72
Tabel 4.2. Gaya Silinder Hidrolik.
Kondisi Silinder Hidrolik Tilt
Silinder Hidrolik Lift Tekanan
kPa Luas
Penampang m²
Gaya N Tekanan
kPa Luas
Penampang m²
Gaya N
Rod End 13790
0,03494 481822,6
22405 0,028159
630907,7 Head End
22405 0,050247
1125784 22405
0,036253 812245,7
4.1.2 Komponen Gaya
Komponen gaya diperoleh berdasarkan besar sudut yang dibentuk oleh gaya silinder hidrolik lift pada penetapan masing-masing posisi pengujian lift arm. Pada perhitungan ini
komponen gaya yang dicari adalah saat silinder hidrolik lift dalam kondisi head end dan rod end
, dimana gaya F diperoleh dari Tabel 4.2, sedangkan sudut diperoleh dari pembuatan sketsa pada solidworks, dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan 4.4.
Contoh perhitungan komponen gaya pada posisi 1. Diketahui:
α = 3,38° β = 86,62°
a b
Gambar 4.1. Komponen gaya posisi 1, a Kondisi rod end, b Kondisi head end
� α
β �
� �
β α
� �
2. Kondisi rod end � = 630907,7 N Rod end
� = sin β F = sin 86,62 630907,7 N
= 629810,2 Nsilinder hidrolik � = cos β F
= cos 82,4 630907,7 N = 37196,99 Nsilinder hidrolik
1. Kondisi head end � = 812245,7 N Head end
� = sin β F = sin 86,62
812245,7 N = 810832,8 Nsilinder hidrolik
� = cos β F = cos 86,62 812245,7 N
= 47888,31 Nsilinder hidrolik
73
Tabel 4.3a. Komponen gaya silinder lift pada posisi pengujian 1, 2, dan 3 Keterangan
Posisi 1 Posisi 2
Posisi 3 Rod End
Head End
Rod End Head
End Rod End
Head End
α ° 3,38
0,57 4,31
β ° 86,62
89,43 85,69
N
630907,7 812245,7 630907,7 812245,7 630907,7 812245,7
N
629810,2 810832.8 630876,5 812205,5 629123,5 809948,7
N
37196,99 47888,31 6276,404 8080,393 47414,454 61042,51
Tabel 4.3b. Komponen gaya silinder lift pada posisi pengujian 4 dan 5.
4.1.3 Distribusi Gaya
Perhitungan distribusi gaya digunakan untuk mengetahui gaya-gaya penyeimbang yang dihasilkan oleh pin implement akibat bekerjanya beban untuk masing-masing posisi
pengujian. Akan tetapi akibat keterbatasan data dan dimensi maka pin implement yang digunakan adalah pin implement pada lift arm front, center lift dan rear. Hasil perhitungan
yang diperoleh akan digunakan sebagai input gaya pada pengujian metode komputerize, analisa crack, mengetahui tekanan permukaan serta tegangan geser maksimum. Metode
perhitungan yang digunakan adalah Persamaan kesetimbangan gaya, dan polygon gaya untuk akibat gaya silinder lift dan gaya silinder lift yang tersedia, untuk mempermudah
dalam proses perhitungan, maka diketahui beberapa hal sebagai berikut: = beban pengangkutan nominal
berat bucket 9,81 = 12500
5600 9,81 = 177561 N
= gaya yang bekerja pada bore pin silinder lift. =gaya yang bekerja pada bore pin silinder lift dalam arah sumbu Y.
Keterangan Posisi 4
Posisi 5 Rod End
Head End Rod End
Head End α °
25,34 57,18
β ° 64,66
32,82
N
630907,7 812245,7
630907,7 812245,7
N
570204,3 734094,7
341953 440238,5
N
270021,5 347632,2
530200,6 682593
74
= gaya yang bekerja pada bore pin silinder lift dalam arah sumbu X. = gaya yang bekerja pada bore pin lift arm rear .
= gaya yang bekerja pada bore pin silinder lift dalam arah sumbu Y. = gaya yang bekerja pada bore pin silinder lift dalam arah sumbu X.
= jarak antara titik pusat bore pin bucket dengan bore pin silinder lift dalam arah sumbu Y.
= jarak antara titik pusat bore pin silinder lift dengan bore pin lift arm rear dalam arah sumbu Y.
= jarak antara titik pusat bore pin bucket dengan bore pin silinder lift dalam arah sumbu X.
= jarak antara titik pusat bore pin silinder lift dengan bore pin lift arm rear dalam arah sumbu X.
= jarak antara titik pusat bore pin silinder lift dengan bore pin lift arm rear dalam arah tegak lurus
.
1. Akibat Pembebanan
Pada perhitungan ini akan diketahui gaya-gaya penyeimbang yang dihasilkan oleh pin lift arm
akibat bekerjanya pembebanan untuk masing-masing posisi pengujian, dengan
menggunakan Persamaan kesetimbangan gaya. Gaya-gaya yang dihitung adalah dan
akibat bekerjanya = 177561 N dalam arah sumbu Y.
a. Posisi 1
Pada posisi 1 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai
. Σ
= 0 = 0
= 1298,81=1775612986,07
= = 408227,2 N = 408 kN
ΣF= 0 � � �
�
=0 �
�
= � �
�
�
= 408227,2 177561
�
�
= 230666,2 N �
�
= 231 kN
75
Gambar 4.2. Distribusi gaya akibat pembebanan pada posisi 1
b. Posisi 2
Pada posisi 2 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai
. Σ
= 0 = 0
= 1336,52=1775613083,08
= = 409597,14 N = 410 kN
Gambar 4.3. Distribusi gaya akibat pembebanan pada posisi 2 �
� �
� �
�
ΣF= 0 � � �
�
=0 �
�
= � �
�
�
= 409597,14 177561
�
�
= 232036,14 N �
�
= 232 kN
76
c. Posisi 3
Pada posisi 3 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai
. Σ
= 0 = 0
= 1367,67=1775613164,71
= = 410865,98 N = 411 kN
Gambar 4.4. Distribusi gaya akibat pembebanan pada posisi 3
d. Posisi 4
Pada posisi 4 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai
. Σ
= 0 = 0
= 1433,05=1775613373,03
= �
� �
ΣF= 0 � � �
�
=0 �
�
= � �
�
�
= 410865,98 177561
�
�
= 233304,98 N �
�
= 233 kN
77
= 417932,79 N = 418 kN ΣF= 0
=0 =
= 417932,79 177561
= 240371,79 N = 240 kN
Gambar 4.5. Distribusi gaya akibat pembebanan pada posisi 4
e. Posisi 5
Pada posisi 5 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai
. Σ
= 0 = 0
= 1038,32=1775612533,88
= = 433313,69 N = 433 kN
�
� �
ΣF= 0 � � �
�
=0 �
�
= � �
�
�
= 433313,69 177561
�
�
= 255752,69 N �
�
= 256 kN
78
Gambar 4.6. Distribusi gaya akibat pembebanan pada posisi 5
2. Akibat Gaya Silinder Lift
Pada perhitungan ini akan diketahui gaya-gaya penyeimbang yang dihasilkan oleh pin lift arm
akibat bekerjanya gaya silinder lift untuk masing-masing posisi pengujian,
dengan menggunakan Persamaan kesetimbangan gaya. Gaya-gaya yang dihitung adalah dan
akibat bekerjanya = 812245,7 N.
a. Posisi 1
Pada posisi 1 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 +
= 0 =
2986,07=812245,7538,58 =
�
� �
79
= 146500,01 N = 146 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 1 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 47888,31 N, dan
= 810832,8 N. Σ
= 0 = 0
= = 146500,01
47888,31 = 194388,31 N = 194 kN
Σ = 0
= 0 =
= 810832,8 N = 810 kN
Gambar 4.7. Distribusi gaya akibat gaya silinder lift pada posisi 1
Menggambarkan poligon gaya akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 1, dengan kriteria sebagai berikut:
= 812245,7 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
� �
� �
� �
80
Gambar 4.8. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 1
Berdasarkan Gambar 4.8 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,736 cm = 147320 N
= 4,061 cm = 812245,7 N = 4,166 cm = 833120 N
= 0,965 cm = 193040 N = 4,039 cm = 807720 N
α = 13,48°
karena dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen
gaya yaitu
atau sebagai berikut:
= =
� �
� �
�
� �
� �
� α
1298,8 mm
2986,04 mm 47 mm
542,3 mm 538,58 mm
60,41 mm
a
b
81
= 833905,5 N = 804 kN Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang
bekerja pada lift arm pada posisi 1 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi
metode grafis.
b. Posisi 2
Pada posisi 2 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 +
= 0 =
3083,08=812245,7542,74 =
= 142986,31 N = 143 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 2 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 8080,393 N, dan
= 812205,5 N. Σ
= 0 = 0
= = 142986,31
8080,393 = 134905,9 N = 135 kN
` Σ
= 0 = 0
= = 812205,5 N = 812 kN
82
Gambar 4.9. Distribusi gaya akibat gaya silinder lift pada posisi 2
Menggambarkan poligon gaya akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 2, dengan kriteria sebagai berikut:
= 812245,7 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
Gambar 4.10. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 2
� �
� �
� �
� �
� �
� α
1336,55 mm
3083,17 mm 47 mm
542,3 mm 542,74 mm
60,41 mm �
� �
� �
a
b
83
Berdasarkan Gambar 4.10 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,711 cm = 142240 N
= 4,061 cm = 812245,7 N = 4,115 cm = 822960 N
= 0,686 cm = 137160 N = 4,064 cm = 812800 N
α = 9,43°
karena dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen
gaya yaitu
atau sebagai berikut:
= =
= 823387,7 N = 823 kN Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang
bekerja pada lift arm pada posisi 2 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi
metode grafis.
c. Posisi 3
Pada posisi 3 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 +
= 0 =
3164,71=812245,7544,3 =
84
= 139698,53 N = 140 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 3 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 61042,51 N, dan
= 809948,7 N.
Σ = 0
= 0 =
= 139698,53 61042,51
= 78656,03 N = 787 kN Σ
= 0 = 0
= = 809948,7 N = 810 kN
Gambar 4.11. Distribusi gaya akibat gaya silinder lift pada posisi 3
Menggambarkan poligon gaya akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 3, dengan kriteria sebagai berikut:
= 812245,7 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
� �
� �
� �
85
Gambar 4.12. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 3
Berdasarkan Gambar 4.12 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,686 cm = 137160 N
= 4,061 cm = 812245,7 N = 4,064 cm = 812800 N
= 0,406 cm = 81280 N = 4,039 cm = 807720 N
α = 5,55°
karena dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen
gaya yaitu
atau sebagai berikut:
= =
= 813281,8 N = 813 kN
� �
� �
� α
1367,67 mm
3164,72 mm 47 mm
542,3 mm 544,3 mm
60,41 mm �
� �
� �
a
b
86
Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang bekerja pada lift arm pada posisi 3 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang
terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi metode grafis.
d. Posisi 4
Pada posisi 4 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 +
= 0 =
3373,03=812245,7510,24 =
= 122868,83 N = 123 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 4 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga =347632,2 N, dan
=734094,7 N. Σ
= 0 = 0
= = 347632,2
122868,83 = 224763,4 N = 225 kN
Σ = 0
= 0 =
= 734094,7 N = 734 kN
87
Gambar 4.13. Distribusi gaya akibat gaya silinder lift pada posisi 4
Menggambarkan poligon gaya akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 4, dengan kriteria sebagai berikut:
= 812245,7 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
Gambar 4.14. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 4
Berdasarkan Gambar 4.14 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: �
� �
�
� �
� �
� �
� α
1433,05 mm 3373,03 mm
47 mm 542,3 mm
510,24 mm 60,41 mm
� �
� �
�
a
b
88
= 0,686 cm = 137160 N = 4,061 cm = 812245,7 N
= 0,609 cm = 121920 N = 1,118 cm = 223520 N
= 3,683 cm = 736600 N α
= 17,02° karena
dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari dengan
bantuan sudut α yang dibentuk oleh garis kerja gaya
dan perhitungan komponen gaya
yaitu atau
sebagai berikut: =
= = 767882,4 N = 768 kN
Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang bekerja pada lift arm pada posisi 4 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang
terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi metode grafis.
e. Posisi 5
Pada posisi 4 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 +
= 0 =
2533,88=812245,7333,46 =
= 106891,9 N = 107 kN
89
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 4 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 682593 N, dan
= 440238,5 N. Σ
= 0 = 0
= = 682593
106891,9 = 575701,02 N = 576 kN
Σ = 0
= 0 =
= 440238,5 = 440 kN
Gambar 4.15. Distribusi gaya akibat gaya silinder lift pada posisi 5
Menggambarkan poligon gaya akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 5, dengan kriteria sebagai berikut:
�
� �
�
� �
90
= 812245,7 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
Gambar 4.16. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 5
Berdasarkan Gambar 4.16 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,533 cm = 106680 N
�
�
� �
� α
1433,05 mm 3373,03 mm
47 mm 542,3 mm
60,41 mm �
� �
� �
a
b
91
= 4,061 cm = 812245,7 N = 3,632 cm = 726440 N
= 2,87 cm = 574040 N = 2,209 cm = 441960 N
α = 52,59°
Dikarenakan perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen gaya
yaitu atau
sebagai berikut: =
= = 724782,6 N = 725 kN
Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang bekerja pada lift arm pada posisi 5 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang
terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi metode grafis.
3. Gaya Silinder Lift yang Tersedia
Pada perhitungan ini akan diketahui gaya silinder lift yang tersedia untuk masing-
masing posisi pengujian saat beban diberikan, perhitungan dilakukan dengan
menggunakan Persamaan kesetimbangan gaya, beban =146500 N diperoleh dari
perhitungan distribusi gaya akibat gaya yang dihasilkan silinder lift, dimana gaya yang digunakan merupakan gaya tertinggih dari perhitungan tersebut. Gaya-gaya yang dihitung
adalah ,
dan .
a. Posisi 1
Pada posisi 1 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
.
92
Σ = 0
+ = 0
538,58=1465002986,07 =
= 812245,7 N = 812 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya ,
dapat dilihat pada Tabel 4. 3 untuk posisi 1 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 47888,31 N, dan
= 810832,8 N. Σ
= 0 = 0
= = 146500
47888,31 = 194388,31 N = 194 kN
Gambar 4.17. Gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 1
Menggambarkan poligon gaya untuk mengetahui gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 1, dengan kriteria sebagai berikut:
= 146500 N �
� �
�
� �
Σ� = 0 � � = 0
� = � � = 810832,8 N
� = 811 kN
93
Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5 N atau 5
kN
Gambar 4.18. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 1
Berdasarkan Gambar 4.18 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,7325 cm = 146500 N
= 4,064 cm = 812800 N = 4,1656 cm = 833120 N
= 0,9652 cm = 193040 N = 4,0386 cm = 807720 N
α = 13,48°
karena dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen
gaya yaitu
atau sebagai berikut:
=
� �
� �
�
� �
� �
� α
1298,8 mm
2986,04 mm 47 mm
542,3 mm 538,58 mm
60,41 mm
a
b
94
= = 833905,5 N
Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang bekerja pada lift arm pada posisi 1 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang
terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi metode grafis.
b. Posisi 2
Pada posisi 2 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 +
= 0
542,74=1465003083,08 =
= 832205,5 N = 832 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya ,
dimana besar sudut α dan β dapat dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 2, sedangkan untuk besarnya
adalah 832205,5 N, sehingga dapat diperoleh = 8278,96 N
dan = 832164,32 N.
Σ = 0
= 0 =
= 146500 8278,96
= 138221,04 N = 138 kN Σ� = 0
� � = 0 � = �
� = 832164,32 N � = 832 kN
95
Gambar 4.19. Gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 2
Menggambarkan poligon gaya untuk mengetahui gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 2, dengan kriteria sebagai berikut:
= 146500 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
Gambar 4.20. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 2
� �
� �
� �
� �
� �
� α
1336,55 mm
3083,17 mm 47 mm
542,3 mm 542,74 mm
60,41 mm �
� �
� �
a
b
96
Berdasarkan Gambar 4.20 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,7325 cm = 146500 N
= 4,1402 cm = 828040 N = 4,191 cm = 838200 N
= 0,7112 cm = 142240 N = 4,1402 cm = 828040 N
α = 9,43°
karena dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen
gaya yaitu
atau sebagai berikut:
= =
= 843621,4 N = 844 kN Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang
bekerja pada lift arm pada posisi 2 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi
metode grafis.
c. Posisi 3
Pada posisi 3 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 +
= 0
544,3=1465003164,71
97
= = 851791,32 N = 852 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya ,
dimana besar sudut α dan β dapat dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 3, sedangkan untuk besarnya
adalah 851791,32 N, sehingga dapat diperoleh = 64014,5N
dan = 849382,5 N.
Σ = 0
= 0 =
= 146500 64014,5
= 82485,5 N = 83 kN Σ
= 0 = 0
= = 849382,5 N = 849 kN
Gambar 4.21. Gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 3
Menggambarkan poligon gaya untuk mengetahui gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 3, dengan kriteria sebagai berikut:
� �
� �
� �
98
= 0,7325 cm = 146500 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
Gambar 4.22. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 3
Berdasarkan Gambar 4.22 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,7325 cm = 146500 N
= 4,2418 cm = 848360 N = 4,2672 cm = 853440 N
= 0,4318 cm = 86360 N = 4,2418 cm = 848360 N
α = 5,55°
karena dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen
gaya yaitu
atau sebagai berikut:
� �
� �
� α
1367,67 mm
3164,72 mm 47 mm
542,3 mm 544,3 mm
60,41 mm �
� �
� �
a
b
99
= =
= 852877,5 N = 853 kN Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang
bekerja pada lift arm pada posisi 3 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi
metode grafis. d.
Posisi 4 Pada posisi 4 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan
kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai , kemudian dilanjutkan
persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya .
Σ = 0
+ = 0
510,24=1465003373,03 =
= 968463,7 N = 968 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya ,
dimana besar sudut α dan β dapat dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 4, sedangkan untuk besarnya
adalah 968463,7 N, sehingga dapat diperoleh = 414491,7 N
dan = 875281,9 N.
Σ = 0
= 0 =
= 414491,7 146500
= 267991,7 N = 268 kN Σ� = 0
� � = 0 � = �
� = 875281,9 N � = 875 kN
100
Gambar 4.23. Gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 4
Menggambarkan poligon gaya untuk mengetahui gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 4, dengan kriteria sebagai berikut:
= 146500 N Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5
N atau 5 kN
Gambar 4.24. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 4
Berdasarkan Gambar 4.24 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,7325 cm = 146500 N
�
� �
�
� �
� �
� �
� α
1433,05 mm 3373,03 mm
47 mm 542,3 mm
510,24 mm 60,41 mm
� �
�
� �
a
b
101
= 4,826 cm = 965200 N = 4,572 cm = 914400 N
= 1,3462 cm = 269240 N = 4,3688 cm = 873760 N
α = 17,02°
karena dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari
dengan bantuan sudut
α yang dibentuk oleh garis kerja gaya dan perhitungan komponen
gaya yaitu
atau sebagai berikut:
= =
915567,7 N = 916 kN Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang
bekerja pada lift arm pada posisi 4 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi
metode grafis. e.
Posisi 5 Pada posisi 5 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan
kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai , kemudian dilanjutkan
persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya .
Σ = 0
+ = 0
333,46=1465002533,88 =
= 1113217,2 N = 111 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya ,
dimana besar sudut α dan β dapat dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 4, sedangkan
102
untuk besarnya adalah 1113217,2 N, sehingga dapat diperoleh
= 935522,6 N dan
= 603365,5 N. Σ
= 0 = 0
= = 935522,6
146500 = 789022,6 N = 789 kN
Σ = 0
= 0 =
= 603365,5 N = 603 kN
Gambar 4.25. Gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 5
Menggambarkan poligon gaya untuk mengetahui gaya silinder lift yang tersedia pada posisi 5, dengan kriteria sebagai berikut:
= 0,7325 cm = 146500 N �
� �
�
� �
103
Skala penggambaran : 1 cm mewakili 5 N atau 5
kN
Gambar 4.26. a Poligon gaya, b Free body diagram akibat distribusi gaya silinder lift pada posisi 5
Berdasarkan Gambar 4.26 dapat diketahui beberapa hal sebagai berikut: = 0,7325 cm = 146500 N
= 5,4864 cm = 1097280 N
�
�
� �
� α
1433,05 mm 3373,03 mm
47 mm 542,3 mm
60,41 mm �
� �
� �
a
b
104
= 4,8768 cm = 975360 N = 3,8608 cm = 772160 N
= 2,9178 cm = 594360 N α
= 52,59° karena
dari hasil perhitungan belum diketahui, maka akan dicari dengan
bantuan sudut α yang dibentuk oleh garis kerja gaya
dan perhitungan komponen gaya
yaitu atau
sebagai berikut: =
= 993345,2 N = 993 kN
Berdasarkan hasil data perhitungan serta grafis dapat diketahui besar gaya yang bekerja pada lift arm pada posisi 5 akibat distribusi gaya silinder lift. Selisih yang
terjadi antara kedua data perhitungan dapat dikarenakan pembulatan nilai atau rugi metode grafis.
4. Gaya Digging yang Tersedia
Pada perhitungan ini akan diketahui gaya digging yang disediakan serta gaya
dihasilkan oleh pin lift arm rear akibat bekerjanya gaya silinder hidrolik lift
pada setiap posisi digging maupun loading, dengan menggunakan Persamaan kesetimbangan
gaya. Gaya-gaya yang dihitung adalah dan
akibat bekerjanya = 812245,7 N.
a. Posisi 1
Pada posisi 1 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 = 0
= 1573,74=812245,7538,58
105
= = 277974,31 N = 278 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 1 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 47888,31 N, dan
= 810832,8 N. Σ
= 0 = 0
= = 810832,8
277974,31 = 532858,49 N = 533 kN
Diketahui bahwa dan
merupakan komponen gaya dari , untuk
mengetahui nilai dapat dilakukan dengan perhitungan komponen gaya, dimana
sudut α= 5,14° diperoleh dengan bantuan sketsa pada solidworks, sehingga: =
= 534529,5 N = 534 kN
Gambar 4.27. Gaya digging yang tersedia pada posisi 1 �
� �
�
� �
Σ� = 0 � � = 0
� = � � = 47888,31 N
� = 479 kN
106
b. Posisi 2
Pada posisi 2 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 = 0
= 1374=812245,7542,74
= = 320842,96 N = 321 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 2 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 8080,393 N, dan
= 812205,5 N. Σ
= 0 = 0
= = 812205,5
320842,96 = 491362,04 N = 491 kN
Σ = 0
= 0 =
= 8080,393 N = 81 kN
Diketahui bahwa dan
merupakan komponen gaya dari , untuk
mengetahui nilai dapat dilakukan dengan perhitungan komponen gaya, dimana
sudut α= 0,94° diperoleh dengan bantuan sketsa pada solidworks, sehingga: =
107
= 492545,9 N = 492 kN
Gambar 4.28. Gaya digging yang tersedia pada posisi 2
c. Posisi 3
Pada posisi 3 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 = 0
. =
1173,83=812245,7544,3 =
= 376634,9 N = 377 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 3 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 61042,51 N, dan
= 809948,7 N. Σ
= 0 = 0
�
� �
� �
�
108
= = 809948,7
376634,9 = 433313,8 N = 433 kN
Σ = 0
= 0 =
= 61042,51 N = 610 kN
Diketahui bahwa dan
merupakan komponen gaya dari , untuk
mengetahui nilai dapat dilakukan dengan perhitungan komponen gaya, dimana
sudut α= 8,02° diperoleh dengan bantuan sketsa pada solidworks, sehingga: =
= 437521,87 N = 438 kN
Gambar 4.29. Gaya digging yang tersedia pada posisi 3
d. Posisi 4
Pada posisi 4 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. �
� �
� �
�
109
Σ = 0
= 0 =
126,01=812245,7510,24 =
= 3288947,27 N = 3289 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 4 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 347632,2 N, dan
= 734094,7 N. Σ
= 0 = 0
= = 734094,7
3288947,27 = 4023041,97 N = 4023 kN
Σ = 0
= 0 =
= 347632,2 N = 348 kN
Diketahui bahwa dan
merupakan komponen gaya dari , untuk
mengetahui nilai dapat dilakukan dengan perhitungan komponen gaya, dimana
sudut α= 4,94° diperoleh dengan bantuan sketsa pada solidworks, sehingga: =
= 4036954,8 N = 4037 kN
110
Gambar 4.30. Gaya digging yang tersedia pada posisi 4
e. Posisi 5
Pada posisi 5 perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan kesetimbangan momen pada titik C untuk mengetahui nilai
, kemudian dilanjutkan persamaan kesetimbangan gaya untuk mengetahui nilai komponen gaya
. Σ
= 0 = 0
= 2229,95=812245,7333,46
= = 121460,8 N = 121 kN
Gaya-gaya dan
diperoleh dari perhitungan komponen gaya , dapat
dilihat pada Tabel 4.3 untuk posisi 4 saat silinder lift dalam kondisi head end, diketahui
= 812245,7 N sehingga = 682593 N, dan
= 440238,5 N. Σ
= 0 = 0
= = 440238,5
121460,8 = 561699,3 N = 562 kN
Σ = 0
= 0 �
� �
�
� �
111
= = 682593 N = 682 kN
Diketahui bahwa dan
merupakan komponen gaya dari , untuk
mengetahui nilai dapat dilakukan dengan perhitungan komponen gaya, dimana
sudut α= 50,55° diperoleh dengan bantuan sketsa pada solidworks, sehingga: =
= 883982,4 N = 884 kN
Gambar 4.31. Gaya digging yang tersedia pada posisi 5
4.1.4 Nilai pV Bantalan
Pada perhitungan ini akan diketahui nilai pV dari bantalan lift arm yang diakibatkan oleh bekerjanya tekanan permukaan serta kecepatan linier saat perubahan posisi, yang
kemudian akan dibandingkan dengan nilai pV dari material bantalan yang digunakan yaitu perunggu alumunium C95200 yang merupakan material asumsi karena keterbatasan data
yang diperoleh, untuk spesifikasi material acuan dapat dilihat pada Tabel 2.1, sedangkan �
� �
�
� �
112
gaya F yang digunakan merupakan gaya maksimum bantalan lift arm yang diperoleh dari beberapa perhitungan gaya silinder hidrolik dan distribusi gaya pada pin. Pada Tabel 4.4
dapat dilihat spesifikasi bantalan lift arm serta gaya maksimum yang digunakan untuk membantu dalam proses perhitungan.
Pada Gambar 4.32 dapat dilihat perubahan posisi lift arm yang menyebabkan terjadi perubahan sudut dalam waktu tertentu. Perubahan sudut kontak yang terjadi untuk masing-
masing bantalan lift arm akibat perubahan posisi dapat dilihat pada Tabel 4.6, kriteria perubahan posisi untuk bantalan rear dan center lift berbeda dengan bantalan front, hal
tersebut dikarenakan berdasarkan proses bekerjanya bucket maksimal load dan dump yang tidak dipengaruhi oleh perubahan posisi lift arm, sehingga dapat dituliskan sudut
kontak yang dibentuk oleh bantalan front sebesar 98° dalam waktu 2,9 detik yang diperoleh berdasarkan spesifikasi sedangkan untuk bantalan center lift dan front, sudut
kontak diperoleh dengan bantuan sketsa pada solidworks.
Tabel 4.4. Spesifikasi bantalan lift arm Bantalan
Lebar mm
Diameter dalam mm
Diameter luar mm
Gaya N Front
186-9776 131,96
127,32 152,64
376634,9 Center lift 1V-7002
107,19 114,63
139,9 812245,7
Rear 1V-7038 182.88
165,44 184,28
833905,5
Tabel 4.5. Spesifikasi perubahan sudut kontak bantalan center lift dan rear akibat perubahan posisi dalam waktu tertentu.
Posisi Waktu
detik Center lift
Rear Sudut yang dibentuk
Sudut yang dibentuk 1 ke 2
0,85 3,95°
3,77° 1 ke 3
1,19 7,69°
7,44° 1 ke 4
3,39 28,72°
29,93° 1 ke 5
6,8 60,56°
69,15°
113
a b
Gambar 4.32. a Posisi 1, b Perubahan posisi lift arm
Contoh perhitungan nilai pV untuk bantalan center lift 1V-7002, diketahui bahwa semakin besar sudut yang dibentuk akibat pergerakan lift arm, maka akan semakin besar
pula putaran poros yang terjadi, hal tersebut pula meningkatkan kecepatan linier poros, oleh karena itu untuk perhitungan pV bantalan center lift digunakanlah sudut kontak
maksimum pada center lift yang terbentuk akibat perubahan posisi lift arm dapat dilihat pada Tabel 4.6, yaitu pada posisi 1 ke 5 dengan besar sudut yang dibentuk adalah 60,56°,
sehingga proses perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut: 1.
Mengubah sudut kontak kedalam radian Diketahui bahwa
π rad= 180°, sehingga sudut kontak dapat diubah kedalam radian dengan cara sebagai berikut:
= 60,56°180° = 0,34
π rad 2.
Mengetahui waktu tempuh Pada spesifikasi Gambar L.2 dapat dilihat hydraulic cycle time raise adalah 6,8
detik atau dapat diartikan bahwa waktu tempuh lift arm dari dasar posisi 1 hingga posisi maksimum posisi 5 untuk mencapai sudut kontak 60,56° pada bantalan center
lift adalah 6,8 detik, sehingga waktu tempuh yang digunakan adalah 6,8 detik.
A B
B
A �
� �
�
1 2
3 4
5
114
3. Mencari kecepatan sudut
Kecepatan sudut merupakan besar sudut yang dibentuk radian dalam satuan waktu tertentu detik, dimana untuk jarak posisi 1 ke 5 sudut yang dibentuk adalah
0,34 π rad = 1,0676 rad dengan waktu 6,8 detik, sehingga dapat dituliskan:
= atau 0,157 raddetik
4. Mencari kecepatan n rpm
Untuk mengetahui kecepatan pada posisi 1 ke 5, maka digunakan Persamaan 2.11, sehingga dapat diketahui dengan cara berikut ini:
n =
n =
n = 1,5 rpm
5. Mencari kecepatan linier tap
Perhitungan kecepatan linier tap berdasarkan pada Persamaan 2.10. = πDn60000
= = 0,00899 ms
6. Mencari tekanan permukaan bantalan
Perhitungan tekanan permukaan bantalan berdasarkan pada Persamaan 2.9, dimana L dan D berdasarkan pada Tabel 4.4 dan F merupakan gaya maksimum bantalan lift arm
center lift yang diperoleh dari beberapa perhitungan gaya silinder hidrolik dan distribusi
gaya pada pin.
66,105 Nmm² 66105 kPa
7. Mencari nilai pV bantalan
Perhitungan nilai pV bantalan berdasarkan pada Persamaan 2.12, kemudian dikali 2 agar dapat dibandingkan dengan nilai pV acuan, dimana hal tersebut merupakan
prosedur perancangan bantalan.
115
pV = P.V pV = 661050,00899
pV = 594,3 kPa.ms
untuk mempermudah proses pengolahan data, maka data perhitungan dibentuk kedalam Tabel 4.6 dan 4.7, pada kedua Tabel tersebut dapat diketahui hasil perhitungan yang
berdasarkan pada urutan contoh perhitungan nilai pV untuk bantalan center lift 1V-7002, serta pemeriksaan pV bantalan terhadap pV acuan.
Tabel 4.6. Pengolahan data
Kode bantalan Sudut
Waktu detik
Kecepatan sudut
raddetik Kecepatan
putar rpm
Tekanan permukaan
kPa Kecepatan
linier ms
° rad
Front 186-9776
98 0,54π
2,9 0,585
5,59 22417,21
0,037 Center lift 1V-7002
60,56 0,34π
6,8 0,157
1,5 66105
0,00899 Rear 1V-7038
69,15 0,38π
0,175 1,68
27561.96 0,0145
Tabel 4.7. Pemeriksaan keamanan bantalan lift arm.
Kode bantalan pV perhitungan yang
telah dikali 2 kPa.mdetik
Perbandingan pV acuan
kPa.mdetik Keterangan
Front 186-9776
1658,88 4375
Bantalan aman Center lift 1V-7002
1188,6 Bantalan aman
Rear 1V-7038 800,02
Bantalan aman
Berdasarkan pada Tabel 4.6 dan 4.7 dapat diketahui bahwa kecepatan linier memiliki pengaruh yang besar terhadap nilai pV bantalan, hal tersebut dapat dilihat pada tekanan
permukaan bantalan front 186-9776, dimana tekanan permukaan yang dihasilkan merupakan yang terendah jika dibandingkan dengan tekanan permukaan pada bantalan
lainnya, akan tetapi nilai pV yang dihasilkan merupakan yang tertinggi.
116
Pada Tabel 4.7 dapat dilihat bahwa konstruksi bantalan lift arm yang digunakan aman terhadap tekanan permukaan dan kecepatan linier yang terjadi akibat perubahan posisi lift
arm dan gaya yang bekerja saat underground loader melakukan fungsinya, atau dapat
dikatakan bantalan lift arm tidak akan mengalami kerusakan apabila gaya yang bekerja sesuai dengan prinsip perhitungan metode perolehan data. Nilai pV perhitungan lebih
rendah dibanding nilai pV acuan, jika disesuaikan dengan proses perhitungan maka dapat dikatakan pV acuan terlalu tinggi sehingga agar lebih optimal dengan kostruksi bantalan,
material acuan diubah menjadi perunggu berpori atau berisi minyak dengan nilai pV 1750 kPa.mdetik.
4.1.5 Tegangan Geser Maksimum
