Analisis Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Konsumen Dalam Memilih Laundry Klik Di Jalan Jamin Ginting Medan

(1)

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK

PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT.

SKRIPSI

Skripsi yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memeperoleh Gelar Sarjana Teknik

BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007

PROGRAM STUDI SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN


(2)

PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK

PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT 6.

BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007

Diketahui/disyahkan oleh: Disetujui oleh :

Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing

Fakultas Teknik USU Ketua,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : 19641224 199211 1 001 NIP. : 19641224 199211 1 001


(3)

PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK

PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT 6.

BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007

Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 152 , pada Tanggal 09 April 2011

Dosen pembanding I Dosen pembanding II

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP.19491012 198103 1 002 NIP. 19560910 198701 1 001


(4)

PERENCANAAN TOWER CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 7 TON, TINGGI ANGKAT 55 METER, RADIUS 60 M, UNTUK

PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT 6.

BRIAN PEBRINTA TARIGAN NIM. : 080421007

Telah Disetujui oleh: Pembimbing/Penguji

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : 19641224 199211 1 001

Penguji I Penguji II

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc.

NIP. 19491012 198703 1 002 NIP. 19560910 198701 1 001 Diketahui Oleh :

Departemen Teknik Mesin Ketua

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : 19641224 199211 1 001


(5)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 255 / TS / 2010 PROGRAM PENDIDIKANEKSTENSI DITERIMA : 27 / 10 / 2010

FAKULTAS TEKNIK USU PARAF :

MEDAN =======================

==============================

TUGAS SKRIPSI

Nama : Brian Pebrinta Tarigan NIM : 0 8 0 4 2 1 0 0 7

Mata Kuliah : Mesin Pemindah Bahan

Spesifikasi : Perencanaan Tower Crane dengan Kapasitas Angkat 7 Ton, Tinggi Angkat 55 Meter, Radius 60 Meter untuk

Pembangunan Gedung Bertingkat.

Sebagai Studi Kasus ambil pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU, Jalan Dr. Mansyur Medan

Untuk itu rencanakanlah Mekanisme Pengangkat, Mekanisme Trolley, Mekanisme Gerak Slewing, dan Konstruksi Boom sebuah Tower Crane

Diberikan tanggal : 27 Oktober 2010 Selesai tanggal :

Ketua Departemen Teknik Mesin Medan, Oktober 2010 Dosen Pembimbing,

Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP. 19641224 199211 1 001 NIP. 19641224 199211 1 001


(6)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dihaturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

Tugas Sarjana ini merupakan suatu syarat yang harus dialaksanakan mahasiswa untuk menyelesaikan pendididkannya di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Adapun Tugas sarjana yang dipilih adalah dalam bidang Mesin Pemindah Bahan dengan Judul : “Perencanaan Tower Crane dengan Kapasitas Angkat 7 Ton, Tinggi Angkat 55 Meter, Radius 60 M, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat.

Penyusunan tugas akhir ini berdasarkan hasil survey langsung dilapangan serta melakukan pembahasan dan studi literature. Penulis menyadari banyak kekurangan dalam tuas sarjana ini, untuk itu penulis mengharapkan adanya saran dan kritik untuk kesempurnaan tugas sarjana ini

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, Ir. N. Tarigan dan Y.br Sitepu, atas segala dukungan baik moril maupun materil dan support yang tiada hentinya kepada penulis dalam penyelesaian tugas sarjana ini.

2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingannya kepada penulis dalam penulisan tugas sarjana ini.


(7)

3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin dan bapak Ir. Tulus Burhanuddin, M.T. Sebagai Sekertaris Departemen Teknik Mesin serta Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Mesin.

4. Bapak dan Ibu staff pegawai yang telah banyak membantu penulis semasa kuliah di Depaatemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Teman-teman Teknik Mesin USU Ekstension terutama Stambuk 2008 yang telah banyak membantu penulis didalam segala hal, terima kasih sahabat segala yang telah kau berikan akan ku ingat selalu. Semoga pertemanan dan persahabatan ini selalu untuk selamanya.

6. Dan semua orang yang namanya tidak mungkin saya sebutkan satu perasatu disini.

Terimakasih atas semua bantuan dan dukungan nya, semoga Tuhan yang membalas semua kebaikan kalian.

Semua kisah pasti ada akhir yang harus dilalui, begitu juga akhir dari kisah ini aku yakin sangatlah indah. Semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat buat kita semua.

Medan, Juni 2011 Penulis

Brian Pebrinta Tarigan NIM. : 080421007


(8)

ABSTRAK

Jenis mesin pemindah bahan yang direncanakan adalah mesin pengangkat tipe tower crane sesuai dengan hasil survei pada Proyek Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU Jln.Dr. Mansyur. Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat diperlukan. Banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai desain, sehingga dalam operasi yang sama dapat dilakukan berbagai metode dan alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, tetapi juga memerlukan pengetahuan menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu perusahaan.Dalam pemilihan jenis pesawat pengangkat, alat ini harus dapat dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan, dan tugas-tugas tambahan lainnya. Pesawat pengangkat tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, atau menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi atau perawatannya. Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu pelaksanaan pekerjaan yang lama. Dari posisi tetapnya, tower crane harus mampu menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat ke tempat yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan tower crane adalah berat, ukuran, dan radius angkat dari beban terberat, tinggi maksimum berdiri bebas alat, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani.

Tower crane dirancang dengan ketinggian tertentu dan dengan boom yang memiliki daya jangkau yang cukup jauh. Selain itu tower crane mampu melayani pengangkutan bahan yang berat sesuai dengan kapasitas angkat maksimumnya. Tower crane biasanya digunakan untuk mengangkat beban terpadu (load), seperti : rangka besi, kepingan atap bangunan, batu bata dalam jumlah yang banyak, dsb. Namun terkadang juga dapat digunakan untuk mengangkat bahan curah (bulk

load), seperti pasir dan coran semen. Untuk bahan curah, tower crane

membutuhkan wadah muatan seperti bucket, yang kemudian dihubungkan dengan kait nantinya.


(9)

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN DARI PEMBIMBING ... ii

LEMBAR PERSETUJUAN DARI PEMBANDING ... iii

SPESIFIKASI TUGAS ... v

LEMBAR EVALUASI SEMINAR SKRIPSI ... vii

KATA PENGANTAR ... x

ABSTRAK ... xii

DAFTAR ISI ... xiii

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR GAMBAR ... xvii

DAFTAR NOTASI/ISTILAH ... xviii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan tugas Akhir ... 2

1.3 Batasan Permasalahan ... 2

1.4 Metode Penulisan ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II PEMBAHASAN MATERI 2.1 Mesin Pemindah Bahan ... 5

2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan ... 6

2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan ... 10

2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ... 11


(10)

2.4 Tower Crane ... 13

2.4.1 Komponen-Komponen Utama Tower Crane... 14

2.4.2 Cara Kerja Tower Crane ... 15

2.5 Spesifikasi Perencanaan ... 17

BAB III PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT 3.1 Perancangan Tali Baja ... 18

3.2 Peerancangan Puli... 24

3.3 Perancangan Drum ... 27

3.4 Perancangan Kait ... 30

3.5 Perancangan Motor Penggerak ... 35

3.6 Perancangan Transmisi Mekanisme Pengangkat ... 38

3.6.1 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat I ... 40

3.6.2 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I ... 42

3.6.3 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat II ... 44

3.6.4 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat III ... 46

3.6.5 Bantalan Transmisi Roda Gigi ... 48

3.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Pengangkat ... 53

BAB IV PERANCANAAN MEKANISME TROLLEY 4.1 Perancanaan Roda Jalan ... 59

4.2 Perancanaan Tali Baja ... 62

4.3 Perancanaan Puli... 66

4.4 Perancanaan Drum ... 67

4.5 Perancanaan Motor Penggerak ... 68

4.6 Perancanaan Mekanisme Trolley... 71

4.6.1 Perancanaan Dimensi Roda Tingkat II ... 74

4.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Trolley ... 75

BAB V PERENCANAAN MEKANISME GERAK SLEWING 5.1 Motor Penggerak ... 82


(11)

5.2 Sistem Rem Mekanisme Slewing ... 85

BAB VI PERANCANAAN KONSTRUKSI BOOM

6.1 Konstruksi Boom ... 88 6.2 Gaya-Gaya Pada Batang Akibat Beban dan Beratnya Sendiri 89 6.3 Pemeriksaan Kekeuatan Konstruksi Bom ... 93

6.3.1 Analisa Gaya pada Spreader ... 95 6.4 Perencanaan Counter Weight (Bobot Imbang) ... 101

BAB VII KESIMPULAN

7.1 Kesimpulan ... 106 7.2 Saran ... 109

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


(12)

DAFTAR TABEL

Table 3.1 Dimensi Puli ... 26

Table 3.2 Tekanan Bidang yang Diizinkan ... 27

Table 4.1 Dimensi Puli ... 67

Tabel 6.1 Klasifikasi dari Tower Crane ... 103

Tabel 6.2 Panjang Jumlah dan Masa kerangka Bobot Lawan (Hasil Perhitungan) ... 105


(13)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Dongkrak dan Ikatan ... 7

Gambar 2.2 Hoisting Crane ... 7

Gambar 2.3 Elevator... 8

Gambar 2.4 Jenis Utama Crane ... 9

Gambar 2.5 Tower Crane ... 16

Gambar 3.1 Konstruksi Serat Tali Baja ... 19

Gambar 3.2 Diagram Lengkungan Tali Baja Mekanisme Hoist ... 20

Gambar 3.3 Puli ... 25

Gambar 3.4 Drum ... 28

Gambar 3.5 Diagram Lengkungan Tali Baja ... 28

Gambar 3.6 Kait Tunggal/Standart ... 31

Gambar 3.7 Penampang Kait... 33

Gambar 3.8 Motor Penggerak ... 35

Gambar 3.9 Sistem Transmisi Roda Gigi ... 39

Gambar 3.10 Nama Bagian Roda Gigi ... 40

Gmabar 3.11 Gaya Pada Roda Gigi ... 49

Gambar 4.1 Trolley ... 58

Gambar 4.2 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek ... 60

Gambar 4.3 Diagram Roda Puli Untuk Tali Pengangkat ... 61

Gambar 4.4 Diagram Mekanisme Trolley ... 62

Gambar 4.5 Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali ... 63


(14)

Gambar 6.2 Pembebanan Boom Maksimum ... 90

Gambar 6.3 Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri ... 91

Gambar 6.4 Pembebanan Boom maksimum yang Diizinkan... 92

Gambar 6.5 Gaya-Gaya Setiap Sambungan Pada Boom ... 93

Gambar 6.6 Gaya-gaya Pada Spreader ... 95

Gambar 6.7 Diagram Benda Bebas Pada Spreader ... 96

Gambar 6.8 Lengan Bobot Imbang ... 101


(15)

DAFTAR NOTASI / ISTILAH

Notasi Arti Satuan

Q Kapasitas Angkat Maksimum kg

q Berat Spreader (Rumah Kait) kg

S Tegangan Tarik Maksimum Tali Baja kg

η Efisiensi %

P Kekuatan Putus Tali Sebenarnya kg

K Faktor Keamanan

Pb Beban Patah kg

σ Tegangan kg/mm2

d Diameter mm

Dmin Diameter Minimum Puli dan Drum mm

F222 Luas Penampang Tali Baja mm2

m Jumlah kelengkungan berulng

C Faktor Karakteristik Konstruksi Tali dan Kekuatan Tarik Bahan z1 Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan

z2 Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja α Jumlah siklus rata-rata perbulan

β Faktor Perubahan Daya Tali

φ Perbandingan Jumlah lengkungan dan Putus Tali

e1 Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat dan kondisi operasinya


(16)

P Tekanan Bidang Pada Gandar Roda

Puli kg/cm2

z Jumlah lilitan

H Tinggi m

L Panjang mm

v Kecepatan Keliling m/s

ω Tebal dinding drum mm

t kisar ulir mm

A Luas penampang mm2

V Kecepatan m/s

N Daya HP

M Momen kg.m

n Putaran rpm

GD2 Momen girasi kg/cm2

g Gravitasi m/s2

t Waktu s

α Sudut tekan roda gigi 0

m Modul mm

z Jumlah gigi buah

b Lebar gigi mm

i Perbandingan

a Jarak Sumbu Poros mm

hk Tinggi Kepala Gigi mm


(17)

ck Kelonggaran Puncak mm

t Jarak bagi lingkaran mm

S0 Tebal gigi mm

Ft Gaya Tangensial kg

A Luas Permukaan mm2

Y Faktor bentuk gigi fv Faktor Dinamis

δ Koefisien pengaruh masa bagian mekanisme transmisi β Koefisien pengereman

k Faktor Kecepatan Gelinding Roda

Dw Diameter roda Trolley mm

W Tahanan kg

G0 Berat Trolley kg

μ Koefisien Gesek

k Koefisien gesek Roda Gelinding ε Koefisien tahanan Roda puli

f Defleksi tali Baja yang diizinkan mm

qr Berat tali Baja kg

S Luas Bidang m2

Pw Tekanan Angin kg/m2

T Gaya rem keliling total kg

N Tekanan Normal kg

F Luas Permukaan Kontak cm2


(18)

E Modulus Elastisitas kg/m2

F Gaya kg

R Jari-jari/radius mm


(19)

ABSTRAK

Jenis mesin pemindah bahan yang direncanakan adalah mesin pengangkat tipe tower crane sesuai dengan hasil survei pada Proyek Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU Jln.Dr. Mansyur. Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat diperlukan. Banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai desain, sehingga dalam operasi yang sama dapat dilakukan berbagai metode dan alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, tetapi juga memerlukan pengetahuan menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu perusahaan.Dalam pemilihan jenis pesawat pengangkat, alat ini harus dapat dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan, dan tugas-tugas tambahan lainnya. Pesawat pengangkat tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, atau menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi atau perawatannya. Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu pelaksanaan pekerjaan yang lama. Dari posisi tetapnya, tower crane harus mampu menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat ke tempat yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan tower crane adalah berat, ukuran, dan radius angkat dari beban terberat, tinggi maksimum berdiri bebas alat, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani.

Tower crane dirancang dengan ketinggian tertentu dan dengan boom yang memiliki daya jangkau yang cukup jauh. Selain itu tower crane mampu melayani pengangkutan bahan yang berat sesuai dengan kapasitas angkat maksimumnya. Tower crane biasanya digunakan untuk mengangkat beban terpadu (load), seperti : rangka besi, kepingan atap bangunan, batu bata dalam jumlah yang banyak, dsb. Namun terkadang juga dapat digunakan untuk mengangkat bahan curah (bulk

load), seperti pasir dan coran semen. Untuk bahan curah, tower crane

membutuhkan wadah muatan seperti bucket, yang kemudian dihubungkan dengan kait nantinya.


(20)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

Indonesia adalah negara yang sedang berkembang, dimana pada saat sekarang ini sedang menggalakkan pembangunan di segala bidang untuk meningkatkan taraf hidup bangsa Indonesia. Pembangunan sarana dan prasarana umum meliputi pembangunan industri, perhubungan, pusat perbelanjaan (mall), perkantoran, hotel, dan apartemen.

Untuk membangun konstruksi bangunan tinggi seperti : gedung bertingkat, maka dibutuhkan tenaga kerja yang terampil, para ahli di bidang konstruksi, yang lebih penting adalah mesin-mesin yang berguna untuk membantu dan

meringankan kerja manusia itu sendiri. Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan suatu pesawat pengangkat yang dapat mengangkat dan memindahkan material dan struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang dikerjakan dengan gerak dan mobilitas yang aman.

Agar material yang diangkat tetap baik, aman dalam operasi bongkar muat lebih cepat, maka diperlukan suatu wadah barang yang dapat diangkat dari semua areal proyek ke tempat yang diinginkan seperti bucket, dimana wadah tersebut dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai tempat penyimpanan barang. Untuk mengangkat material dalam kapasitas, jangkauan dan tinggi angkat yang maksimum, maka pengangkatan dengan Tower

Crane merupakan mesin yang paling efektif. Kecenderungan untuk memakai tower crane saat ini semakin tinggi seiring dengan semakin meningkatnya


(21)

pembangunan di Indonesia. Pesawat pengangkat ini berguna untuk mengangkat serta memindahkan material dan struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang dikerjakan dan menjangkau semua area yang diinginkan.

1.2 TUJUAN TUGAS AKHIR

Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah merencanakan sebuah mesin pemindah bahan jenis pesawat pengangkat yaitu tower crane. Dengan kapasitas angkat 7 ton, tinggi angkat 55 meter, radius lengan 60 meter untuk digunakan di pembangunan gedung bertingkat 6.

1.3 BATASAN PERMASALAHAN

Dalam perancangan ini, tower crane direncanakan digunakan untuk kapasitas angkat maks 7 Ton, tinggi angkat 55 m, dan radius lengan maks 60 m. Karena luasnya permasalahan pada perancangan tower crane ini, untuk menjelaskan tujuan penulisan tugas sarjana maka perlu pembatasan masalah yang akan dibahas. Pada perancangan ini akan dibahas komponen-komponen utama

tower crane sebagai berikut : tali baja, puli, drum, kait, motor penggerak, rem, dan

sistem transmisi (roda gigi). Dan merencanakan mekanisme pergerakan dari tower

crane.

1.4 Metode Penulisan

Dalam penulisan ini menggunakan metode penulisan analitik yang dilakukan didalam perencanaan ini adalah :

1. Studi literatur, dengan memaparkan teori-teori dasar dan rumus-rumus serta tabel yang berkaitan dari berbagai literatur dengan


(22)

perhitungan.tentang perencanaan Tower Crane dari berbagai buku

2. Survey ke lapangan langsung ke Proyek Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU Jl Dr. Mansyur Medan, untuk mendapatkan data sebagai bahan perbandingan dan dasar dalam perancangan.

3. Diskusi dengan pembimbing dan referensi ahli yang memahami tentang

Tower crane

1.5 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan tugas sarjana ini, ditulis dalam 7 Bab dengan sistematika berikut ini :

Bab I Pendahuluan,

Bab ini menyajikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan perancangan.

Bab II Pembahasan Materi

Bab ini membahas tentang tinjauan pustaka dan klasifikasi mesin pemindah bahan; dasar pemilihan dari mesin pemindah bahan, pesawat pengangkat,dan crane; komponen utama dan cara kerja tower crane; serta spesifikasi perencanaan.

Bab III Perencanaan Mekanisme Pengangkat

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum, kait, motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme pengangkat.


(23)

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum, motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme trolley.

Bab V Perencanaan Mekanisme Slewing

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan motor penggerak, system transmisi dan sistem rem pada mekanisme slewing.

Bab VI Perencanaan Boom/ Jib

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan konstruksi boom serta pemeriksaan kekuatan boom. Serta membahas tentang bobot imbang untuk mengimbangi beban maksimum.

Bab VII Kesimpulan

Membahas semua kesimpulan semua perencanaan tower crane pada bab-bab sebelumnya.


(24)

BAB II

PEMBAHASAN MATERI 2.1 Mesin Pemindah Bahan

Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat diperlukan.

Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan yang digunakan untuk memindahkan muatan dilokasi atau area, departemen, pabrik, lokasi konstruksi, tempat penumpukan bahan, tempat penyimpanan, dan pembongkaran muatan. Mesin pemindah bahan pada prakteknya hanya memindahkan muatan dalam jumlah dan besar serta jarak tertentu. Jarak ribuan meter hanya dilakukan untuk perpindahan yang konstan antara dua lokasi atau lebih yang dihubungkan oleh kegiatan produksi yang sama. Untuk operasi bongkar muatan tertentu, mekanisme mesin pemindah bahan dilengkapi dengan alat pemegang khusus yang dioperasikan oleh mesin bantu atau secara manual.Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap ktivitas diatas, akan meningkatkan effisiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.


(25)

2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan

Berdasarkan desainnya mesin pemindah bahan diklasifikasikan atas :

1. Perlengkapan perangkat, yaitu kelompok mesin dengan peralatan

pengangkat yang bertujuan untuk memindahkan muatan dalam satu batch. 2. Perlengkapan pemindah, yaitu kelompok mesin yang tidak mempunyai

peralatan pengangkat tetapi memindahkan muatan secara berkesinambungan.

3. Perlengkapan permukaan dan overhead, yaitu kelompok mesin yang tidak

dilengkapi dengan peralatan pengangkat dan biasanya menangani muatan dalam satu batch dan kontinu.

Setiap kelompok mesin dibedakan oleh ciri khas dan bidang penggunaan yang khusus. Perbedaan dalam desain kelompok ini juga ditentukan oleh keadaan muatan yang akan ditangani, arah gerakan kerja dan keadaan proses penanganannya.

Banyaknya jenis perlengkapan pengangkat, membuat sulitntya penggolongan secara tepat. Penggolongan bisa berdasarkan pada berbagai karakteristik, seperti desain, tujuan, jenis gerakan dan sebagainya. Bila diklasifikasikan menurut jenis gerakannya (karakterisrik kinematik), beban dianggap terpusat pada titik berat beban tersebut dan penggolongan mesin ditentukan oleh lintasan perpindahan muatan yang berpindah pada bidang horizontal. Penggolongan menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan memperhatikan kondisi operasi khasnya

Jenis-jenis perlengkapan pengangkat diklasifikasikan berdasarkan ciri khas desainnya, yaitu :


(26)

yang didesain sebagai perlatan swa-angkat, atau untuk mengangkat dan memindahkan muatan. Salah satu jenis mesin pengangkat dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini

Gambar 2.1 Dongkrak dan Ikatan

2. Crane, yaitu gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan

rangka untuk mengangkat sekaligus memindahkan muatan yang dapat digantungkan secara bebas atau diikatkan pada crane. Salah satu jenis crane dapat diihat pada gambar 2.2 dibawah ini


(27)

3. Elevator (Lift), yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk

mengangkat muatan pada jalur pandu tertentu.


(28)

(29)

2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan

Faktor-faktor teknis penting yang digunakan dalam menentukan pilihan jenis peralatan yang digunakan dalam proses pemindahan bahan :

1. Jenis dan sifat muatan yang akan diangkat.

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

2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan.

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

3. Arah dan jarak perpindahan.

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


(30)

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

Pemuatan ke kendaraan dan pembongkaran muatan ditempat tujuan sangat berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis, sedangkan pada mesin lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau bantuan operator.

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

6. Kondisi lokal yang spesifik.

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

2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

Banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai desain, sehingga dalam operasi yang sama dapat dilakukan berbagai metode dan alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, tetapi juga memerlukan pengetahuan menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu perusahaan.Dalam pemilihan jenis pesawat pengangkat, alat ini harus dapat dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan, dan tugas-tugas tambahan


(31)

lainnya. Pesawat pengangkat tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, atau menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi atau perawatannya.

2.3.2 Dasar Pemilihan Crane

Dasar pemilihan crane ditentukan dari faktor teknis jenis dan sifat muatan, yang dapat mengangkat muatan satuan dan curah. Dari faktor kapasitas per jam yang dibutuhkan, dimana crane mempunyai siklus kerja dengan gerak balik bermuatan sehingga dapat beroperasi secara efektif dan efisien karena alat ini mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi. Dari faktor arah dan jarak perpindahan crane dapat memindahkan dan mengangkat muatan baik secara vertikal, horizontal, dan berputar 360o.

Dari faktor teknis kondisi lokasi yang spesifik, dimana crane digunakan pada pembangunan gedung bertingkat dengan kelebihan dari segi struktur dengan ketinggian tertentu dan daya jangkauannya yang cukup jauh. Crane dirancang untuk melayani pengangkatan muatan dengan jarak yang cukup jauh dalam suatu areal pembangunan, dengan mempertimbangkan dimensinya. Dari pertimbangan faktor-faktor teknis diatas maka dipilihlah Tower Crane sebagai alat yang tepat untuk memenuhi semua pertimbangan tersebut

2.4 Tower Crane

Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena

crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu

pelaksanaan pekerjaan yang lama. Dari posisi tetapnya, tower crane harus mampu menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat


(32)

ke tempat yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan tower

crane adalah berat, ukuran, dan radius angkat dari beban terberat, tinggi

maksimum berdiri bebas alat, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani.

Tower crane dirancang dengan ketinggian tertentu dan dengan boom yang memiliki daya jangkau yang cukup jauh. Selain itu tower crane mampu melayani pengangkutan bahan yang berat sesuai dengan kapasitas angkat maksimumnya. Tower crane biasanya digunakan untuk mengangkat beban terpadu (load), seperti : rangka besi, kepingan atap bangunan, batu bata dalam jumlah yang banyak, dsb. Namun terkadang juga dapat digunakan untuk mengangkat bahan curah (bulk

load), seperti pasir dan coran semen. Untuk bahan curah, tower crane

membutuhkan wadah muatan seperti bucket, yang kemudian dihubungkan dengan kait nantinya.

2.4.1 Komponen Utama Tower Crane

Komponen-komponen utama dari Tower Crane adalah : 1. Rangka

2. Boom/ Jib (Lengan)

Boom adalah lengan dari tower crane yang memiliki jangkauan/ radius sebagai tempat berjalannya trolley. Boom ini berfungsi untuk menjangkau, memutar, memindahkan, mengangkat dan menurunkan beban. Boom pada tower crane ini ada 2 yaitu : boom bobot imbang dan boom beban.

3. Bobot Imbang (Counter Weight)

Bobot Imbang adalah bagian dari tower crane yang berfungsi untuk mengimbangi berat dari boom beban


(33)

4. Trolley

Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader kait dan juga untuk

menggerakkan spreader kait pada saat mengangkat dan menurunkan beban atau muatan. Trolley terletak pada konstruksi boom.

5. Motor Penggerak

Motor penggerak pada tower crane ada 3 yaitu motor penggerak drum, motor penggerak trolley dan motor penggerak mekanisme slewing.

6. Drum

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

7. Sistem Puli

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

8. Tali Baja

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

9. Kait (Hook)

Kait adalah alat sebagai tempat menggantungkan beban 10. Rem

Rem adalah alat yang digunakan untuk menghentikan pergerakan motor penggerak baik itu, pada mekanisme pengangkat, trooley ataupun slewing


(34)

2.4.2 Cara Kerja Tower Crane

Cara kerja dari tower crane ini dapat dibagi atas 3 gerakan, yaitu : 1. Gerakan Angkat dan Turun (Hoisting)

Gerakan mengangkat dan menurunkan beban ini diatur oleh kerja elektro motor yang berfungsi memutar drum yang akan menggulung tali baja. Tali baja ini akan menggerakkan puli agar rumah puli yang diujungnya memiliki kait (hook) akan bergerak naik-turun. Beban yang akan dipindahkan digantungkan pada kait. Bila posisinya telah sesuai dengan yang dikehendaki maka gerakan drum ini akan dihentikan oleh operator dengan menarik tuas (handle) yang terhubung dengan rem.

2. Gerakan Jalan Mendatar (Trolling)

Gerakan ini adalah gerakan trolley yang berjalan / berpindah dalam arah mendatar (horizontal) atau melintang. Gerakan ini diatur oleh elektro motor yang berfungsi untuk memutar drum untuk menggulung tali baja yang akan memutar puli sehingga trolley berjalan disepanjang rel yang terletak diatas girder dan boom. Gerakan ini dihentikan dengan memutuskan arus listrik pada elektro motor melalui tombol operator dan sekaligus rem bekerja.

3. Gerakan Berputar (Slewing)

Gerakan ini terjadi akibat putaran elektro motor yang memutar gigi jib sehingga jib dapat berputar ke arah kanan atau kiri dengan sudut 3600


(35)

Gambar 2.5 Tower Crane Keterangan Gambar :

1. Rangka tower Crane 5. kait (Hook)

2. Boom tower crane 6. trolley

3. Bobot imbang (Couter weight) 4. Spreader

2.5 Spesifikasi Perencanaan

Dari data yang diperoleh dari Proyek Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU Jln. Dr. Mansyur Medan, sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat pengangkat ini, dibawah ini tercantum spesifikasi tower

crane yang diperoleh dari hasil survey :

Jenis mesin : Tower Crane Kapasitas angkat maks : 7.000 kg Tinggi angkat maks : 40 m Radius jangkauan lengan : 70 m


(36)

BAB III

PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT

Komponen utama mekanisme pengangkat meliputi perencanaan-perencanaan :

1. Tali Baja (Steel Wire Rope) 2. Puli (Rope Sheave)

3. Drum (Rope Drum) 4. Kait (Hook)

5. Motor Penggerak 6. Sistem Transmisi 7. Sistem Rem

3.1 Perancangan Tali Baja

Tali baja berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan beban serta memindahkan gerakan dan gaya. Tali baja adalah tali yang dikonstruksikan dari kumpulan jalinan serat-serat baja (steel wire) dengan kekuatan σb = 130-200 kg/mm2 . Beberapa serat dipintal hingga menjadi satu jalinan (strand), kemudian beberapa strand dijalin pula pada suatu inti (core) sehingga membentuk tali. Tali baja banyak sekali digunakan pada mesin pengangkat karena dibandingkan dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan antara lain :

1. Lebih ringan dan lebih murah harganya

2. Lebih tahan terhadap beban sentakan, karena beban terbagi rata pada semua strand


(37)

4. Keandalan operasi yang tinggi

5. Lebih fleksibel dan ketika beban lengkungan tidak perlu mengatasi

internal stress

6. Sedikit mengalami fatigue dan internal wear karena tidak ada kecenderungan kawat untuk menjadi lurus yang selalu menyebabkan

internal stress

7. Kurangnya kecenderungan untuk membelit karena peletakan yang tepat, pada drum dan puli, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit (clip), atau ditekuk (socket)

8. Kawat yang patah setelah pemakaian yang lama tidak akan menonjol keluar sehingga lebih aman dalam pengangkatan dan tidak akan merusak kawat yang berdekatan

Gambar 3.1 Konstruksi serat tali baja

Dalam perencanaan ini kapasitas maksimum berat muatan yang diangkat adalah 7 ton. Karena pada pengangkat dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti

overload, keadaan dinamis dalam operasi dan perubahan udara yang tidak

terduga, maka diperkirakan penambahan beban 10 % dari beban semula sehingga berat muatan yang diangkat menjadi :


(38)

Kapasitas angkat total pesawat adalah :

Q = Q0 + q

dimana : q = Berat spreader = 300 kg (Hasil survei) maka : Q = 7.700 + 300 = 8.000 kg

Gambar 3.2 Diagram lengkungan tali baja mekanisme hoist

Dari gambar 3.2 dapat dilihat diagram lengkungan tali pada mekanisme gerak hoist dapat ditentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi. Sistem pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 7 buah puli yang menyangga (suspensi), sehingga :

Q = S1 + S 2 + S 3 + S 4 + S 5 + S 6 + S 7

Tegangan tarik maksimum pada tali dari sistem puli beban dihitung

dengan rumus : S = 1 . .ηη

n Q

... (Lit.1, Hal 41)

dimana : n = Jumlah puli yang menyangga (suspensi) = 7

η = Efisiensi puli = 0,905


(39)

menggulung pada drum yang diasumsikan 0,98

Maka S = 1288,6kg

98 7.0,905.0,

8.000 =

Kekuatan putus tali sebenarnya (P) dapat dicari dengan rumus :

S =

K P

... (Lit.1, Hal 40) atau : P = S . K

dimana : K= Faktor keamanan dengan jenis mekanisme dan kondisi operasinya = 5,5

maka : P = 1288,6 . 5,5 = 7087,3 kg

Dari hasil kekuatan putus tali (P), maka pada perencanaan ini dipilih tipe

tali baja menurut United Rope Works Standard, Rotterdam Holland yaitu 6 x 37 +1 fibre core dengan :

Diameter tali (d) = 18,6 mm Berat tali (W) = 1,15 kg/m Beban patah (Pb) = 15.400 kg

Tegangan patah (σb) = 140-159 kg/mm2

Jenis tali ini dipilih dengan pertimbangan bahwa semakin banyak kawat baja yang digunakan konstruksi tali maka akan lebih aman dari tegangan putus tali dan dapat menahan beban putus tali.

Tegangan maksimum tali baja yang diizinkan adalah : Sizin=

K

Pb

... (Lit.1, Hal 40)

Maka S= 2800kg

5,5 15.400

=


(40)

dan lenturan adalah : Σ σ = K b σ izin= K Pb

... (Lit.1, Hal 39)

Maka σΣ= 5 , 5 159

=28,9 kg/mm

Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :

F222=

) 36000 ( min D d K S b

σ ... (Lit.1, Hal 39)

Dengan perbandingan diameter drum dan diameter tali baja (

d

Dmin )

untuk

jumlah lengkungan (NB) = 16, seperti terlihat pada gambar 3.2 adalah 38 , maka luas penampang dari tali baja adalah:

F222=

) 36000 ( 38 1 5,5 15.900 1288,6 −

= 0,6633 cm2

Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :

t

σ = 222

F Sb

... (Lit.1, Hal 83)

t

σ = = 1942,71 kg/cm² = 19,43 kg/mm

Dari hasil perhitungan diatas terlihat bahwa perencanaan tali baja aman untuk digunakan karena tegangan maksimum tali (S) yang direncanakan lebih kecil dari tegangan maksimum izin ( S izin ) yaitu : 1288,6 kg < 2181,81 kg. Dan

tegangan tarik (σt) yang direncanakan lebih kecil dari tegangan tarik yang diizinkan (σΣ ) yaitu : 19,43 kg/mm2 < 28,9 kg/mm2.

Kerusakan tali baja disebabkan oleh kelelahan bahan dan mengalami jumlah lengkungan tertentu. Umur pakai tali tergantung pada ukuran puli atau


(41)

drum, beban, konstruksi tali, faktor metalurgi, produksi, desain dan kondisi operasi. Ketahanan (batas kelelahan) tali baja ditentukan berdasarkan umur operasi tali baja tersebut.

Faktor yang bergantung pada jumlah lengkungan berulang selama periode keausannya sampai tali tersebut rusak (m) yang dihitung dengan persamaan :

A=

d D

m.σ.C.C1.C2 ... (Lit.1, Hal 43) dimana : A = Perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali, A = 38

σ = Tegangan tarik sebenarnya pada tali, σ = 19,43 kg/mm2

C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi dan tegangan patah

tali baja, C = 0,93

C1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, C1 = 0,97

C2 = Faktor yang menentukan produksi dan operasi tambahan, C2 = 1,37

Maka m=

2 1. . .CC C

A σ m= .0,97.1,37 19,43.0,93 38 = 1,58

untuk m = 1,58 dan dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh nilai z1, yaitu :

000 . 230 000 . 255 000 . 230 150 62 , 1 50 , 1 58 , 1 − − = − − z

Z = 246.666,67

Jadi, jumlah lengkungan berulang yang diizinkan z = 246.666,67 yang menyebabkan kerusakan pada tali baja. Untuk mencari umur tali baja (N) diperoleh dengan rumus :


(42)

dimana : z1 = Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan, z = 246.666,67

a = Jumlah siklus rata-rata per bulan, a = 3400

z2 = Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja (mengangkat dan menurunkan)

pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan satu sisi, z2 = 5

β = Faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkut muatan lebih rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh, β = 0,3

φ = Perbandingan jumlah lengkungan dengan jumlah putus tali, φ = 2,5

Φ =

. . 2

1 β

z a

z n

n= 19bulan

.2,5 3400.5.0,3

246.666,67 =

3.2 Perancangan Puli

Puli (kerek atau katrol) yaitu cakra (disc) yang dilengkapi tali, merupakan kepingan bundar, terbuat dari logam ataupun nonlogam. Pinggiran cakra diberi alur (grove), berfungsi sebagai laluan tali untuk memindahkan gaya dan gerak. Puli ada 2 jenis yaitu :

1. Puli Tetap

Puli tetap terdiri dari sebuah cakra dan sebuah tali yang dilingkarkan pada alur di bagian atasnya dan pada salah satu ujungnya digantungi beban, sedangkan ujung lainnya ditarik ke bawah sehingga beban terangkat keatas.

1. Puli Bergerak

Puli bergerak terdiri dari cakra dan poros yang bebas. Tali dilingkarkan dalam alur di bagian bawah. Salah satu ujung tali diikatkan tetap dan di ujung lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, beban digantungkan


(43)

pada kait yang tergantung pada poros.

Gambar 3.3 Puli

Diameter drum atau puli minimum untuk pemakaian tali baja yang diizinkan diperoleh dengan rumus :

D ≥ e1 . e2 . d ... (Lit.1, Hal 41)

dimana : D = Diameter drum atau puli pada dasar alurnya (mm)

d = Diameter tali baja (mm) = 18,6 mm

e1 = Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat dan kondisi

operasinya = 25

e2 = Faktor yang tergantung pada konstruksi tali = 0,9

maka : D ≥ 25 . 0,9 . 18,6

D ≥ 418,5 mm

Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh ukuran-ukuran dari puli yang ditabelkan pada Tabel 3.1 dibawah dengan diameter tali 18,6 mm.


(44)

Tabel 3.1 Dimensi Puli

Diameter a b c E h l r r1 r2 r3 r4

18,6 52 38 9,4 1,4 29 14 11,3 4,8 3,6 16 9,6

Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.

Puli dipasang pada poros (gandar) yang terdapat bantalan tak terbebani didalam roda puli sehingga bushing roda puli mengalami tekanan yang dicari dengan rumus :

P=

g

d l

Q

. ... (Lit.1, Hal 72)

dimana : p = Tekanan bidang pada poros/gandar roda puli (kg/mm2)

Q = Beban (kg/mm2)

l = Panjang bushing (mm)

dg = Diameter gandar roda puli (mm)

Harga tekanan yang tergantung pada kecepatan keliling permukaan lubang roda puli ini tidak boleh melebihi nilai yang tercantum didalam Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Tekanan Bidang Yang Diizinkan

V (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 P(kg/cm2) 75 70 66 62 60 57 55 54 53 52 51 50 49

Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.

Kita mengambil kecepatan keliling υ = 0,3 m/s karena kecepatan angkat = 0,28 m/s, maka tekanan bidang poros sebesar P = 66 kg/cm2. Perbandingan panjang bushing dengan diameter gandar untuk roda puli kerja adalah :


(45)

g

d i

=1,5-1,8 diambil 1,65

Atau : l = 1,65 dg

Maka : dg =

l P

Q

.

dg =

) d (1,65 . 66

8000 g

= 8,57 cm = 85,71 mm

maka : l = 1,65 .85,71 = 141,4215 mm

3.3 Perancangan Drum

Drum pada mekanisme pengangkatan digunakan untuk menggulung tali atau rantai. Drum untuk tali baja terbuat dari besi cor, tapi terkadang dari besi tuang atau konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan efisiensi gesekan pada bantalannya η ≈ 0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali.

Gambar 3.4 Drum

Untuk drum penggerak daya (digerakkan dengan mesin), drum harus dilengkapi dengan alur heliks sehingga tali akan tergulung secara seragam dan keausannya berkurang. Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu


(46)

arah heliks ke kanan. Drum yang didesain untuk dua tali diberi dua arah heliks, ke kanan dan ke kiri.

Gambar 3.5 Diagram lengkungan tali baja

Berdasarkan jumlah lengkungan (NB) yang terjadi pada tali baja diperoleh hubungan perbandingan diameter minimum untuk puli dan drum dengan diameter tali. Untuk NB = 38, maka :

d D min

= 38

Dmin = 38 . d = 38 . 18,6 = 706,8 mm Jumlah lilitan (z) pada drum untuk satu tali adalah :

2 .

.

+ =

D i H z

π ... (Lit.1, Hal 74) dimana : H = Tinggi angkat muatan, angka 2 ditambahkan untuk lilitan yang

menahan muatan = 110 m

i = Perbandingan sistem tali = 2

D = Diameter drum minimum = 706,8 mm

Maka = z 2 42

706,8 .

2 45.000

= + ×

π lilitan

Panjang alur spiral (helical grove) dihitung dengan rumus :


(47)

Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh nilai s dari drum dengan diameter tali 18,6 mm, maka : s = 26 mm

l = 112 . 26 = 2.912 mm

Panjang drum (L) seluruhnya dapat dicari dengan persamaan :

L= 

  

+7

. .

D i H

π .s ... (Lit.1, Hal 75)

L= 7 26 1,236

.706,8 2 45000.

=    

+

π mm

Tebal dinding drum (ω) dapat ditentukan dengan rumus :

ω = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0 cm); diambil 0,6 cm ... (Lit.1, Hal 75) maka : ω = 0,02 . 70,68 + 0,6

ω = 2,01 cm = 20mm

Tegangan tekan (σt) pada permukaan dinding drum adalah :

t

σ =

s S

.

ϖ ... (Lit.1, Hal 76) dimana : S = Tegangan tarik maksimum pada tali baja = 1288,6 kg

maka : σt= =

2,35 2,1.

6 1288,

261,11 kg/cm2

Jadi, bahan drum dipilih dari besi cor dengan kekuatan tekan maksimum bahan 1000 kg/cm2.

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh tegangan tekan izin lebih besar dari tegangan tekan σtitmaka drum aman digunakan.


(48)

3.4 Perancangan Kait

Kait adalah perlengkapan yang digunakan untuk menggantung beban yang diangkat. Pada ujung tangkainya terdapat ulir yang digunakan untuk mengikat bantalan aksial agar kait tersebut dapat berputar dengan leluasa. Kait dapat mengangkat mulai dari 25-100 ton. Kait terdiri atas beberapa jenis, yaitu :

1. Kait Tunggal (Single Hook) / Kait Standar

Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup. Kait standar dapat mengangkat sampai 50 ton,

2. Kait Ganda (Double Hook)

Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup Kait ganda dapat mengangkat mulai dari 25-100 ton Kait ganda didesain dengan dudukan yang lebih kecil dari kait tunggal dengan kapasitas angkat yang sama

3. Kait Mata Segitiga (Triangular Hook)

Kait mata segitiga digunakan pada crane untuk mengangkat muatan diatas 100 ton


(49)

Dalam perencanaan ini, jenis kait yang digunakan adalah kait tunggal. Karena beban yang diangkat masih dalam batas kemampuan kait tunggal yaitu 12 ton. Bahan kait yang diambil dari bahan S 45 C dengan sifat-sifat material : batas mulur = 5000 kg/cm2, kekuatan tarik (σt) = 7000 kg/cm2. Perencanaan dimensi kait dapat diambil dari standar N 661 (Kait Tunggal) dari bahan baja. Untuk beban angkat 12 ton dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh dimensi kait:

d1 = Diameter dalam ulir kait = 59,5 mm

d2 = Diameter tangkai kait = 82 mm

Tangkai kait diperiksa tegangan tariknya pada bagian yang berulir dengan rumus :

σt= 02 .

. 4

q

d Q

π < < 500 kg/cm 2

... (Lit.1, Hal 86)

Dimana : Q0= kapasitas angkat maksimum = 7.000 kg

Maka : σt= 2

) 95 , 5 (

) 000 . 8 ( 4

π = 287,6 kg/cm 2

Tegangan tarik yang terjadi pada bagian yang berulir dari tangkai kait : 287,6 kg/cm2 < 500 kg/cm2, masih dalam batas yang diizinkan sehingga kait aman untuk digunakan

Karena kait yang digunakan untuk mengangkat muatan diatas 5 ton jenis ulir yang dipakai adalah ulir trapesium. Dengan diameter dalam ulir 59,5 dari Standar 364 diperoleh :

d0 = Diameter luar ulir kait = 70 mm

t = Kisar ulir = 10


(50)

diizinkan pada ulir yang dicari dengan rumus : H = p d d t Q ) .( . 4 2 1 0 0 −

π ... (Lit.1, Hal 86) dimana : p = Tegangan tekan aman untuk baja; 300-350 kg/cm2, diambil 325 kg/cm2

maka H = 2,3

325 ). 95 , 5 0 . 7 .( 1 ) 000 . 8 ( 4 2 2 = − π cm

jumlah ulir/lilitan (z) :

z=

t H

... (Lit.3, Hal 156)

maka : z = 1

3 , 2

= 2,3 = 2 ulir

Gambar 3.7 Penampang Kait Luas penampang berbentuk trapesium ;

A= 2

h

(b1+b2) ... (*) ... (Lit.3, Hal 163) dimana : h = 2,4 d1 = 2,4 (5,95) =14,28 cm

b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm


(51)

Jadi luas penampang I-II :

AI-II = 1,2 d1 (0,9 d1 + 2,2 d1)

maka : AI-II = 3,72 d12 ... (Lit.3, Hal 163) AI-II = 3,72 (5,95)2 = 131,69 cm2

Dalam menentukan luas penampang III-IV, juga menggunakan rumus (*): dimana : h = 2 d1 = 2 (5,95) = 11,9 cm

b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm

b2 = 1,9 d1 = 1,9 (5,95) = 11,31 cm maka : AIII-IV = d1 (0,9 d1 + 1,9 d1)

AIII-IV = 2,8 d12 ... (Lit.3, Hal 163) AIII-IV = 2,8 (5,95)2 = 99,13 cm2

Tegangan geser (τ) yang terjadi dicari dengan rumus : τ =

A Q

... (Lit.3, Hal 164)

Maka : 60,74 / 2

69 , 131 8000 cm kg A Q II I II

I = = =

− − τ 2 / 70 , 80 13 , 99 000 . 8 cm kg A Q IV III IV

III = = =

− −

τ

Pemeriksaan tegangan pada bagian kait. Dari konstruksi secara grafis diperoleh : luas penampang kritis (F) = 104 cm, faktor x = 0,12; dan jaring-jaring mulut kait

5 , 6 2=

   a cm 2 1 2 1 1 3 2 b b b b h e +


(52)

Maka : e1= 3 . 28 , 14 14 , 6 09 , 13 36 , 5 09 , 13 ) 36 , 5 ( 2 = ++

Tegangan tarik maksimum di bagian terdalam pada penampang tersebut adalah :

F Q = 1 σ x 1 a e1 2

= 1500 kg/cm2 ... (Lit.1, Hal 88)

Maka : 104 8000 1 = σ 12 , 0 1 13 ) 14 , 6 ( 2

= 605,52 kg/cm2

e2= 2 h 2 1 2 1 2 b b b b +

+ ... (Lit.3, Hal 162)

maka ; e2= 3 28 , 14 cm 14 , 8 09 , 13 36 , 5 ) 09 , 13 ( 2 36 , 5 = + +

Tegangan tekan maksimum di bagian terluar pada penampang tersebut adalah :

F Q II = σ x 1 h a e + 2 2

aman ... (Lit.1, Hal 88)

Maka : 104 8000 = II σ 12 , 0 1 10 , 251 28 , 14 5 , 6 14 , 8 =

+ kg/cm

2

3.5 Perancangan Motor Penggerak

Gambar 3.8 Motor penggerak

Dalam perancangan ini, tenaga penggerak yang digunakan untuk mengangkat berasal dari daya motor listrik dengan memakai sebuah elektromotor. Pada kecepatan angkat yang konstan (V = const, gerakan yang seragam), besarnya


(53)

daya (N) yang dihasilkan oleh elektromotor dapat dihitung dengan rumus : N= η 75 .V Q

... (Lit.1, Hal 234)

dimana : Q = Kapasitas angkat muatan =8.000 kg

η = Effisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan 3 pasangan roda gigi penggerak ... (Lit. 1, Hal 299)

V = Kecepatan angkat muatan, V = 17 m/min = 0,28 m/det

Maka : N = 37.33

8 , 0 . 75 28 , 0 000 . 8 = x HP

Maka dipilih elektromotor dengan daya motor ternilai, Nrated = 75 HP, putaran

(nrated) = 1000 rpm disesuaikan dengan standar, jumlah kutub 6 buah, momen

girasi rotor (GDrot = 4,08 kg.m2).

Momen tahanan statik pada poros motor (M) adalah :

M 4.512

1000 63 620 . 71 = = x

st kg.cm =45,12 kg.m

Bahan poros penggerak dipilih S30C dengan kekuatan tarik bahan σt = 5500 kg/cm2.

Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

K

t ti

σ

σ =

Dimana : K = Faktor kemanan, diambil K=8

5 , 687 8 5500 = = ti

σ kg/cm2

Tegangan puntir yang diizinkan adalah :

ti

p σ

σ =0,7

25 , 481 ) 5 , 687 ( 7 , 0 = = p


(54)

Diameter poros penggerak dapat dicari dengan rumus : 3 . 2 , 0 p rated p M d σ ≥

Maka ; 3 3,81

) 25 . 481 ( 2 , 0 5 , 5371 = ≥ p

d cm =38,1 mm

Diameter poros penggerak dp diambil sebesar 40 mm, maka momen girasi kopling

dapat dicari dengan rumus :

I g

GDcoupl =4. . ... (Lit.1, Hal 289)

dimana : g = Percepatan gravitasi, g = 9,81 m/s2 I = Momen inersia kopling = 0,01 kg.cm/s2

maka : GD2coupl = 4 (9,81)(0,0001) = 0,039 kg.m2

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :

GD2 = GD2rot + GD2coupl

GD2 = 4,08 +0,003 = 4,083 kg.m2

Momen gaya dinamis (Mdyn) ketika start, diperoleh dengan rumus :

s dyn t n GD M 375 2 δ = + η s nt QV2 97 , 0

... (Lit.1, Hal 293)

dimana : δ = Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 s/d 1,25)

n = Kecepatan poros motor dalam keadaan normal = 1000 rpm Q = Berat penuh muatan pada peralatan pengangkat =6.900 kg

V = Kecepatan normal atau tetap dari mekanisme pengangkat = 0,28 m/s

η = Efisiensi mekanisme pengangkat =0,8


(55)

maka : M 4,3 ) 8 , 0 )( 25 , 3 )( 1000 ( ) 28 , 0 )( 000 . 8 ( 975 , 0 ) 25 , 3 ( 375 ) 1000 )( 08 , 4 )( 15 , 1 ( 2 = + =

dyn kg.m

Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start adalah :

M mot = M st + M dyn ... (Lit.1, Hal 296)

maka : Mmot = 45,12 + 4,3 = 49,42 kg.m

Momen gaya ternilai motor adalah :

M

n N

x rate

rate=71.620

Maka : M 5.371,5

1000 75 620 . 71 = = x

rate kg.m

Pemeriksaan motor terhadap beban lebih motor selama start (Mmaks = Mmot) adalah

5 , 2 max < rated M M

... (Lit.1, Hal 296)

92 , 0 71 , 53 42 , 49

max = =

rated

M M

Harga 0,85 berada jauh dibawah batas aman yang diizinkan 2,5 maka motor aman untuk digunakan.

3.6 Perancangan Transmisi Mekanisme Pengangkat

Pada perancangan transmisi mekanisme pengangkat ini digunakan sistem roda gigi yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak. Roda gigi yang dipakai adalah roda gigi lurus 3 tingkat yang terpasang pada poros

elektromotor. Pada sistem pengangkat ini digunakan sebuah elektromotor yang dipasang pada satu poros yang diantaranya dipasang transmisi roda gigi yang meneruskan putaran ke drum.


(56)

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

Daya motor penggerak, N1 = 75 HP = 55,95 kW Putaran motor, n1 = 1000 rpm.

Kecepatan angkat, V = 0,28 m/s.

Diameter drum, D = 623 mm.

Gambar 3.9 Sistem transmisi roda gigi Kecepatan tali baja pada drum adalah :

Vd = V . i puli ... (Lit.1, Hal 234)

dimana : i puli = Perbandingan transmisi puli, i puli >1, diambil 2

V = Kecepatan angkat motor

maka : Vd = 0,28 . 2 = 0,56 m/s.

Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus :

D Vd nd

. . 60

π

= ... (Lit.1, Hal 235)

25 , 17 62 , 0 .

56 , 0 . 60

= = π


(57)

Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah :

i=

d

n n

... (Lit.1, Hal 234)

i= 58

25 , 17

1000 =

Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, kedua dan ketiga diambil i1 = 5; i2 = 4 dan i3 = 2,9.

Gambar 3.10 Nama-Nama Bagian Roda Gigi 3.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat I

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

• Sudut tekan :α =20

• Modul : m = 60

• Jumlah gigi roda gigi : z1 = 12 : z2= i1.z1 : 5 x 12 =60


(58)

=8.(6) =48 mm • Tinggi kepala gigi :hk =m=6 mm

• Tinggi kaki gigi :hf =1,25.m

=1,25 (6) =7,5 mm • Kelonggaran puncak :ck = 0,25 . m

=0,25 (6)=1,5 m

• Tinggi gigi :H =2m+ck

=2(6) + 1,5 = 13,5 mm

• Jarak sumbu poros :a =

2 ) (z1 z2

m +

= 216

2 ) 60 12 ( 6

=

+ mm

• Diameter jarak bagi :d01 =m.z1 =6 x 12 =72 :d02 =m.z2

= 6 x 60 = 360 mm • Diameter kepala : dh1 =(z 1+2 ) m

= (12+2) 6 = 84 :dh2 =(z2+2) m

=(60+2) 6 = 372 mm • Diameter kaki :df1 =dh1-H

=84-13,5=70,5 mm :df2 =dh2-H


(59)

= 372 – 13,5 = 358,5 mm • Jarak bagi lingkaran : t1=t2 = π.m

= π.6=18,84mm • Tebal gigi : S01=S02=m.

2 π = 6. 9,42

2 =

π mm

3.6.2 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I

Perhitungan kekuatan roda gigi tingkat I sangat penting untuk diperiksa karena saat roda gigi berputar antara roda gigi yang satu dengan yang lainnya akan terjadi benturan dan gesekan.

Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 dapat dihitung dengan rumus :

1000 60

.

1

. 01

x d

V = π n ... (Lit.2, Hal 238) Dimana : d01= diameter jarak bagi lingkaran = 72 mm

n1= Putaran motor = 1000 rpm

maka : V= 3,76

1000 . 60

1000 . 72 .

=

π m/det

gaya tangensial (Ft) yang berkerja pada roda gigi 1 dan 2 adalah :

Ft=

v p

. 102

... (Lit.2, Hal 238)

Diaman : P = daya yang ditranmisikasn dari motor penggerak = 55,95 kW

Maka : Ft= 1517,79

67 , 3

95 , 55 . 102


(60)

Faktor dinamis (fv) dimana untuk kecepatan rendah dirumuskan dengan ;

fv=

v

+

3 3

... (Lit.2, Hal 240)

f 0,44

76 , 3 3 3 = + = v

Tegangan lentur yang terjadi dapat dicari dari rumus : Fta.b.m.Y.fv

Atau : v t f Y m b F . . . 0 = σ

dimana : b = Lebar sisi gigi = 48 mm

m = Modul = 6

Y = Faktor bentuk gigi

Pada roda gigi 1, untuk Z = 12 dengan Y1 = 0,245 maka :

82 , 44 44 , 0 . 245 , 0 . 6 . 48 79 , 1517 = = a

σ kg/mm2

Pada roga gigi 2, untuk Z =60 Y2=0,421 maka :

08 , 26 44 , 0 . 421 , 0 . 6 . 48 79 , 1517 = = a

σ kg/mm2

Bahan untuk roda gigi 1 adalah SNC 2 yang memiliki tegangan lentur izin (σa1) = 50 kg/mm2 dan kekuatan tarik (σb1) = 85 kg/mm2. Dan bahan untuk roda gigi 2 bahannya adalah S 45 C yang memiliki tegangan lentur izin (σa2) = 30

kg/mm2 dan kekuatan tarik (σb2) = 58 kg/mm2.

Besarnya beban lentur yang diizinkan per satuan lebar sisi dapat dihitung dengan rumus :


(61)

Fb = ⌠ a .m.Y . f v ... (Lit.2, Hal 240)

maka : Fb1 = 50 . 6 . 0,245 . 0,44 = 35,28 kg/mm

Fb2 = 30 . 6 . 0,421 . 0,44 = 36,37 kg/mm

Dari hasil perhitungan terlihat bahwa tegangan lentur yang diizinkan lebih besar dari tegangan lentur yang direncanakan sehingga roda gigi aman untuk digunakan.

3.6.3 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat II

Daya dari poros roda gigi tingkat I diteruskan ke poros roda gigi tingkat II, dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat I dapat diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu :

• Sudut tekan :α =200

• Modul : m = 6

• Jumlah gigi roda gigi : z3 = 14 : z4 = 56

• Lebar gigi : b = 48 mm

• Tinggi kepala gigi : hk = 6 mm • Tinggi kaki gigi : hf = 7,5 mm

• Tinggi gigi : H = 13,5 mm

• Jarak sumbu poros : a =210 mm • Diameter jarak bagi : d03 = 84 mm

: d04 = 336 mm • Diameter kepala : dh3 = 96 mm


(62)

• Diameter kaki : df3 = 82,5 mm : df4 = 334,5 mm • Jarak bagi lingkaran : t1=t2 = 18,85 mm • Kelonggaran puncak : ck = 1,5 mm • Tebal gigi : S01 = 9,42 mm Putaran poros I adalah n1, dengan ;

1 2

2 1

Z Z n n

i= =

Maka putaran poros II adalah :

n2= 2

1 1

Z Z n

= 200

60 12 . 1000

= rpm

Putaran poros III adalah

4 2 2 3

Z Z n

n =

50 56 14 200

3 = x =

n rpm

Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4 : Vo3 = Vo4 = 4,39 m/s • Gaya tangensial yang dialami : Ft =1291,61 kg • Tegangan lentur yang terjadi :σ a3 = 36,92 kg/mm

2

a4 = 23,27 kg/mm 2

Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang diizinkan σa3 = 40 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb3 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 4


(63)

kg/mm2dan kekuatan tarik σb4 = 52 kg/mm2.

Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan lebih besar dari tegangan lentur yang direncanakan.

3.6.4 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat III

Daya dari poros roda gigi tingkat II diteruskan ke poros roda gigi tingkat III, dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat II dapat diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 5 dan 6, yaitu :

• Sudut tekan : α =200

• Modul : m = 6

• Jumlah gigi roda gigi : z5 = 16 : z6 = 47

• Lebar gigi : b = 48 mm

• Tinggi kepala gigi : hk = 6 mm • Tinggi kaki gigi : hf = 7,5 mm

• Tinggi gigi : H = 13,5 mm

• Jarak sumbu poros : a =189 mm • Diameter jarak bagi : d03 = 96 mm

: d04 = 282 mm • Diameter kepala : dh3 = 108 mm : dh4 = 294 mm • Diameter kaki : df3 = 94,5 mm


(64)

• Jarak bagi lingkaran : t1=t2 = 18,85 mm • Kelonggaran puncak : ck = 1,5 mm • Tebal gigi : S01 = 9,42 mm Putaran poros IV, dengan ;

6 5 3 4

Z Z n

n =

n4= 17,24 4

, 46 16

50x = rpm

Kecepatan keliling roda gigi 5 dan 6 : Vo5 = Vo6 = 5,03 m/s • Gaya tangensial yang dialami : Ft =1134,57 kg • Tegangan lentur yang terjadi :σ a5 = 30,935kg/mm2

a6 = 22,27 kg/mm2

Bahan roda gigi 5 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang diizinkan σa5 = 35 kg/mm2dan kekuatan tarik σb5 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 6 yang dipilih adalah S 35 C dengan tegangan lentur yang diizinkan σa6 = 26 kg/mm2dan kekuatan tarik σb6 = 52 kg/mm2.

Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan lebih besar dari pada tegangan lentur yang direncanakan

3.6.5 Bantalan Transmisi Roda Gigi

Bantalan poros transmisi berfungsi sebagai penyangga atau penumpu poros. Untuk perencanaan poros bantalan transmisi roda gigi dibutuhkan sebanyak 29 bantalan, dimana pada setiap poros ditumpu oleh dua hingga empat bantalan.


(65)

besarnya beban nominal dinamis spasifik ( C ) yang harus ditahan bantalan. Pada gerak hoist terdapat lima putaran,seperti dijelaskan sebelumnya.

- Putaran poros I (n1) = 1000 rpm

- Putaran poros II (n2) = 200 rpm

- Putaran poros III (n3) = 50 rpm

- Putaran poros IV (n4) = 17,25 rpm

Untuk menentukan beban radial maka dapat ditentukan dengan cara seperti berikut ini (gaya yang bekerja pada poros I )

Gaya total yang ditumpu kedua banatalan adalah :

RA + RB = FRG + WP ; FRG = Fn + WP

RA + RB = Fn + WRG + WP

Dimana :

Fn = Gaya yang terjadi akibat persinggungan antara roda gigi (kg)

WRG = Berat roda gigi (kg)

Wp = Berat Poros (kg)


(66)

Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial)

) ( 2 / kg

df M

Ft = p ... (Lit.2, Hal 25) Dimana :

Ft = Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial) (kg)

Mp = Momen puntir (kg.mm) Df = Diameter lingkar kaki (mm) Sehingga gaya tangensial yang terjadi adalah :

Ft =

2 / 5 , 28

1 , 376 . 19

Ft =1359,7 kg Gaya normal yang terjadi (Fn)

Fn= 1 (kg)

Cos F

α ... (Lit.2, Hal 237) Dimana :

Ft = Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial) (Fn) = Gaya normal yang terjadi (kg)

α = Sudut tekan = 200 Sehingga

Fn = 1.446.9 20

7 . 359 . 1

0 =

Cos kg

Fn =1.446,9 x 9,81 = 14,194 N Massa roda gigi (Mrg) :


(67)

Mrg =

(

0 2

)

4 dd

π b ( )

1000 85 , 7 kg Dimana :

(Mrg) = Massa roda gigi (kg)

do = Diameter lingkaran jarak bagi (cm) d = Diameter poros (cm)

b = Lebar gigi (cm)

Sehingga masa roda gigi diperoleh :

Mrg =

1000 85 , 7 5 , 4 ) 3 , 3 6 . 3 ( 4 2 2 − π

Mrg = 0,06 kg Berat roda gigi (Wrg)

Wrg = Mrg.g (N) Dimana :

Wrg = Berat roda gigi (N)

g = Gaya grafitasi bumi =9,81 m/s2 Maka :

Wrg = 0,06 x 9,81 = 0,5886 Wrg =0,6 N

Massa poros (mp)

mp = massa poros (kg) d = Diameter poros (cm) L = Panjang poros = 60 cm Sehingga :

mp =

1000 85 , 7 . 60 . ) 3 , 3 ( 4 2 X π


(68)

mp = 4 Berat poros (Wp)

Wp = m.g (N) Dimana :

Wp = Berat Poros (N) M = Massa poros (Kg)

g = Gaya gravitasi bumi = 9,81 m/s2 Maka :

Wp = 4 x 9,81 Wp =39,3 N

Maka gaya reaksi pada bantalan A dan B adalah : 0

= ΣMA

FRG

(

15

)

+ Wp

(

30

)

− RB

(

60

)

= 0

(Fn + Wrg ) (15) + Wp (30) - RB (60) = 0 (14.194 + 0,6) (15) + 39,3 (30) - RB (60) = 0

Rb = 60

098 . 214

RB = 3,568,3 N = 3,6 N

ΣFy = 0

RA + RB = Frg + WP

RA = Frg + WP - RB

RA =14.194 + 39,3- 3,568,3

RA =10.665 N


(69)

Jenis bantalan yang digunakan adalah Single Row Deep Grove Ball Bearing dari standar Jerman. Alasan pemilihan bantalan Single Row Deep Grove Ball Bearing adalah :

• Mampu menerima beban radial serta beban terpusat

• Memiliki kualitas yang baik (tahan aus,gesek dan tahan terhadap korosi). • Mampu digunakan pada putaran yang tinggi

• Biaya perawatan yang murah dan pemasangan yang mudah 3.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Pengangkat

Pada pesawat pengangkat ini, rem tidak hanya dipergunakan untuk menghentikan beban tetapi juga untuk menahan beban pada waktu diam dan mengatur kecepatan pada saat menurunkannya. Pada perencanaan ini jenis rem yang dipergunakan adalah jenis rem cakra (disc breake).

Karena rem dipasang pada poros motor, maka daya pengereman statik (Nbr) adalah :

Nbr =

75 . .Vη Q

... (Lit.1, Hal 292)

Dimana : Q = Berat muatan yang diangkat = 8.000 kg

V = Kecepatan angkat = 0,28 m/det

η= Effisiensi total mekanisme = 0,8

Maka : Nbr = 23,89

75 8 , 0 . 28 , 0 . 000 . 8

= HP

Momen statik (Mst) yang diakibatkan beban pada poros rem saat

pengereman adalah :

br br st

n N


(70)

Dimana : Nbr = Kecepatan poros pengereman = 1000 rpm

Maka : Mst = 71.620 1711,24kg.cm 17,11kg.m

1000 89 , 23 = =

Momen gaya dinamik saat pengereman pada poros rem adalah :

M br br dyn t n V Q t n GD . . . . 975 , 0 . 375 .

. 2 2η

σ +

= ... (Lit.1, Hal 293)

dimana : GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor = 4,47 kg/m2

δ = Koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme transmisi (δ = 1,1 s/d 1,25), diambil 1,15

tbr = Waktu untuk pengereman, untuk mekanisme pengangkatan, V>12

m/menit = 1,5 detik

maka : Mdyn=

5 , 1 . 375 1000 . 47 , 4 . 15 , 1

+ 9,46kg.m

5 , 1 . 1000 8 , 0 . ) 28 , 0 ( 8000 . 975 , 0 2 = Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :

Mbr = Mst + Mdyn ... (Lit.1, Hal 297)

Mbr = 17,11 + 9,46 = 26,57 kg.m

Ukuran-ukuran diameter dan lebar cakram dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini :

b.rm2=

p Mbr . . 2 . µ

π β ... (Lit.8, Hal 512) dimana : b = Lebar cakra rem (cm)

rm = Radius rata-rata cakram (cm)


(71)

μ = Koefisen gesekan, (0,35 – 0,45)

P = Tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 – 7)

5 , 0 / 2 , 0 s d r

b

= ... (Lit.8, Hal 512)

Maka : 0,35 . rm3=

) 25 . 3 ( 4 , 0 . 2 ) 2 ( 3856 π rm=3

54 , 17 35 , 0 1888 =

maka : b = 0,2. rm

b = 0,35 . 17,54 = 3,51 cm Diameter dalam cakram rem adalah :

D1 = 2rm – b ... (Lit.8, Hal 512)

D1 = 2(17,54) – 3,51 = 31,57 cm

Diameter luar cakram rem adalah :

D2 = 2rm + b ... (Lit.8, Hal 512)

D2 = 2(17,54) + 3,51 = 38,59 cm

Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah :

S= m br r z M .

.µ ... (Lit.1, Hal 222) Dimana : S = 153,11kg

54 , 17 ) 45 , 0 ( 2 2417 =

Rem harus diperiksa kekuatannya terhadap tekanan satuan (untuk keausan) Permukaan lingkaran gesek cakram adalah :

F = π (R22 – R12) ... (Lit.1, Hal 223)


(72)

Tekanan permukaan satuan yang terjadi adalah :

P=

F S

... (Lit.1, Hal 223)

Maka : P = 0,39 / 2 72 , 386 11 , 153 cm kg =

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

e1=

2 1

2 1 2

3 b b

b b x h

++ e1=

2 1

2 1 2

3 b b

b b x h + +

Tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam pada penampang I adalah :

2 1 / 1500 2 1 cm kg e x x x F Q

I = α <

σ 2 1 / 1500 2 2 1 cm kg h e x x x F Q I < + = α σ

Tegangan geser izin dapat dihitung dengan rumus :

2 1 Sf Sf b a + = σ τ dengan :

Sf1 = Faktor keamanan untuk bahan S-C dengan pengaruh massa = 6 Sf2 = Faktor keamanan dengan pengaruh kekasaran permukaan = 2,15 maka :

untuk roda gigi 1 : 6,1 / 2 5 , 2 6 52 mm kg a = + = τ


(73)

untuk roda gigi 2 : 3,53 / 2 5

, 2 6

30

mm kg

a =

+ = τ

Beban permukaan yang diizinkan per satuan lebar, dapat diperoleh dari persamaan

F’H=fv.kH.do1

2 1

2 2

Z Z

z

+

dimana : kH = Faktor tegangan kontak = 0,13 kg/mm

d01 = Diameter jarak bagi lingkaran = 72 mm

maka : F’H = 0,44 . 0,13 . 72 1,37 60 12

) 12 ( 2

= + Luas permukaan roda gigi adalah :

A=b.H

dimana : b = Lebar gigi = 48 mm

H = Tinggi gigi = 13.5 mm

maka : A = 48 .13,5 = 648 mm2

Tegangan geser (τ) yang terjadi pada roda gigi 1 dan 2 adalah :

A

Ft

=

τ ... (Lit.12, Hal 843)

Maka : 2,34

648 79 , 1517

= =


(74)

BAB IV

PERENCANAAN MEKANISME TROLLEY

Trolley dirancang sedemikian rupa sebagai tempat bergantungnya rumah kait,

disamping harus dapat menahan beban yang diangkat, trolley juga berfungsi sebagai pembawa beban yang melintas diatas rel pada boom/girder dalam arah horizontal.

Perencanaan mekanisme trolley meliputi perencanaan- perencanaan :

1. Roda Trolley 2. Tali baja 3. Puli 4. Drum

5. Motor penggerak 6. Sistem Tranmisi 7. Sistem Rem


(75)

4.1 Perencanaan Roda Jalan

Gaya maksimum yang bekerja pada roda trolley adalah :

Pmax= 4

G Q0 + o

dimana : Q0 = Berat muatan = 7.700 kg

G0 = Berat trolley = 500 kg, (Dari hasil survey)

Maka : Pmax= 2.050kg 4

500 7.700

= +

Faktor perhitungan kecepatan gelinding roda adalah:

k =

(

0,2 s / d 1

)

v

dimana : v = kecepatan gelinding roda, direncanakan 1 m/det

k = 0,6 x 1 = 0,6

Bahan roda trolley Cast Iron 35-36 dengan kekuatan tekan, σp = 3.500 kg/cm2. Diameter roda trolley dapat dicari dengan rumus :

r . b

. P 600 max K

p =

σ

dimana : σp = Kekuatan tekan izin pada roda trolley, diambil σp = 3.500 kg/cm2

b = Lebar permukaan kerja rel rata atau lebar roda trolley, = 12 cm

Maka : r =

2 max b.r .k P 600         p σ

r =

2 12 0,6 2050. 3.500 600      

Jadi,diameter roda trolley :


(76)

Diameter poros roda trolley dapat ditentukan dengan rumus :

d=3 10,2.Pmax .L

b

σ

dimana : L = Jarak plat gantungan dengan roda trolley (direncanakan L = 12,5 cm).

Dan bahan poros diplih S45C dengan kekuatan tarik σt = 5800 kg/cm2. dan tegangan lentur izin σb = 3500 kg/cm2.

Maka : d = 2,46cm

3500 2,5 . .2050 2 10,

3 =

Gambar 4.2 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek Tahanan total terhadap gerak trolley pada gerakan normal adalah :

W = W1 + W2

Tahanan akibat gesekan pada roda gerak trolley adalah :

W1 = (Q + q + G0) β

D k 2 d µ +

dimana : Q = Berat muatan = 7.700 kg

q = Berat rumah kait (spreader) = 300 kg (Dari hasil survei)


(77)

β = Koefisien gesekan flens roda dan rel

Untuk roda bergerak pada bantalan luncur =1,25-1,4; diambil 1,3 μ = Koefisien gesek pada bantalan roda = 0,1 untuk bantalan luncur k = Koefisien gesek roda gelinding = 0,05

Maka : W1 = (7.700 + 300 + 500) x 1,3 x 430,95kg 10

0,05) ( 2 2,9 0,1.

= +

Momen tahanan relatif terhadap poros roda pada gerakan yang normal adalah :

M = (Q + q + G0) 

  

+3

2

d

µ

Maka : M = (15.400 + 300 + 500) x 0,1 x 0,05 2349,05kg.cm 2

2,9

= +

Tahanan pada puli tali pengangkat (ketika troli yang dibebani bergerak, roda puli berputar) adalah :

W2 = Son - Soff

Gambar 4.3 Diagram Roda puli Untuk Tali Pengangkat dimana :

Sofff = 2

q Q+

S1= Sofff S2 = S1.ε Son = S2.ε


(1)

No Panjang Batang (m) Jumlah Batang Berat per meter (kg) Berat Total

1 56,8 2 22,2 2521,92

2 56,2 1 6,53 366,98

3 2,0 44 5,57 490,16

41 1,7 176 3,89 1163,88

5 1,2 45 3,89 210,06

Berat Boom Total = 6815,06 kg

TC = 20715,359kg

2 41430,719

=

Panjang lengan yang direncanakan untuk sebagai bobot lawan untuk pengangkatan beban maksimum adalah :

Σ MA== 0

x.(W A) + 17.(Gmt ) + 16.TC sin  = 0

x(W A ) + 17(600) + 16(41430,719) sin 23,62 = 0

x15000 = 275799,99kg x = 18,38m = 19meter

Tabel 6.2 Panjang, jumlah, dan massa kerangka bobot lawan (hasil perhitungan)

Tabel 6.3 Berat, panjang, dan jumlah batang boom

]

No Panjang Batang (m) Jumlah Batang Massa (kg) Massa Total

1 19 2 17,38 660,44

2 1,5 24 3,16 113,76

3 1,2 27 3,16 102,384

4 1,4 22 1,68 51,744

5 15 2 1,68 50,4

6 1 4 5,57 22,28

7 10 2 1,68 16,934


(2)

BAB VII

KESIMPULAN dan SARAN

7.1 Kesimpulan

Jenis mesin pemindah bahan yang direncanakan adalah mesin pengangkat tipe tower crane sesuai dengan hasil survei pada Proyek Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan USU Jln.Dr. Mansyur.

Berdasarkan spesifikasi tugas, hasil survei, analisa pemeriksaan dan perhitungan serta standar yang ada dalam perencanaan mesin pengangkat dan elemen mesin, maka dapat disimpulkan bahwa sebuah mesin pengangkat dengan kapasitas angkat 7 ton, secara teoritis dapat dioperasikan pada pembangunan apartemen bertingkat dengan spesifikasi sebagai berikut :

Karakteristik Utama

• Jenis Mesin : Tower Crane

• Kapasitas angkat : 7 ton

• Kecepatan angkat penuh : 17 m/menit

• Radius jangkauan : 60 m

• Tinggi angkat : 55 m

Karakteristik Komponen – Komponen Utama Mekanisme 1. Tali Baja Mekanisme Pengangkat

• Jenis tali : 6 x 37 + 1 fibre core

• Diameter : 16,6 mm

• Beban patah : 12.500 kg • Tegangan patah : 159 kg/mm2

• Berat tali : 0.9 kg/m

• Umur tali : 1,5 tahun

2. Tali Baja Mekanisme Trolley


(3)

• Diameter : 16,4 mm

• Beban patah : 12000 kg • Tegangan patah : 159 kg/mm2

• Berat tali : 0.9 kg/m

• Umur tali : 1,5 tahun

3. Tali Baja Mekanisme Trolley

• Jenis tali : 6 x 19 + 1 fibre core

• Diameter : 16,4 mm

• Beban patah : 12000 kg • Tegangan patah : 159 kg/mm2

• Berat tali : 0,89 kg/m

• Umur tali : 13 bulan

Jenis dan Karakteristik Puli (Cakra) 1. Puli mekanisme Pengangkat

• Jenis : Puli tetap dan bebas

• Diameter : 418,5 mm

• Jumlah : 7 buah

2. Puli Mekanisme Trolley

• Jenis : Puli tetap

• Diameter : 541 mm

• Jumlah : 4 buah

Jenis dan Karakteristik Drum 1. Drum Mekanisme Pengangkat

• Jenis : Drum ganda/ Alur standar

• Diameter : 418,5 mm

• Panjang : 1795,25 mm

• Jumlah lilitan : 276 lilitan

• Tebal dinding : 18 mm

• Bahan : S 35 C

2. Drum Mekanisme Trolley


(4)

• Diameter : 541 mm

• Tebal dinding : 17 mm

• Bahan : Baja Khrom Molybdenum SFCM 80D

Jenis dan Karakteristik Motor Penggerak 1. Motor Penggerak Mekanisme Pengangkat

• Daya : 80 kW

• Putaran : 1200 rpm

• Bahan poros penggerak : S 30 C

• Diameter poros penggerak : 8 cm 2. Motor Penggerak Mekanisme Trolley

• Daya : 4,5 kW

• Putaran : 1200 rpm

• Bahan poros penggerak : S 35 C

• Diameter poros penggerak : 15 mm 3. Motor Penggerak Mekanisme Slewing

• Daya : 30 kW

• Putaran : 500 rpm

Jenis dan Karakteristik Rem 1. Rem Mekanisme Pengangkat

• Jenis: Rem cakra

• Jumlah: Satu

• Bahan cakra: Besi cor

• Bahan lapisan rem: Asbes

• Diamater roda rem: 320 mm

• Lebar Sepatu rem: 100 mm 2.Rem Mekanisme Trolley

• Jenis : Rem blok ganda

• Jumlah : Satu

• Bahan rem : Besi cor


(5)

• Diamater roda rem : 320 mm

• Lebar sepatu rem : 100 mm 3. Rem Mekanisme Slewing

• Jenis: Rem sepatu elektromagnetik

• Jumlah: Satu

• Bahan rem: Besi cor

• Bahan lapisan rem: Asbes

• Diamater roda rem: 500 mm

• Lebar Sepatu rem: 200 mm

7.2 Saran

Adapun saran yang terdapat dalam penulisan skripsi ini adalah :

• Terlebih dahulu survey lapangan untuk mendapatkan data dan keterangan lebih lanjut tentang mesin pemindah bahan yang akan dirancang ulang

• Lebih memperbanyak diskusi kepada ahli yang memahami tentang crane untuk mendapatkan pengetahuan yang lebih luas serta mendapatkan pemahaman secara teoritis dari Tower crane.


(6)

DAFTAR PUSTAKA

1. Rudenko, N, Mesin Pengangkat, Erlangga, Jakarta, 1966.

2. Sularso, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya Paramita, Jakarta, 1997.

3. Muin Syamsir, A, Pesawat Pengangkat, P.T. Raya Grafindo Persada, Jakarta, 1995.

4. G.M. Maitra, Hand Book of Gear Design, Tata McGrawHill, New Delhi 5. Joseph, E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 1, Erlangga,

Jakarta, 1986.

6. Joseph, E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 2, Erlangga, Jakarta, 1986.

7. George. H. Martin, Setyobakti, Kinemeatika dan Dinamika Teknik, Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta.

8. Rudenko, N, Material Handling Equipment, Moscow, 1964

9. Beer. Ferdinand, P. Johnston, Mekanika Untuk Insinyur, Erlangga, Jakarta, 1976.

10. United Ropework, Wire Rope, Roterdam, Holland.

11. Dobrovolsky, V, Machine Element, MIR Publisher, Moscow, 1979. 12. Hamrock, Bernard, J, Fundamentals of Machine Elements, WCB

McGrawHill, International Edition, Singapore, 1999.