kait

5. Motor penggerak 6. Kopling

7. Rem

3.1.1. Perencanaan Tali Baja

Tali baja digunakan untuk mengangkat dan menurunkan beban pada gerakan hoist. Tali baja adalah tali yang dikonstruksikan dari kumpulan jalinan serat (steel

wire). Beberapa serat (steel wire) dipintal hingga menjadi satu jalinan (strand),

kemudian beberapa strand dijalin pada suatu inti (core) sehingga membentuk tali.

Tali baja banyak sekali digunakan pada mesin atau perlengkapan pesawat pengangkat. Hal ini dimungkinkan tali baja mempunyai keunggulan antara lain :

2. Lebih tahan terhadap sentakan 3. Operasi yang tenang

4. Menunjukkan tanda-tanda yang jelas bila putus 5. Lebih fleksible.

Berikut ini merupakan gambar konstruksi tali baja :

Gambar 3.1. Konstruksi Serat Tali Baja

Dalam perencanaan ini berat muatan yang diangkat adalah 120 ton. Karena pada pengangkat dipengaruhi beberapa faktor, seperti overload, keadaan dinamis dalam operasi, maka diperkirakan penambahan beban 10% dari beban semula sehingga berat muatan yang diangkat menjadi :

Q0 = 120.000 + (10% x 120000) = 132.000 Kg

Kapasitas angakat total pesawat adalah : Q = Q0 + G

Dimana :

= 1000 Kg Q = 133.000 Kg

Sistem pengangkat ini terdiri dari dua sistem yang masing-masing sistem dibuat sedemikian rupa (gambar 3.2) dimana sistem yang pertama menggunakan satu buah tali baja dengan arah pilinan kiri dan sistem yang kedua mempunyai arah pilinan kanan. Penempatan posisi dan arah pilinan tali baja yang berbeda pada kedua sistem ini maksudnya untuk mengurangi beban yang terjadi pada tali baja.

Diagram sistem pengangkat gerak hoist ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Diagram lengkungan tali pada mekanisme gerak hoist dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 3.3 Diagram Lengkung Tali

Dari gambar 3.3 dapat dilihat diagram lengkungan tali yang dapat menentukan tegangan tali yang dapat menentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi. Sistem pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 12 buah tali penggantung, sehingga :

Q=S₁ +S₂ +S₃ +S₄ +S₅ +S₆ +S₇ +S₈ +S₉ +S₁₀ +S₁₁+S₁₂ Tegangan tali maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :

₁

ηη

n Q

Dimana :

S = Tegangan tali maksimum

Q = 133.000 Kg

n = Jumlah tali penggantung = 12 = Efesiensi puli = 0,892

1

= Efesiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuan akibat menggulung pada drum yang diasumsikan 0,98

maka :

S 12678,8 12679kg 98

, 0 . 892 , 0 . 12

000 . 133

= =

=

dimana kekuatan putus tali sebenarnya

P = S.K (Lit 1, hal 40)

Dengan :

S = 12679 Kg

K = Faktor keamanan (K = 5,5) (Lit 1, hal 42)

Maka :

= 69733,6 Kg

Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standart United rope works, Roterdam Holland yaitu 6 x 41+1 fibre core (Lampiran 5)

dengan :

• Beban patah : Pb = 76300 Kg • Tegangan patah : b = 180 Kg/mm2 • Berat tali : W = 4,710 Kg/m • Diameter tali : d = 36 mm Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan :

Sizin = K Pb

(lit.1, hal 40)

= 13872,7Kg 5

, 5 76300

=

Tegangan tarik yang diizinkan :

izin = K

b σ

= 32,73 2

5 , 5 180

mm Kg =

F247 = 50000 . m b D d K S −

σ (lit.1, hal 39)

Dimana perbandingan diameter drum dan diameter tali baja       d D_min untuk jumlah

lengkungan (NB) = 15 seperti terlihat pada gambar 3.2 adalah 37,5 (Lamp 14)

Atau: 5 , 37 1 min = D d Maka:

F247 = 6,5 2

50000 . 5 , 37 1 5 , 5 18000 12679 cm = −

Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :

t =

247 F S = 5 , 6 12679

= 1950,6 Kg/cm2 = 19,506 Kg/mm2.

Terlihat bahwa perencanaan tali aman untuk digunakan mengingat tegangan maksimum tali yang direncanakan lebih rendah dari tegangan maksimum izin yaitu :

12679 Kg < 13872,7 Kg dan tegangan tarik yang diizinkan lebih besar dari tegangan tarik yang direncanakan yaitu : 32,73 Kg/mm2 > 19,506 Kg/mm2.

Ketahanan tali baja ditentukan berdasarkan umur operasi dari tali baja tersebut. Umur tali baja tergantung dari jumlah lengkungan, faktor konstruksi tali baja, faktor operasi, dan faktor keausan serta material baja tersebut. Faktor keausan tali baja didapat dari rumus berikut:

m =

2 1.

. .CC C

A

σ (lit 1 hal 43)

dimana :

A = D/d = perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali

m = Faktor yang tergantung pada lengkungan berulang tali selama periode

keausannya sampai tali tersebut rusak

t = Tegangan tarik sebenarnya pada tali (19,506 kg/mm2)

C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali dan kekuatan tarik

maksimum bahan kawat, C = 0,5 (Lampiran 10)

1

C = Faktor tergantung dari diameter tali = 1,24 ( Lampiran 11)

2

C = Faktor yang menentukan faktor produksi dan operasi tambahan yang tidak

maka : m = ) 4 , 1 )( 24 , 1 )( 5 , 0 .( 506 , 19 5 , 37 = 2,21

Dengan bantuan faktor m, (Lampiran 9)

didapat harga-harga untuk m (2,12) sebesar 370.000, m(2,27) sebesar 340.000. Dengan melakukan interpolasi harga-harga ini dapat dicari nilai Z, yaitu :

(

340.000 370.000

)

370.000 352.000 12 , 2 27 , 2 12 , 2 21 , 2

1  − + =

   − − = Z

didapat, Z1 = 352.000 lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan.

Umur tali baja dicari dengan rumus :

ϕβ 2 1 .z a Z

N = (lit. 1, hal 83)

Dimana :

Z1 = Jumlah lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan tali

a = Jumlah siklus rata-rata perbulan

Z2 = Jumlah siklus berulang persiklus

= Hubungan langsung antara jumlah lengkungan dan jumlah putus tali

= Faktor perubahan gaya tekan

Merujuk pada persamaan untuk mencari umur tali diatas, harga-harga faktor a, Z2, dan , dapat diambil dari (lampiran 13) sebagai berikut :

a = 3400

Z2 = 5

= 0,3

sebesar 2,5 (lit. 1, hal 48) maka :

N 27,6 28bulan 5

, 2 . 3 , 0 . 5 . 3400

000 . 352

= = =

3.1.2. Puli

Puli disebut juga kerek (katrol) yaitu cakra yang dilengkapi dengan tali atau rantai. Cakra merupakan suatu kepingan yang bundar disebut juga dengan disk, yang terbuat dari logam atau nonlogam. Pinggiran cakra tersebut diberi alur (groove) yang berfungsi untuk laluan tali untuk mentransmisikan gerak dan gaya.

Puli ada dua macam, yaitu :

1. Puli tetap (fixed pulley)

1. Puli Tetap (fixed pulley)

Puli yang terdiri dari cakra dan seutas tali atau rantai yang dilingkarkan pada alur pada bagian atasnya yang salah satunya digantungi beban Q sedangkan ujung lainnya ditahan atau ditarik.

2. Puli Bergerak (movable pulley)

Puli bergerak mempunyai cakra yang bebas pada poros yang bebas pula. Tali atau rantai dilingkarkan dalam alur pada bagian bawah. Salah satu ujung tali diikatkan tetap dan ujung lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, beban digantungkan pada kait (hook) yang tergantung pada poros.

Sistem puli adalah kombinasi dari beberapa puli tetap den puli bergerak atau terdiri dari beberapa cakra puli. Ada dua jenis system puli, yaitu :

a. Sistem puli yang menguntungkan pada gaya b. Sistem puli yang menguntungkan pada kecepatan

Sistem puli yang menguntungkan pada gaya banyak dipakai pada pesawat-pesawat pengangkat, sedangkan pada sistem puli yang menguntungkan pada kecepatan banyak dipakai pengangkatan secara hidrolik dan pneumatik.

Puli yang direncanakan dapat dilihat pada gambar 3.3 yang terdiri dari beberapa puli tetap dan puli bergerak termasuk pada sistem puli yang menguntungkan pada gaya.

Gambar 3.4 Konstruksi Roda Puli

Berdasarkan jumlah lengkungan (NB) yang terjadi pada tali kawat baja diperoleh hubungan perbandingan diameter minimum untuk puli dengan diameter tali :

NB d

D =

min

Untuk NB = 15

Maka diameter puli adalah :

Dmin = 15 .d

= 15 . 36 mm = 540 mm

Maka dipilih diameter puli adalah, d = 540 mm.

Selanjutnya ukuran – ukuran utama puli dapat diketahui dengan menggunakan tabel dibawah ini :

Tabel 3.1. Dimensi roda puli untuk tali kawat baja

Dengan menggunakan interpolasi, untuk d = 36 mm didapat :

(

)

mm

a 110 90 90 96,6

5 , 34 0 , 39

5 , 34 36

= + −   

 − − =

Maka dengan cara yang sama dapat diperoleh ukuran – ukuran utama puli lainnya yaitu :

b = 75 mm r = 22 mm

c = 16 mm r1 = 8 mm

e = 2 mm r2 = 9 mm

h = 58 mm r3 = 32 mm

Untuk dapat berputar dan mengurangi gesekan, maka puli dipasang pada poros (gander yang didukung oleh bantalan luncur). Untuk menentukan diameter poros puli digunakan rumus :

p = dg l

Q

. (lit 1 hal 72)

atau :

dg = l p Q

.

dimana :

p = tekanan pada bidang puli yang tergantung pada kecepatan keliling

permukaan lubang nap roda puli dan tekanan ini melebihi

yang terlampir pada tabel dibawah ini (lit1 hal 72)

Tabel 3.2. Tabel hubungan antara v, dan p

V (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

P (kg/cm2) 75 70 66 62 60 57 55 54 53 52 51 50 49

Diasumsikan bahwa v = 0,1 m/det

Qg = beban tiap puli

i = perbandingan transmisi sistem puli, i pada sistem ini bernilai 6.

Qg = i Q

Qg = 22166,6kg 6

133000

= Maka :

cm

d

d

d

g g g

8

,

12

8

,

1

.

75

133000

8

,

1

.

75

6

,

22166

2

=

=

=

Untuk memeriksa kekuatan cakra harus ditinjau dari tegangan tali maksimum (S) yang terjadi, yaitu sebesar 12679 kg maka tegangan tarik yang terjadi adalah:

) ).( (L d

S t = σ

Dimana :

S = Tegangan Tali Maksimum (Kg)

d = Diameter tali

Maka :

) 36 ).( 04 , 23 (

12679

=

t σ

= 15,28 kg/mm2

Sesuai data yang diperoleh maka bahan puli dipilih dari bahan baja S30C Dengan kekuatan tarik 48 kg/mm2. Dengan demikian, berdasarkan pemeriksaan diatas maka cakra yang dirancang aman untuk digunakan karena harga tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari tegangan tarik yang diizinkan.

3.1.3. Drum

Drum pada operasi pengangkatan dipergunakan untuk menggulung tali. Untuk drum yang digerakkan mesin maka drum dilengkapi dengan alur spiral (helical groove), sehingga tali akan tergulung secara merata dan mengurangi gesekan

sehingga keausan berkurang. Pada perencanaan ini drum memiliki dua alur, yaitu spiral kiri dan alur spiral kanan.

Perencanaan diameter drum dapat dihitung dengan rumus :

Dimana :

D = Diameter drum pada dasar alurnya (mm)

d = Diameter tali (36 mm)

e1 = faktor yang tergantung pada alat pengangkat dan kondisi

operasinya (30) (lit 1 tabel 9)

e2 = faktor yang tergantung pada kondisi tali (0,85) (lit 1 tabel 10)

maka :

D ≥ 30 . 0,85 . 36

D ≥ 918 mm

Ukuran – ukuran drum dapat ditentukan dari tabel di bawah ini.

Tabel 3.3. Dimensi Alur Drum

Untuk diameter tali 36 mm dengan cara interpolasi didapat :

s1 = 39 mm

c1 = 11 mm

Jumlah lilitan atau putaran tali pada drum dapat dihitung dengan rumus :

Z = . +2

D i H

π (lit 1 hal 74)

Dimana :

H = tinggi angkat muatan, H = 30 m

i = Perbandingan sistem tali, i = 6

maka :

Z = 2

918 ) 6 ( 30000

+ π

= 64,45 lilitan = 65 lilitan

Panjang total drum dapat dicari dengan rumus :

L = 2 12 s l₁ D

Hi +

  

 ₊

π (lit 1 hal 75)

Dimana :

l1 = lebar ruang antara bagian kanan dan kiri alur

= 195 mm

Maka :

L = 12 39 195

918 .

) 30000 .( 2

+   

 ₊

π

= 3095,5 mm

Tebal dinding drum ditentukan dengan rumus empiris dibawah ini :

cm D (0,6 1,0) 02

,

0 + ±

= ω

= 0,02(918) + 10mm

= 28,4 mm = 2,84 cm

Dari hasil perhitungan di atas, maka ditentukan tebal dinding drum adalah

28,4 mm = 2,84 cm.

Untuk menghitung tegangan tekan maksimum pada permukaan dalam drum digunakan rumus :

s S

.

ω

σ = (lit1 hal 76)

=

) 9 , 3 ( 84 , 2

12679

Maka bahan drum dipilh SFCM 95D dengan kekuatan tarik bahan t = 10100 kg/cm2.

Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

zin = k σ dimana :

k = faktor keamanan untuk pengangkat kran, diambil k = 8

maka :

izin =

8 10100

= 1262,5 kg/cm2

Dari hasil perhitungan didapat < izin maka drum cukup aman untuk digunakan.

3.1.4. Kait

Kait digunakan untuk menggantungkan beban yang akan diangkat. Kait umumnya mempunyai penampang trapesium dibagian dalam dibuat lebih lebar daripada bagian luar. Bentuk penampang trapesium selain untuk menghemat pemakaian bahan dan desain yang lebih sederhana, juga untuk mengantisipasi terjadinya tegangan yang lebih besar pada sisi dalam.

Pada perencanaan ini digunakan jenis kait ganda, dengan kapasitas angkat 120 ton.

- Pemilihan Bahan Kait

Bahan untuk kait proses pengerjaannnya dilakukan dengan proses penempaan dan pengecoran. Pada proses pengecoran bahan yang telah dicor dibersihkan kemudian dikerjakan dengan mesin, selanjutnya dilakukan pemanasan atau penempaan.

Bahan kait dipilih baja S 55 C (Lampiran 17) dengan komposisi sebagai berikut :

• (0,52-0,58)% C • (0,15-0,35)%Si • (0,60-0,90)%Mn • (0,030)%P • (0,35)%Si

• Kekuatan tarik bahan ( b) = 8000 kg/cm2

Ukuran dari batang yang licin dan yang berulir dari batang kait ganda sama pada kait tunggal dan kekuatan dari batang yang berulir dicek sama seperti pada kait tunggal. Begitu juga bagian yang melengkung dari kait ganda di cek dengan metode yang sama pula dengan kait tunggal. Gambar kait ganda yang dipakai dalam mekanisme pengangkat pada kran dapat dilihat pada gambar 3.5 di bawah ini :

Gambar 3.5. Ulir Trapesium Kait Tanduk

- Tegangan Tarik Pada Ulir

Pada perencanaan ini baut yang dipilih adalah jenis ulir metris ( M 64 ) maka berdasarkan tabel ukuran standar ulir kasar metris (Lampiran 16) diperoleh :

• Diameter luar (d0) = 64 mm • Diameter dalam (d1) = 57,505 mm • Diameter efektif (d2) = 60,103 mm • Tinggi kaitan (H) = 3,426 mm • Jarak bagi (p) = 6 mm

Untuk menghitung tegangan tarik pada ulir digunakan rumus :

t = ₂

1)

( . 4

d Q π = ₂

) 505 , 57 (

132000 .

4

= 50,85 kg/mm2

Tegangan tarik yang terjadi dalam keadaan aman karena > t dimana 80 kg/mm2 > 50,85 kg/mm2.

- Panjang Minimum Ulir Kait

Panjang minimum ulir kait dihitung dengan menggunakan rumus :

H = p d d p Q σ

π.( )

. . 4 2 1 2 0 −

(lit 1 hal 86)

Dimana :

p = tegangan tekan aman untuk baja = (300 – 350) kg/cm2

maka : H = 350 ) 505 , 57 64 .( 6 . 132000 . 4 2 2 − π

= 9,43 cm = 94,3 mm

Jumlah ulir :

z = p H

(lit 3 hal 297)

=

6 3 , 94

Untuk ukuran – ukuran lainnya dapat ditentukan sebagai berikut :

h = 2,4.d1

= 2,4 . 57,505 = 138,01 mm

b1= 0,9. d1

= 0,9 . 57,505 = 51,75 mm

b2 = 2,2 d1

= 2,2 . 57,505 = 126,5 mm

A = .( )

2 b1 b2

h +

= 2

14 , 12300 ) 5 , 126 75 , 51 .( 2 01 , 138 mm = + e1 = 2 1 2 1 2 .

3 b b

b b h ++ = 5 , 126 75 , 51 5 , 126 ) 75 , 51 ( 2 . 3 01 , 138

++ = 59,35 mm e2 =

2 1

2 1 2.

.

3 b b

b b h + + = 5 , 126 75 , 51 ) 5 , 126 .( 2 57 , 51 . 3 01 , 138 + +

= 78,59 mm

= 2,5 . 57,505 = 143,76 mm

Z = ₂

2 e

W +

= 78,59 2

76 , 143

+ = 150,47 mm

Gambar penampang trapesium dari kait dapat dilihat pada gambar 3.6 di bawah ini :

Gambar.3.6. Penampang Trapesium

Jadi luas penampang A-A

A-A = 3,72.57,505

= 3,72 . (57,505)2

Momen inersia untuk penampang A-A I = 2 1 2 1 2 2 1 3 . . 2 ) (

3 b b

b b b b h ++ − = 5 , 126 57 , 51 5 , 126 . 57 , 51 . 2 ) 5 , 126 57 , 51 ( 3 ) 01 , 138

( 3 2

++ −

= 235887,46 mm4 = 23,5887 cm4

Untuk luas penampang B-B

A = .( ) 2 b1 b2

h + Dimana :

h = 2 . d1

= 2 . 57,505 = 115,01 mm

b2 = 1,9. d1

= 1,9 . 57,505= 109,25 mm

b1 = 0,9 d1

= 0,9 . 57,505 = 51,75 mm

Sehingga :

A = .(51,75 109,25) 2

01 , 115

= 9258,30 mm2 = 92,58 cm2

Momen inersia untuk penampang B-B

I = 2 1 2 1 2 2 1 3 . . 2 ) ( .

36 b b

b b b b h ++ − = 25 , 109 75 , 51 25 , 109 . 75 , 51 . 2 ) 25 , 109 75 , 51 ( . 36 ) 01 , 115

( 3 2

++ −

= 3835627,26 mm4 = 383,5627 cm4

3.1.5. Motor Mekanisme Pengangkatan

Tenaga penggerak yang dapat digunakan dalam perancangan suatu pesawat pengangkat ada bermacam – macam jenis, antara lain :

1. Penggerak daya hidrolik 2. Penggerak daya pneumatik 3. Penggerak daya mesin uap 4. Penggerak daya motor bakar 5. Penggerak daya motor listrik

Gambar motor penggerak untuk mekanisme hoisting dapat dilihat pada gambar 3.7 berikut:

Gambar 3.7. Motor Penggerak

Perencanaan ini direncanakan tenaga penggerak menggunakan tenaga daya motor listrik. Besarnya daya yang dibutuhkan oleh elektromotor dapat dihitung dengan rumus :

N =

tot v Q

η

. 75

.

(lit 1 hal 234)

Dimana :

tot= efisiensi mekanis pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan tiga pasang

roda gigi penggerak (lit 1 hal 299)

v = Kecepatan angkat, direncanakan v = 1,5 m/menit = 0,025 m/det

sehingga :

N =

) 8 , 0 .( 75

) 025 . 0 .( 000 . 133

= 55,4 Hp

Maka ditentukan elektromotor dengan N = 55,4 Hp untuk elektromotor dengan putaran 560 rpm disesuaikan dengan standart, jumlah kutub enam buah, momen girasi motor (GDrot = 0,22kg/m2).

Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :

Mrated = 71620 n Nrated

= 71620

560 4 , 55

= 7085,3 kg.cm

Bahan poros penggerak dipilih S50C dengan kekuatan tarik bahan = 7500 kg/cm2.

Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

zin = k σ dimana :

k = faktor keamanan untuk pengangkat kran, diambil k = 8

maka :

izin =

8 7500

= 937,5 kg/cm2

Tegangan puntir yang diizinkan ialah :

p = 0,7.( izin)

= 0,7 (937,5) = 656,25 kg/cm2

Maka diameter poros penggerak adalah

dp 3

) . .( 2 ,

0 izin Mrated

σ ≥

dp 3

) 5 , 687 .( 2 , 0

3 , 7085

≥

dp ≥ 3,7 cm

Dipilih diameter poros penggerak dp = 38 mm yang diambil dari tabel standar

poros (lit 3 hal 9)

Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus :

GD2 kopling = 4.g.I (lit 1 hal 289)

Dimana :

G = percepatan gravitasi, g = 9,81 m/det2

Maka :

GD2kopling = 4.(9,81).(0,0078)

= 0,30607 kg/m2

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :

) (

)

( 2 2

2

kopling

rotor GD

GD

GD = +

= 0,22 + 0,30607 = 0,52607 kg/m2

Momen gaya dinamis (M_dyn) dapat dihitung

η δ . . . . 975 , 0 . 375 .

. 2 2

ts n V Q ts n GD

M_dyn = + (lit 1 hal 293)

Dimana :

δ = koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme transmisi ( 1,1 – 1,25 )

Ts = waktu start, ts = (3 – 8 ) detik

Maka : ) 8 , 0 .( 3 ). 560 ( ) 025 , 0 ).( 133000 .( 975 , 0 ) 3 .( 375 ) 560 .( 52607 , 0 . 25 , 1 2 + = dyn M

Momen gaya motor yang diperlukan untuk start adalah :

dyn st

mot M M

M = + (lit 1 hal 291)

Momen statis poros motor adalah :

n N

Mst =71620 (lit1 hal 300)

=

560 4 , 55 71620

= 7085,3 kg.m

Maka :

387 , 0 3 , 7085 + =

mot

M

= 7085,7 kg.m

Pemeriksaan motor terhadap beban terhadap beban lebih adalah sebagai berikut :

) 2 75 , 1

( −

<

rated mot M

M

(lit.1, hal 296)

Mmot < 1,75(7085,3)

Mmot < 12399,3

Dari perhitungan didapat harga di atas maka pemakaian motor aman terhadap beban lebih.

3.1.6. 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.

Crane direncanakan memakai sebuah kopling jenis flens kaku, gambar 3.8

dibawah menunjukkan bentuk dari kopling flens yang direncanakan.

Gambar 3.8. Kopling Flens Kaku

Data-data awal perencanaan :

Putaran motor (n) = 560 rpm

Momen torsi (T) = 9,74.105 x n

f P. c

(lit.3 , hal 11)

dimana : fc adalah faktor koresi daya = 1,2

= 9,74.105 x

560 ) 2 , 1 ( 7 , 40

= 84946 kg.mm

Diameter poros (D) = 38 mm

Data-data ini dipakai sebagai dasar perhitungan rancangan selanjutnya yaitu : Kopling yang digunakan untuk menghubungkan poros dari motor ke poros roda gigi memakai kopling tetap jenis flens. Dimensi-dimensi kopling tersebut sesuai dengan notasi yang dipakai pada gambar 3.8 dan dengan menggunakan tabel pada lampiran 18 maka diperoleh nilai-nilai sebagai berikut :

Diameter lubang D = 38 mm, diameter terluar kopling A = 145,2 mm, lebar kopling H = 32,5 mm, panjang dudukan poros L = 51,5 mm, diameter luar dudukan poros C = 67,4 mm, diameter lobang baut d = 11 mm, diameter jarak pusat lobang baut B = 103 mm, G = 128 mm, F = 18,5 mm, K = 4,5 mm dan jumlah baut n = 6

baut (lampiran 18).

Bahan kopling dipilih dari besi cor kelabu (FC 20) dengan kekuatan tarik bahan b = 20 kg/mm2. Bahan baut dan mur dari baja karbon dengan kekuatan tarik bahan b = 70 kg/mm2.

Tegangan geser pada baut dengan efektivitas baut 50 % (jumlah baut yang menerima beban terbagi merata hanya 3 buah) dapat dicari dengan persamaan :

b =

B n d T e. . . . 8 2

π (lit.3 , hal 35)

dimana :

d = diameter baut, sesuai dengan diameter lobang baut yang disarankan

untuk kopling dengan diameter 38,8 mm sebesar 11 mm,

sehingga :

b =

103 . 3 . 11 . ) 84946 ( 8 2

π = 5,78 kg/mm2.

Tegangan geser izin untuk baut dari baja karbon adalah :

ba =

2 1. f f

b S S

σ ₌ ) 2 )( 6 ( 70

= 5,84 kg/mm2.

Harga Sf1 dan Sf2 adalah faktor keamanan terhadap kelelahan puntir dan konsentrasi tegangan.

Dari hasil terlihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih kecil daripada harga yang diperbolehkan, sehingga baut cukup aman dipakai.

f =

F C

T

. .

2

2

π , harga-harga dimensi kopling dipakai disini, sehingga : f =

5 , 18 . 4 , 67 .

) 84946 ( 2

2

π = 0,64 kg/mm2.

Tegangan geser izin bahan baja karbon cor sebesar :

fa =

2 1. f f

b S S

σ ₌ ) 2 )( 6 (

20

= 1,66 kg/mm2.

Dari perhitungan dapat dilihat bahwa tegangan geser izin kopling lebih besar daripada tegangan geser yang terjadi sehingga kopling aman buat dipakai.

3.1.7 Perencanaan Rem

Pada pesawat pengangkat rem tidak hanya dipergunakan untuk menghentikan mekanisme tetapi juga untuk menahan beban pada waktu diam dan mengatur kecepatan pada saat menurunkannya. Adapun jenis rem yang dipergunakan pada mekanisme pengangkatan yaitu jenis rem blok ganda.

Daya statik pengereman yang dipakai adalah :

Nbr =

η

. 75

.V W

dimana : W = kapasitas angkat

V = kecepatan angkat = 0,03 m/dtk = effisiensi total mekanisme = 0,8 maka :

Nbr =

8 , 0 . 75 025 , 0 . 133000

= 55,4 Hp

Momen statis pada saat pengereman adalah :

Mst = 71620 br

br n N

(lit 1, hal 292)

= 71620

560 4 , 55

= 7085,3 kg.cm

Momen gaya dinamik saat pengereman adalah :

Mdin =

br

br nt

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

. 2 2η

δ ₊

(lit 1, hal 293)

= koefisien efek massa bagian mekanisme transmisi ( = 1,1 s/d 1,25) diambil 1,25

maka :

Mdin =

(

)

(

)

1 . 560 8 , 0 . ) 1 , 0 .( 133000 975 , 0 1 . 375 560 . 52607 , 0 25 , 1 2

+ = 2,83 kg.m

Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :

Mbr = Mst – Mdin

= 70,583 – 2,83 = 73,41 kg.m

Tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan rem dengan sepatu ganda dapat dihitung dengan rumus :

S =

µ

. D M_br

dimana : = koefisien gesekan (0,35 atau 0,65)

D = diameter roda rem (direncanakan = 40 cm)

maka : S = ) 35 , 0 ( 40 , 0 41 , 73

= 524,4 kg

F =

360 . .

. β

π DB

(lit 1, hal 181)

dimana :

B = lebar sepatu (direncanakan = 80 mm)

= sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600

s/d 1200)

maka :

F =

360 60 . 8 . 40 .

π _{= 167,47 cm}2

Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah :

P = F S

=

47 , 167

4 , 524

= 3,13 kg/cm2

Harga tekanan satuan ini masih dalam batas tekanan satuan yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada besi cor, P = (0,5 s/d 7) kg/cm2. Dengan demikian bahan yang dipilih sudah tepat.

3.2. PERENCANAAN MEKANISME TRAVERSING

Trolli dirancang sedemikian rupa sebagai tempat bergantungnya puli dan hook. Disamping harus dapat menahan beban yang diangkat, troli juga berfungsi

Gaya maksimum yang bekerja pada troli adalah :

4

max

q Q

P = +

Dimana :

q = berat trolli (10.000) kg diambil dari data survey

Maka :

kg

P 35750

4

10000 133000

max =

+ =

Faktor perhitungan kecepatan gelinding adalah:

(

s d

)

Vw

H = 0,2 / 1 (lit.1, hal 261) dimana :

Vw = kecepatan gelinding direncanakan 0,2 m/det

Sehingga :

H = 1 x 0,2 = 0,2

Bahan roda trolley S30C dengan kekuatan tarik, t = 4800 kg/cm2.

Diameter roda trolley dapat dicari dengan rumus :

2 max.

600 2

    

   =

w c

w

b H P D

Dimana :

c = Tegangan tekan izin pada roda trolley, diambil c = 4000 kg/cm2

bw = lebar roda trolley, direncanakan bw = 120 mm

Sehingga :

cm diambil cm

Dw 26,79 , 27

12 2 , 0 . 35750 4000 600 2 2 =       =

Diameter poros roda trolley dapat ditentukan dengan rumus :

3 10,2. max.

b w L P d σ

= (lit.3, hal 12) Dimana : L = jarak plat gantungan dengan roda trolley (direncanakan L = 25 cm). dan bahan poros diplih S45C dengan kekuatan tarik t = 7000 kg/cm2 dan tegangan lentur izin b = 3000 kg/cm2.

Maka : 48 , 14 3000 25 . 35750 . 2 , 10 3 = = w

d cm, diambil 14 cm

Tahanan akibat gesekan pada roda trolley adalah :

W =

W W D K d q

Q ) 2

( + µ +

= koefisien gesek pada bantalan (0,1) K = koefisien gesek roda gelinding (0,05)

Maka :

27

05 , 0 ) 2 ( ) 14 ( 01 , 0 ) 10000 133000

( + +

=

W = 1271,11 kg

Gambar 3.10. Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek

3.2.1 Perencanaan Motor

Daya motor penggerak yang dibutuhkan pada kecepatan konstan :

tot V W N

η

. 75

. ₁ = Dengan :

W = Tahanan untuk menggerakkan Trolley

= Effesiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan tiga pasang roda gigi penggerak

Vt = Kecepatan jalan trolley (Direncanakan = 0,2 m/detik)

Sehingga :

Hp

N 4,24

8 , 0 . 75 2 , 0 . 11 , 1271 = =

Mekanisme trolli yang direncanakan memakai 2 buah motor penggerak. Sehingga daya tiap motor penggerak yang ditentukan adalah:

Hp N_oht 2,12

2 24 , 4 = =

Maka dipilih elektromotor dengan N = 2,12 Hp, putaran (n) = 1200 rpm disesuaikan dengan standart, jumlah kutub 6 buah, momen girasi motor (GDrot = 0,22 kg.m2).

Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :

cm kg X X . 53 , 126 1200 12 , 2 71620 n N 71620 M rated rated rated = = =

Bahan poros penggerak dipilih S45C dengan kekuatan tarik bahan P = 5200 kg/cm2

K p i

σ σ =

Dimana K adalah faktor keamanan dan diambil K = 8

2 / 650 8 5200 cm kg K p i = = =σ σ

Tegangan puntir yang diizinkan adalah :

( )

( )

2 / 455 650 7 , 0 7 , 0 cm kg i k = = = σ σ

Maka diameter poros penggerak :

( )

(

)

cm M d k rated p 01 , 2 455 2 , 0 53 , 126 2 , 0 3 3 ≥ ≥ ≥ σ

Dipilih diameter poros penggerak dp = 20 mm, diambil dari tabel standar poros.

Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus

GD2kop = 4.gI

g = Percepatan gravitasi (9,81 m/det2)

I = Momen inersia kopling ( 0,003 kg.cm2)

Maka :

( )(

)

2

2 00011772 , 0 000003 , 0 81 , 9 4 kgm

GD_kop = =

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah

GD2 = GD2kop + GD2rot

= 0,00011772 + 0,22 = 0,22001kg.m2

Momen gaya dinamis (Mdin) dapat dihitung :

η δ . . . 2 . . 975 , 0 . 375 .

. 2 2

s s din t n W V t n GD

M = +

Dimana :

= Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 / 1,25) ts = waktu start (1,5 s/d 5)

Maka :

(

)

(

) ( )

m kg M_din . 786 , 1 8 , 0 . 2 . 1200 2 ) 2 , 0 ( 185 , 1165 975 , 0 2 . 372 1200 . 22001 , 0 . 5 2 = + =

din st

mot M M

M = +

Momen statis (Mst) poros motor adalah :

cm kg x n N x M_st . 5 , 126 1200 12 , 2 71620 71620 = = = Maka : m kg M_mot =126,5+1,786=128,3 .

Pemeriksaan motor terhadap beban lebih adalah sebagai berikut :

5 , 2 < rated maks M M dimana : mot maks M M = 01 , 1 53 , 126 3 , 128 = = rated maks M M

Harga 1,01 < 2,5 ; Maka motor aman untuk dipakai.

3.2.2 Perencanaan Kopling

Kopling yang direncanakan untuk meneruskan daya dan putaran dari motor ke poros tranmisi trolli adalah kopling flens kaku.

Data-data awal perencanaan :

Daya motor (P) = 2,12 Hp (1,56 kW)

Putaran motor (n) = 1200 rpm

Momen torsi (T) = 9,74.105 x n

f P. c

dimana : fc adalah faktor koresi daya = 1,2

= 9,74.105 x

1200 ) 2 , 1 ( 56 , 1

= 1517,68 kg.mm

Diameter poros (D) = 20 mm

Data-data ini dipakai sebagai dasar perhitungan rancangan selanjutnya yaitu :

Kopling yang digunakan untuk menghubungkan poros dari motor ke poros roda gigi memakai kopling tetap jenis flens. Dimensi-dimensi kopling tersebut sesuai dengan notasi yang dipakai pada gambar 3.8 dan dengan menggunakan tabel pada lampiran 18 maka diperoleh nilai-nilai sebagai berikut :

Diameter lubang D = 20 mm, diameter terluar kopling A = 112 mm, lebar kopling H = 22,4 mm, panjang dudukan poros L = 40 mm, diameter luar dudukan poros C = 45 mm, diameter lobang baut d = 10,5 mm, diameter jarak pusat lobang baut B = 75 mm, G = 100 mm, F = 11,2 mm, K = 4 mm dan jumlah baut n = 4 baut.

Bahan kopling dipilih dari baja karbon cor dengan kekuatan tarik bahan b = 20 kg/mm2. Bahan baut dan mur dari baja karbon dengan kekuatan tarik bahan b = 60 kg/mm2.

Tegangan geser pada baut dengan efektivitas baut 50 % (jumlah baut yang menerima beban terbagi merata hanya 2 buah) dapat dicari dengan persamaan :

b =

B n d T e. . . . 8 2 π dimana :

d adalah diameter baut, sesuai dengan diameter lobang baut yang disarankan untuk kopling dengan diameter 20 mm sebesar 10,5 mm,

sehingga :

b =

) 75 ( 2 . 5 , 10 . ) 68 , 1517 ( 8 2

π = 0,23 kg/mm

2 .

Tegangan geser izin untuk baut dari baja karbon adalah :

ba =

2 1. f f

b S S

σ ₌ ) 2 )( 6 ( 60

= 5 kg/mm2.

Harga Sf1 dan Sf2 adalah faktor keamanan terhadap kelelahan puntir dan konsentrasi tegangan.

Dari hasil terlihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih kecil daripada harga yang diperbolehkan, sehingga baut cukup aman dipakai.

Tegangan geser pada kopling, dicari dengan rumus :

f =

F C T . . 2 2

π , harga-harga dimensi kopling dipakai disini, sehingga : f = 2 , 11 . 45 . ) 68 , 1517 ( 2 2

π = 0,043 kg/mm2.

Tegangan geser izin bahan baja karbon cor sebesar :

fa =

2 1. f f

b S S

σ ₌ ) 2 )( 6 ( 20

= 1,66 kg/mm2.

Dari perhitungan dapat dilihat bahwa tegangan geser izin kopling lebih besar daripada tegangan geser yang terjadi sehingga kopling aman buat dipakai.

3.2.3 Perancangan Rem

Jenis rem yang dipergunakan pada mekanisme traversing direncanakan sama dengan jenis rem pada sistim pengangkat yaitu jenis rem blok ganda.

Daya statik pengereman yang dipakai adalah :

Nbr = . 75 . . η V W Dimana :

W = Tahanan akibat gesekan roda troli

= Effisiensi total mekanisme = 0,8 Maka :

Nbr =

75 . 8 , 0 2 , 0 . 11 , 1271

= 4,2 Hp

Momen statis pada saat pengereman adalah :

Mst = 71620 br

br n N

(lit.1 , hal 292)

= 71620

1200 2 , 4

= 252,8 kg.cm

Momen gaya dinamik saat pengereman adalah :

Mdin =

br

br nt

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

. 2 2η

δ ₊

Dimana :

tbr = Waktu untuk pengereman (1 detik)

= koefisien efek massa bagian mekanisme tranmisi ( = 1,1 s/d 2,5) diambil 1,5

Maka :

Mdin =

( )

1 1200 8 , 0 . ) 2 , 0 .( 143000 . 975 , 0 1 . 375 1200 ) 33772 , 0 ( 5 , 1 2

Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :

Mbr = Mst – Mdin

= 252,8 – 5,3 = 247,6 kg.m

Tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan rem dengan sepatu ganda dapat dihitung dengan rumus :

S =

µ

. D M_br

Dimana :

= koefisien gesekan ( 0,35 atau 0,65)

D = Diameter roda rem (direncanakan = 30 cm)

Maka :

S =

( )

0,35 6 , 0

6 , 247

= 1178,95 kg

Luas permukaan kontak antara sepatu dan roda rem adalah :

F =

360 . .

. β

π DB Dimana :

= Sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600 s/d 1200)

Maka :

F =

360 120 . 6 . 30 .

π _{= 188,4 cm}2

Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah :

P = F S

=

4 , 188

95 , 1178

= 6,26 kg/cm2

Harga tekanan satuan ini masih dalam batas tekanan satuan yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam, P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan yang dipilih adalah tepat.

3.3. PERENCANAAN MEKANISME TRAVELLING

3.3.1 Perencanaan Roda Jalan Crane

Gaya maksimum yang terjadi pada roda jalan adalah :

Pmax = w cr n W

dimana : Wcr = berat total girder dan troli 100 ton (data survey)

nw = jumlah roda jalan (direncanakan 16 buah)

Pmax = 16 100000

= 6250 kg

Bahan roda jalan yang dipilih adalah S 30 C dengan kekuatan tarik t = 4800 kg/cm2

Diameter roda jalan ditentukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini :

Rw = 2

2 max.

600

    

  

w g

ci b

H P σ dimana :

ci = tegangan yang diizinkan = 4000 kg/cm2

bw = lebar roda jalan (direncanakan = 60 mm)

Hg = faktor perhitungan kecepatan gelinding, Hg = 0,2 s/d 1

Vw = kecepatan gelinding (direncanakan 20 m/menit atau 0,33 m/dtk)

sehingga :

Hg = (0,2 – 1) Vw

Dimana :

Vw = kecepatan gelinding, direncanakan 0,33 m/det

Maka :

maka :

Rw =

2

6 33 , 0 . 6250 4000

600

  



= 7,7 cm = 8 cm

Diameter roda jalan adalah :

Dw = 2.Rw

= 2.(8) = 160 mm

Diameter poros roda jalan ditentukan dengan persamaan :

dw =

b L P σ

. . 3 , 10 _max

dimana : L = jarak plat ke roda (100 mm)

b = tegangan lentur bahan yang diizinkan

Bahan poros yang dipilih adalah S35C dengan kekuatan tarik t = 5200 kg/cm2 dan tegangan lentur izin b = 2600 kg/cm2.

sehingga :

dw =

2600 10 ). 6250 ( 2 , 10

3

Gambar 3.11. Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek

3.3.2 Perencanaan Motor

Besar tahanan akibat gesekan pada roda jalan adalah :

Ww = Wcr+ Q+q

w

w D

K d 2. . +

µ

dimana :

= koefisien gesek pada bantalan = 0,01

K = koefisien gesek gelinding roda = 0,05

maka :

Ww = 233.000

14 05 , 0 . 2 6 . 01 ,

0 +

= 2662,8 kg

N= t g wV W

η . 75

.

dimana :

Voht = kecepatan jalan crane (direncanakan = 0,33 m/dtk)

t = effisiensi transmisi = 0,8

maka :

N =

8 , 0 . 75

33 , 0 . 8 , 2262

= 14,64 Hp

Mekanisme travelling yang direncanakan memakai 4 buah motor penggerak dengan perincian tiap satu motor dipakai untuk menggerakkan dua buah roda jalan sedangkan sisanya yaitu 8 buah roda jalan tanpa motor penggerak.

Sehingga daya tiap motor penggerak yang ditentukan adalah :

Noht = 4

64 , 14

= 3,7 Hp

Maka dipilih elektromotor dengan N = 3,7 Hp, putaran (n) = 1200 rpm, momen girasi rotor (GD2rot = 0,468 kg.m).

Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :

Mrated = 71620 x rated

rated n N

= 71620 x

1200 7 , 3

= 220,8 kg.cm

Bahan poros penggerak yang dipilih adalah S30C dengan kekuatan tarik bahan

p = 4800 kg/cm2.

Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

i = K

p

σ

dimana : K = faktor keamanan dan diambil K = 8

maka :

i = 8 4800

= 600 kg/cm2

Tegangan puntir yang diizinkan adalah :

k= 0,7 ( i)

= 0,7 (600) = 420 kg/cm2

Maka diameter poros penggerak adalah :

dp≥3

) .( 2 ,

0 k

rated M

σ dp≥3

) 420 .( 2 , 0

8 , 220

dp≥1,4 cm

Dipilih diameter poros penggerak dp = 20 mm diambil dari tabel standar poros.

Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus :

GD2kop = 4.g.I

dimana :

g = percepatan gravitasi, g = 9,81 m/det2

I = momen inersia kopling, I = 0,002 kg.m

maka :

GD2kop = 4(9,81)(0,002) = 0,000784 kg.m2

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :

GD2 = GD2kop + GD2rot

= 0,000784 + 0,468 = 0,468784 kg.m2

Momen gaya dinamis (Mdin) dapat dihitung :

Mdin =

η δ

br

br nt

V Q t

n GD

. . . 975 , 0 .

375 .

. 2 2

+ dimana :

ts = waktu start (1,5 s/d 5)

W1 = tahanan akibat gesekan pada dua buah roda jalan

sehingga :

W1 = 2 w w n W = 2 16 8 , 2662

= 332,85 kg

maka :

Mdin =

) 8 , 0 .( 2 ). 1200 ( 33 , 0 ) 57 , 128 ( 975 , 0 ) 2 ( 375 ) 1200 )( 4687 , 0 ( 25 , 1 2

+ = 0,9445 kg.m

Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start adalah :

Mmot = Mst + Mdin

Momen statis (Mst) poros motor adalah :

Mst = 71620 x n N_g

= 71620 x

1200 7 , 3

= 220,8 kg.cm

maka :

Mmot = 220,8 + 94,45 = 315,2 kg.cm

rated maks M M

<2,5

dimana :

Mmaks = Mmot

8 , 220

2 , 315 = rated maks M M

= 1,4

Harga 1,4 < 2,5, sehingga aman untuk dipakai.

3.3.3. Perencanaan Kopling

Kopling yang direncanakan untuk meneruskan daya dan putaran dari motor ke poros tranmisi crane adalah kopling flens tetap.

Data-data awal perencanaan :

Daya motor (P) = 3,7 Hp (2,7 kW)

Putaran motor (n) = 1200 rpm

Momen torsi (T) = 9,74.105 x n

f P. c

dimana : fc adalah faktor koresi daya = 1,2

= 9,74.105 x

1200 ) 2 , 1 ( 7 , 2

Diameter poros (D) = 20 mm

Data-data ini dipakai sebagai dasar perhitungan rancangan selanjutnya yaitu :

Kopling yang digunakan untuk menghubungkan poros dari motor ke poros roda gigi memakai kopling tetap jenis flens. Dimensi-dimensi kopling tersebut sesuai dengan notasi yang dipakai pada gambar 3.3 dan dengan menggunakan tabel pada lampiran 18 maka diperoleh nilai-nilai sebagai berikut :

Diameter lubang D = 20 mm, diameter terluar kopling A = 112 mm, lebar kopling H = 22,4 mm, panjang dudukan poros L = 40 mm, diameter luar dudukan poros C = 45 mm, diameter lobang baut d = 10,5 mm, diameter jarak pusat lobang baut B = 75 mm, G = 100 mm, F = 11,2 mm, K = 4 mm dan jumlah baut n = 4 baut.

Bahan kopling dipilih dari baja karbon cor dengan kekuatan tarik bahan b = 20 kg/mm2. Bahan baut dan mur dari baja karbon dengan kekuatan tarik bahan b = 40 kg/mm2.

Tegangan geser pada baut dengan efektivitas baut 50 % (jumlah baut yang menerima beban terbagi merata hanya 2 buah) dapat dicari dengan persamaan :

b =

B n d

T e. . .

. 8

2

π

dimana :

d adalah diameter baut, sesuai dengan diameter lubang baut yang disarankan untuk kopling dengan diameter 25 mm sebesar 10,5 mm,

sehingga :

b =

) 75 ( 2 . 5 , 10 . ) 8 , 2648 ( 8 2

π = 0,41 kg/mm2.

Tegangan geser izin untuk baut dari baja rol adalah :

ba =

2 1. f f

b S S

σ ₌ ) 2 )( 6 ( 40

=3,3 kg/mm2.

Harga Sf1 dan Sf2 adalah faktor keamanan terhadap kelelahan puntir dan konsentrasi tegangan.

Dari hasil terlihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih kecil daripada harga yang diperbolehkan, sehingga baut cukup aman dipakai.

Tegangan geser pada kopling, dicari dengan rumus :

f =

F C T . . 2 2

π , harga-harga dimensi kopling dipakai disini, sehingga : f =

2 , 11 . 45 . ) 8 , 2648 ( 2 2

π = 0,074 kg/mm2.

Tegangan geser izin bahan baja karbon cor sebesar :

fa =

2 1. f f

b S S

σ ₌ ) 2 )( 6 ( 20

= 1,66 kg/mm2.

Dari perhitungan dapat dilihat bahwa tegangan geser izin kopling lebih besar dari pada tegangan geser yang terjadi sehingga kopling aman untuk dipakai.

3.3.4. Perencanaan Rem

Jenis rem yang dipergunakan pada mekanisme travelling direncanakan sama dengan jenis rem pada sistim pengangkat dan troli yaitu jenis rem blok ganda.

Daya statik pengereman yang dipakai adalah :

Nbr = 75 . . η V W

Dimana : W = Tahanan akibat gesekan roda crane

V = Kecepatan jalan = 0,33 m/det = Effisiensi total mekanisme = 0,8 Maka :

Nbr =

75 . 8 , 0 33 , 0 . 8 , 2662

= 14,6 Hp

Momen statis pada saat pengereman adalah :

Mst = 71620 br

br n N

(lit.1 , hal 292)

= 71620

1200 6 , 14

= 874 kg.cm

Momen gaya dinamik saat pengereman adalah :

Mdin =

br

br nt

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

. 2 2η

Dimana :

tbr = Waktu untuk pengereman (1 detik)

= koefisien efek massa bagian mekanisme tranmisi ( = 1,1 s/d 2,5) diambil 1,5

Maka :

Mdin =

( )

1 1200 8 , 0 . ) 33 , 0 .( 6 , 1028 . 975 , 0 1 . 375 1200 ) 468784 , 0 ( 5 , 1 2

+ = 2,32 kg.m

Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :

Mbr = Mst – Mdin

= 8,74 – 2,32 = 6,42 kg.m

Tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan rem dengan sepatu ganda dapat dihitung dengan rumus :

S = µ . D Mbr Dimana :

= koefisien gesekan ( 0,35 atau 0,65)

D = Diameter roda rem (direncanakan = 30 cm)

S =

( )

0,35 3 , 0

42 , 6

= 61,1 kg

Luas permukaan kontak antara sepatu dan roda rem adalah :

F =

360 . .

. β

π DB

Dimana :B = Lebar sepatu (direncanakan = 100 mm)

= Sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600 s/d 1200)

Maka :

F =

360 60 . 10 . 35 .

π _{= 123,16 cm}2

Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah :

P = F S

= 16 , 123

1 , 61

= 0,5 kg/cm2

Harga tekanan permukaan kontak masih dalam batas tekan satuan yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) Kg/cm2, sehingga bahan yang dipilih adalah tepat.

BAB IV

PERHITUNGAN BAHAN ( BILL Of QUANTITY )

Perhitungan bahan (bill of quantity) adalah perhitungan jumlah komponen-komponen yang diperlukan dalam suatu konstruksi dari suatu mesin.

Perhitungan Bahan (bill of quantity) bertujuan untuk :

1. Mengetahui jumlah komponen yang terpasang pada Overhead Travelling Crane sehinga quantity surveyor mendapat data jumlah komponen yang

terpasang pada Overhead Travelling Crane,

2. Mengetahui komponen-komponen crane yang terpasang mulai dari komponen yang sangat kecil sampai komponen yang besar,

3. mempermudah dalam pemasangan komponen-komponen crane karena dengan bill of quantity ini dilengkapi dengan keterangan sehingga dapat mempermudah dalam pemasangannya dan kita juga dapat

4. mengetahui ukuran dari komponen-komponen crane karena dilengkapi dengan tabel ukuran (size).

Oleh karena itu selain merancang komponen-komponen utama dari suatu Overhead Travelling Crane kita juga dituntut untuk dapat melakukan bill of quantity

dalam pemasangannya, baik komponen yang besar maupun komponen yang sangat kecil. Dalam suatu perancangan Overhead Travelling Crane ketelitian dalam pemakaian komponen sangat diperhitungkan. Untuk itu dalam perancangan pemasangannya terlebih dahulu kita harus mendata komponen-komponen apa yang diperlukan di dalam pemasangan komponen utama. Komponen–komponen tersebut adalah :

1. Rel 2. Drum

3. Crab ( Trolley )

4. Block ( Spreader )

5. Crane Traveling Mekanisme

6. Crane Traversing Mekanisme

7. Crane Hoisting Mekanisme

8. Crane Bridge ( Girder )

9. General Assembly

4.1 Rel

4.1.1 Klasifikasi Rel

Menurut kegunaannya rel untuk crane dapat diklasifikasikan menjadi kelompok berikut :

1. Rel untuk troli crane jalan overhead dan rel untuk mekanisme penjalan crane yang digerakan oleh tangan atau batang bentang. Rel tersebut dibuat dari baja rata dari sudut yang dibulatkan atau dipotong miring dengan permukaan gelinding yang cembung.

Dimensi standar rel yang terbuat dari baja rata dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

- Girder Gerak

Penandaan girder gerak 100 x 85

Dalam penampang lintang panjang 5.000 mm: Girder gerak 100 x 85; l = 5.000 ke 8.000 mm

Tabel 4.1 Girder gerak

B H r

Berat per meter roda sorong, Kg

Panjang, m

Minimum Maksimum

85 5 8

H

Fernando Manurung : Perancangan Overhead Travelling Crane Dengan Kapasitas Angkat 120 Ton, Dan

Lampiran 14

d

D

_min

Sebagai fungsi jumlah lengkungan

Fernando Manurung : Perancangan Overhead Travelling Crane Dengan Kapasitas Angkat 120 Ton, Dan

Fernando Manurung : Perancangan Overhead Travelling Crane Dengan Kapasitas Angkat 120 Ton, Dan

Lampiran 17

Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin

Fernando Manurung : Perancangan Overhead Travelling Crane Dengan Kapasitas Angkat 120 Ton, Dan

Lampiran 19 Dimensi roda rem

Fernando Manurung : Perancangan Overhead Travelling Crane Dengan Kapasitas Angkat 120 Ton, Dan

Lampiran 21 JIS G 3221, Baja Khrom molibden tempa.