Perancangan Forklif Sebagai Alat Pengangkat Yang Digunakan Di PT. Sinar Sosro Dangan Kapasitas Angkat 2500 (Kg)

3. Bapak Tulus Burhanudin ST. MT. sebagai Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak / Ibu Staf Pengajar dan seluruh Pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Pimpinan Perusahaan PT.Sinar Sosro yang membantu penulis dalam melaksanakan survey studi lapangan.

6. Ayahanda dan Ibunda tercinta serta saudara – saudara dan adik – adikku yang telah memberikan dorongan moril maupun materil kepada penulis.

7. Kekasihku tersayang yang memberikan semangat saat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Rekan – rekan mahasiswa Teknik Mekanik Industri D-IV stambuk 02, 03, 04, yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Besar harapan penulis ,agar kiranya tugas sarjana ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Semoga Tuhan yang Membalas semua kebaikan dan bantuan yang diterima penulis selama menyelesaikan tugas sarjana ini.

Medan, Juni 2008 Penulis

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar belakang Perancangan

Perkembangan teknologi yang begitu pesat menuntut manusia untuk berpikir keras dalam merencanakan dan membuat sarana sesuai dengan kebutuhannya. Sampai saat ini kebutuhan akan alat transportasi semakin meningkat untuk mengangkat barang – barang yang dibutuhkan manusia seperti alat pengangkat Forklift. Untuk mengangkat dan memindahkan barang – barang dalam jumlah yang banyak, maka forklift sarana yang efektif.

Hal ini dapat dilihat sejak bahan diterima ditempat penerimaan sampai dipindahkan ketempat penyimpanan bahan, kemudian bahan tersebut akan diolah maka bahan tersebut harus dipindahkan kembali. Demikianlah seterusnya sampai barang tersebut selesai diproses dan dipindahkan ketempat pemeriksaan dan diteruskan kegudang penyimpanan.

Untuk mengatasi masalah tersebut dibutuhkan adanya kegiatan yang disebut pemindah bahan (material handling). Dan dibutuhkan pula alat pengangkat yang disebut forklift yang sering digunakan untuk memindahkan bahan dari suatu lokasi ke lokasi lainnya. Dengan adanya alat ini maka dapat menghemat pemakaian tenaga manusia dan menghemat jam kerja.

1.2. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan perancangan ini dapat dibagi menjadi dua bagian : 1.2.1. Secara Teknis

Tujuan secara teknis dari penulisan adalah :

a. Untuk mengetahui prinsip kerja pesawat angkat pada Forklift.

b. Dapat menentukan jenis bahan untuk peralatan yang akan dibahas dan menyesuaikan bahan tersebut dengan standard yang ada.

c. Mampu meringankan pekerjaan manusia. 1.2.2. Secara akademis

Tujuan secara akademis dari penulisan ini adalah : a. Untuk melengkapi persyaratan tugas akhir

b. Agar menambah pengetahuan setiap mahasiswa dalam mengaplikasikan serta mengembangkan teori dan praktek yang dipelajari.

1.3. Metode Penulisan

Metode penulisan yang dilakukan pada penulisan ini adalah :

a. Melakukan observasi langsung di lapangan dan mencari data – data yang mendukung penulisan.

b. Melakukan studi literatur yaitu mempelajari buku – buku referensi yang berhubungan dengan penulisan.

c. Konsultasi dengan dosen pembimbing perihal tata cara penulisan dan pembahasan pokok permasalahan.

1.4.Batasan Masalah

Agar pokok permasalahan tidak terlalu luas maka penulis membuat suatu batasan masalah yang merupakan ruang lingkup penulisan yaitu perhitungan dan pemeriksaan bagian – bagian utama pada komponen pesawat angkat forklift yang meliputi :

a. Fork Assembly ( garpu ) b. Inner Mast ( tiang dalam ) c. Outer Mast ( tiang luar )

d. Lift dan Tilt cylinder ( pengangkat dan kemiringan silinder ) e. Pemilihan bantalan ( roller )

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Prinsip Kerja Sistem Hidroulik PadaForklift

Sebagai motor penggerak utama Forklift ini digunakan mesin diesel 115

PS, dengan putaran mesin 1500 rpm dan putaran dari mesin inilah yang

digunakan untuk menggerakkan pompa oli ( oil pump ) dan oli dari tangki utama

di pompakan, sehingga mengalir menuju Control valve. Didalam control valve ini

terdapat dua katup utama yaitu Lift valve dan Tilt valve. Lift valve berfungsi

untuk mengontrol keluar masuknya batang torak pada lift silinder sehingga dapat

menaikkan dan menurunkan beban. Tilt valve berfungsi untuk mengontrol keluar

masuknya batang torak pada tilt silinder sehingga dapat memiringkan tiang

pengangkat.

Untuk menggerakkan batang torak pada lift silinder luar, dialirkan oli

pada bagian bawah dari lift silinder. Hal ini dapat dilakukan dengan mengontrol

lift valve sehingga posisinya kesebelah kanan. Dengan demikian oli dapat

mengalir kebagian bawah lift silinder ini, maka batang torak akan terangkat keatas

sedangkan oli yang terdapat di bagian atas lift silinder langsung keluar menuju

tangki utama. Untuk menghentikan gerakan torak ini, dapat dilakukan dengan

mengembalikan pada posisi liftvalve ketengah. Sedangkan untuk menurunkan dan

memasukkan kembali batang torak ini dapat dilakukan dengan mengontrol lift

valve pada sebelah kiri. Karena adanya berat garpu dan beban, maka torak akan

mendorong oli yang ada di bagian lift silinder ini keluar dari lift silinder.

Pengontrolan terhadap lift valve dan tilt valve tidak dapat dilakukan secara

bersamaan. Hal ini untuk menjaga agar tidak terjadinya bahaya terhadap kerja dari

forklift secara keseluruhan.

2.2. Prinsip Kerja Alat Angkat Forklift

Pada Forklift terdapat suatu alat yang disebut dengan Fork. Fungsi fork ini

adalah sebagai pemegang landasan beban yang mana fork ini terpasang pada

kerangka ( backrest ) sebagai pembawa garpu dan tiang penyokong mast. Fork

assembly diikatkan ke salah satu ujung rantai dan yang lainnya terikat pada beam

tiang penyokong. Rantai ini bergerak sepanjang puli ( wheel ) yang melekat pada

ujung atas dari batang torak pada lift silinder.

Berputarnya puli ini akibat dari tekanan fluida di dalam lift silinder yang

mengakibatkan tertariknya salah satu ujung yang terikat pada beam tiang

penyokong ( outer mast ). Karena rantai terikat, maka pulilah yang berputar

sekaligus naik turun oleh gaya tarik yang timbul pada rantai, sedangkan ujung

rantai yang lainnya akan bergerak mengangkat backrest dan forknya sampai

ketinggian maksimum yaitu 3000 ( mm ) seperti terlihat pada gambar 2.1

2.3. Bagian – Bagian Utama Alat Angkat Forklift.

Gambar 2.2. Skema Forklift

Pada gambar 2.2. dapat diketahui bagian bagian utama alat angkat Forklift

juga dapat diketahui tinggi angkat maksimum forklift yaitu 3000 ( mm ), jarak

sumbu roda, lebar garpu, tinggi garpu dan sudut kemiringan garpu yaitu 100

2.3.1. Fork Assembly ( Garpu ) dan Backrest ( Pelindung )

.

Garpu ini berfungsi sebagai landasan dimana barang atau beban yang akan

diangkat atau dipindahkan. Garpu ini dapat digeser – geser sepanjang Finger

Board yaitu dengan mengangkat knob yang terdapat pada pengarah atas garpu.

Garpu ini ada dua buah dan diletakkan simetris sebelah kiri dan sebelah kanan lift

Backrest berfungsi sebagai pelindung mast, supaya beban pada garpu tidak

jatuh ke mast pada posisi miring kebelakang. Dengan adanya Backrest ini maka

barang atau beban dapat ditahan sehingga tidak menyentuh mast.

2.3.2. Outer Mast

Outer mast merupakan tiang penyokong utama dari alat angkat ini. Outer

Mast juga berfungsi sebagai alur pergerakan dari Inner Mast dan sebagai dudukan

dari ujung batang torak tilt silinder.

2.3.3. Inner Mast

Inner Mast merupakan tiang penyokong pada tinggi angkat tingkat kedua.

InnerMast juga berfungsi sebagai alur pergerakan dari Fork Assembly pada tinggi

angkat tingkat pertama dan kedua.

2.3.4. Lift Silinder

Lift silinder berfungsi sebagai pengatur pengangkatan dan penurunan

garpu dan beban. Pergerakan dari batang torak diatur oleh oli yang masuk dan

yang keluar dari Lift silinder.

2.3.5. Tilt Silinder

Tilt silinder berfungsi sebagai pengatur kemiringan komponen alat angkat

Adapun bagian – bagian utam dari Forklift ini dapat dilihat pada

gambar 2.3.

Gambar 2.3. Komponen Alat angkat Pada Forklift

Keterangan gambar :

1. Fork Assembly dan Backrest ( Garpu dan Pelindungnya )

2. Outer Mast ( Tiang Luar )

3. Inner Mast ( Tiang Dalam )

4. Lift Cylinder ( Pengatur Pengangkatan )

5. Tilt Cylinder ( Pengatur Kemiringan )

2.4. Ukuran dan Bentuk Beban yang Diangkat

Bentuk dan ukuran sangat menentukan bahan yang akan diangkat, dan hal

ini sangat menentukan pengunaan dari Forklift. Karena untuk pengangkatan bahan

dan berat tertentu maka digunakan forklift tertentu pula. Misalnya untuk

kapasitas diatas 2500 ( kg ). Dari gambar 2.4. dapat diketahui ukuran dari

Backrest.

Gambar 2.4. Backrest

Komponen – komponen Forklift yang akan dibahas.

1. Garpu

Pada kompenen ini terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk

menghitung kekuatan, berat dari bahan yang digunakan.

a. Titik berat garpu

X =

3 2 1

3 3 2 2 1

1. . .

A A A

x A x A x A

+

+ +

+

atau

Y =

3 2 1

3 3 2 2 1

1. . .

A A A

y A y A y A

+ +

+ +

b. Berat garpu

Wg = ( V1 + V2 + V3

c. Momen tahanan lentur yang terjadi

) . ρ

Wbt = 1/6 . b . h2

d. Tegangan lentur yang terjadi

……… ( lit. 4, hal 104 )

σb bt

b W M

= ……… ( lit. 1, hal 112 )

e. Tegangan geser yang terjadi

τg A F

=

f. Momen inersia penampang garpu

Ix = . . 3

12 1

h b

2. Backrest

Pada kompenen ini terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk

menghitung berat dari bahan yang digunakan.

Berat Backrest

W = Q . L1 + Q . L

3. Pengarah Atas

2

Pada kompenen ini terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk

menghitung kekuatan dari bahan yang digunakan

a. Tegangan tarik ijin

σt

V

maks t σ

b. Tegangan tarik yang terjadi

σn

A Fn =

4. Knob Assembly

Pada kompenen ini terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk

menghitung kekuatan dari bahan yang digunakan

Gambar 2.5. Knob Assembly

a. Tekanan permukaan

qo

z h d

W

. . . ₂

π

=

5. Inner Mast ( Tiang Utama )

Pada kompenen ini terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk

menghitung kekuatan dari bahan yang digunakan

d = diameter efektif h = tinggi kaitan z = jumlah ulir

Beban ekivalen dinamis

Pr = x . v . Fr + y . Fa

6. Pompa

Pompa yang digunakan pada Forklift ini adalah pompa roda gigi. Pada

komponen roda gigi ini digunakan beberapa rumus untuk menghitung kekuatan

pompa tersebut, kapasitas pompa dan daya pompa.

a. Luas penampang piston pada lift cylinder

A = . 2 4 d π

b. Kecepatan angkat lift cylinder

v =

60 . . . 2 1 πd n

c. Kapasitas pompa untuk lift cylinder

Q = A . v

d. Daya pompa roda gigi

Nrg

1 . 2700

.

η ρ rg Q

=

e. Kapasitas pompa untuk tilt cylinder

Q =

ρ η .Nrg

.

2700 ₁

7. Bantalan

Pada kompenen ini terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk

menghitung kekuatan dari bahan yang digunakan

a. Beban ekivalen dinamis

b. Umur bantalan

Lh ( /ρ)ρ

. . 60

106

c n =

c. Kapasitas bantalan

c = ρ

ρ

/ 1 6

10 . . 60

  

 nLh

d. Tegangan geser

τg

A F =

8. Sproket dan Rantai

Pada kompenen ini terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk

menghitung kekuatan dari bahan yang digunakan

a. Kekuatan tarik rata – rata rantai

Fs =

f tr S F

b. Diameter Pitch sproket

dp =

) / 180

( Z

Sin P

c. Jumlah gigi

Z =

) / arcsin(

180

dp P

BAB III

PERHITUNGAN BAGIAN – BAGIAN UTAMA

3.1. Garpu dan Pelindungnya

Bagian ini merupakan komponen yang berhubungan langsung dengan

material yang akan dipindahkan. Garpu berfungsi sebagai tempat landasan dimana

material yang akan dipindahkan, ditempatkan. Garpu dapat digeser sepanjang

Finger Board karena adanya alur Finger Board. Untuk menghentikan pergerakan

garpu pada Finger Board, maka pengarah atas dari garpu dilengkapi dengan

stopper ( knob ). Knob ini dapat ditarik apabila hendak menggeser kedudukan

garpu.

Pada dudukan Finger Board terdapat dudukan rantai yaitu sebagai

pengikat rantai pada Fork Assembly sehingga dapat menaikkan dan menurunkan

Fork Assembly ini. Backrest berfungsi sebagai pelindung dari material yang akan

dipindahkan, sehingga material tersebut tidak akan menyentuh tiang utama ( mast

). Pada perancangan ini, kekuatan dari backrest tidak dihitung, tetapi dianggap

sudah aman digunakan.

Keterangan gambar :

1 Garpu ( fork ) 6. Finger Board bawah

2 Knob 7. Dudukan Finger Board

3 Pengarah atas 8. Dudukan rantai

4 Pengarah bawah 9. Bantalan

5 Finger Board atas 10. Bantalan

3.1.1 Garpu ( Fork )

Garpu ini merupakan komponen yang paling penting, karena komponen

ini langsung berhubungan dengan bahan / material yang akan diangkat. Oleh

karena itu perlu dilakukan perhitungan yang serius, garpu dapat digeser sepanjang

finger Board. Gerakan garpu ini vertikal, fungsinya untuk menaikkan dan

menurunkan benda yang akan diangkat, garpu harus dapat beban seberat 2500 kg

ditambah berat garpu itu sendiri.

W9

920

120

420 500

I 60

540

0 Y

X

Gambar 3.3. Koordinat Titik Berat Garpu

Titik berat garpu

X = 3 2 1 3 3 2 2 1

1. . .

A A A x A x A x A + + + + = ) 5 , 0 . 60 . 500 ( ) 60 . 420 ( ) 60 . 540 ( ) 667 . 646 )( 5 , 0 . 60 . 500 ( ) 270 )( 60 . 420 ( ) 30 )( 60 . 540 ( + + + +

= 434,72 ( mm )

Y =

3 2 1 3 3 2 2 1

1. . .

A A A y A y A y A + + + + = ) 5 , 0 . 60 . 500 ( ) 60 . 420 ( ) 60 . 540 ( ) 40 )( 5 , 0 . 60 . 500 ( ) 30 )( 60 . 420 ( ) 270 )( 60 . 540 ( + + + +

= 251,34 ( mm )

Dimana :

A1 = luas bidang I

A2 = luas bidang II

A3 = luas bidang III

x2 = jarak cg2 pada sumbu x yang ditinjau terhadap sumbu y ; x3 = jarak cg3 pada sumbu x yang ditinjau terhadap sumbu y ; y1 = jarak cg1 pada sumbu y yang ditinjau terhadap sumbu x ; y2 = jarak cg2 pada sumbu y yang ditinjau terhadap sumbu x ; y3 = jarak cg3 pada sumbu y yang ditinjau terhadap sumbu x ; Berat garpu total dapat dihitung dengan rumus : Wg = Wg1+Wg2+Wg3

Dimana :

Wg1 = berat garpu elemen I

Wg2 = berat garpu elemen II

Wg3 = berat garpu elemen III

Karena, W = ρ . V

Maka,

W = ( V1+V2+V3).ρ Dimana :

ρ = berat jenis bahan garpu ( kg/m3 )

V = volume ( mm )

Bahan yang digunakan garpu ini dari baja carbon paduan dengan berat

jenis bahan baja 7850 (kg/m3). ( Lit 4,hal 620 )

Jadi,

Wg = (540.60.120)+(420.60.120)+(500.60.0,5.120) (7850.10-9)

= 68,39 (kg)

Sedangkan berat elemen II dan III, masing – masing adalah :

Wg2 = V2.ρ = (420.60.120)(7850.10-9) = 23,74 (kg)

Wg3 = V3.ρ = (500.60.0,5)(7850.10-9

a. Perhitungan kekuatan garpu

)

= 14,13 (kg)

y

Wb

Wg

790

12,9

225,2 B FB

405

A

FyA

FxA

Gambar 3.4. Garpu pada posisi nol derajat

Garpu dapat menahan beban maksimum 2500 (kg), jadi untuk satu garpu

dapat menahan beban maksimum1250 (kg). Dalam hal ini beban yang bekerja

dianggap sebagai beban titik.

Momen lentur yang terjadi :

MA = Wg2.210+Wg3.586,7+Wb.750

= (23,74)(210)+(14,13)(586,7)+(1250)(750)

= 950775,471 (kgmm)

Momen tahanan lentur :

Wbt = 1/6.b.h2………(Lit.4 hal 104)

= 72000 (mm3

bt b W M

)

Tegangan lentur yang terjadi :

σb = ( Lit 1 hal 112) dimana;

Mb = momen lentur yang terjadi (kgmm)

Wbt = momen tahanan lentur (mm3

72000 471 , 950775

)

Jadi; σb =

= 13,20 (kg/mm2)

Tegangan geser yang terjadi ;

τg

A F

= =

( )( )

120 60 1250 13

, 14 74 ,

23 + +

= 1,7887 (kg/mm2)

Karena harganya kecil maka diabaikan.

Gambar 3.5. Penampang Garpu

Pada penampang garpu ini dapat dilihat pandangan garpu dari depan /

penampang garpu. Dari gambar 3.5. dapat diketahui luas penampang garpu

b. Defleksi yang terjadi pada garpu

Untuk mengetahui lenturan yang terjadi pada garpu, maka perlu dilakukan

analisa perhitungan untuk mengetahui batas toleransi lenturan yang diijinkan.

Gambar 3.6. Lenturan pada garpu

Karena berat beban jauh lebih besar dari berat garpu, maka dalam hal ini

berat garpu diabaikan. Besarnya defleksi (lenturan) mmaksimum yang terjadi

pada garpu (titik c), dihitung dengan momen luasan.

y = I E

x A

. .

dimana :

y = defleksi (lenturan) yang terjadi (mm)

E = modulus elastisitas bahan (kg/mm2)

A = luasan bidang momen (mm)

x = jarak titik berat bidang momen keujung garpu (mm)

Ix = momen inersia penampang garpu terhadap sumbu mendatar (mm4)

Bahan yang digunakan adalah baja, dimana modulus elastisitasnya adalah

200 Gpa = 20,4.103 (kg/mm2

Ix =

). (lit.4 hal 620)

Momen inersia penampang garpu terhadap sumbu mendatar dapat dihitung

dengan rumus :

12 1

=

12 1

(120)(60)3 = 2160000 (mm)

A = (Wb.L)(0,5 L) = (1250)(750)(0,5)(750) = 351 562 500 (kg/mm2

3 1

)

x = 920 - .750 = 670 (mm)

jadi :

y = 5,36

) 2160000 )(

10 . 4 , 20 (

) 670 )( 351562500 (

3 = (mm)

Dari hasil perhitungan defleksi yang terjadi y = 5,36 (mm)

3.1.2. Backrest

Backrest berfungsi sebagai pelindung tiang utama dan silinder dari beban

yang terdapat pada garpu. Dalam perancangan ini, besarnya gaya – gaya yang

bekerja pada backrest tidak dihitung. Namun demikian bahan yang digunakan

ditentukan dari baja profil “L” yaitu ukuran 45x45x8 dan 45x30x6. sedangkan

pengelasan ditentukan ketebalannya 4 (mm).

Berat backrest dapat dihitung dengan persamaan :

W = q1.L1+q2.L2

Dimana : q = berat teoritis persatuan panjang

L = panjang bahan yang dibutuhkan

Untuk ukuran 45x45x8, q = 5,15 (kg/m) ( lit.4, hal.634 )

45x30x6, q = 3,25 (kg/m) ( lit.4, hal.637 )

Jadi,

W = q1.L1 + q2.L2

W = (5,15.10-3)(900+900+1060+1060)+(3,25.10-3

3.1.3. Pengarah Atas

)(200+200+200)

= 22,2 (kg)

a. Perhitungan kekuatan pengarah atas

y

Wb

Wg

790

12,9

225,2 B FB

405

A

FyA

FxA

Gambar 3.7. Garpu pada posisi nol derajat

∑MB =0

Wb.790 + Wg.225,2 – FXA.405 = 0

(1250)(790)+(45,6)(225,2)-FXA.405 =0

FXA 2463,6

405 12 , 997769

=

= (kg)

∑Fy = 0

FyA-Wb- Wg = 0

FyA+Wb+ Wg = 1250+45,6 = 1295,6 (kg) ∑Fx = 0

FXA - FXB = 0

FB = FXA = 2463,6 (kg)

Tegangan geser yang terjadi :

τg

A FXA

=

dimana :

FXA = beban geser yang terjadi (kg)

A = luas penampang geser

= 120x20 = 2400 (mm2)

Jadi,

τg 1,03

2400 6 , 2463

=

= (kg/mm2)

Bahan yang digunakan untuk pengarah atas adalah baja carbon AISI

1035 (UNS G10350 diroll panas) dengan tegangan tarik maksimumnya adalah 72

(kpsi) =- 50,6 (kg/mm2)

Tegangan tarik ijin, σt V

maks t σ

=

Dengan, v = faktor keamanan

= 4 (dipilih)

jadi, σt 12,65

4 6 , 50

=

= (kg/mm2)

Tegangan geser ijin bahan dapat ditentukan berdasarkan hubungan :

τg = (0,6 – 0,8). τt

= 0,7 . τt

= 8,855 (kg/mm

. (dipilih)

= (0,7).(12,65)

2 )

Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser ijin

bahan, maka bahan aman untuk digunakan.

Kalau ditinjau terhadap tarik dan tekan maka tegangan tarik yang terjadi adalah

0,78 (kg/mm2) berarti bahan aman terhadap tarik.

Tegangan tekan ijin dapat ditentukan dari hubungan persamaan :

σtk = ( 1,5 – 2,5 ).σt (lit.2, hal 31) = 2.σt (dipilih)

= (2)(12,65) = 25,3 (kg/mm2

b. Pengelasan Pada Pengarah Atas

)

Karena tegangan tekan yang terjadi lebih kecil dari tegangan tekan ijin

bahan, maka baja AISI 1035 aman untuk digunakan.

Pengelasan pada bagian ini ditentukan yaitu single v-butt joint pada

sisi tegak dan sisi atas sedangkan pada sisi bawah direncanakan adalah single

v-butt joint. Direncakan tebal pengelasan, t = 10 (mm)

Luas bidang lasan,

A = (120 – 2t) (t) + (30) (t) + (120 – 2t) (0,5t√2) + (30) (t)

= (120 – 20) (10) + (30) (10) + (120 – 20) (0,5.10√2) + (30) (10) = 2307,1 (mm2)

Tegangan tarik yang terjadi,

σn A Fn =

dimana :

Fn = beban normal total yang terjadi

Jadi, σn

1 , 2307

5 , 3019

=

` = 1,3 (kg/mm2

3.1.4. Knob Assembly )

Karena tegangan tarik dan tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari

tegangan tarik dan tegangan geser ijin bahan las dan bahan yang dilas maka

pengelasan aman.

Knob ini berfungsi sebagai penahan garpu. Dengan adanya knob ini, garpu

tidak akan bergeser. Dimana prinsip kerjanya sangat sederhanan yaitu apabila

knob ditarik / diangkat, maka garpu dapat bergeser sepanjang finger board dan

apabila knob dilepaskan kembali maka garpu kembali terkunci pada finger board

sehingga garpu tidak dapat bergeser pada finger board.

Keterangan gambar :

a. Ball knob

b. Poros

c. Pin

d. Dudukan pin

e. Pegas

a. Ball knob

Ball knob terbuat dari plastik jenis thermosetting yaitu Epoxy dimana

kekuatan tarik maksimumnya 5 – 20 (kpsi). Dari standard ball knob ( knob bola )

yang ada ditentukan ukuran ball knob, yaitu :

D = 16;20;25;40 ...( lit 6, hal 290 )

= 40 ( dipilih )

d = M4;M5;M8;M10

= M10 ( dipilih )

H = (0,9 – 0,95 )D

= 0,9D ( dipilih )

= 36 ( mm )

Untuk ulir M10, e = 15 (mm), S = 24 (mm)

Sesuai dengan fungsinya ball knob ini berfungsi sebagai pengunci atau

kopling, yang dapat menghubungkan dan melepaskan kaitan. Maka dipakailah

ukuran ball knob seperti diatas, agar pergerakannya tidak terlalu sempit dan

D

S

e

24 M 10

H

Gambar 3.10. Ball knob

Kekuatan tarik Ball knob adalah 5 - 20 kpsi atau 3,5 – 14 (kg/mm2). Dalam

hal ini direncanakan 8,75 (kg/mm2).

Jadi, σt

V

tmaks σ

= v = 3 (direncanakan), dengan range 3-4 pada beban statis.

= 2,9

3 75 , 8

= (kg/mm2) qo= 0,5.τt

= (0,5).(2,9)

= 2,03 (kg/mm2)

Jika ditinjau terhadap titik murni :

σt

A W =

dimana : W = beban angkat

A = luasan bidang yang mengalami tarik,

= (π/4) (L2 – L2

D = diameter luar ulir dalam

= 10 (mm), untuk M10

A = (π/4) (242 – 102) = 373,8 (mm2)

Jadi, σt

8 , 373

10

=

= 0,027 (kg/mm2)

Karena tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan tarik ijin,

maka ball knob aman terhadap tarik.

Jika ditinjau terhadap tekanan permukaan,

Qo

z h d

W

. . . ₂

π

=

Dimana :

qo = tekanan permukaan yang diijinkan = 1,45 (kg/mm2)

w = gaya tarik (kg)

d2

= p e

= diameter efektif = 9,026 (mm), untuk M10

h = tinggi kaitan = 0,812 (mm), untuk M10

z = jumlah ulir = 7,5

2 15

=

jadi,

qo

) 5 , 7 )( 812 , 0 )( 026 , 9 (

10 π

=

Dengan didapatnya tekanan permukaan maka ball knob aman digunakan.

b. Poros

Pada poros ini terjadi tarik dan geser,sedangkan pada ulirnya terjadi tarik,

bahan yang lebih lunak). Poros ini merupakan bagian dari ball Knob, dimana

poros ini berfungsi sebagai pengunci garpu agar dapat menggeser garpu sepanjang

finger board, yang prinsip kerjanya sama dengan kopling yaitu untuk

menghubungkan dan melepaskan garpu.

Gambar 3.11. Poros

Bahan untuk poros ini dipilih dari baja carbon AISI 1010 dengan kekuatan

tarik maksimum 47 (kpsi) = 33 (kg/mm2).

σt

V

tmaks σ

= v = 4 (dipilih)

` = 8,25 4

33

= (kg/mm2) kekuatan tarik yang terjadi :

σt ₂

1 ) 4 /

( d

W π

=

dimana : W = gaya tarik (kg)

d1 = diameter inti ulir luar

Jadi, σt ₂

) 376 , 8 )( 4 / (

10

π

=

= 0,18 (kg/mm2), aman

kekuatan geser yang terjadi yaitu pada dudukan pegas :

τt

t d W

. . π

=

=

13 . 10 .

10 π

= 0,024 (kg/mm2

c. Pin

), aman

Pin disesuaikan dengan bahan standar.

d. Pegas

Pegas ini adalah komponen dari knob, dimana pegas ini terdiri dari lilitan

kawat piano SWP B dengan kekuatan tarik 220 – 240 ( kg/mm2 ). Fungsi dari

pegas ini adalah

sebagai penahan atau pendorong poros agar garpu dapat terkunci dan apabila ball

knob ditarik maka pegas akan tertarik dan garpu dapat bergerak sepanjang finger

Gambar 3.12. Pegas

Dari mekanisme pergerakan ini, direncanakan Hc (solid length) = 10 (mm),

dalam hal ini ditentukan 8 (mm).

Jumlah lilitan,

N = n + (1,5 ÷ 2)

Dimana :

n = 3 ; 4 (dipilih)

Jadi :

N = 4 + 2 ; 2 (dipilih)

= 6 lilitan.

Hc = (n + 1,5).d

Dengan demikian,

8 = (4 + 1,5).d → d (kawat) = 1,45 (mm), dari standard (terlampir), dipilih d (kawat) = 1,60 (mm) ...( lit 6, hal 316 )

Jadi, Hc

Untuk menyesuaikan dengan pergerakan pegas, maka D = 13 (mm) (ditentukan)

= (4 + 1,5) (1,40) = 7,7 (mm)

c = faktor koreksi D = diameter lilitan

Jadi, c = d D = 60 , 1 13 = 8,125

Harga c ini masih dalam batas 4 – 10 (baik).

Faktor Wahl, K =

c c

c 0,615 4 . 4 1 . 4 + −− = 1,180

Tegangan maksimum yang terjadi dipermukaan dalam lilitan pegas ini, adalah :

τ =

3 3 60 , 1 . ) 10 )( 13 )( 8 )( 180 , 1 ( 60 , 1 . . . 8 . π π = W D K

= 95,41 (kg/mm2)

Bahan dipilih dari kawat piano SWP B, dengan kekuatan tariknya 220-240

(kg/mm2).

Besarnya tegangan harus diambil maksimum 80 % dari tegangan tariknya.

Jadi, τd = (0,8) (220) = 176 (kg/mm2

G d W D n . . . . 8 4 3 ).

Karena tegangan yang terjadi terlalu kecil dibandingkan harga ini,maka baik

digunakan.

Lendutan maksimum dapat diketahui dengan persamaan :

δ = Dimana :

N = jumlah lilitan aktif = 4

D = diameter lilitan = 13 (mm)

W = gaya yang bekerja = 10 (kg)

d = diameter kawat pegas = 1,40 (mm)

Jadi,

δ =

) 10 . 8 ( ) 60 , 1 ( ) 10 ( ) 13 )( 4 )( 8 ( 3 4 3

= 22,9 (mm)

Konstanta pegas,

K = 0,745

13 . 4 . 8 60 , 1 . 10 . 8 . . 8 . 3 4 3 3 4 = = D n d G

(kg/mm)...( lit.6, hal 318 )

Tinggi pegas dalam keadaan bebas,

Hf + Hc = 22,9 + 7,7 = 30,6 (mm).

Tinggi pegas dalam keadaan terpasang, Hs direncanakan 20 (mm). Perbandingan

antara tinggi pegas dalam keadaan bebas dengan diameter lilitan pegas harus lebih

kecil dari 4 untuk menghindari tekuk pada pegas. ...(lit.2, hal.

136)

Hf/D = 22,2/13 = 1.7 ----< 4 ; berarti aman.

3.1.5. Pengarah Bawah

Pengarah bawah tidak mendapat beban. Oleh karena itu pada pengarah

bawah tidak dilakukan analisis gaya – gaya. Namun demikian bahan pengarah

bawah ditentukan sama dengan bahan pengarah atas, yaitu baja AISI 1035.

demikian juga, bahan las ditentukan sama dengan bahan las pada pengarah atas.

Pengarah bawah hanya berfungsi sebagai pengarah untuk pergerakan garpu pada

3.1.6. Finger BoardAtas

Gambar 3.13. Finger Board Atas

y =

) 45 . 20 ( ) 100 . 65 ( ) 110 )( 45 . 20 ( ) 50 )( 100 . 65 ( . . 2 1 2 2 1 1 + + = + + A A y A y A

= 57,3 (mm)

x =

) 45 . 20 ( ) 100 . 65 ( ) 5 , 42 )( 45 . 20 ( ) 5 , 32 )( 100 . 65 ( . . 2 1 2 2 1 1 + + = + + A A x A x A

= 33,7 (mm).

Berat Finger Board Atas dapat dihitung dengan rumus :

W = W1+W2

Dimana :

W1 = berat finger board atas elemen pertama

W2 = berat finger board atas elemen kedua. Karena W = ρ.v ;

Dimana : ρ = massa jenis bahan ( kg/cm²) V = volume (mm³).

Bahan yang digunakan untuk Finger Board atas ini dipilih dari baja

dengan berat jenis bahan baja 7850 kg/mm3. Jika dimisalkan Finger Board atas

adalah pejal penuh.

Maka :

W = (7850.10-9) (65.100.1060) + (7850.10-9) (20.45.1060) = 61,6 (kg).

Ix1 = 1/12.bh3 + A1.a2

= (1/12) (65) (100)3 + (645.100) (57,3-50)2 = 5 763 051,667 (mm4)

Ix2 = 1/12.bh3 + A2.a2

= (1/12) (45) (20)3 + (45.20) (110-57)2 = 2529561 (mm4)

Jadi,

Ix = Ix1 + Ix2 = 8 292 612,667 (mm4).

Iy1 = 1/12.h.b3 + A1.c2

= (1/12) (100) (65)3 + (100.65) (33,7-32,5)2 = 2 297 901,667 (mm4)

Ix2 = 1/12.h.b3 + A2.c2

= (1/12) (20) (45)3 + (20.45) (42,5-33,7)2 = 221 571 (mm4)

Jadi,

Iy = Iy1 + Iy2

= 2 519 472,667 (mm4

a. Analisa gaya geser dan momen lengkung / lentur. ).

Gambar 3.14. Gaya –gaya pada Finger Board atas

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa :

Fxc = Fxd = 2463,6 (kg) (maksimum)

Fyc = Fyd = 1295,6 (kg) (maksimum)

Posisi garpu (titik C dan D) yang menyebabkan bahan maksimum pada Finger

Board atas adalah pada saat garpu / pengarah atas berada pada posisi terluar dari

FingerBoard atas. Gaya – gaya searah sumbu x, (berat garpu diabaikan).

RxA = RxB 2463,6

2

6 , 2463 6

, 2463 ( 2

.

= +

=

XD XC F

F

= (kg)

MC = 0

MA = - FXC.260 = -(2463,6)(260) = - 640536 (kgmm)

= 295632 (kgmm)

MD = 0

Momen tahan lengkung / lentur,

Wbt x Iy =

Dimana : Iy = momen inersia luasan terhadap sumbu Y

x = jarak titk berat kesisi luar terbesar pada sumbu X.

Jadi,

Wbt 74761,8

7 , 33 667 , 2519472 =

= (mm3)

Tegangan lengkung/lentur yang terjadi pada arah sumbu X, adalah :

σb =

bt b W M

= 8,6

8 , 74761 640536

= (kg/mm2) Tegangan geser yang terjadi ;

τg A F

=

dimana : A = luas penampang geser

= A1 + A2 = (100.65) + (45.20)

= 7400 (mm2)

Jadi,

τg 0,33

7400 6 , 2463

=

= (kg/mm2)

Gaya – gaya searah sumbu Y, (berat diperhitungkan)

RyA = RyB

2 =

+

+F W

F_{yC yD}

= 1326,4

2 6 , 61 6 , 1295 6 , 1295 = +

+ _(kg)

Mc = - . (0,058).

2 802

− =

q - 185,96

2 802

−

MA = - FyC. (1326,4)(260) (0,058). 2 3402 − − =

260-q. - 185,96

2 802

−

= (kgmm).

MB = - FyD. (1326,4)(260) (0,058). 2

3402

− −

=

260-q. - 348222,9

2 3402

−

= (kgmm).

MD

(

) ( )

185,96

2 80 . 058 , 0 2

802 2

− = −

=

= - (kgmm)

ME = Mg = nol

Momen tahanan lengkung/lentur untuk arah sumbu Y,

Wbt y Ix =

Dimana : Ix = momen inersia luasan terhadap sumbu X,

y = jarak terjauh dari titik berat kesisi luar pada sumbu Y.

Jadi,

Wbt 132258,6

) 37 , 57 120 ( 667 , 8292612 = −

= (mm3)

Tegangan lengkung / lentur yang terjadi pada arah sumbu Y adalah:

σb 2,63

6 , 132258 9 , 348222 = = bt b M M

= (kg/mm2)

Tegangan geser yang terjadi,

τg 0,18

7400 4 , 1326 = = A F

= (kg/mm2

Dari perhitungan di atas dapat diketahui bahwa momen lengkung/lentur

maksimum yang terjadi adalah 8,6 (kg/mm

)

2

) dan tegangan geser maksimum yang

baja AISI 1050, dengan tegangan tarik maksimumnya adalah 105 (kpsi) = 73,7

(kg/mm2

σ

)

Tegangan tarik ijin bahan,

n v

maks σ

=

= 18,4

4 7 , 73

= (kg/mm2) Tegangan lengkung/lentur ijin,

σb = σt = 18,4 (kg/mm2) Tegangan geser ijin,

τg =0,7. σt = (0,7)(18,4) = 12,9 (kg/mm2)

Karena tergangan geser dan tegangan lengkung/lentur yang terjadi lebih kecil dari

tegangan geser dan tegangan bengkok ijin bahan, maka bahan aman untuk

digunakan.

Dengan v = faktor keamanan v = 4 (dipilih)

b. Perhitungan defleksi pada finger board atas P.L P (L1+a) P.a P.a P (L1+a) P.L

P(a+ )

P(a+ ) P.L1 P.L1 L1 L1 2 2 2 2

80 260 380 260 80

FxD y2 y3 D FyD y2 D RyB B RxB B y1 y1 RyA A A RxA Fyc c a a Fxc

0A 0B

Gambar 3.15. Defleksi pada finger board atas

Posisi garpu yang menyebabkan terjadinya defleksi maksimum adalah pada posisi

terluar dari alur finger board atas.

Uraian defleksi untuk arah sumbu x

Dalam hal ini, FxC = FxD

y

= 2463,6 (kg)

1 ) 667 . 2519472 )( 10 . 4 , 20 )( 8 ( ) 380 )( 260 )( 6 , 2463 ( 3 2 = -

= - 0,22 (mm)

Dimana : y1

) 667 , 2519472 )( 10 . 4 , 20 )( 8 ( ) 380 )( 260 )( 6 , 2463 ( 3 2 = -

= - 0,22 (mm)

Untuk konstruksi beam, defleksi maksimum yang diijinkan adalah sepertigaratus

kali panjang beam………... (lit 5 hal 153)

Jadi :

y = .380 1,3

300 1

= (mm)

Karena defleksi yang terjadi lebih kecil dari defleksi ijinnya, maka aman terhadap

defleksi/lenturan. y2 EI a F EI L a

F_{x x}

3 . 2

.

. 2 ₁ 3

− =

-dimana : y2 = defleksi yang terjadi pada titik C dan D

Jadi, y2 ) 667 , 2519472 )( 10 . 4 , 20 )( 3 ( ) 260 )( 6 , 2463 ( ) 667 , 2519472 )( 10 . 4 , 20 )( 8 ( ) 380 ( ) 260 )( 6 , 2463 ( 3 3 3 2 − =

= - 0,89 (mm)

θB EI L a F_x 8 . . ₁ =

-dimana : θB= slope yang terjadi dititk A atau B

θB ) 667 , 2519472 )( 10 . 4 , 20 )( 8 ( ) 380 )( 260 )( 2463 ( 3 =

Slope yang terjadi pada titik D relatif B

θD/B

EI a F_x

2 . 2

=

=

-) 667 , 2519472 )(

10 . 4 , 20 )( 2 (

) 260 )( 6 , 2463 (

3

2

= - 1,62,.10-3 (rad)

Dengan demikian slope mutlak yang terjadi di titk D,

θ = θB+ θD/B

= (-5,92.10-4) + (-1,62.10-3)

= -2,2.10-3 (rad)

Jadi,

y3 = y2 + θ.80

= (-0,89) + (-2,2.10-3)(80) = -1,066 (mm)

Defleksi yang diijinkan,

Y = 1/300 x (260+80) = 1,13 (mm)

Karena defleksi yang terjadi dari defleksi yang diijinkan, maka aman untuk

Uraian defleksi untuk arah sumbu Y,

Dalam hal ini, Fyc = Fyd = 1295,6 (kg)

y1

EI L a F_y

8 . . ₁2 =

-dimana : y1 = defleksi yang terjadi pada titik tengah beam.

I = momen inersia luasan terhadap sumbu x.

= 8292612,667 (mm4)

Jadi, y1

) 667 , 8292612 )(

10 . 4 , 20 )( 8 (

) 380 )( 260 )( 6 , 1295 (

3

2 =

= -0,03 (mm)

Defleksi yang diijinkan adalah 1,3 (mm), karena yang terjadi lebih kecil, maka

aman.

Slope mutlak yang terjadi dititk D,

θ = θB+ θD/B

EI a F EI

L a

F_{y y}

3 . 8

.

. 2 ₁ 3

− +

=

-dimana :

θB = slope yang terjadi pada titik B

jadi : θ = -) 667 , 8292612 )( 10 . 4 , 20 )( 3 ( ) 260 )( 6 , 1295 ( ) 667 , 8292612 )( 10 . 4 , 20 )( 8 ( ) 380 )( 260 )( 6 , 1295 ( 3 2 3 −

= -3,53.10-4 (rad)

Defleksi yang terjadi di titik D,

y2 EI a F EI L a

F_{y y}

3 . 2

.

. 2 ₁ 3

− = = -) 667 , 8292612 )( 10 . 4 , 20 )( 3 ( ) 260 )( 6 , 1295 ( ) 667 , 8292612 )( 10 . 4 , 20 )( 8 ( ) 380 ( ) 260 )( 6 , 1295 ( 3 3 3 2 −

= - 0,14 (mm)

Dengan demikian defleksi maksimum,

y3 = y2 + θ.80

= -0,14 + (-3,53.10-4)(80)

3.1.7. Finger Board Bawah

Gambar 3.16 Finger Board Bawah

y = 62,7

) 45 . 20 ( ) 100 . 65 ( ) 10 )( 45 . 20 ( ) 70 )( 100 . 65 ( . . 2 1 2 2 1 1 = ++ = + + A A y A y A

(mm)

x = 33,7

) 45 . 20 ( ) 100 . 65 ( ) 5 , 42 )( 45 . 20 ( ) 5 , 32 )( 100 . 65 ( . . 2 1 2 2 1 1 = + + = + + A A x A x A

(mm)

Berat finger board bawah dianggap sama dengan berat finger board atas

Yaitu 61,6 (kg) (sama-sama dianggap pejal penuh).

Ix = 8292612,667 (mm4), telah dihitung

a. Analisa gaya geser dan momen lentur

Gambar 3.17 Gaya-gaya pada Finger Board bawah

Posisi garpu (titik C dan D) yang menyebabkan momen maksimum pada finger

board bawah adalah pada saat garpu pada alur terluar dari finger board bawah.

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa :

FxC = FxD = 2463,6 (kg)

Bahan untuk finger board bawah ini dipilih dari baja carbon AISI 1050, yang

mana tegangan tarik maksimumnya 105 (kpsi) = 73,7 (kg/mm2).

Pengaruh dan jenis pembebanan pada finger board bawah ini, sama dengan

pengaruh jenis pembebanan pada finger board atas dalam arah sumbu X, hanya

arahnya saja yang berbeda.

Oleh karena itu, tegangan lentur dan geser yang terjadi pada finger board bawah

ini, sama dengan pada finger board atas. Dengan demikian,untuk bahan AISI

1050 finger board bawah aman terhadap tegangan bengkok dan geser yang

b. Perhitungan defleksi pada Finger board bawah

Gambar 3.18 Defleksi pada finger board bawah

Posisi garpu yang menyebabkan terjadinya defleksi maksimum adalah pada saat

posisi terluar dari alur finger board bawah.

Dalam hal ini, Fx = FxC = FxD = 2463,6 (kg)

y1

EI L a F_x

8 . . ₁

=

dimana :

y1 = defleksi yang terjadi pada titik tengah beam

E = modulus elastisitas bahan = 20,4.103 (kg/mm), untuk bahan baja I = momen inersia luasan penampang beam ditengah terhadap sumbu Y.

= 1/12.hb3 = (1/12)(100)(65)3 = 2 288 541,667 (mm4) Jadi,

y1

) 667 , 2288541 )(

10 . 4 , 20 )( 8 (

) 380 )( 260 )( 6 , 2463 (

3

2 =

Defleksi maksimum yang diijinkan adalah 1,3 (mm). karena defleksi yang terjadi

lebih kecil dari defleksi ijinnya, maka aman terhadap defleksi.

Untuk sumbu y2 dan y3, sama dengan deflesi y2 dan y3

3.1.8. Dudukan Finger Board

pada finger board atas

dalam arah sumbu X hanya arahnya saja yang berlawanan, dan telah dihitung juga

aman.

Gambar 3.19. Dudukan Finger Board

Berat Fork Assembly yang didukung rantai terdiri dari berat beban, garpu,

Finger Board atas , Finger Board bawah, pengarah atas, pengarah bawah,

dudukan Finger Board, bantalan dan Backrest.

1. Garpu = 2 x 45,6 kg = 91,2 (kg)

2. Beban = 2500 (kg)

3. Backrest = 22,2 (kg)

4. Pengarah atas bawah = 6,2 (kg)

5. Finger Board bawah = 61,6 (kg)

6. Finger Board atas = 61,6 (kg)

7. Dudukan Finger Board = 25 (kg)

8. Bantalan (diperkirakan) = 10 (kg)

Berat total = 2777,8 (kg)

Apabila ditinjau hanya sebagian saja, maka Fy = 2800/2 = 1400 (kg)

Dengan demikian dapat diketahui reaksi yang terjadi pada titik A danB.

MA = 0

Wb . 955 + Wg . 390,2 + (Wbr + Wfa + Wfb) 133,7 + Fy.50 - FB.350 = 0

(1250)(955) + (45,6)(390,2) + (22,2 + 61,6 + 61,6)/2 . (133,7) + (1400)(50) –

FB.350 = 0

FB = 3689,3 (kg) ∑FX = 0

FA = FB = 3689,3 (kg)

Momen lengkung / lentur dapat diketahui dengan persamaan :

Wbt 50.000

50 000 . 500 . 2

= =

Z Z I

= (mm3

8 , 25 50000

11 , 1291263

= =

bt b W

M

)

Jadi tegangan lengkung / lentur yang terjadi :

Baja dipilih dari baja AISI 3240 dengan tegangan tarik maksimumnya

adalah 237 (kpsi) = 166,5 (kg/mm2

v t_maks

).

σt = dengan v = 4 (dipilih).

= 41,6

4 5 , 166

= (kg/mm2) σb = σt = 41,6 (kg/mm2)

karena tegangan lengkung /lentur yang terjadi lebih kecil dari tegangan

lengkung/lentur ijinya, maka bahan aman digunakan.

Perhitungan kekuatan pengelasan

Gambar 3.20. Pengelasan terhadap Finger Board

Pengelasan direncanakan berbentuk fillet joint. Untuk Finger Board atas

terjadi tegangan lentur, tarik, dan geser, sedangkan untuk Finger Board bawah

Luas bidang lasan :

A = 1,414 . h . (d + b)

Dimana :

h = tebal pengelasan = 6 (mm) direncanakan

d = panjang pengelasan

jadi,

A = (1,414)(6)(90 + 30)

= 1018,08 (mm2)

Momen inersia satuan terhadap sumbu X dapat dihitung dengan persamaan :

Iu (3 )

6 2 d b d + =

= (3.30 90) 243000 6

902

=

+ (mm3)

Momen inersia berdasarkan leher las,

I = 0,707 . h . Iu

= (0,707)(6)(243000) = 1 030 806 (mm4

3 , 1 08 , 1018 6 , 1295 = = A F_yA )

Tinjau pada pengelasan Finger Board atas :

Tegangan geser yang terjadi,

τg = (kg/mm2) Tegangan tarik yang terjadi,

σn 2,4

08 , 1018 6 , 2463 = = A F_xA

= (kg/mm2

σb =

)

Tegangan lengkung/lentur yang terjadi,

2 ) 95 . ( ) 65 . ( 2 . d I F F d I

= 6,9 2 45 . 1030806

) 95 . 6 , 2463 ( ) 65 . 6 , 1295 (

=

+ _(kg/mm2

)

Dengan demikian terjadi tegangan kombinasi pada pengelasan Finger Board atas,

τgc 2

2

) (

2 τg

σ +

=

jadi,

τgc 2

2

) 3 , 1 ( 2

) 9 , 6 4 , 2 (

+ +

= = 4,8 (kg/mm2

τ

)

dimana : gc = tegangan geser kombinasi yang terjadi.

Elektroda yang dipilih adalah E60xx, dengan tegangan tarik maksimum

(σgw) 62 (kpsi) = 43,5 (kg/mm2) Kekuatan geser ijin bahan las,

σgw = v1 . v2. σg

dimana: v1 = faktor bentuk las double flush fillet weld T-Joint untuk geser = 0,35

v2 = las fillet untuk semua jenis pembebanan = 0,65 (lit.6)

Jadi:

σgw = (0,35)(0,65)(30,45) = 6,9 (kg/mm2)

Tinjau terhadap kekuatan pelat yang dilas,

σgp = v1 . v2. σgp dimana: σgp = 51,59 (kg/mm2)

= (0,35)(0,65)(51,59)

= 11,7 (kg/mm2)

Dimana: σgp = tegangan geser ijin plat akibat pengelasan.

Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan geser ijin bahan

Tinjau pada pengelasan Finger Board bawah :

Tegangan tekan yang terjadi,

σtk 2,4

08 , 1018

6 , 2463

= =

A F_xB

= (kg/mm2)

Tegangan lengkung / lentur yang terjadi,

σb

2 . ) 15 . ( 2

. d

I F d I

M_{b xB}

= =

= 0,8

2 45 . 1030086

) 15 )( 6 , 2463 (

= (kg/mm2) Dengan demikian terjadi tegangan kombinasi,

τgc = σtk+σb

= (2,4) + (0,8) = 3,2 (kg/mm2)

Tinjau terhadap bahan las,

σtw = v1 . v2. σtw

dimana: v1 = faktor bentuk las double flush fillet weld T-Jointuntuk geser = 0,35

v2 = las fillet untuk semua jenis pembebanan = 0,65 (lit.6)

Jadi:

σgw = (0,35)(0,65)(43,5) = 9,89 (kg/mm2)

Tinjau terhadap kekuatan pelat yang dilas,

τgp = v1 . v2. σtp dimana: σtp = 73,7 (kg/mm2)

= (0,35)(0,65)(73,7)

= 16,8 (kg/mm2)

bahan las dan bahan yang akan dilas, maka pengelasan aman untuk digunakan.

3.1.9. Perhitungan dan Pemilihan Bantalan

Dalam perancangan ini bantalan yang dipakai adalah bantalan bola radial

alur dalam baris tunggal seperti gambar 32.1. Bantalan ini digunakan pada garpu

sebagai salah satu komponen mesin yang membantu pergerakan garpu naik turun,

dimana bantalan ini berjumlah 4 buah dan dipasangkan diantara Backrest dan

Outer mast (tiang luar).

Gambar 3.21. Bantalan bola radial alur dalam baris tunggal

Untuk dapat menghitung dan mengetahui nomor bantalan yang dipakai

maka harus terlebih dahulu diketahui beberap faktor antara lain :

- Gaya yang bekerja pada bantalan

- Dipakai dimana

- Umur bantalan

Dalam perhitungan terhadap analisa gaya pada dudukan Finger Board,

gaya yang ditumpu oleh bantalan adalah 3689,3 (kg). gaya ini merupakan gaya

radial yang bekerja pada bantalan, sedangkan gaya aksial tidak ada. Bantalan ini

umur bantalan (Lh) diperoleh 5000 – 15000 (jam)………..(lit. hal

137).

Persamaan yang digunakan untuk memilih bantalan adalah :

Pr = x . v . Fr + y . Fa

Dimana :

Pr = beban ekivalen dinamis

x = faktor koreksi untuk pembebanan radial

v = faktor rotasi cincin yang berputar pada pemakaian

y = faktor koreksi untuk pembebanan aksial

Fr = beban radial yang bekerja pada bantalan

Fa = beban aksial yang bekerja pada bantalan

Sehingga, Fr = 3689,3 (kg)

Fa = 0

v = 1,2 (untuk cincin bagian luar yang berputar)

Untuk bantalan baris tunggal, bila :

= r a F v

F

. e ; x = 1 ; y = 0

Maka, x = 1, y = 0

Sehingga,

Pr = (1) (1,2) (3689,3) + (0) (0)

= 4427,16 (kg)

Beban ekivalen dinamis untuk bantalan ini :

P = fw .Pr

Dimana : fw

= 1 (dipilih)

Hubungan beban dan umur bantalan adalah :

Lh c p p n.( / )

. 60 106

=

Dimana : Lh = umur bantalan = 5000 (jam), direncanakan.

n = putaran bantalan = 50 (rpm), direncanakan.

p = beban ekivalen dinamis = 4427,16 (kg)

p

3 , 10918 10

) 5000 )( 50 )( 60 ( ) 16 , 4427 ( 10

. .

60 1/3

6 /

1

6  =

 

 =

  

 p

Lh n

= 3, untuk bantalan bola

c = kapasitas bantalan

jadi,

c = p. (kg)

Dengan demikian, kapasitas dinamis yang terjadi pada bantalan tersebut adalah

10918,3 (kg) = 107108,5 (N)

Dari standard bantalan yang ada, dapat diketahui nomor bantalan yang digunakan

yaitu M312, dengan data – data sebagai berikut : (lit.6, hal. 132)

- Diameter poros bantalan = 60 (mm)

- Diameter luar = 130 (mm)

- Lebar = 31 (mm)

- Berat = 2,10 (kg)

- Kapasitas dinamis = 112 000 (N)

3.1.10. Perhitungan Bantalan

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa gaya yang bekerja

Gambar 3.22 Bantalan

Pada poros terjadi tegangan geser,

τg A F =

dimana : τg = tegangan geser yang terjadi (kg/mm2) F = gaya radial yang terjadi = 3689,3 (kg)

A = luas penampang geser = π/4 . 602 = 2827,4 (mm2) Jadi,

τg 1,3

4 , 2827

3 , 3689

=

= (kg/mm2)

Bahan untuk poros ini ditentikan oleh baj AISI 1018 dengan tegangan

tarik maksimum = 54 (kpsi) = 38 (kg/mm2)

σt v t_maks

σ

= dengan : v = faktor keamanan

= 4 (dipilih)

σt 9,5

4 38

=

Tegangan geser ijin,

τg = 0,7 . σt = (0,7) (9,5)

= 6,65 (kg/mm2).

Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan geser ijin bahan

poros, maka bahan aman untuk digunakan.

Poros bantalan di tinjau terhadap pengelasan maka terjadi tegangan geser dan

tegangan lengkung / lentur.

Tegangan yang terjadi,

τg A F =

dimana : A = luas bidang lasan

= 1,414 . π . h . r

h = tebal pengelasan = 6 (mm), direncanakan

r = 1/2. d = 1/2 . 74 =37 (mm)

jadi, τg

) 37 ( 60 )( ( 4140 , 91

3 , 3689

π

=

= 3,75 (kg/mm2)

Tegangan lengkung / lentur yang terjadi,

σb I

r M_b.

=

dimana : Mb = momen lengkung / lentur yang terjadi

= (3689,3)(25,5) =94077,15 (mm)

Iu = momen inersia satuan

= π . (37)3

= 159131,1 (mm3)

I = 0,707 . h . Iu

= (0,707) (6) (159131,1)

= 675034,1 (mm4)

Jadi,

σb 5,2

) 1 , 657034 (

) 37 )( 15 , 94077 (

=

= (kg/mm2)

Dengan demikian terjadi tegangan kombinasi,

σgc = (σ /2)2 +(τg)2

= (5,2/2)2 +(3,75)2

= 4,55 (kg/mm2)

Elektroda yang digunakan adalah E60xx dengan tegangan tarik maksimum = 62

(kpsi) = 43,5 (kg/mm2).

Kekuatan geser ijin bahan las,

τgw =v1 . v2. τgw dimana : τgw = 30,45 (kg/mm2).

Dimana : v1 = factor bentuk las double flush fillet weld T-Joint untuk geser =

0,41

v2 = las fillet untuk semua jenis pembebanan = 0,65

jadi, τgw = (0,41)(0,65)(30,45) = 8,1 (kg/mm2)

Kekuatan geser ijin bahan yang dilas yaitu untuk poros bantalan dimana

σt maks = 38 (kg/mm2)

Kekuatan geser, τgp = 0,7. σt maks

= (0,7) (38) = 26,6 (kg/mm

2 )

τgp = v1 . v2 . τgp

= (0,41)(0,65)(26,6)

= 6,9 (kg/mm2

3.2.Inner Mast Assembly

)

Karena tegangan geser kombinasi yang terjadi lebih kecil daripada

tegangan geser ijin bahan las dan yang akan dilas, maka pengelasan aman untuk

digunakan.

Bagian ini merupakan tiang utama sebagai alur tempat bergeraknya

bantalan (roller) dan juga sebagai tiang utama untuk tingkat kedua. Inner mast

merupakan baja profil khusus yang dibuat melalui penuangan dalam cetakan.

Inner mast bagian bawah dilengkapi dengan sebuah bantalan (roller) yang

berfungsi sebagai roller untuk perputaran outer mast, ketika inner mast terangkat

keatas maka inner mast sebelah kiri dan inner mast sebelah kanan di fixedkan

dengan adanya beam yang dilas pada kedua inner mast (sebelah kiri dan sebelah

kanan) yaitu pada bagian sebelah bawah dan sebelah atas. Beam sebelah atas

mempunyai fungsi lain yaitu sebagai tempat dudukan batang torak silinder pada

saat mengangkat inner mast. Beam ini juga berfungsi sebagai stopper dari garpu

Gambar 3.23. Inner mast dan Kelengkapannya

Keterangan gambar :

1. Inner mast

2. Bantalan (roller)

3. Beam atas

4. Rod

5. Beam bawah.

3.2.1. Inner mast

Inner mast menggunakan baja tuang dengan frofil khusus. Jika dianggap

penampang dari inner mast seperti dibawah ini, maka dapat ditentukan momen

15 Y 160 3 1 10 20 30 55 2 15 X

Gambar 3.24 Momen Inersia Inner Mast

Titik berat penampang :

x = 4 3 2 1 4 4 3 3 2 2 1

1. . . .

A A A A x A x A x A x A + + + + + + = ) 10 . 30 ( ) 160 . 15 ( ) 15 . 40 ( ) 15 . 40 ( ) 135 )( 10 . 30 ( ) 80 )( 160 . 15 ( ) 5 , 152 )( 15 . 40 ( ) 5 , 7 )( 15 . 40 ( + + + + + + = 84,2 (mm)

y = 4 3 2 1 4 4 3 3 2 2 1

1. . . .

A A A A y A y A y A y A + + + + + + = ) 10 . 30 ( ) 160 . 15 ( ) 15 . 40 ( ) 15 . 40 ( ) 15 )( 10 . 30 ( ) 5 , 7 )( 160 . 15 ( ) 35 )( 15 . 40 ( ) 35 )( 15 . 40 ( + + + + + − + = 14,2 (mm)

Momen inersia luasan,

Ix1 = 1/12 . bh3 + A1 .a2

= (1/12)(15)(40)3 + (15.40)(35-14,2)2 = 339 584 (mm

4 )

Ix2 = Ix1 = 339 584 (mm4)

Ix3 = 1/12 . bh3 + A3 . a2

= (1/12)(160)(15)3 + (160.15)(14,2-7,5)2 = 152 736 (mm4)

Ix4 = 1/12 . bh3 + A4 . a2

= (1/12)(10)(30)3 + (10.30)(14,2 + 15)2 = 278 292 (mm4)

Jadi, Ix = Ix1 + Ix2 + Ix3 + Ix4

= 1 110 196 (mm4)

Iy1 = 1/12 . bh3 + A1 .c2

= (1/12)(40)(15)3 + (40.15)(84,2-7,5)2 = 3 540 984 (mm4)

Iy2 = 1/12 . bh3 + A2 .c2

= (1/12)(40)(15)3 + (40.15)(84,2-152,5)2 = 2 810 184 (mm4)

Iy3 = 1/12 . bh3 + A3 . c2

= (1/12)(15)(160)3 + (15.160)(84,2-80)2 = 5 162 336 (mm4)

Iy4 = 1/12 . bh3 + A4 . c2

= (1/12)(30)(10)3 + (30.10)(135 – 84,2)2 = 776 692 (mm4)

Jadi, Ix = Iy1 + Iy2 + Iy3 + Iy4

Berat inner mast total dapat dihitung dengan rumus :

Wg = (v1 + v2 + v3 + v4)

Dimana : v = volume masing – masing elemen

ρ = massa jenis bahan inner mast = 7850 (kg/mm3) Jadi :

Wg = (40.15.1880 + 40.15.1880 + 160.15.1880 + 30.10.1880) (7850.10-9)

= 57,6 (kg)

Posisi yang menyebabkan maksimum pada inner mast adalah saat nol derajat dan

tinggi angkat maksimum.

Dari perhitungan sebelumnya diketahui :

FA = FB = 3689,3 (kg)

FC = Win = 57,6 (kg)

Gambar 3.25 Gaya – gaya pada inner mast

∑MD = 0

FE . 300 – FA . 1495 + FB . 1145 – FC . 95 = 0

300.FE

F

– (3689,3)(1495) + (3689,3)(1145) – (57,6)(95) = 0

∑ME = 0

FD . 300 + FB . 1495 - FA . 1795 – FC . 95 = 0

300.FD + (3689,3)(1445) + (3689,3)(1795) – (57,6)(95) = 0

FE = 4285,9 (kg)

Momen lengkung / lentur maksimum yang terjadi,

MD = FE . 300

= 1296727 (kgmm)

Momen tahanan lengkung / lentur,

Wb t

2 , 84 12290196

=

= 145 964,3 (mm3)

Tegangan lengkung / lentur yang terjadi,

σb 8,9

3 , 145964 1296727

= =

bt b W M

= (kg/mm2)

Bahan yang digunakan adalah baja tuang dengan kekuatan tarik maksimum = 91

(kpsi)

= 63,9 (kg/mm2) (AISI 1035). (Shigley, op.cit, hal. 485).

σt

v t_maks

σ

= dimana : v = 4 (dipilih)

= 16

4 9 , 63

= (kg/mm2), sehingga σb = σt = 16 (kg/mm2)

Karena tegangan lentur yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan lentur

3.2.2. Bantalan pada Inner Mast

Dalam perhitungan terhadap analisa gaya pada inner mast, diketahui

bahwa gaya yang ditumpu oleh bantalan adalah 4322,4 (kg).Gaya ini merupakan

gaya radial yang bekerja pada bantalan, sedangkan gaya aksial tidak ada.

Bantalan ini dipakai untuk alat angkat dan pemakaiannya tidak terus –

menerus, sehingga umur bantalan diperoleh 5000 s/d 15000 (jam).

Pr = x . v . Fr + y . Fa

Dimana :

Pr = beban ekivalen dinamis

x = faktor koreksi untuk pembebanan radial

y = faktor koreksi untuk pembebanan aksial

v = faktor perputaran cincin

Fr = beban radial yang bekerja pada bantalan

Fr = beban aksial yang bekerja pada bantalan

Dalam hal ini, Fr = 4322,4 (kg)

Fa = 0

V = 1,2 (untuk cincin bagian luar yang berputar)

Untuk bantalan baris tunggal, bila

e Fr v

Fa =

.

Maka, x = 1 ; y = 0

Sehingga,

Pr = (1) (1,2) (4322,4) + 0

Beban eqivalen dinamis untuk bantalan ini,

P = fw . Pr dimana : fw = 1 (direncanakan)

= (1) (5186,88)

= 5 186,88 (kg)

Hubungan beban dan umur bantalan adalah :

Lh

p p c n 

  

. . 60 106 =

Dimana ;

Lh = umur bantalan = 5000 (jam), direncanakan,

n = putaran bantalan = 25 (rpm), direncanakan,

p = beban eqivalen dinamis = 5 186,88 (kg)

p = 3, untuk bantalan bola

C = kapasitas dinamis.

Jadi,

C = p .

3 / 1 6

3 / 1 6

10 ) 5000 )( 25 )( 60 ( ) 88 , 5186 ( 10

. . 60

  

 =

  

 nLh

= 10152,97 (kg)

Dengan demikian, kapasitas dinamis yang terjadi pada bantalan tersebut

adalah 10152,97 (kg) = 99600,67 (n). Dari standard bantalan yang ada, dapat

diketahui nomor bantalan yang digunakan yaitu M312, dengan data – data sebagai

berikut :

Diameter poros bantalan = 60 (mm)

Diameter luar = 130 (mm)

Lebar = 31 (mm)

Kapasitas dinamis = 112000

3.2.3. Poros Bantalan pada Inner Mast

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa gaya yang bekerja

pada poros bantalan adalah 4622,4 (kg)

Gambar 3.24 Bantalan

Pada poros terjadi tegangan geser :

τg A F =

dimana : τg = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm2) F = Gaya radial yang terjadi = 4322,4 (kg)

A = Luas penampang geser

= π /4 . d2 = π /4 . (60)2

= 2827,4 (kg)

Jadi,

τg 1,5

4 , 2827

4 , 4322

=

= (kg/mm2)

Bahan yang dipilih adalah baja AISI 1018 dengan tegangan tarik maksimumnya

σt 11

4 45

= = v t_maks

σ

= (kg/mm2)

τg = 0,7 . σt = (0,7) (11) = 7,87 (kg/mm2

Pada pengelasan terjadi tegangan geser dan tegangan bengkok.

Tegangan geser yang terjadi,

τ

)

Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser ijin bahan

poros, maka AISI 1018 aman untuk digunakan.

Poros bantalan ditinjau terhadap pengelasan.

g A F =

dimana : τg = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm2) A = Luas bidang lasan

= 1,414 . π.h.r

r = 1/2 .d = (1/2) (74) = 37 (mm)

τg ) 37 )( 6 )( )( 414 , 1 ( 4 , 4322 π =

= 4,4 (kg/mm2)

Tegangan lengkung/lentur yang terjadi :

σb

I r Mb.

=

dimana :

Mb = momen lengkung/lentur yang terjadi

= (4322,4) (23,5) = 101 576,4 (kgmm)

I = momen inersia berdasarkan leher las,

= 675034,1 (mm4),telah dihitung pada pengelasan sebelumnya (pada poros

dudukan finger board).

Jadi,

σb 5,56

) 1 , 675034 ( ) 37 )( 4 , 101576 ( =

= (kg/mm2)

Dengan demikian terjadi tegangan kombinasi,

τgc 2

2 ) (

2 τg

σ _{ +}

     =

= 2

2 ) 4 , 4 ( 2 56 , 5 +      

= 5,2 (kg/mm2)

Elektroda yang dipilih adalah E60xx, dengan tegangan tarik maksimum 62 (kpsi)

= 43,5 (kg/mm2). Bentuk dari pengelasan ini ditentukan sama dengan bentuk

pengelasan pada poros bantalan pada dudukan finger board, yaitu las double sided

τgw = 8,1 (kg/mm2), telah dihitung τgp = 6,9 (kg/mm2

3.2.4 Beam Atas )

Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser ijin bahan las

maka pengelasan aman digunakan.

Gambar 3.28. Beam Atas pada Inner Mast

Pada beam ini terjadi tegangan lengkung/lentur dimana beam dianggap

merupakan balok jepitan, sehingga perhitungan menggunakan statis tak tentu.

Beban yang terjadi pada balok jepitan ini adalah merupakan berat dari inner mast.

Karena salah satu sisi inner mast ini adalah 57,6 (kg), maka berat total inner mast

balok jepitan adalah 57,6 (kg). Karena pembebanan simetris, maka momen

maksimum yang terjadi sama untuk kedua ujung.

ML = MR ₂

2 2 2 . . . . L b a F L b a

FA + B

=

Dimana,

ML = momen yang terjadi pada ujung kiri (kgmm)

MR = momen yang terjadi pada ujung kanan (kgmm)

F = gaya yang terjadi (kg).

a = jarak gaya kesisi tinjauan (mm)

b = jarak gaya keujung lain dari sisi tinjauan (mm)

L = panjang balok jepitan (mm)

Jadi,

ML ₂

2 2 2 ) 430 ( ) 165 )( 165 100 )( 6 , 57 ( ) 430 ( ) 165 100 )( 165 )( 6 , 57 ( + + + =

= 5857,1 (kgmm)

Momen tahanan lengkung/lentur,

IX = 1/12.bh3

= (1/12)(30)(30)3 = 67500 (mm4)

Wbt 4500

15 67500 = = y Ix

= (mm3)

Tegangan lengkung/lentur yang terjadi,

σb

bt L W M

= = 1,3

4500 1 , 5857

Bahan untuk beam ini ditentukan adalah baja AISI 1018 dengan tegangan tarik 54

(kpsi) = 38 (kg/mm2). Dengan demikian tegangan tarik ijin outer mast,5 (kg/mm2)

untuk factor keamanan = 4. tegangan lengkung/lentur dianggap sama dengan

tegangan tarik, jadi :

σb = σt = 9,5 (kg/mm2), seperti perhitungan sebelumnya.

Karena tegangan lengkung yang terjadi lebih kecil dari tegangan lengkung ijin

bahan, maka bahan aman digunakan.

Beam atas ditinjau terhadap pengelasan:

Gambar 3.30. Pengelasan Beam

Pada pengelasan beam atas, terjadi tegangan dalam tiga sumbu koordinat yang

berbeda.

Pada arah sumbu X terjadi tegangan bengkok, pada arah sumbu Y terjadi tegangan

geser dan pada arah sumbu Z terjadi tegangan geser akibat torsi.

x =

d b

b +

2

2

= 16,875

30 45 . 2

452

=

+ (mm)

y = d/2 = 30/2 = 15 (mm)

r =

{

(

45−16,875

)

2 +(15)2

}

=31,875 (mm)

b = 45 d = 30

y x

Momen lengkung yang terjadi,

Mb = F.L = (57,6)(15), dimana F untuk salah satu inner mast

= 864 (kgmm)

Momen inersia satuan untuk lentur :

Iu = d2/12.(6b + d)

= 302 /12.(6.45+30) = 22500 (mm3) Jadi :

I = (0,707)(6)(22500)

= 95 445 (mm2)

Tegangan lengkung/lentur yang terjadi,

σb 0,136

95445 ) 15 )( 864 ( 2 / .

= =

I d Mb

= (kg/mm2)

Luas bidang lasan,

A = 0,707 . h . (2b + d)

= (0,707) (6) (2.45 + 30)

= 509,04 (mm2)

Jadi tegangan geser yang terjadi,

τg

04 , 509

6 , 57

= A F

Momen puntir yang terjadi untuk las sama untuk sebelah kiri dan kanan.

Momen puntir yang terjadi,

ML = MR ₂ 2 2 2 . . . . L b a F L b a F + = = 2 2 2 2 ) 125 , 193 100 125 , 193 ( ) 125 , 193 )( 125 , 193 100 )( 6 , 57 ( ) 125 , 193 100 125 , 193 ( ) 125 , 193 100 )( 125 , 193 )( 6 , 57 ( + + + + + + +

= 6705,85 (kg/mm2)

Momen inersia satuan untuk puntiran,

Ju d b b d bd b + − + + 2 12 6

8 3 2 3 4

=

= 1172421,875

30 45 . 2 45 12 30 30 . 45 . 6 45 .

8 3 2 3 4

= + − +

+ _(mm3

)

Momen inersia berdasarkan leher las,

J = 0,707.h.Ju

= (0,7070(6)(1172421,875)

= 498103,5938 (mm4)

Jadi tegangan puntir yang terjadi,

τg 5983 , 498103 ) 875 , 31 )( 85 , 6705 ( . = J r M =

= 0,43 (kg/mm2

ο τ τ τ

τ_y2 + _z2 +2. _y. _z.cos )

Tegangan kombinasi antara tegangan geser dengan tegangan puntir dapat

diketahui dengan persamaan :

yz =

= (0,113)2 +(0,13)2 +(2)(0,113)(0,43)(cos280)

Tegangan kombinasi total yang terjadi,

σ = 2

) ( 2

2 yz

y x y x τ σ σ σ σ + − + −

= 2

) 53 , 0 ( 2 136 , 0 2 136 , 0 +       + = 0,65 (kg/mm2

2 2 ) ( 2 yz y x τ σ σ ₊     − )

τ =

= 2

2 ) 53 , 0 ( 2 136 , 0 +      

= 0,54 (kg/mm2)

Elektroda yang dipakai adalah E60xx.

Tinjau terhadap kekuatan bahan las,

τgw = v1.v2. τgw

dimana :

v1 = faktor bentuk las single flush fillet weld untuk geser = 0,22

v2 = las fillet untuk semua jenis beban = 0,65 (lit.6)

jadi,

τgw = (0,22)(0,65)(30,45) = 4,35 (kg/mm2)

Tinjau terhadap kekuatan bahan las,

Dalam hal ini yang dimaksud adalah bahan yang kekuatan tariknya lebih kecil.

Jadi ditinjau terhadap beam dimana kekuatan tarik maksimumnya = 38 (kg/mm2) .

τgmaks = 0,7.σ

= 0,7.38 = 26,6 (kg/mm t

2 )

Jadi,

τgp = v1.v2. τgp

= (0,22)(0,65)(26,6)

= 3,8 (kg/mm2)

Dimana : τgw = tegangan geser ijin bahan las, τgp

3.3 Lift Cylinder dan Perlengkapannya.

= tegangan geser ijin bahan yang dilas

Karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser ijin bahan las

dan bahan yang dilas, maka pengelasan aman.

3.2.5. Rod

Rod ini berfungsi sebagai alur pergerakan dari batang torak, sehingga

kepala batang torak tidak berputar. Pada rod ini, idealnya tidak ada beban yang

terjadi. Oleh karena itu rod ini tidak dihitung, tetapi bahannya ditentukan sama

dengan bahan beam.

Keterangan gambar

1. Batang torak

2. Lift cylinder

3. Poros

4. Rantai dan sprocket

5. Kepala torak.

Silinder ini merupakan bagian yang berfungsi sebagai pengangkat dan penurun

garpu dan beban. Prinsip kerja dari silinder telah dibahas pada bab terdahulu.

3.3.1. Batang torak

Untuk merancang batang torak terlebih dahulu diketahui beban maksimum

yang diangkat dan tinggi angkat maksimum. Dari perhitungan terdahulu diketahui

bahwa beban angkat adalah 2800 (kg) atau untuk masing – masing rantai

mendukung beban 1400 (kg). Langkah batang torak ini direncanakan 1480 (mm),

ditambah dengan panjang batang torak diluar silinder 285 (mm). Jadi panjang total

batang torak saat mencapai tinggi angkat maksimum adalah 1765 (mm), akan

cenderung melengkung, akibat gaya yang didukungnya. Peristiwa ini dikenal

dengan Buckling. Buckling terjadi apabila gaya Buckling lebih kecil dari gaya

yang didukungnya. Apabila terjadi Buckling maka perlu diperhatikan factor

keamanan yang besarnya tergantung dari kerampingan batang. Angka

kerampingan akibat dimensi bahan (λ) perlu dibandingkan dengan angka

kerampingan tetapan dari bahan (λo). Jika λ≥λo, maka hal ini termasuk Buckling

elastis dan dapat digunakan rumus Euler. Jika λ ≥ λo termasuk Buckling tidak

Dari perhitungan sebelumnya telah diketahui bahwa untuk satu sisi, berat

inner mast (Ft) = 57,6 (kg) dan berat dukung rantai (F1) = 1400 (kg). Karena gaya

yang digunakan adalah rantai, maka F1 = F2 = 1400 (kg). Jadi beban angkat total

yang didukung oleh batang torak adalah dua kali (Ft + F1 + F2) =

(2)(1400+1400+57,6) = 5715,2 (kg) ≈ 6000 (kg).

Gambar 3.32. Gaya pada Batang Torak

Bahan yang digunakan untuk batang torak ini adalah baja carbon AISI

1040 dengan tegangan tarik maksimumnya adalah 85 (kpsi) = 60 (kg/mm2).

Dalam hal ini diambil faktor keamanan = 4.

Pada batang torak terjadi tekan dan lengkung.

Tegangan tekan yang terjadi,

σtk A F =

Dimana :

F = beban yang didukung = 6000 (kg)

A = luas penampang = π/4 . d2

jadi :

σtk ₂

40 . 4 / 6000 π

=

= 4,77 (kg/mm2)

Tegangan lengkung/lentur yang terjadi,

σb

bt b W M

=

Dimana :

Mb = momen lengkung / lentur yang terjadi

= 1400.95 + 57,6.65 – 1400.35 = 59744 (kgmm)

Wbt = momen tahanan lengkung / lentur

= π/32 .d3 = (π)/(32)(40)2 = 6283,2 (mm3)

Jadi,

σb 9,5

2 , 6283

59744

=

= (kg/mm2)

Dengan demikian terjadi tegangan kombinasi,

= σtk + σb (lit.4 hal 352)

Karena bahan yang digunakan mempunyai σt maks = 60 (kg/mm2) maka :

σt 15

4 60

. = =

v

maks t σ

= (kg/mm2)

σtk = 1,5 – 2,5 . σt

= 1,5 . σt (dipilih) = (1,5)(15)

Karena tegangan tekan total yang terjadi lebih kecil dari tegangan tekan ijin

bahan, maka bahan aman digunakan.

Pengecekan terhadap Buckling

FB ₂

2 3 ) 3530 ( ) )( 7 , 125663 )( 10 . 4 , 20 ( π =

= 2030,4 (kg)

Karena gaya Buckling hanya 2030,4 (kg), sedangkan gaya yang terjadi 6000 (kg),

Maka pada batang torak terjadi Buckling.

Pengontrolan terhadap angka kerampingan,

λ = i S

Dimana :

i = d/4 = 40/4 =10 (mm)

Jadi,

λ = 353

10 3530

=

Angka kerampingan bahan (λo) didapat dari persamaan : λo π

σ pl E

.

= untuk st.60 λo = 89 (lit.4)

Karena λ>λo, maka rumus Buckling yang digunakan adalah rumus Euler. Imin ₂

2 . . . π E S F v = Jadi :

Imin _{3 2}

2 ) )( 10 . 4 , 20 ) 3530 )( 6000 )( 4 ( π =

Imin = π/64 . d

4 64. min

π I 4

d =

= 4

) (

) 632 , 1485356 )(

64 (

π

= 74,2 (mm)

Untuk penyelesaian terhadap komponen lainnya, maka diambil d = 78 (mm).

Batang torak ini dikaitkan / diikat dengan piston dengan menggunakan

sebuah seal o-ring. Penggunaan o-ring ini dianggap sudah cukup aman, karena

pengaruh tegangan aksial antar batang torak tidak ada (dianggap tidak ada).

Untuk penyesuaian terhadap o-ring yang strandard, maka batang torak sebelah

bawah diameternya diperkecil menjadi 20 (mm),direncanakan dan o-ring yang

digunakan adalah :

- material ; Nitril

- symbol ; NBR

- hardness shore ; 90

- temperature ; -20 + 100 o

3.3.2. Silinder Hidrolik

C

- ukuran ; 18,77 x 1,78 (mm)

Silinder yang digunakan adalah selinder yang mempunyai rongga dengan

konstruksi yang terbuka dan digolongkan kedalam jenis silinder yang berdinding

Dimana:

t = tebal dinding selinder (mm)

d = Diameter dalam selinder (mm)

Bahan silinder diambil dari standard pipa Amerika dengan ketentuan sebagai

berikut: (lit.5 hal. 484).

- Jenis pipa : Pipa ekstra kuat ganda

- Diameter pipa : 4,5” (114,3 mm)

- Tebal silinder : 17,526 (mm)

Tekanan yang terjadi didalam silinder adalah tekanan oli yang melawan beban

akibat beban angkat dan gesekan. Beban angkat tersebut adalah gaya tarik pada

rantai, berat kepala batang torak, berat inner mast dan berat batang torak itu

sendiri. Berat inner mast dan gaya tarik rantai 6000 (kg), telah dihitung berat

kepala batang torak 30 (kg), diperkirakan berat batang piston = ρ.ν Dimana:

ρ = massa jenis bahan = 7859.10-9 (kg/mm3)

ν = volume batang piston = π/4.d2_{.L = π/4.78}2

.1750 = 8362134,246 (mm3)

Jadi berat batang piston = (7850.10-9

A F fe p=

) (8362134,246)

= 65,64 (kg)

Dengan demikian beban angkat total yang terjadi pada silinder adalah

6000 + 65,64 + 30 = 6095,64 (kg) ≈ 6100 (kg)

= 4836 ( ltr / jam )

Daya pompa roda gigi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : ) 1986 , ( . 27000 . utomo P Q N t rg rg η =

Dengan, ηt = efisiensi pompa roda gigi = 0,7 – 0,85

= 0,78 (dipilih)

Qrg = kapasitas pompa (dalam ltr/jam) = 1,3 . 10-3 (m3/det) = 4836 (ltr/jam) p = tekanan hidrolik (dalam atm) = 1 (kg/mm2

) 78 , 0 )( 27000 ( ) 1 , 98 )( 4806 ( = rg N

) = 98,1 atm Jadi,

= 22,3 hp = 16,7 (kwatt)

Dengan demikian, kapasitas pompa pada tilt cylinder dapat diketahui, yaitu: Dimana, p = tekanan pada tilt cylinder

= 4,0 (kg/mm2) = 392,4 (atm) Jadi, 4 , 392 ) 3 , 22 )( 78 , 0 )( 27000 ( = Q

= 1196,8 (ltr/jam) = 332444,444 (mm3/det)

Dari kapasitas ini dapat diketahui kecepatan keluar masuknya torak pada tilt cylinder, yaitu :

= .(62 36 ) 4

2

2 −

π

= 2001 (mm2

166 2001

444 , 332444

= =

A Q

) Q = A.v

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari perhitungan – perhitungan yang telah dilakukan terhadap perancangan alat angkat ini dapat diperoleh beberapa kesimpulan antara lain :

a. Daya motor penggerak ( Mesin Diesel ) adalah 115 PS.

b. Kecepatan putaran motor penggerak adalah n = 1500 rpm, motor ini menggunakan 4 silinder dengan volume silinder =1600 cc.

c. Bahan yang digunakan untuk Backrest adalah baja profil L yang terbuat dari baja carbon AISI 1035.

d. Bahan yang digunakan untuk garpu adalah baja carbon paduan dengan berat jenis 7850 ( kg/m3

e. Ball knob terbuat dari plastik jenis Thermosetting yaitu epoxy dimana kekuatan tarik maksimumnya 5 – 20 ( kpsi )

)

f. Bahan untuk pengarah bawah sama dengan pengarah atas yaitu, baja AISI 1035.

g. Bahan untuk Finger board atas dan Finger board bawah terbuat dari baja AISI 1050.

h. Poros yang digunakan terbuat dari baja AISI 1018.

i. Bahan yang digunakan untuk batang torak adalah baja carbon AISI 1040. j. Bahan yang digunakan untuk torak adalah Perunggu Fosfor cor JIS H

l. Tinggi garpu adalah h = 540 ( mm) m. Panjang garpu adalah l = 1220 ( mm ) n. Tinggi Backrest adalah h = 900 ( mm ) o. Lebar Backrest adalah l = 1060 ( mm )

p. Kapasitas angkat maksimum adalah 2500 ( kg ) q. Tinggi angkat maksimum adalah 3000 ( mm )

r. Pompa yang digunakan adalah pompa oli roda gigi luar s. Kapasitas pompa untuk lift silinder adalah Q = 1343555,3 (m3

( ltr/jam )

/dt) = 4836

t. Kapasitas pompa untuk tift silinder adalah Q = 332.444,444 (mm3

u. Daya pompa oli roda gigi luar adalah N

/dt) = 1196,8 ( ltr/jam )

rg

v. Kecepatan angkat lift silinder adalah V = 176,2 ( mm/dt ) = 16,7 ( kwatt )

w. Kecepatan angkat tift silinder adalah V = 166 ( mm/dt )

x. Bantalan yang digunakan adalah bantalan bola radial alur dalam baris tunggal dengan nomor M312.

5.2Saran

a. Perawatan mutlak diperlukan pada alat angkat ini terutama pada system hidroliknya. Oleh karena itu diperlukan tenaga perawatan yang benar – benar ahli dalam bidang perawatan.

b. Lakukan pembongkaran hanya terhadap bagian – bagian yang perlu di bongkar. Usahakan agar tidak melakukan pembongkaran terutama pada system hidroliknya, kecuali jika frekwensinya telah sampai.

c. Dimensi barang yang akan dipindahkan hendaknya dibuat sedemikian rupa, sehingga loadnya berada pada jarak yang aman pada garpu.

DAFTAR PUSTAKA

1. Kurmi,RS, Strength of Materials,13 edition, published by S.Chand and Company,Ltd, New Delhi.

2. Nash William & CEN Strugess, Theory and Problem of materials, 2 edition, Scaum’s outline series, Mc. Graw Hill International Book Company, Singapore, 1983.

3. Rudenko.N & Ir. Nazar Fuad, Mesin Pemindah Bahan, Erlangga, 1994.

4. Singer, Ferdinand L & Andrew Pytel, Kekuatan Bahan, Erlangga, 1986.

5. Shigley, Joseph E & Larry D. Mitchell, Perancangan Teknik Mesin, Jilid 2, Erlangga, 1986.

6. Sularso, Ir. MSME & Kyokatsu Suga, Dasar – dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin, Cetakan ke-6, PT.Pradya Paramitha, 1994. 7. Utomo, Alat Pengangkat & Pompa, PT.Pradya Paramitha, Jakarta, 1986.