Perencanaan Sebuah Truck Mounted Crane Untuk Pembangunan Pks Yang Berfungsi Untuk Ereksi Dengan Kapasitas Angkat ± 10 Ton Dan Tinggi Angkat ± 15 M

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN SEBUAH TRUCK MOUNTED CRANE

UNTUK PEMBANGUNAN PKS YANG BERFUNGSI

UNTUK EREKSI DENGAN KAPASITAS ANGKAT ± 10

TON DAN TINGGI ANGKAT ± 15 M

OLEH : NIM : 070421007 VADDIN GULTOM

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

MEDAN

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN SEBUAH TRUCK MOUNTED CRANE

UNTUK PEMBANGUNAN PKS YANG BERFUNGSI

UNTUK EREKSI DENGAN KAPASITAS ANGKAT ± 10

TON DAN TINGGI ANGKAT ± 15 M

OLEH :

NIM : 070421007 VADDIN GULTOM

DISETUJUI OLEH :

DOSEN PEMBIMBING

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN SEBUAH TRUCK MOUNTED CRANE

UNTUK PEMBANGUNAN PKS YANG BERFUNGSI

UNTUK EREKSI DENGAN KAPASITAS ANGKAT ± 10

TON DAN TINGGI ANGKAT ± 15 M

OLEH :

NIM : 070421007 VADDIN GULTOM

Telah diperiksa dan diperbaiki dari hasil Sidang Sarjana periode ke – 140 Tanggal :10 Juni 2010

DOSEN PEMBANDING I

NIP 195708051988111007 Ir.Syahrul Abda, MSc

DOSEN PEMBANDING II

NIP 1945102719241210 Ir.Isril Amir

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga Tugas Sarjana ini dapat saya selesaikan. Tugas Sarjana ini berjudul “Perencanaan Truck Mounted Crane dengan Kapasitas Angkat ± 10 Ton pada Pembangunan PKS di Lapangan”. Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh bagi setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin FT USU untuk memperoleh gelar kesarjanaan.

Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini, penulis mendapatkan bimbingan, saran dan petunjuk dari Bapak Ir. Alfian Hamsi, MSc sebagai Dosen Pembimbing.

Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir.Alfian Hamsi, MSc, selaku Dosen Pembimbing Tugas Sarjana ini. 2. Bapak Dr. Ing, Ir. Ikwansyah Isranuri, M. Eng selaku Ketua Jurusan Teknik

Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Jurusan Teknik Mesin FT USU.

4. Rekan-rekan penulis yang telah membantu sehingga terselesainya Tugas Sarjana ini.

5. Ucapan terima kasih yang teristimewa kepada kedua orang tua dan seluruh keluarga atas segala dukungan dan bantuannya.

6. Saya juga mengucapkan terima kasih kepada Adikku yang terkasih : Nuraini Sitorus buat dukungan doa dan setiap motivasinya selama mengerjakan Tugas Sarjana ini.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Sarjana ini. Untuk itu kritik dan saran yang membangun penulis diharapkan untuk perbaikan Tugas Sarjana ini. Semoga penulisan Tugas Sarjana ini dapat memberi manfaat bagi kita semua.

Medan, 13 April 2010 Penulis

DAFTAR ISI

KATAPENGANTAR... i

KARTU BIMBINGAN... ii

EVALUASI SIDANG TUGAS SARJANA... iii

DAFTAR PEMBANDING BEBAS... iv

DAFTAR ISI... v

DAFTAR GAMBAR... viii

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR NOTASI... xii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2Tujuan Perencanaan………. 1

1.3Batasan Masalah………...……… 2

1.4Metode Perencanaan……… 2

1.5Sistematika Perencanaan ………. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA………... 4

2.1 Karateristik Umum Pesawat Pengangkat... 4

2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat... 4

2.2.1 Mesin Pengangkat ... 5

2.2.2 Crane ... 5

2.2.3 Lift ... 6

2.3 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat... 6

2.4 Keadaan Lapangan Pembangunan PKS... 7

2.5 Truck Mounted Crane... 7

2.6 Cara Kerja Truck Mounted Crane... 8

BAB III PERENCANAAN PERLENGKAPAN CRANE... 14

3.1 Perencanaan Kait………. 14

3.1.2 Pemeriksaan Kait……… 15

3.1.2.1 Tegangan Tarik pada Ulir Kait………. 16

3.1.2.2 Panjang Minimum Ulir Kait………. 17

3.1.2.3 Pemeriksaan Kekuatan pada Mulut Kait dan Tangkainya……… 18

3.2 Pemeriksaan Mur Pengikat Kait………. 22

3.3 Perencanaan Dudukan Kait……… 23

3.4 Perencanaan Tali Baja……… 25

3.4.1 Tarikan yang Dialami Tali Baja……….. 28

3.4.2 Diameter Tali Baja……….. 29

3.4.3 Perhitungan Umur Tali……… 31

3.5 Perencanaan Puli... 32

3.5.1 Diameter Puli... 33

3.5.2 Diameter Poros Puli... 34

3.6 Perencanaan Drum... 34

3.6.1 Diameter Drum... 34

3.6.2 Jumlah Lilitan pada Tali Drum... 35

3.6.3 Panjang Alur Spiral Drum (Helical Groove)... 36

3.6.4 Panjang Drum Keseluruhan... 36

3.6.5 Tebal Dinding Drum... 37

3.6.6 Menghitung Tegangan Maksimum Drum... 37

BAB IV MOTOR PENGGERAK ……… 41

4.1 Pemilihan Jenis Motor Penggerak……… 41

4.2 Perhitungan Daya Motor Penggerak... 41

4.2.1 Daya Untuk Peralatan Angkat... 41

4.2.2 Daya Untuk Peralatan Putar... 42

BAB V PERENCANAAN TRANSMISI CRANE... 45

5.1 Perhitungan Roda Gigi Transmisi Dari Motor Hidrolik……...…… 45

5.2 Ukuran Roda Gigi………..………...…… 48

5.3.1 Pemilihan Roda Rem ……….. 50

5.3.2 Pemeriksaan Rem Penahan (nilai pv)……….. 51

5.3.3 Penentuan Momen Gaya Pengereman………. 52

5.4 Mekanisme Lengan (Boom) Crane………...… 55

5.4.1 Dimensi Lengan……… 58

5.4.2 Perhitungan Berat Lengan Crane………. 58

5.4.3 Perhitungan gaya yang terjadi pada lengan panjang dan beban maksimum dengan sudut kerja 100 - 700…………... 61

5.4.4 Perhitungan Boom Silinder………. 83

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ………. 86

6.1 Kesimpulan………. 86

6.2 Saran……… 90

DAFTAR PUSTAKA……….. 91 LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1. Truck mounted Crane……… 7

2. Gambar 2.2. Sistem hidrolik tanpa beban………. … 9

3. Gambar 2.3. Sistem hidrolik beban………. 10

4. Gambar 2.4. Mekanisme Gerakan Traveling………. 11

5. Gambar 2.5. Gerakan Hoisting Drum………..……… … 12

6. Gambar 2.6. Gerak Elevating Drum…………..………. 13

7. Gambar 3.1. Kait Tunggal………..……. 15

8. Gambar 3.2. Penampang Mulut Kait Dan Tangkainya……… … 18

9. Gambar 3.3. Dudukan Kait………. 24

10.Gambar 3.4. Tali Baja Yang Dipipihkan………. 27

11.Gambar 3.5. Jumlah Kelengkungan Tali………..…. 27

12.Gambar 3.6. Efisiensi Sistem Puli………..………. 28

13.Gambar 3.7. Tali Baja………..……….…..…. 29

14.Gambar 3.8. Dimensi Puli………....……..……….………. 32

15.Gambar 3.9. Dimensi Alur Drum………..…….………. 35

16.Gambar 5.1. Roda Gigi Pada Motor Hidrolik………….………. 45

17.Gambar 5.2. Roda Gigi……….……….………. … 48

18.Gambar 5.3. Lengan (Boom) Crane 3 Tingkat Dalam Keadaan Normal…………. ……...……… 55

19.Gambar 5.4. Profil Lengan Teleskopik……...………. … 56

20.Gambar 5.5. Mekanisme Lengan (Boom) Secara Maksimum. … 57 21.Gambar 5.6. Arah Gaya – gaya yang terjadi pada lengan panjang dan beban maksimum………....…………. … 57

22.Gambar 5.7. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 100………. 61 23.Gambar 5.8. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

100………...…. 62

24.Gambar 5.9. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 100………. 63 25.Gambar 5.10. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 200………. 64 26.Gambar 5.11. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

200………...…. 65

27.Gambar 5.12. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 200………. 64 28.Gambar 5.13. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 300………. 65 29.Gambar 5.14. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

300………...…. 68

30.Gambar 5.15. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 300………. 69 31.Gambar 5.16. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 400………. 70 32.Gambar 5.17. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

400………...…. 71

33.Gambar 5.18. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

34.Gambar 5.19. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 500………. 73 35.Gambar 5.20. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

400………...…. 74

36.Gambar 5.21. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 500………. 75 37.Gambar 5.22. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 600………. 76 38.Gambar 5.23. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

600………...…. 77

39.Gambar 5.24. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 600………. 78 40.Gambar 5.25. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 700………. 79 41.Gambar 5.26. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

700………...…. 80

42.Gambar 5.27. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 700………. 82 43.Gambar 5.28. Ukuran Boom Silinder……… … 83

DAFTAR TABEL

1. Tabel 3.1.Tipe tali untuk Crane dan Pengangkat (Rudenko, N. 1996). 26 2. Tabel 3.2.Diameter Roda Puli untuk kawat baja (Rudenko,N.1996). 33 3. Tabel 3.3. Dimensi Alur Drum (Rudenko, N. 1996)……… 35 4. Tabel 3.4. Harga W (N/m2) pada kecepatan angin v (m/det)…………. 43

DAFTAR NOTASI

Notasi Keterangan Satuan

A Luas Penampang cm2

L Panjang m

Q Beban Kg)

Qb Berat Lengan (Boom) Crane kg

Qk Berat Kendaraan kg

Qp Berat maksimum beban yang diangkat kg v Kecepatan bergerak kendaraan dengan

beban angkatan m/det

Wm Berat mekanisme pengangkat N

฀

Berat jenis Baja N/m3

Z Jumlah lilitan

n Putaran rpm

m Modul mm

hk Tinggi kepala Gigi mm

hi Tinggi Kaki Gigi mm

a Jarak Sumbu Poros mm

D Diameter Luar mm

D Diameter Dalam mm

K Faktor Keamanan mm

F222 Luas Penampang Tali Baja mm2

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi membuat manusia terus menerus melakukan pengembangan peralatan yang dapat mempermudah pekerjaan. Demikian juga halnya dengan penanganan bahan, khususnya mesin pemindah bahan yang digunakan untuk memindahkan beban dilapangan atau ruangan, bagian-bagian atau departemen industri-industri atau pabrik-pabrik, pada areal pembangunan.

Truck Mounted Crane adalah suatu gabungan dari pesawat pengangkat. Instrumen ini digunakan untuk mengangkat beban dengan menggunakan daya dari motor penggerak dimana sistem ini terintegrasi dengan sebuah truk yang dapat dioperasikan bersamaan pada waktu mengangkat beban dan dapat digunakan untuk membawa maupun memindahkan beban dan dapat digunakan untuk membawa maupun memindahkan beban yang diangkat ke tempat yang lain dalam jarak jauh maupun dekat.

1.2 Tujuan Perencanaan

Terdapat beberapa tujuan dalam perencanaan Truck Mounted Crane ini, yaitu merencanakan suatu mesin pemindah bahan yang diaplikasikan untuk mengangkat dan mengangkut beban, dalam hal ini ditujukan bagi pembangunan/ereksi pembangunan Pabrik Kelapa Sawit.

Dengan adanya perencanaan ini, maka diharapkan dapat memberikan suatu gambaran tentang kondisi-kondisi yang terjadi pada sistem yang diamati, kemudian berdasarkan analisa perhitungan yang dilakukan dapat ditarik sebuah kesimpulan mengenai apakah sistem yang bekerja dalam batas-batas yang aman serta mengadakan suatu perbandingan antara teori yang ada dengan kondisi yang terjadi sebenarnya dilapangan.

1.3 Batasan Masalah

Adapun pembatasan masalah dalam perancangan yang akan dibahas adalah : komponen-komponen utama crane (kait, tali baja, puli dan drum), pemilihan motor penggerak dalam semua arah gerakan dan juga sistem transmisi roda gigi, serta pemilihan material/bahan berdasarkan syarat-syarat yang dibutuhkan oleh material tersebut dengan maksud agar sistem dapat bekerja dan layak pakai.

1.4 Metode Perencanaan

Metode yang digunakan dalam perencanaan Truck Mounted Crane ini yaitu melakukan survei lapangan secara langsung kemudian dilanjutkan dengan studi pustaka, searching internet, mencari tabel maupun dengan memaparkan teori-teori dasar dan rumus-rumus yang berkaitan dengan perhitungan yang akan dilakukan. Pemakaian rumus-rumus umum yang sering dipakai dalam perhitungan praktis, juga penggunaan tabel dan grafik penunjang dalam penyelesaian persoalan yang ada. Ini merupakan metode yang baik untuk mendapatkan perencanaan yang diinginkan. 1.5 Sistematika Perencanaan

Perencanaan Pesawat Pengangkat ini dibagi dalam 6 bab. Masing-masing bab berisi sebagai berikut :

a. Bab pertama : Merupakan bab pendahuluan yang berisi latar belakang perencanaan, tujuan perencanaan, batasan masalah, metode perencanaan dan sistematika perencanaan.

b. Bab ke-dua : Merupakan bagian pembahasan materi dimana pada bab ini dikemukakan jenis pemindah bahan, dasar-dasar yang menjelaskan tentang crane truck sebagai mesin pemindah bahan yang digunakan di Pabrik Kelapa Sawit Rimba Mujur Mahkota – Mandailing Natal dan selanjutnya akan dijelaskan cara kerja alat tersebut.

c. Bab ke-tiga : Pada bab ini dibahas tentang perencanaan unit mekanisme pengangkat yang meliputi perencanaan kait, tali baja, puli dan drum.

d. Bab ke-empat : Pada bab ini dibahas perencanaan motor penggerak pesawat pengangkat.

e. Bab ke-lima : Pada bab ini dibahas perhitungan roda gigi transmisi dari motor hidrolik, Racet Lengan, dan Boom Silinder.

f. Bab ke-enam : Merupakan bab akhir yang berisikan kesimpulan dari perencanaan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan untuk memindahkan muatan dari lokasi pabrik, lokasi konstruksi, lokasi industri, tempat penyimpanan, pembongkaran muatan dan sebagainya. Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas pesawat pengangkat dan pesawat pengangkut. Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan memindahkan muatan dari satu tempat ke tempat yang lain dengan jangkauan yang relatif terbatas seperti crane, elevator, excalator. Sedangkan pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan tanpa berhenti dan dapat mengangkut muatan dalam jarak yang relatif jauh seperti pada conveyor.

2.1 Karakteristik Pesawat Pengangkat

Pesawat pengangkat adalah kelompok mesin yang bekerja secara periodik dimana di desain sebagai peralatan untuk mengangkat dan memindahkan muatan yang dapat digantungkan secara bebas seperti crane atau mengangkut muatan pada jalur pandu seperti halnya pada lift.

Karakteristik umum dari sebuah pesawat pengangkat adalah : a. Kapasitas angkat (lifting capacity)

b. Berat mati dari pesawat (dead weight) c. Kecepatan dari berbagai gerakan d. Tinggi pengangkatan (lifting height)

e. Ukuran-ukuran geometris (geometrical dimention) dari pesawat seperti rentangan (span) dan sebagainya.

2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat

Penggolongan menurut tujuan penggunaannya yang ditentukan dengan memperhatikan kondisi operasi khasnya, misalnya crane untuk metalurgi, konstruksi, pelabuhan, dan sebagainya. Berdasarkan ciri khas desainnya, mesin pemindah bahan dikelompokkan atas 3 jenis yaitu :

1. Mesin-mesin pengangkat (hoisting machine) 2. Crane

3. Elevator

2.2.1 Mesin Pengangkat

Mesin pengangkat digolongkan menurut ciri khas desainnya, dimana mesin ini merupakan kelompok mesin yang bekerja secara periodik yang di desain sebagai peralatan untuk mengangkut dan memindahkan muatan atau sebagai mekanisme tersendiri bagi crane dan lift. Jenis yang termasuk pada mesin pengangkat ini antara lain : Crane Troli, mesin Derek, tepler satu rel untuk tujuan tertentu, alat pengangkat yang dapat bergerak, alat pengangkat yang tetap, alat pengangkat troli dengan alat pengangkat tangan tetap, puli dan dongkrak.

2.2.2 Crane

Crane merupakan gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan rangka untuk mengangkat sekaligus memindahkan muatan yang dapat digantungkan secara bebas atau dikaitkan pada crane. Jenis crane ini sendiri dapat dibagi lagi menjadi :

a. Crane tetap (stasioner), terdiri dari : a.1 Crane lengan putar

a.2 Crane pilar putar a.3 Crane dek

a.4 Crane duduk dengan meja putar b. Crane Jalan, terdiri dari :

b.1 Crane mobil (mobile crane) b.2 Crane truk (truck mounted crane) b.3 Crane kroler (crowler mounted crane) b.4 Crane meja putar dengan lintasan rel b.5 Crane putar dengan jembatan lintas c. Crane Menara

d.1 Crane jalan dengan lintasan atas berpalang tunggal d.2 Crane jalan dengan lintasan atas berpalang ganda d.3 Crane gantri

e. Crane Khusus, terdiri dari : e.1 Crane apung

e.2 Crane serandang e.3 Crane Penjungkat e.4 Crane pemuat 2.2.3 Lift

Lift merupakan kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat muatan pada jalur pandu tertentu. Peralatan pemindahan dapat diklasifikasikan menjadi lima bagian, yaitu : conveyor, mesin pemindah muatan, peralatan pembantu, peralatan pengoperasian udara dan peralatan hidrolik. Perlengkapan permukaan dan overhead dapat diklasifikasikan menjadi lima bagian, yaitu : truk tanpa rel, mobil berukuran kecil, peralatan penanganan silang, sistem lintasan overhead, peralatan craper dan skid.

2.3 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

Pemilihan jenis pesawat pengangkat pada dasarnya membutuhkan pengetahuan khusus terhadap rancangan dan disesuaikan dengan kemampuan serta pengoperasiannya. Faktor-faktor yang penting dan mendasari pemilihan tipe suatu pesawat pengangkat adalah :

a. Jenis dan sifat muatan yang diangkat

• Untuk muatan satuan bentuk, berat, permukaan dukung yang baik atau bagian muatan sebagai tempat penggantungan yang baik

• Untuk muatan curah : berat jenis, kemungkinan longsor sewaktu dipindahkan.

b. Arah dan jarak perpindahan

Berbagai jenis pesawat dapat memindahkan muatan kearah vertikal maupun dalam sudut tertentu mengikuti jalur yang berliku ataupun bergerak lurus dalam satu arah.

c. Kondisi lokal yang spesifik. Kondisi ini termasuk dalam hal luas, bentuk lokasi, jenis dan desain gedung.

Berdasarkan atas berbagai pertimbangan diatas, maka dipilihlah crane yang dipasang pada sebuah truk sebagai sebuah pesawat pengangkat mobil yang rusak karena crane yang dipasang pada truk ini lebih efisien selain dapat mengangkat juga dapat mengangkut mobil yang rusak tersebut ke tempat yang relatif jauh.

2.4 Keadaan Lapangan Pembangunan PKS

Adapun kondisi dilapangan dalam pembangunan pabrik kelapa sawit dilapangan dalam hal pemasangan/ereksi setiap unit pabrik sangat luas tempatnya. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah alat yang efisien guna mempercepat pembangunannya. Dalam hal ini, Truck Mounted Crane merupakan salah satu alat yang efisien karena alat tersebut dapat berpindah – pindah.

2.5 Truck Mounted Crane

Crane yang dipasang di atas truck (truck mounted crane) dalam tugas sarjana ini adalah seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.1 di bawah ini. Crane dilengkapi dengan rangkaian peralatan yang dipasang di atas meja putar. Untuk penjelajahan (traveling), crane beroperasi seperti layaknya truk yang dikemudikan oleh supir. Pada dasarnya pengoperasian tipe crane tergantung kepada sifat beban dan kondisi lapangan. Jadi berhubungan dengan kendaraan pengangkutnya.

2.6 Cara Kerja Truck Mounted Crane

Truck Mounted Crane ini menggunakan menggunakan motor bakar sebagai penggerak utama yang dipakai untuk semua arah gerakan. Adapun gerakan-gerakan utama dari Truck Mounted Crane ini adalah sebagai berikut:

Pada dasarnya Truck Mounted Crane bekerja terdiri dari sebuah reservoir fluida, pompa hidrolik yang digerakkan dengan motor bakar diesel, sistem katup (valve) untuk mengendalikan dan mengarahkan aliran pompa, aktuator untuk melakukan kerja yang diinginkan, swing motor untuk melakukan gerakan memutar hingga sudut 360 derajat, travel motor untuk melakukan perpindahan dari satu tempat ke tempat lain.

Agar sistem hidrolik dapat dioperasikan maka sistem tersebut harus memiliki komponen-komponen berikut:

a. Fluida (oli hidrolik) b. Reservoir (tangki) c. Filter

d. Pompa

e. Katup pengarah f. Silinder Hidrolik g. Travel motor h. Swing motor i. Joystick j. Lines

k. Katup pengatur tekanan l. Pendingin (cooler)

Pada saat Truck Mounted Crane hidup tanpa beban maka proses kerja dari sistem hidroliknya adalah pompa utama digerakkan oleh engine sehingga oli hidrolik akan dialirkan dari tangki melalui filter menuju katup pengarah (control valve). Dari sini oli akan kembali lagi ke tangki melalui relief valve (katup pengatur tekanan) pada katup pengarah. Pada pilot pump, oli hidrolik akan mengalir dari tangki menuju pilot filter dan akan kembali ke tangki melalui relief valve pada filter itu sendiri. Perhatikan gambar 2.2 berikut ini.

Gambar 2.2. Sistem hidrolik tanpa beban

Namun jika Truck Mounted Crane hidup dengan beban maka pompa akan mengalirkan oli hidrolik dari tangki melalui filter menuju katup pengarah. Karena joystick digerakkan maka oli dari pompa pilot akan mengalir dari tangki melalui pilot filter menuju joystick. Lalu oli hidrolik dialirkan dari joystick menuju katup pengarah untuk memberikan perintah menggerakkan katup pengarah. Maka oli hidrolik dari pompa utama akan mengalir menuju bagian yang diberikan perintah untuk bekerja misalnya; silinder hidrolik, swing motor atau travel motor. Tekanan yang bekerja pada boom, stick, dan travel sirkuit adalah 5000 psi, tekanan ynag bekerja pada swing sirkuit adalah 3630 psi, sedangkan tekanan yang bekerja pada pilot pump adalah 566 psi. Tekanan ini harus tercapai untuk menghasil kerja yang baik.

Tangki

Pompa utama

Pompa pilot Katup Pengarah

(Control Valve)

Filter Pilot

Filter Hidrolik Engine

Joystick dan Travel stick

Pompa utama terdiri dua buah pompa yaitu pompa 1 dan pompa 2. Satu buah pompa berfungsi untuk mengalirkan oli hidrolik sehingga dapat melakukan langkah kerja gerakan silinder boom, dan travel motor sebelah kanan yang diatur oleh joystick sebelah kanan. Sedangkan pompa lainnya berfungsi untuk mengalirkan oli hidrolik sehingga dapat melakukan langkah kerja gerakan silinder stick, swing motor, dan travel motor sebelah kiri dan diatur oleh joystick sebelah kiri.

a. Gerak Traveling

Yang dimaksud dengan gerak traveling adalah gerakan menjelajah seperti truck pada umumnya. Bila truck hanya digunakan untuk traveling, aliran transmisi daya dapat dilihat pada gambar 2.4 dibawah ini :

Joystick dan Travel stick

Tangki

Pompa utama

Pompa pilot Katup Pengarah

(Control Valve)

Filter Pilot

Filter Hidrolik

Gambar 2.3. Sistem hidrolik dengan beban Beban/Load

Gambar 2.4 Mekanisme Gerakan Traveling

Dari Engine (1) dilanjutkan ke poros transmisi (2) lalu ke roda gigi pengatur (3). Dengan menggunakan tuas, roda gigi pengatur dapat saling berhubungan atau terpisah dengan pasangannya. Bila roda gigi pengatur berhubungan dengan pasangannya maka poros gardan (4) tidak berputar. Bila truck dalam keadaan traveling / menjelajah maka poros gardan harus berputar sehingga roda gigi pengatur terlepas dari pasangannya. Oleh sebab itulah dalam keadaan traveling, crane tidak dapat dioperasikan. Selanjutnya putaran dari poros gardan diteruskan ke poros roda (6) melalui roda gigi diferensial (5).

b. Gerakan Hoisting

Gerakan Hoisting adalah gerakan naik / turun beban dimana beban yang telah dipasang pada kait (hook) diangkat atau diturunkan dengan tali baja yang terpasang pada hoisting drum. Dalam hal ini beban dapat naik / turun sesuai dengan arah putaran drum.

Untuk menaikkan beban digunakan hoisting drum dengan cara rem dalam hoisting drum yang berputar karena terikat dengan poros drum akan bekerja menjepit drum sehingga drum ikut berputar pula. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.5 dibawah ini:

Gambar 2.5 Gerakan Hoisting Drum

Apabila ketinggian beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka hoisting drum yang berputar akan dihentikan oleh rem diluar hoisting drum bersamaan dengan dilepasnya rem dalam hoisting drum. Pada keadaan ini posisi beban dalam keadaan tergantung sebab hoisting drum tidak lagi berputar. Selanjutnya untuk gerakan penurunan beban, rem diluar hoisting drum dilepas secara perlahan-lahan agar penurunan beban dapat terkendali. Maka secara gravitasi beban akan turun dengan sendirinya.

c. Gerakan Elevating

Gerakan Elevating adalah gerakan naik / turun boom sekaligus menyebabkan beban terangkat atau menjadi turun. Boom yang diangkat atau diturunkan dengan memakai tali baja yang dipasang pada elevating drum.

Gambar 2.6. Gerak Elevating Drum

Untuk menaikkan boom maka rem dalam elevating drum yang berputar karena terikat dengan poros drum, akan bekerja menjepit elevating drum sehingga elevating drum ikut berputar pula.

Apabila ketinggian boom telah sesuai dengan yang diinginkan, maka drum yang berputar akan dihentikan oleh rem di luar elevating drum bersamaan dengan dilepasnya rem dalam elevating drum. Pada keadaan ini posisi boom dalam keadaan tergantung sebab elevating drum tidak lagi berputar, karena bobot boom begitu besar ditambah boom harus menahan beban, supaya boom tidak melorot (turun) maka rem luar perlu dibantu dengan racet. Dengan adanya racet, elevating drum dapat berputar menaikkan boom tetapi elevating drum tidak dapat berputar untuk menurunkan boom karena desain bentuk gigi racet itu sendiri.

Untuk penurunan boom juga dilakukan secara gravitasi. Elevating drum yang telah berhenti berputar dilepas pengunci racet-nya bersamaan dengan dilakukannya pengereman di luar elevating drum secara perlahan-lahan agar penurunan boom dapat terkendali.

d. Gerak Swing

Gerak swing adalah gerakan berputarnya boom dan beban baik ke kiri maupun ke kanan pada turn table. Gerakan ini dapat memutar turn table 360º. Turn table adalah landasan bagi boom dan peralatan angkat lainnya.

BAB III

PERENCANAAN PERLENGKAPAN CRANE

Perlengkapan crane diperlukan untuk melayani gerakan naik, gerakan turun, ataupun gerakan swing dari beban. Perencanaan perlengkapan crane yang akan dibahas berdasarkan kebutuhannya yang sangat dominan yaitu:

a. Kait

b. Mur pengikat kait c. Batang lintang d. Tali baja e. Pulley f. Drum

3.1 Perencanaan Kait (Hooke)

Kait (Hooke) digunakan untuk menggantung beban yang akan diangkat. Kait umumnya mempunyai penampang trapesium, dimana bagian dalam dibuat lebih lebar dari bagian luar. Bentuk penampang trapesium selain akan menghemat pemakaian bahan dan desain yang lebih sederhana, juga untuk mengantisipasi tegangan yang terjadi pada sisi dalam.

Pada perencanaan ini digunakan jenis kait tunggal (Single Hooke) atau disebut Standard Hooke, dikarenakan kapasitas angkatnya masih di bawah 50 ton ( Lit. 1. Hal. 86).

1.1.1. Pemilihan Bahan Kait

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

Bahan kait yang dipilih adalah Baja JIS G 4051 (Baja Karbon) dengan lambang S 50 C yang mempunyai tegangan patah bahan σb= 75 kg/mm2 (Lit. 2. Hal. 329).

C = 0,47 – 0,53 % Si = 0,15 – 0,35 % Mn = 0,6 – 0,9 % P = 0,030 % S = 0,035 %

Dari perencanaan ini jika faktor keamanan medium (K) = 5,5 (Lit.1. Hal. 42), maka tegangan tarik yang diijinkan (aman) adalah:

K

B tr

σ

σ =

5 , 5

75

=

tr

σ

2

/ 63 ,

13 kg mm

tr =

σ

1.1.2. Pemeriksaan Kait Pemeriksaan kait meliput i: 3 Tegangan (kekuatan) tarik pada ulir 4 Panjang minimum ulir

5 Kekuatan pada mulut kait dan tangkainya, meliputi tegangan pada penampang I – II dan penampang III-IV

Gambar 3.1 Kait Tunggal

Keterangan gambar:

d0 = Diameter ulir bagian luar batang kait d1 = Diameter ulir bagian dalam batang kait d2 = Diameter batang kait

r = Jari-jari kelengkungan sumbu netral pada daerah kritis a = Diameter mulut kait

S = Pusat geometri mulut kait

l1 = Jarak antara sisi kait bagian dalam

α = Sudut kerja beban yang menyebabkan terjadinya tegangan kritis terhadap kait

h = Lebar penampang batang yang mengalami tegangan kritis b1 = Tebal sisi kait bagian dalam

b2 = Tebal sisi kait bagian luar

1.1.2.1.Tegangan Tarik pada Ulir Kait

Pada perencanaan ini baut yang dipilih adalah jenis ulir metris (M68), maka berdasarkan tabel ukuran standar ulir kasar metris diperoleh (Lit. 2. Hal.290):

a. Diameter luar (d) = 68 mm b. Diameter inti (d1) = 61,505 mm c. Diameter efektif (d2) = 64,103 mm

d. Tinggi Kaitan (H1) = 3,248 mm e. Jarak bagi (p) = 6 mm

Untuk menghitung tegangan tarik pada ulir digunakan rumus :

) / ( 4

2 2

1

mm kg d Q

tr π

σ =

Dimana:

Q = Beban pada kait = 10.000 kg d1 = Diameter inti = 61,505 mm

Maka: 2 ) 505 , 61 .( 4 10000 mm kg tr π σ = 2 / 366 ,

3 kg mm

tr =

σ

Tegangan tarik yang diijinkan lebih besar dari tegangan tarik yang terjadi (13,63 Kg/mm2 (dari hal 15) > 3,366 Kg/mm2), dengan demikian ulir aman untuk digunakan.

1.1.2.2. Tinggi Minimum Ulir Kait

Tinggi minimum ulir dihitung dengan menggunakan rumus:

) 186 . . 1 . ...( ... ... ... ... ) ( ) ( . . . 4 2 1 2 0 Hal Lit mm p d d t Q Hm − = π Dimana:

Hm = Tinggi minimum ulir (mm) Q = Beban pada kait = 10.000 kg d0 = Diameter luar ulir = 68 mm d1 = Diameter dalam ulir = 61,505 mm t = Kisar ulir = 6 mm

p = Tegangan tekan aman (baja dengan baja)

= 300 – 350 kg/cm2 (Lit. 1. Hal. 86) Maka: 2 2 2 / 300 ) 1505 , 6 8 , 6 ( . 6 , 0 10000 4 cm kg cm cm cm x kg x H − = π kg cm kg H 5103 , 7927 . 24000 = cm H =3,027

mm H =30,27

1.1.2.3. Pemeriksaan Kekuatan pada Mulut Kait dan Tangkainya Akibat adanya pembebanan pada waktu kait digunakan, maka pada penampang I s.d V (gambar 3.1) terjadi daerah kritis, untuk itu perlu diperiksa pada setiap penampang.

Gambar 3.2. Penampang Mulut Kait dan Tangkainya

Sumber : Pesawat-pesawat Pengangkat (Syamsir A. Muin. Hal. 163) Untuk menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam pada penampang (I) seperti yang terlihat pada gambar 3.2 di atas digunakan rumus:

) 88 . . 1 . ( ... ... ... ... ... ... )

/ ( 2 . 1

. 1 2

Hal Lit

mm kg a

e x F Q

aman

I σ

σ = <

Untuk kapasitas 10 ton, maka dari tabel “Harga Design Dasar untuk Kait Tunggal” (Lit. 1. Hal.90) diperoleh:

σI = Tegangan tarik maksimum yang terjadi pada bagian terdalam I (Kg/mm2)

F = Luas penampang kritis = 104 cm2 Q = Beban = 10.000 kg

Faktor x ………..(lit 1, hal 90) f1 = 4,250 cm2 dan f2 = 10,500 cm2

F

f f x

− −

= 2( 1 2)

F = 104 cm2 dari tabel 19 . Maka : ₂ 2 2 104 ) 500 , 10 250 , 4 ( 2 cm cm cm x − − =

x = 0,120

e1 = h2 = Jarak antara garis nol dengan kontur dalam = 5,095 cm a/2 = Diameter mulut kait = 6,5 cm

Jadi : cm cm x cm kg I 13 095 , 5 2 . 120 , 0 1 . 104 10000 2 = σ 2 / 082 ,

628 kg cm

I =

σ

Untuk menentukan tegangan tekan maksimum pada bagian terluar (II)

) 88 . . 1 . ...( ... ... ... ... ) / ( 2 . 1

. 2 2

Hal Lit cm kg h a e x F Q aman II σ σ < + = Dimana :

σII = Tegangan tekan maksimum pada bagian terluar (II) (kg/cm2) e2 = h – e1 (Lit. 3. Hal. 166)

= 13 cm – 5,095 cm e2 = 7,9 cm

h = 2,4 d1 (Lit. 3. Hal. 163) = 2,4 . 61,505 mm

= 129,71 mm = 130 mm h = 13 cm

Maka : ) 13 5 , 6 ( 9 , 7 120 , 0 1 104 10000 2 cm cm cm x x cm kg II + = σ 3 36 , 243 . 79000 cm cm kg II = σ 2 / 622 ,

324 kg cm

II =

σ

Untuk menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian dalam (IV) digunakan rumus yang sama seperti menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam (I) σtrI

) / ( 2 . 1

. 4 2

cm kg a e x F Q IV = σ

Untuk kapasitas 10 ton, maka dari tabel “Harga Design Dasar untuk Kait Tunggal” (Lit. 1. Hal. 90), diperoleh :

σIV = Tegangan tarik maksimum yang terjadi pada bagian dalam IV (Kg/cm2)

F = Luas penampang kritis = 104 cm2 Q = Beban = 10.000 kg

Faktor x ………..(lit 1, hal 90) f1 = 4,250 cm2 dan f2 = 10,500 cm2

F

f f x

− −

= 2( 1 2)

F = 104 cm2 dari tabel 19 . Maka : ₂ 2 2 104 ) 500 , 10 250 , 4 ( 2 cm cm cm x − − =

x = 0,120

e1 = h2 = Jarak antara garis nol dengan kontur dalam = 5,095 cm a/2 = Diameter mulut kait = 6,5 cm

Maka: cm cm x cm kg IV 13 095 , 5 2 . 120 , 0 1 . 104 10000 2 = σ 3 24 , 162 . 101900 cm cm kg IV = σ 2 / 082 ,

628 kg cm

IV =

σ

Untuk menentukan tegangan tekan maksimum pada bagian terluar (III)

) / ( 2 . 1

. 3 2

cm kg h a e x F Q III + = σ Dimana :

σIII = Tegangan tekan maksimum bagian terluar (III) (kg/cm2) h = 2 d1

= 2 x 61,505 mm = 123,01 mm = 12,301 cm e3 = h – e1

= 12,301 cm – 5,095 cm = 7,206 cm

Maka: ) 301 , 12 5 , 6 ( 206 , 7 . 120 , 0 1 . 104 10000 2 cm cm cm cm kg III + = σ 3 63 , 234 . 72060 cm cm kg III = σ 2 / 12 ,

307 kg cm III =

σ

Dari perhitungan di atas, terlihat bahwa tegangan tarik yang diijinkan lebih besar dari tegangan tarik maksimum yang terjadi pada mulut kait dan tangkainya, maka mulut dan tangkainya aman untuk digunakan.

1.2. Pemeriksaan Mur Pengikat Kait

Bahan yang digunakan untuk mur pengikat kait pada perencanaan ini dipilih JIS 4051 (Baja Karbon) dengan lambang S 50 C yang mempunyai tegangan patah bahan σB= 75 kg/mm2. (Lit. 2. Hal. 330).

Jika faktor keamanan yang dipilih (untuk beban satu arah 5 – 8) maka tegangan tarik ijinnya adalah:

) / (kg mm2 K

B tr

σ

σ =

7 /

75kg mm2

tr =

σ

) / ( 71429 ,

10 kg mm2

tr =

σ

Sedangkan tegangan geser ijin diambil : τg = 0,8 σtr (kg/mm2)

τg = 0,8 x 10,71429 (kg/mm2) τg = 8,57143 (kg/mm2)

Tegangan geser yang terjadi pada mur : ) / ( . . . .

2 1

mm kg z p j d

Q π

τ =

Dimana:

τg = Tegangan yang diijinkan (kg/mm2) Q = Beban rencana = 10.000 kg

d1 = Diameter inti (dalam) ulir = 61,505 mm p = Jarak bagi = 6 mm

z = Jumlah ulir

H= Tinggi mur (mm)

J = Ulir metris = 0,75 (Lit. 2. Hal. 297) Menurut standar : H = (0,8 – 1,0) d, dipilih l

H = 1 . d1 H = 61,505 mm

Maka : p H z = 11 25 , 10 6 505 , 61 diambil mm mm

z = =

Sehingga diperoleh :

11 6 75 , 0 505 , 61 10000 x mm x mmx x kg g π τ = 2 / 045 ,

1 kg mm

g =

τ

Dari perhitungan di atas terlihat bahwa tegangan geser yang diijinkan lebih besar dari tegangan geser yang terjadi (8,57143 kg/mm2 > 1,045 kg/mm2), maka mur aman untuk digunakan.

Tegangan geser permukaan yang terjadi pada diameter efektif ulir luar (τg) ) / ( . . . . 2 2 mm kg z p j d Q g π τ = 11 6 75 , 0 103 , 64 10000 x mm x x mm x kg g π τ = 2 / 003 ,

1 kg mm

g =

τ

Tegangan geser ijin bahan lebih besar dari tegangan geser permukaan yang terjadi pada diameter efektif luar (8,57143 kg/mm2 > 1,003 kg/mm2, maka mur aman digunakan.

1.3. Perencanaan Dudukan Kait

Dudukan kait berfungsi untuk menempatkan kait dan dapat berputar dalam dua arah yang saling tegak lurus satu sama lain

Gambar 3.3. Dudukan Kait

Sumber: Mesin Pengangkat (Rudenko, N. Hal.104)

Tegangan lentur atau lengkung pada dudukan kait dapat dihitung dengan rumus: ) 104 . . 1 . ...( ... ... ... ... ... )... /

(kg mm2 Lit Hal

W M lk lk lk = σ Dimana :

σlk = Tegangan lentur / lengkung (kg/mm2) Mlk = Momen lentur / lengkung maksimum (kg.mm) Wlk = Momen lentur / lengkung perlawanan (mm3) Maka untuk menentukan momen lentur maksimum digunakan rumus:

) 98 . . 1 . ...( ... ... ... )... . ( ) . 5 , 0 (

4 l d1 kg mm Lit Hal

Q M_lk = −

Dari hasil survey yang telah diukur pada PT Rimba Mujur Mahkota maka: d1 = Diameter luar cincin dudukan bantal = 13 cm

l = Panjang dudukan kait = 22 cm Jadi : ) 130 5 , 0 220 ( 4 10000 mm x mm kg

M_lk = −

mm kg M_lk =387500 .

Untuk momen perlawanan lentur / lengkung dapat digunakan rumus : ) 98 . . 1 . ...( ... ... ... ... )... ( . ) ( 6

1 2 3

Hal Lit mm h d b Wlk = −

2 ) 60 ( . ) 50 140 ( 6 1 mm mm mm

W_lk = −

3

54000 mm Wlk =

Maka : 3 54000 . 387500 mm mm kg lk = σ 2 / 176 ,

7 kg mm

lk =

σ

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, bahan yang dipilih untuk dudukan kait adalah baja karbon tempa standar JIS G 3210 dengan lambang SF 55 dengan tegangan patah bahan τlk = 55 - 65 kg/mm2 ( diambil 60 kg/mm2) (Lit.2 Hal. 335). Dengan tegangan tekan ijin :

). / (kg mm2 K lk lk τ σ = Dimana:

K= faktor keamanan = 5,5 (kondisi pengoperasian medium) (Lit. 1 Hal. 42)

Maka: 10,91( / )

5 , 5 / 60 2 2 mm kg mm kg

lk = =

σ

Dari perhitungan di atas, maka tegangan geser yang diijinkan masih lebih besar dari tegangan lentur yang terjadi pada dudukan kait ( σlk = 10,91 kg/mm2 > σlk = 7,176 kg/mm2), maka dudukan kait aman untuk digunakan.

1.4.Perencanaan Tali Baja ( Wire Rope )

Tali baja (Wire Rope) adalah tali yang dikontruksikan dari kumpulan jalinan serat-serat baja. Mula-mula beberapa serat dipintal sehingga menjadi suatu jalinan (strand), lalu beberapa strand dijalin pada satu inti (core) sehingga membentuk tali. Tipe-tipe tali untuk crane dan pengangkat dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Tipe tali untuk Crane dan Pengangkat (Rudenko, N. 1996) Faktor

mula-mula dari keamanan tali terhadap tegangan

Kontruksi tali

6 x 19 = 114 + 1c 6 x 37 = 222 +1c 6 x 61 = 366 +

1c 18 x 17 = 342 + 1c

Kurang 6 6 – 7 Di atas 7

Jumlah serat yang patah pada panjang tertentu setelah tali dibuang 12

14 16

6 7 8

22 26 30

11 13 15

36 38 40

18 19 20

36 38 40

18 19 20

Keuntungan dari tali baja (wire rope) dibandingkan dengan rantai adalah (Lit. 3. Hal. 52) :

- Ringan

- Tali baru lebih baik terhadap tegangan, bila beban terbagi rata pada semua jalinan (strand)

- Lebih fleksibel sementara beban bengkok tidak perlu mengalami internal stress

- Kurang mengalami fatique dan stress

- Kurang mempunyai tendensi untuk berbelit. Peletakan yang terang pada drum dan cakra, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit (clip) atau dilekuk (socket). Tidak perlu dipegang (dijepit) sebelum dipotong atau dimasukan dalam socket atau clip.

- wire yang patah sesudah pemakaian yang lama tidak menonjol, berarti lebih aman dalam pengangkatan, juga tidak akan merusak wire yang berdekatan

Gambar 3.4. Tali Baja dengan Untaian yang Dipipihkan Sumber : Mesin Pengangkat (Rudenko, N. Hal. 33)

Dari hasil survei di lapangan untuk kapasitas angkat 10.000 Kg, maka bahan tali baja yang dipilih adalah bahan Baja Karbon (Steel Wire Rope) dari standar JIS G 3521, dengan tegangan putus kawat baja ( τB = 285 – 320 kg/mm2), dengan tipe 6 x 19 = 114 +1c yang artinya kontruksi gulungan tali terdiri dari 6 jalinan (strand), dan tiap jalinan terdiri dari 19 wayar baja dengan 1 inti serat (fibre core)

Setiap sistem puli majemuk dapat dianggap sebagai puli dengan dua tali terpisah yang dihubungkan dengan puli kompensasi. Jumlah lengkungan tali puli majemuk dapat diperoleh dengan membagi dua jumlah titik total tempat bagian tali yang paralel masuk dan keluar puli. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini :

Gambar 3.5. Jumlah Kelengkungan Tali Sumber : Mesin Pengangkat (Rudenko, N. Hal.37)

Dari gambar di atas maka dapat disimpulkan bahwa jumlah kelengkungan atau Number of Bend (NB) pada perencanaan crane adalah 10/2 = 5.

3.4.1 Tarikan yang Dialami Tali Baja

Dari data hasil survei pada PT Rimba Mujur Mahkota, diperoleh bahwa:

- Berat gancu (Grabs) dan Hooke Wg = 3 ton

- Berat cairan baja Wc=10 ton (kapasitas Ladle 10 ton) Maka berat total Q yang diangkat menjadi :

Q = Wg + Wc ……….(1) Q = 3 ton + 10 ton

Q = 13 ton

Untuk menghitung tarikan maksimum yang dialami tali baja dapat menggunakan rumus :

) 41 . . 1 . ( )

2 ..( ... ... ... ... .

. 1

Hal Lit n

Q Sw

η η

=

Dimana:

Sw = Tarikan maksimum pada tali baja dari sistem puli (kg) Q = Total berat muatan yang diangkat (kg)

n = Jumlah lilitan puli (tali penggantung) = 5 η = efisiensi puli : 0,88 didapat dari gambar 3.6

η1 = efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya

etika menggulung pada drum, diasumsikan = 0,98 (Lit. 1 Hal. 41)

Gambar 3.6. Efisiensi Sistem Puli

Dari gambar di atas menerangkan untuk efisiensi sistem puli berdasarkan jumlah cakra (Number of Pulley).

Maka :

98 , 0 88 , 0 5

13000 x x

kg Sw =

kg S_w =3014,84

3.2.1. Diameter Tali Baja

Gambar 3.7. Tali Baja

Dari gambar di atas dapat membantu sebagai data pembanding di dalam menghitung diameter tali baja, dengan diperoleh Sw = 3014,84 kg, maka untuk menentukan luas penampang tali baja:

) 39 . . 1 . ( )

3 ...( ... ... ... 50000

min )

114

( Lit Hal

x D

d K

S F

b

w

−

= _σ

Dimana :

F(114) = Luas penampang tali baja (cm2) Sw = Tarikan maksimum pada tali (kg) σb = Tegangan putus kawat baja (kg/cm2) K = Faktor keamanan tali

Untuk menentukan luas penampang tali baja diperlukan perbandingan diameter drum minimum dengan diameter tali. Untuk jumlah lengkungan 5 [number of bend (NB) = 5], maka harga Dmin / d = 26,5. (Lit. 1 Hal. 38).

Jika tali baja dari kawat baja standard JIS G 3521, dengan tegangan putus kawat baja = 285 – 320 kg/mm2, diambil σb = 31500 kg/cm2, beban putus Pb = 28400 kg.

Faktor keamanan dengan kondisi pembebanan medium ditentukan K = 5,5 (Lit. 1 Hal. 42) maka:

50000 5 , 26 1 5 , 5 / 31500 84 , 3014 2 ) 114 ( x cm kg kg F − = 2 ) 114

( 0,7850cm

F =

Diameter kawat tali baja dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

) 50 , 4 ( . ... ... ... ... ... ... 19 6 .

4 ₍₎

hal lit x x F_i π δ = Dimana:

F(i) = Luas penampang tali baja = 0,7850 cm2 δ = Diameter serat dari tali baja (mm) i = Jumlah serat dalam tali baja = 114 serat Sehingga diameter satu kawat dari tali baja diperoleh:

π δ x x cm 19 6 7850 , 0 . 4 2 = cm 0936 , 0 = δ mm 936 , 0 = δ

Diameter tali baja dapat dihitung : ) ( . . 5 ,

1 i mm

d = δ

114 . 936 , 0 . 5 , 1 mm d = mm d =14,99 Maka dipilih d = 15 mm

Dari perhitungan di atas, tali baja yang digunakan adalah tali baja dengan tipe: 6 x 19 = 114 + 1c, diameter (d) = 15 mm tegangan putus kawat baja σB = 31500 kg/cm2, beban putus Pb = 28400 kg.

Tarikan tali baja yang diijinkan adalah:

) 40 . 1 .

(Lit Hal

K p

S b

i = Dimana :

Si = Tarikan maksimum yang diijinkan pada tali (kg) K = faktor keamanan kondisi medium = 5,5

Maka:

5 , 5 28400 kg S_i =

kg S_i =5163,64

Jadi dapat disimpulkan bahwa tarikan maksimum yang diijinkan pada tali Si = 5163,64 kg > tarikan yang terjadi Sw = 3014,84 kg, maka tali baja bekerja pada kondisi aman.

3.2.2. Perhitungan Umur Tali

Tali merupakan bagian yang penting pada waktu pengoperasian mesin pemindah bahan. Akibat seringnya mengalami pembebanan, lama kelamaan tali akan rusak akibat kelelahan. Untuk mengetahui berapa lama tali tersebut dapat digunakan maka rumus yang digunakan adalah:

) 46 . 1 . ( .

. . ₂

1 _{bulan Lit Hal}

z a

z N

ϕ β

=

Dimana:

N = umur tali (bulan)

A = jumlah siklus kerja rata-rata per bulan = 3400 kali (Lit. 1 Hal.47) z2 = jumlah lengkungan berulang per siklus kerja (mengangkat dan

menurunkan) pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan satu sisi = 3 (Lit. 1 Hal. 47)

β = faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkat muatan lebih rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh = 0,4 (Lit. 1 Hal. 47)

φ = hubungan langsung antara jumlah lengkungan dan jumlah putusan di dalam tali = 2,5

z1= jumlah lengkungan berulang yang mengakibatkan kerusakan tali; untuk Dmin / d = 26,5, maka z1 = 130.000 (Lit. 1 Hal. 43) Maka umur tali adalah:

ϕ β . . . ₂

1

z a

z N =

4 , 0 . 5 , 2 . 3 . 3400

130000

=

N

bulan N =12,74

1.2. Perencanaan Puli

Puli berfungsi untuk mengubah arah tali baja (lurus – lengkung - lurus) atau dengan kata lain pengarahan tali baja sekaligus untuk menahan beban yang diberikan. Dengan diameter tali baja ditentukan sebesar 15 mm, maka ukuran-ukuran puli dapat diketahui sebagai berikut:

Gambar 3.8. Dimensi Puli

Tabel 3.2 Diameter Roda Puli untuk Kawat Baja (Rudenko, N. 1996) Diameter Tali a b c e h l r r1 r2 r3 r4

4,8 6,2 8,7 11,0 13,0 19,5 15,0 24,0 28,0 34,5 39,0 22 22 28 40 40 55 40 65 80 90 110 15 15 20 30 30 40 30 50 60 70 85 5 5 6 7 7 10 7 10 12 15 18 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 1,5 1,0 1,5 2,0 2,0 2,9 12,5 12,5 15,0 25,0 25,0 30,0 25,0 37,0 45,0 55,0 65,0 8 8 8 10 10 15 10 18 20 22 22 4,0 4,0 5,0 8,5 7,5 12,0 7,5 14,5 17,0 20,0 25,0 2,5 2,5 3,0 4,0 4,0 5,0 4,0 5,0 6,0 7,0 9,0 2,0 2,0 2,5 3,0 3,0 5,0 3,0 5,0 7,0 8,0 10,0 8 8 9 12 12 17 12 20 25 28 40 6 6 6 8 8 10 8 15 15 20 30 Ukuran-ukuran dari puli dengan diameter 15 mm dapat dilihat pada tabel 3.2 dan dari dimensi puli pada gambar 3.8 maka ukurannya sebagai berikut:

a = 40 mm h = 25 mm r = 3 mm

b = 30 mm l = 10 mm r = 12 mm

c = 7 mm r = 7,5 mm r = 8 mm

e = 1 mm r = 4 mm

3.4.1. Diameter Poros Puli

Untuk menentukan diameter poros puli digunakan rumus:

      = 2 . cm kg d l Q P Dimana:

P = Tekanan pada tali = 75 kg/cm2; untuk kecepatan angkat m/menit (Lit. 1 Hal. 72)

l = Panjang bushing = (1,5 – 1,8)d, dipilih 1,8 d Q = Beban puli = 13.000 kg

Maka:

     

= 2

2

. . 8 , 1

13000 /

75

cm kg d d cm

Kg

2 2

135 13000

cm d =

cm d

cm d

10 813 , 9

= =

3.5. Perencanaan Drum (Tromol)

Drum (tromol) berfungsi untuk menggulung tali pada operasi pengangkatan dan penurunan. Secara umum drum tersebut terbuat dari bahan besi tuang dan besi cor, dan dilengkapi dengan groove (berupa alur) yang berfungsi untuk mengatur gulungan agar dapat tersusun rapid dan mengurangi gesekan.

3.2.1 Diameter Drum

Untuk menghitung diameter drum dapat dipakai rumus:

D ≥ e1 . e2 . d (mm) (Lit.1 Hal. 41) Dimana:

D = Diameter drum pada dasar alur (mm) d = Diameter tali = 15 mm

e1 = Faktor yang tergantung pada alat pengangkat dan kondisi

operasinya (operasi yang dipilih adalah alat berat) = 25 (Lit. 1 Hal. 42) e2 = faktor yang tergantung pada kondisi tali, dipilih 1,0 (Lit. 1 Hal. 42) Maka diperoleh diameter drum:

D ≥ 25. 1 . 15 mm D = 375 mm

Gambar 3.9. Dimensi Alur Drum

Sumber: Mesin Pengangkat (Rudenko, N. Hal. 74)

Dengan menggunakan tabel 3.3 di bawah ini akan diperoleh dimensi alur drum sesuai pada gambar 3.9 di atas yang berdasarkan ukuran diameter tali baja (d = 15 mm).

Tabel 3.3 Dimensi Alur Drum (Rudenko, N. 1996) Diameter tali

(d)

r1 Standar Dalam Diameter tali (d)

r1 Standar Dalam S1 C1 S2 C2 R2 S1 C1 S2 C2 R2 4,8 6,2 8,7 11,0 13,0 3,5 15,0 4,0 5,0 7,0 8,0 7 9,0 8 11 13 15 2 17 2 3 3 4 5 9 11 13 17 19 4,5 22 5,5 6,5 8,5 9,5 1,0 11,0 1,5 1,5 1,5 1,5 19,5 2,0 24,0 28,0 34,5 39,0 11,5 13,5 15,5 19,0 21,0 22 27 31 38 42 5 6 8 10 12 27 31 36 41 50 13,5 16,0 18,0 22,0 24,5 2,0 2,5 2,5 3,0 3,5

3.2.2 Jumlah Lilitan Tali pada Drum

Untuk menentukan jumlah lilitan pada drum dengan dua arah gulungan digunakan rumus: ) 74 . 1 . ( 2 . . Hal Lit D i H

z = +

π Dimana:

z = Jumlah lilitan tali pada drum untuk 1 tali baja (lilitan) H = Tinggi angkat = 15 m

i = Jumlah suspense puli, diambil dari tabel daya guna (efisiensi) puli = 4 untuk puli berganda dan jumlah puli (z) = 4

D = Diameter drum

Sedangkan angka 4 ditambahkan untuk lilitan yang akan menahan beban setelah mencapai ketinggian rencana H = 15 m (Lit. 1 Hal. 74)

Sehingga diperoleh jumlah lilitan: 2 375 . 4 . 15000 + = = π z n 93 , 52 = = z n

n = z = 53 lilitan

Maka ada 53 lilitan untuk dua arah gulungan tali.

3.2.3 Panjang Alur Spiral Drum (Helical Groove)

Untuk menghitung panjang alur spiral (helical groove) digunakan rumus:

l = z . S1 (mm) (Lit. 1 Hal. 75)

Dimana:

l = Panjang alur spiral (mm) z = Jumlah lilitan = 53 lilitan

S1= Kisar (pitch) = 17 (dari tabel 3.3) (Lit. 1 Hal. 74) Maka:

l = 53 x 17 l = 901 mm

3.2.4 Panjang Drum Keseluruhan

Dalam perencanaan ini maka panjang drum keseluruhan adalah: ) 75 . 1 . ( ) ( 7 . . Hal Lit mm s D i H L _      ₊ = _π Dimana:

L = Panjang drum keseluruhan (mm)

H = Tinggi angkat maksimum = 15.000 (mm) D = Diameter drum (mm)

s = Kisar (pitch) = 17 mm (dari tabel 3.3) (Lit. 1 Hal. 74) i = Perbandingan system tali = 4

L = Lebar ruang antara bagian kanan dan kiri dari luar, diambil = 40 mm Maka panjang drum keseluruhan :

17 7 375

4 15000

   



 ₊

=

x x L

π

mm L=984,8

3.2.5 Tebal Dinding Drum

Tebal dinding drum dapat ditentukan dengan menggunakan rumus empiris: = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0) (cm) (Lit.1 Hal. 75) Dimana:

ω = Tebal dinding drum (cm) D = Diameter drum (cm) Maka:

ω = 0,02 x 37,5 + (1,0) (cm) ω = 1,75 cm

ω = 17,5 mm

3.2.6 Menghitung Tegangan Maksimum Drum

Selama dioperasikan, drum dipengaruhi oleh pembebanan puntir, bengkokan (lentur), dan tekanan (compression). Dua tegangan yang pertama menghasilkan tegangan yang nyata pada drum yang sangat panjang, sedangkan efek dari tekanan adalah sangat besar. Untuk hal ini haruslah diperiksa terlebih dahulu.

Untuk menghitung tegangan tekan maksimum pada drum digunakan rumus: )

/ ( .

2

1 kg mm

s S ω

σ =

Dimana:

σ1 = Tegangan tekan maksimum (kg/mm2)

S = Gaya tarik maksimum pada bagian tali (kg) ω = Tebal dinding drum (mm)

Maka tegangan tekan maksimumnya adalah: 2 1 1 / 13 , 10 17 . 5 , 17 84 , 3014 mm kg mm mm kg = = σ σ

Berdasarkan perhitungan diatas, maka dalam perancangan ini bahan drum yang dipilih adalah baja rol standar JIS G 3101 dengan lambang SS 50 yang memiliki tegangan patah bahan σ1 = 60 kg/mm2 (Lit. 2 Hal. 339)

Dengan tegangan ijin:

) /

( 2

1 kg mm

K

B

σ

σ =

Dimana:

K = faktor keamanan = 5,5 (kondisi pengoperasian medium) (Lit. 1 Hal. 42) Maka: ) / ( 5 , 5 60 2

1 = kg mm

σ ) / ( 91 , 10 2

1 = kg mm

σ

Dari perhitungan di atas, terlihat bahwa tegangan yang diijinkan lebih besar dari tegangan maksimum yang terjadi dari σ₁ ≥ σtmaks (10,91 kg/mm2 > 10,13 kg/mm2). Untuk menjamin keamanan pada saat drum beroperasi, drum mengalami tegangan lentur / lengkung di sepanjang drum. Tegangan lentur dapat dihitung dengan rumus: ) 76 . 5 . ( ) /

(kg mm2 Lit Hal

W M lk lk lk = σ Dimana:

σlk = Tegangan lentur / lengkung (kg/mm2) Mlk = Momen lentur / lengkung (kg.mm) Wlk = Momen perlawanan lentur / lengkung (mm3)

Dari rumus di atas, momen maksimum terjadi ketika tali berada ditengah drum: Mlk = S x 0,5 x l (kg.mm)

Dimana:

S = Gaya tarik pada tali (kg)

l = Panjang drum keseluruhan (mm) Maka:

Mlk = 3014,84 kg x 0,5 x 984,8 mm Mlk = 1484507,216 kg.mm

Untuk momen perlawanan lentur / lengkung: ) ( 32 3 4 4 mm D d D Wlk − = π ) ( 5 , 397 375 5 , 397 32 3 4 4 mm W_lk = π −

3

417 ,

1281973 mm

W_lk =

Maka: 3 417 , 1281973 . 216 , 1484507 mm mm kg lk = σ 2 / 156 ,

1 kg mm

lk =

σ

Dalam hal ini drum juga mengalami tegangan puntir. Untuk menghitung tegangan puntir yang terjadi pada drum dapat digunakan rumus:

) 12 , 5 .( ... ... ... ... ... )... /

(kg mm2 lit hal

Wp Mp p =

τ

Dimana:

τ p = tegangan puntir (kg/mm2) Mp = momen puntir (kg.mm)

Wp = momen perlawanan puntir (mm3) Momen puntir yang terjadi diperoleh dari rumus:

Dimana:

S = gaya tarik tali (kg) r = jari-jari drum (mm) Maka:

Mp = 3014,84 kg x 187,5 mm Mp = 565282,5 kg.mm

Sedangkan momen perlawanan (Wp) diperoleh dari rumus:

3 4 4 3 4 4 834 , 2563946 5 , 397 ) 375 ( ) 5 , 397 ( 16 ) ( 16 mm Wp mm mm mm Wp mm D d D Wp = − = − = π π Maka : 2 3 2 / 2207 , 0 834 , 2563946 . 5 , 565282 ) / ( mm kg mm mm kg mm kg Wp Mp p p p = = = τ τ τ

Dari perhitungan di atas, terlihat bahwa tegangan yang diijinkan juga masih lebih besar dari tegangan yang terjadi (1,0727 kg/mm2 > 0,2207 kg/mm2), maka drum dinyatakan aman.

BAB IV

MOTOR PENGGERAK

3.3 Pemilihan Jenis Motor Penggerak

Ada beberapa jenis motor penggerak yaitu: turbin, motor bakar, dan motor listrik. Pada perencanaan ini dipilih motor bakar sebagai motor penggerak. Alasan pemilihan karena Truck Mounted Crane merupakan unit yang berpindah tempat, sehingga diperlukan motor bakar yang mampu dioperasikan dimana saja asalkan ada udara dan bahan bakar.

Motor bakar yang digunakan pada perencanaan Truck Mounted Crane ini adalah motor bakar diesel siklus empat langkah karena memiliki keuntungan. Keuntungan tersebut dibandingkan dengan motor bakar bensin siklus yang sama yakni:

1. Perbandingan kompresi relatif tinggi, sehingga diperoleh efisiensi termal yang tinggi.

2. Cocok untuk daya besar dan pengoperasian yang kontinyu. 3. Pemakaian bahan bakar lebih irit.

4. Bahan bakar relatif lebih murah dibandingkan dengan motor bakar bensin. 3.4 Perhitungan Daya Motor Penggerak

Daya motor bakar dihitung berdasarkan kebutuhan daya pada peralatan crane untuk pengangkat dan daya pada peralatan crane untuk pemutar.

3.4.1 Daya Untuk Peralatan Angkat

Yang dimaksud dengan daya untuk peralatan angkat yaitu, kebutuhan daya untuk gerakan hoisting.

Untuk menghitung daya peralatan angkat digunakan rumus:

) 287 . , 8 . ( ... ... ... ... ... ... ...

75x Hp Lit Hal

V x S

N w drum

η

=

Dimana :

Sw adalah gaya maksimum pada tali baja dari sistem puli. Dari perhitungan sebelumnya diketahui Sw = 2792,7 kg.

Vdrum adalah kecepatan elevating drum menggulung tali. Karena elevating drum dan hoisting drum terletak pada satu poros, maka kecepatan sudut (kecepatan putaran) kedua drum adalah sama. Berdasarkan spesifikasi teknik, kecepatan angkat beban untuk gerak hoist 0,2 m/det maka diperoleh kecepatan drum menggulung tali hoist (c) (lampiran 9)

c = v (z + 1)………..(Lit. 8, Hal. 63) Dimana: z = 4 (jumlah puli)

Maka c = 0,2 (4 + 1) = 1 m/det.

Kecepatan drum menggulung tali ini adalah setara dengan kecepatan putar hoisting drum. Maka kecepatan putar hoisting drum (rpm) diketahui:

) 345 . , 11 . ...( ... ... ... ... ... ... ... ... ...

60 Lit Hal

n D c=π

Dimana : c = kecepatan drum menggulung tali = 1m/det D = diameter drum = 0,375 m

Diperoleh kecepatan putar hoisting drum (n):

rpm x

x

n 50,93

375 , 0 60 1 = = π

Karena hoisting drum berputar 50,93 rpm berarti poros drum harus berputar 50,93 rpm juga.

η adalah efisiensi mekanis = 0,75.

Sehingga daya yang dibutuhkan untuk peralatan angkat adalah:

75 0,75

1 7 , 2792 x x N=

N = 49,65 Hp

3.4.2 Daya Untuk Peralatan Putar

3 Daya untuk memutar pada beban penuh dan kecepatan putar konstan Untuk memutar pada beban penuh serta kecepatan putar yang konstan maka digunakan rumus daya:

) , ; 292 . , 1 . ..( ... ... ... ... ... )...

(Kw Lit hal Rudenko N

Vp x Wp N_k η = Dimana:

Wp = tahanan putar (kN) 2 2 2 p p D f d D G W       ₊

=

∑

µ

Dengan :

∑G = jumlah berat bagian crane yang turut berputar = 17,675 ton = 173,4 kN

D = diameter roller hook = 0,17 m d = diameter poros roller hook = 0,06 m DP = diameter turn table = 1,2 m

μ = angka gesekan pada poros roda =0,08 – 0,1 diambil 0,1 f = koefisien guling roda putar = 0,04 - 0,06, diambil 0,06

Maka: kN x Wp 672 , 3 ) 10 8 , 1 .( 2040 2 2 , 1 06 , 0 2 06 , 0 1 , 0 2 17 , 0 4 , 173 3 ==       ₊ = −

Vp =kecepatan putar pada landasan putar = 1,67 m/det η = efisiensi peralatan putar = 0,8

Sehingga daya untuk memutar pada beban penuh dan kecepatan putar konstan adalah: kW N kW x N k k 6653 , 7 8 , 0 67 , 1 672 , 3 = =

4 Daya untuk mengatasi angin

Pada waktu terjadi gerakan putar diperlukan daya untuk mengatasi angin, untuk itu digunakan rumus:

) 95 . , 1 . ...( ... ... ... ... ... ... 2 Hal Lit kW n x r x W x Aw

N_k w p

η π

=

Dimana:

Aw = luas bidang yang kena angin saat crane berputar = 3 m2 W = tekanan angin = 0,3 kN/m2 (dapat dilihat pada tabel 4.1)

Tabel 3.4 Harga W (N/m2) pada kecepatan angin v (m/det)

(Sumber: Lit. 1, Hal. 94) rw = jarak titik berat boom terhadap sumbu putar = 4,5 m np = kecepatan putar crane = 0,03 putaran/detik

η = efisiensi peralatan putar = 0,8

Ketinggian Dengan Membawa Beban

v W

0-8 m 8-20 m 20-100 m >100 m 22 22 22 22 300 300 300 300

Sehingga daya yang dibutuhkan untuk mengatasi angin adalah:

kW N

kW x

x x x N

w w

95 , 0

8 , 0

03 , 0 5 , 4 3 , 0 3 2

=

= π

Jadi total kebutuhan daya untuk peralatan putar adalah: Np = Nk + Nw

= 7,6653 kW + 0,95 kW NP = 8,6153 kW

1 Hp = 0,746 kW Maka NP = x

= 11,548 Hp

Sehingga total kebutuhan daya motor crane adalah :

Nmotor total = Daya untuk peralatan angkat + daya peralatan putar = 49,65 Hp + 11,548 Hp

BAB V

PERENCANAAN TRANSMISI CRANE 5.1 Perhitungan Roda Gigi Transmisi Dari Motor Hidrolik

Motor hidrolik bergerak karena adanya sumber energi dari pompa (gear pompa) dimana menggunakan sumber fluida (oli) melalui selang input yang berhubungan sehingga dapat menggerakkan motor hidorlik, motor hidrolik ini mempunyai spesifikasi berikut :

• Kapasitas = 10 Ton

• Tekanan max = 160 kg/cm2

• Putaran min (n min) = 1600 rpm

• Putaran max (n max) = 2200 rpm

• Momen puntir = 41 kg/cm

Z1 Z2

Z3 Z4

Z5

Gambar 5.1. Roda Gigi Pada Motor Hidrolik Dimana :

N1 = Putaran pada hidrolik Nd = Putaran pada drum

Z1 = Roda gigi pada poros motor hidrolik Z2 = Roda gigi pada poros ke dua

Z3 = Roda gigi pada poros ke tiga Z4 = Roda gigi pada poros keempat Z5 = Roda gigi pada poros kelima

Putaran pada motor hidrolik (Z1) adalah sesuatu spesifikasi motor dalam hal ini dimana :

Z1 = jumlah gigi direncanakan 10 buah

1L1 = angka transmisi poros hidrolik dengan poros ke II (2 direncanakan) Dimana 1L1:

1L1 = Z2 = 1L1 x Z1 = 2 x 10 Z2 = 20 buah

Z3 = Jumlah gigi transmisi direncanakan 8 buah

1L2 = angka transmisi poros ke-II dengan poros ke-III (3 direncanakan) Dimana

1L2 = Z4 = 1L2 x Z3

= 3 x 8 Z4 = 24 buah

1L3 = angka tranmisi poros ke III dengan poros dari drum (8/5 direncanakan)

1L3 = Z5 = 1L3 x Z4

= 8/5 x 24

= 38,4 buah (38 buah diambil)

Maka jumlah roda gigi yang dipergunakan dalam rancangan ini adalah Z1 = 10 buah

Z2 = 20 buah Z3 = 8 buah Z4 = 24 buah Z5 = 38 buah

Jadi angka tranmisi atau total reduksi (L total) pada transmisi adalah : Ltot = 1L1 + 1L2 + 1L3

= 2 + 3 +

= 6,6 (diambil 7 buah)

Putaran drum yang terjadi dengan memakai roda gigi rancangan ini adalah: ndrum = Nmotor.

Dimana : ndrum = Nmaks

ndrum = 2200. . ndrum = 314,28 rpm

Daya yang dipergunakan untuk menggerakkan drum dapat diperhitungkan dengan rumus :

Ndrum = Dimana:

md = momen yang terjadi pada drum md = S1

= 5163,64 kg Ndrum =

= 22,66 rpm

Pada rancangan ini drum yang dipergunakan ada dua, maka daya total yang dibutuhkan adalah :

Ntot = 2. Ndrum = 2 x 22,66 = 45,32 rpm

Momen torsi yang terjadi (Mt) Mt =

=

Momen torsi untuk 1drum Mt =

= 5163,9 kg cm 5.2. Ukuran Roda Gigi

Roda gigi yang dipakai pada perencanaan ini adalah roda gigi lurus, dimana pemakaian putaran roda gigi pada drum (n drum) = 314,28 rpm, maka dalam hal ini untuk menentukan ukuran atau menghitung roda gigi terlebih dahulu harus menghitung dari roda gigi lurus ini, yang mana modul dapat dihitung dengan rumus.

Gambar 5.2. Roda Gigi

• Modul (m)

m = ………. Lit 1 hal 214 Dimana :

d = diameter lingkaran jarak bagi (200 mm) ztot = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 + Z5

= 10 + 20 + 8 + 24 + 38 = 90 buah

Maka : m =

= 2,2. (2 diambil) m = 2

• Tebal gigi (t) t = Dimana :

α = sudut kemiringan gigi (20) =

α = 20 mm

• Tinggi kepala gigi (addendum a) ……… Lit 4 hala 156 Dimana :

P = jumlah gigi setiap inci (2 diambil) a =

= 0,5 inci

= 12,7 (12 mm diambil)

• Tinggi gigi kaki (dedeumbum b) b =

=

= 0,625 inci

b = 15,875 mm (16 mm diambil)

• Tinggi gigi (n) h = a + b = 12 + 16

= 28 mm

• Diameter pully (dp) dp = m.z

= 2.90 = 180 mm

• Diameter wire (do) do = dp + (2 x m) = 180 + (2 x 2) = 184 mm

• Diameter dalam (di) di = dp - (2 x m) = 180 - (2 x 2) = 176 mm

5.3 Perhitungan Rem Main Host

Fungsi utama dari rem adalah untuk mengatur kecepatan penurunan muatan ataupun untuk menahan muatan agar diam. Rem digunakan juga untuk menyerap inersia massa yang bergerak ( truck, crane, muatan, dan sebagainya ), yang mana efek pengeraman secara mekanis diperoleh dengan gesekan

Rem yang digunakan pada mekanisme pengangkat ini adalah jenis rem sepatu ganda. Rem sepatu atau blok dapat di desain dengan sepatu luar atau dalam. Rem sepatu luar adalah jenis rem yang umum digunakan pada mesin pengangkat, sedangkan rem sepatu dalam hanya ditujukan untuk penggunaan crane yang dipasang pada truck.

5.3.1 Pemilihan Roda Rem

Untuk pemilihan roda rem dapat dipilih berdasarkan dari data motor yang digunakan, yaitu :

− Putaran n = 1600 rpm

− Daya N = 50 Hp

Dan kecepatan angkat drum yaitu 11 m / menit, maka pada kondisi normal roda rem yang digunakan ( Lit. 1 Hal 177 )

Diameter roda rem = 157 mm

Lebar roda = 396 mm

Maka ukuran roda rem diperoleh dari tabel 29 (lit 1, hal 177) dengan interpolasi dengan daya motor 50 Hp.

5.3.2. Pemeriksaan Rem Penahan ( nilai pv ) Momen gaya pada poros motor adalah :

) . ( 620 .

71 kgcm

n N M=

Dimana :

M = Momen gaya pada poros motor ( kg.cm ) N = Daya motor ( Hp )

n = Putaran motor ( rpm ) Maka : cm kg M M . 125 , 2238 1600 50 . 620 . 71 = =

Untuk koefisien gesek lapis frodo (rem asbes yang dilapisi jalinan serat kuningan) yaitu : µ=0,45 s.d 0,35( Lit.1 Hal 144 ), maka diambil µ = 0,45.Ukuran lapisan rem direncanakan adalah b : 6 cm dan l : 19 cm

Maka tekanan satuan yang diperoleh : )

/ ( 1

. kg cm2

bl D

M p

µ

= ( Lit.1 Hal 177 )

cm cmx cmx cm kg p 19 6 1 . 45 , 0 7 , 15 . 125 , 2238 = 2 / 78 ,

2 kg cm p=

Untuk kecepatan periperial adalah : ) det / ( 60 . . ik m n D

v=π ( Lit.1 Hal 177 )

ik m m

v 13,153 /det

60 1600 . 157 , 0 . = =π

Maka :

pv = 2,78 kg/cm2 x 13,153 m/detik pv = 36,565

ik cm

m kg

det . .

2

5.3.3. Penentuan Momen Gaya Pengereman

Momen statik yang diakibatkan muatan pada poros rem bila rem dipasang pada poros motor, maka daya statik pengereman akan menjadi

Hp x Qxv N_br

η

75

= ( Lit.4 Hal 48 )

Dimana :

Q = Bobot muatan yang diangkat = 13000 Kg v = Kecepatan = 11 m/menit atau 0,183 m/detik n = Putaran motor = 1600 rpm

η = 0,8 (diasumsikan) Maka :

Hp N

x x

kgx N

br br

11 , 36

8 , 0 60 75

10 13000

= =

Maka momen statiknya adalah : ) . ( 620 . 71

' kg cm

n N M

br br

st= ( Lit.1 Hal 292 )

Dimana :

Maka : ) . ( 1637 , 16 ' ) . ( 37 , 1616 ' 1600 11 , 36 620 . 71 ' m kg M cm kg M M st st st = = =

Momen gaya dinamik saat pengereman diacu pada poros rem adalah

) . ( 975 , 0 375 ' 2 2 m kg nt v G t n D G M br br dyn η δ ₊ = Dimana :

δ = Koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme transmisi, diambil 1,15 ( Lit.1 Hal 292 )

GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor ( kg/m2 )

Dimana :

( GD2 )couple = I .4 . g

Untuk I = Momen Inersia = 0,03 kg.m/det2 ( Lit.1 Hal 289 ) g = Percepatan Gravitasi = 9,81 m/det2

( GD2 )couple = 0,03kg.m/det2 . 4 . 9,81 m/det2 = 1,1772 kg. m2 Sedangkan (GD2)rotate = 0,78 kg.m2 (diasumsikan)

Maka diperoleh

GD2 = ( GD2 )rotate + ( GD2 )couple GD2 = 0,78 kg.m2 + 1,1772 kg.m2 GD2 = 1,9572 kg. m2

η = Effisiensi total mekanisme = 0,85 t br = Waktu pengereman = 1 detik Jadi : m kg M rpmx x m kgx x x rpm x m kg x M dyn dyn . 828 , 9 ' det 1 1600 85 , 0 det) / 183 , 0 ( 13000 975 , 0 det 1 375 1600 . 9572 , 1 15 , 1 ' 2 2 = + =

Maka momen gaya yang diperlukan untuk pengereman Mbr = M`st + M`dyn

Mbr = 16,1637 kg.m+ 9,828 kg.m Mbr = 25,9917 kg. m

Pemeriksaan momen gaya pengereman dengan memakai koefisien pengereman diperoleh :

) . ( .

` kgm

M Mbr= st β

Dimana :

β = Koefisien pengereman diambil dari tabel 40 untuk pelayanan sedang/medium = 2,0 ( Lit.1 Hal 296 )

Maka : m kg M mx kg M br br . 9834 , 51 0 , 2 . 9917 , 25 = =

Dari hasil diatas, untuk perhitungan momen gaya pengereman M br harus mempunyai nilai terbesar, yaitu M br = 51,9834 kg.m

5.4 Mekanisme Lengan (boom) Crane

Sebelumnya penulis telah melakukan survei di perusahaan yang bergerak dibidang kontraktor dan menyewakan alat-alat berat yaitu mesin-mesin yang biasanya digunakan dalam pembangunan gedung-gedung, jalan raya, dan pembangunan-pembangunan proyek lainnya. Salah satu dari jenis alat-alat tersebut adalah pesawat angkat jenis truck crane yang akan kita analisa.

Seperti yang telah penulis jelaskan pada bab sebelumnya, pada skirpsi ini penulis hanya akan membahas atau mengambil satu bagian (komponen) saja dari pesawat angkat jenis truck crane untuk dianalisa besar gaya-gayanya, serta menganalisa hubungan antara besar sudut lengan dengan beban pengangkatan yang dilakukan lengan (boom) pada saat proses pengangkatan beban baik dalam jumlah beban minimum ataupun dalam jumlah maksimum. Lengan pada truck crane ini terdiri dari tiga seksi (section) yang setiap lengan tersebut memiliki dimensi yang berbeda-beda pada luas penampang dan panjangnya. Hal ini bertujuan agar pembebanan pada saat proses pengangkatan akan merata dan bertumpu pada satu titik yang telah diperhitungkan keamanannya. Untuk menganalisa lengan (boom) dari truck crane tersebut sebaiknya mengeahui terlebih dahulu skema dan prinsip kerja dari truk crane itu sendiri secara keseluruhan dan dalam keadaan panjang maksimal. Untuk lebih jelas bentuk dari lengan crane secara keseluruhan ditunjukkan oleh gambar 5.3 di bawah ini.

Gambar 5.3. Lengan (Boom) crane 3 tingkat dalam keadaan normal

Dari skema keseluruhan truck crane tersebut dapat dilihat dengan jelas bagian lengan (boom) yang akan dianalisa arah gaya dan besarnya. Namun untuk

lebih jelasnya kita akan melihat lengan dari crane dengan cara memisahkan bagian lengan dari truck crane tersebut. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.3. adalah lengan (boom) dalam keadaan normal (tidak dipanjangkan).

Untuk lebih jelasnya, contoh profil dari lengan teleskopik adalah seperti pada gambar 5.4 dibawah ini :

Gambar 5.4. Profil Lengan Teleskopik

Setelah mengetahui lengan (boom) crane pada keadaan normal (tidak dipanjangkan) selanjutnya harus mengetahui keadaan lengan pada saat maksimum (dipanjangkan) agar dapat membandingkan perbedaan antara keduanya. Ketika lengan crane dipanjangkan secara maksimal maka lengan akan memiliki panjang menjadi hampir tiga kali lipat dari keadaan normal (lengan tidak dipanjangkan). Dan untuk lebih jelas lagi mekanisme atau prinsip kerja pemanjangan dari lengan (boom) crane dengan tiga tingkat ini dapat dilihat pada gambar 5.5.

Gambar 5.5. Mekanisme Lengan (boom) Secara Maksimum Sebelumnya harus ditentukan gaya-gaya yang terjadi pada lengan (boom) secara keseluruhan. Untuk lebih jelasnya pada gambar 5.6. akan ditunjukkan gaya-gaya yang terjadi pada lengan dari crane ketika dalam keadaan panjang dan beban maksimum.

Gambar 5.6. Arah gaya-gaya yang terjadi pada lengan panjang dan beban maksimum dengan sudut kerja 700

5.4.1 Dimensi Lengan : Dimensi lengan (Boom) :

1)Lengan 1

Panjang (L) : 10,9 m Lebar (bo) : 390 mm Tinggi (ho) : 640 mm Tebal (t) : 20 mm 2)Lengan 2

Panjang (L) : 7,567 m Lebar (bo) : 350 mm Tinggi (ho) : 600 mm Tebal (t) : 20 mm 3)Lengan 3

Panjang (L) : 7,567 m Lebar (bo) : 310 mm Tinggi (ho) : 560 mm Tebal (t) : 20 mm

5.4.2 Perhitungan Berat Lengan (Boom) Crane

Dengan menggunakan data-data dimensi dari lengan dapat dihitung berat lengan (boom) dari crane itu sendiri.

Maka untuk mencari berat lengan dapat digunakan persamaan-presamaan sebagai berikut:

Beban total yang akan diangkat lengan adalah : W x = Q p + Q b

Dimana :

W x = Beban total yang akan diangkat Q p = Kapasitas angkat maksimum crane Q b = Berat lengan (boom) pengangkat

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN

Dari hasil rancangan perhitungan, maka dapat disimpulkan data-data perancang konstruksi mobil crane yaitu sebagai berikut :

- Kapasitas angkat (Q) = 10 ton

- Tinggi angkat (H) = 15 m

- Sudut angkat ( ) = 700

Data-data hasil perhitungan :

1. Hasil Perhitungan hook (kait)

- Tegangan tarik yang diijinkan (σtr) = 13,63 kg/mm2 - Tegangan tarik pada ulir (σtr) = 3,366 kg/mm2 - Tinggi minimum ulir kait = 30,27 mm - Tegangan tarik maksimum (σtr I) = 628,082 kg/cm2 - Tegangan tarik maksimum(σtr II) = 324,622 kg/cm2 - Tegangan tarik maksimum (σtr III) = 307,12 kg/cm2 - Tegangan tarik maksimum (σtr IV) = 628,082 kg/cm2

2. Hasil Perhitungan Mur Pengikat Kait :

- Tegangan tarik yang diijinkan (σtr) = 10,71429 kg/mm2 - Tegangan geser ijin (σg) = 8,57143 kg/mm2 - Tegangan geser yang terjadi (τg) = 1,045 kg/mm2 - Tegangan geser efektif (τg) = 1,003 kg/mm2

3. Hasil Perhitungan Dudukan Kait :

- Momen Lentur (Mlk) = 387500 kg.mm - Momen perlawanan lentur (Wlk) = 54000 cm3 - Tegangan tekan ijin (σlk) = 7,176 kg/mm2

4. Hasil Perhitungan Tali Baja :

- Tarikan maksimum pada tali baja = 3014,84 kg - Luas penampang (F114) = 0,7850 cm2 - Diameter tali baja (d) = 15 mm

- Umur Tali = 12,74 bulan

- Tarikan maksimum yang diijinkan = 5163,64 kg

5. Hasil Perhitungan Puli :

- Diameter poros puli = 10 cm

6. Hasil Perhitungan Drum :

- Diamter drum (D) = 375 mm

- Tebal drum (W) = 17,5 mm

- Jumlah lilitan (n) = 53 lilitan

- Panjang drum (L) = 984,8 mm

- Tegangan tekan maksimum = 10,13 kg/mm2 - Tegangan ijin (σ) = 10,91 kg/mm2

- Momen lentur/lengkung (Mlk) = 1484507,216 kg.mm - Momen perlawanan lentur (Wlk) = 1281973,417 mm3 - Tegangan lentur/lengkung (σlk) = 1,156 kg/mm2

- Momen punter ((Mp) = 565282,5 kg.mm

- Momen perlawanan punter (Wp) = 2563946,834 mm3 - Tegangan Puntir (σp) = 0,2042 kg/mm2

7. Motor Penggerak

8. Perhitungan Roda Gigi Transmisi Dari Motor Hidrolik : - Roda gigi pada poros motor hidrolik (Z1) = 10 buah - Roda gigi pada poros ke dua (Z2) = 20 buah - Roda gigi pada poros ke tiga (Z3) = 8 buah - Roda gigi pada poros ke empat (Z4) = 24 buah - Roda gigi pada poros ke lima (Z5) = 38 buah

- Ntot drum = 45,32 rpm

- Momen Torsi Drum(Mtot drum) = 10327,8 kg.cm

9. Hasil Perhitungan Roda Gigi :

- Jumlah roda gigi (Ztot) = 90 buah

- Modul (m) = 2 mm

- Tebal (t) = 20 mm

- Tinggi kepala gigi = 12 mm

- Tinggi kaki gigi (b) = 16 mm

- Jumlah gigi tiap inci (P) = 2 buah

- Tinggi gigi = 28 mm

- Diamter puli (dp) = 180 mm

- Diameter wire(do) = 184 mm

- Diameter dalam (di) = 176 mm

10.Hasil Perhitungan Rem Main Host :

- Momen pada poros (Mt) = 2238,125 kg.m

- Tekanan Rem (p) = 2,78 kg/cm2

- Momen statik pengereman ( ) = 16,1637 kg.m

- Momen gaya dinamik ( ) = 9,828 kg.m

- Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman ( ) = 25,9917 kg.m

11.Hasil Perhitungan Lengan (Boom) : - Lengan 1

Panjang (L) = 10,9 m

Tinggi (ho) = 640 mm

Tebal (t) = 20 mm

Berat lengan 1 = 3,388 ton

- Lengan 2

Panjang (L) = 7,567 m

Lebar (bo) = 350 mm

Tinggi (ho) = 600 mm

Tebal (t) = 20 mm

Berat lengan 2 = 2,162 ton

- Lengan 3

Panjang (L) = 7,567 m

Lebar (bo) = 310 mm

Tinggi (ho) = 560 mm

Tebal (t) = 20 mm

Berat lengan 2 = 1,972 ton

12.Dari hasil analisa yang dilakukan penulis menyimpulkan bahwa gaya yang terjadi pada lengan dengan panjang 26,034 m, dan beban maksimum terbesar terjadi pada sudut kerja 100 baik di titik A dan di titik B. Dan sebaliknya gaya yang terjadi pada lengan dengan panjang dan beban maksimum terkecil terjadi pada sudut kerja 700 baik di titik A dan di titik B.

13.Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa titik kritis yang dialami lengan crane pada saat beroperasi dengan panjang lengan dan beban maksimum adalah ketika sudut kerja 100 pada titik B. Karena pada titik tersebut besar gaya yang terjadi paling besar dan merupakan titik tumpuan dari mekanisme crane tersebut. Pengaruh pertambahan besarnya sudut terhadap beban yang diangkat oleh lengan crane adalah berbanding terbalik terhadap besar gaya – gaya yang terjadi. Artinya semakin besar pertambahan sudut kerja yang dialami oleh lengan maka akan semakin kecil besar gaya – gaya yang terjadi di titik A dan B.

6.2 SARAN

1. Penulis berharap semoga laporan ini membuat pembaca dapat lebih memahami dan guna menambah pengetahuan tentang pesawat angkat jenis truck crane yang telah dibahas dalam laporan ini.

2. Penulis menyadari dalam skripsi ini masih banyak kekurangan baik dalam hal penulisan maupun pembahasan. Dengan segala kerendahan hati penulis memohon pembaca dapat memakluminya.

DAFTAR PUSTAKA

1. N.Rudenco, “mesin Pengakat”, Erlangga,Jakarta, 1994.

2. Sularso, Kiyokatsu Suga, “dasar perencanaan dan pemilihan Elemen Mesin”, PT. Pradya Pramita, Jakarta 1987.

3. Syamsir A. Muin , “Pesawat-Pesawat Pengangkat”, PT. Raja Grapindo Persada, Jakarta, 1987.

4. Ach. Muhib Zainuri, ST, “Material Handling Equipment”, Penerbit ANDI Yogyakarta.

5. Stolk Jack & Cross, “Elemen Mesin”, Erlangga, Jakarta, 1986.

6. V.L Maleev, “Internal Combustion Engines”, Mc.Graw-Hill Book Company, Singapura, 1989.

7. Wiranto aris munandar, koichi Tsuda, “Motor Diesel Putaran Tinggi”,PT. Pradya Pramita, Jakarta, 1981