a. Luas Penampang tali
Jenis tali yang digunakan dalam perancangan ini adalah 6 x 37 = 222 + 1c maka tarikan maksimum :
S =
4 W
Dimana : W = berat beban rencana = 12000 kg
Sehingga : S =
4 12000
= 3000 [kg] k = 5,5 untuk jenis crane dan mekanisme pengangkat dengan jenis
penggerak daya NB = Number of bending
= 9 diperoleh dari sistem puli yang digunakan lampiran 3
Dari jumlah lengkungan = 9 dapat ditentukan harga D
min
d = 32 dengan menggunakan tabel jumlah lengkungan.
Tabel 3.1 Jumlah Lengkungan
Jumlah Lengkungan
d D
min
Jumlah Lengkungan
d D
min
Jumlah Lengkungan
d D
min
Jumlah lengkungan
d D
min
1 16
5 26,5
9 32
13 36
2 20
6 28
10 33
14 37
3 23
7 30
11 34
15 37,5
4 25
8 31
12 35
16 38
Universitas Sumatera Utara
Jadi, luas penampang tali sesuai dengan tali yang dipilih yaitu 6 x 37 dengan jumlah wayar 222 adalah :
A =
3600
min
D d
k S
b
−
σ [cm
2
]
Dimana :
b
σ
= kekuatan putus bahan kawat tali [kgcm
2
] = 13000 sampai 20000 [kgcm
2
] N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.30
= 18000 [ kgcm
2
] diambil Maka :
A = 36000
32 1
5 ,
5 18000
3000 x
−
= 1,39 [cm
2
]
b. Diameter wayar.
i .
. 4
π δ
Α =
Ir.Syamsir A.Muin, Pesawat Angkat, hal.63 Dimana :
i = jumlah wayar 222
222 14
, 3
39 ,
1 4
= δ
δ = 0,08 [cm] = 0,8 [mm]
Universitas Sumatera Utara
c. Diameter Tali Baja
d = 1,5 i
δ Ir.Syamsir A.Muin, Pesawat Angkat, hal. 63
dimana : d = diameter tali baja [mm]
i = jumlah kawat dalam tali 222 maka :
d = 1,5 x 0,8 222 = 17,87 [mm]
Harga diameter tali baja disesuaikan dengan tabel tali baja yang diambil d = 19,5 [mm] Lampiran 4
d. Tegangan Tarik Ijin Tali.
τ
` t
=
k
b
τ Ir.Syamsir A.Muin, Pesawat-Pesawat Pengangkat, hal.137
Dimana : τ
` t
= tegangan tarik ijin tali. k = faktor keamanan tali = 5,5 untuk crane dengan penggerak
daya
b
τ = kekuatan putus bahan kawat tali baja. Maka :
τ
` t
=
k
b
τ
= 5
, 5
18000
= 3272,72 [kgmm
2
] = 327272 [kgcm
2
]
Universitas Sumatera Utara
e. Tegangan Tarik pada Tali dalam Keadaan Berbeban
min t
D A
s Ε′
+ =
δ τ
Ir.Syamsir A.Muin, Pesawat-Pesawat Pengangkat, hal.64
Dimana : D
min
= 32 x d = 32 x 19,5 = 624 [mm]
= 64,4 [cm]
xE E
8 3
= ′
Ir.Syamsir A.Muin, Pesawat-Pesawat Pengangkat, hal.65 Dimana :
E = modulus elastisitas yang dikoreksi
100000 .
2 8
3 =
′ E
[kgcm
2
] = 800000 [kgcm
2
] Maka :
t
τ ′ = 4
, 62
800000 .
08 ,
39 ,
1 3000 +
= 3183,911 [kgcm
2
] Tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari tegangan tarik ijin, maka bahan
aman untuk digunakan.
3.2.2 Umur Tali Baja.
Tali baja merupakan bagian yang penting pada pengoperasian mesin pengangkat. Akibat seringnya mengalami pembebanan maka lama kelamaan tali
akan menjadi rusak akibat kelelahan bahan tali. Untuk mengetahui berapa lama tali tersebut dapat digunakan secara aman, maka perlu dihitung batas umur tali. Untuk
menghitung umur tali maka terlebih dahulu dicari harga dari faktor yang tergantung
Universitas Sumatera Utara
pada jumlah kelengkungan berulang dari tali selama periode keausannya sampai tali tersebut rusak m adalah :
m =
2 1
maks
. .
. C
C C
d D
σ Mesin Pengangkat, N.Rudenko,hal.43
dimana : Dd
= perbandingan diameter puli dengan diameter kabel = 32
maks
σ = tegangan tarik maksimum pada tali.
= S A [kgcm
2
] Dengan :
S = tarikan tali baja.
= 3000 kg A
= luas penampang tali baja = 1,39 [cm
2
] Maka :
maks
σ =
39 ,
1 3000
= 2158,2 [kgcm
2
] = 21,582 [kgmm
2
] Dimana :
C = faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali dan kekuatan tarik maksimum kawat. Untuk konstruksi tali 6 x 37 = 222 + 1C dan posisi
berpotongan dan diambil C = 1,02 Lampiran 5
C
1
= faktor yang tergantung pada tali adalah 0,93 Lampiran 5 C
2
= faktor yang ditentukan oleh faktor produksi dan operasi tambahan yang tidak diperhitungkan oleh faktor C dan C
1
. Untuk bahan tali
Universitas Sumatera Utara
baja dan baja karbon dengan komposisi yang ada pada halaman terdahulu, diambil C
2
= 1 Lampiran 5
Maka : m =
1 93
, 02
, 1
582 ,
21 32
= 1,50 Dengan menggunakan tabel harga faktor m diperoleh maka diperoleh harga z :
Tabel 3.2 Harga Faktor m
z dalam ribuan 30
50 70
90 110
130 150
m 0,26 0,41 0,56 0,70 0,83 0,95 1,07
z dalam ribuan 170
190 210
230 255
280 310
340 m
1,18 1,29
1,40 1,50
1,62 1,74
1,87 2,00
z dalam ribuan 370 370
340 450
500 550
600 650
700 m
2,12 2,27
2,42 2,60
2,77 2,94
3,10 3,17
Selanjutnya umur tali akan diperoleh yaitu : N =
βϕ .
a.z
2
z [bulan]
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.43 Dimana :
N = umur tali bulan. a = jumlah siklus rata-rata kerja perbulan.
= 1000 untuk peralatan ringan. z
2
= jumlah kelengkungan berulang per siklus kerja mengangkat dan dan menurunkan pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan
lengkungan satu sisi.
Universitas Sumatera Utara
β = faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkat muatan lebih
rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh. ϕ
= hubungan antara jumlah lengkungan dan putusan di dalam tali 2,5 N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.48
z = jumlah lengkungan yang berulang yang mengakibatkan kerusakan tali.
Harga dari a, z
2
, β dapat diperoleh dari tabel operasi ringan
Tabel 3.3 Harga a, z
2
, β
Umur tali baja adalah : N =
4 ,
2 5
, 4
1000 230000
= 46 bulan
Universitas Sumatera Utara
3.3 Perancangan Puli.
Puli digerakkan untuk mengubah arah tali baja atau dengan kata lain sebagai penuntun tali baja. Pada perencanaan puli yang akan diperhitungkan adalah
diameter gandar roda puli. Dengan diameter tali yang telah diperoleh sebelumnya, maka ukuran-ukuran
utama puli dapat diketahui dengan menggunakan tabel roda puli.
Diameter a b c e h l t r1 r2 r3 r4
Tali 4.8
22 15 5 0.5 12.5 8 4.0 2.5 2.0 8 6 6.2
22 15 5 0.5 12.5 8 4.0 2.5 2.0 8 6 8.7
28 6 6 1.0 15.0 8 5.0 3.0 2.5 9 6 11.0
40 30 7 1.0 25.0 10 8.5 4.0 3.0 12 8 13.0
40 30 7 1.0 25.0 10 8.5 4.0 3.0 12 8 15.0
40 30 7 1.0 25.0 10 8.5 4.0 3.0 12 8 19.5
55 40 10 1.5 30.0 15 12.0 5.0 5.0 17 10 24.0
65 50 10 1.5 37.0 18 14.5 5.0 5.0 20 15 28.0
80 60 12 2.0 45.0 20 17.0 6.0 7.0 25 15 34.5
90 70 15 2.0 55.0 22 20.0 7.0 8.0 28 20 39.0
110 85 18 2.9 65.0 22 25.0 9.0 10.0 40 30
Gambar 3.6 Dimensi Puli
d = 19,5 mm a = 55 mm
b = 40 mm c = 10 mm
e = 1,5 mm h = 30 mm
l = 15 mm r = 12 mm
r
1
= 5,0 mm r
2
= 5,0 mm r
3
= 17 mm r
4
= 10 mm
Universitas Sumatera Utara
3.3.1 Diameter Puli minimum
Untuk menghitung diameter puli minimum dapat digunakan
d D
min
= 32 sehingga :
D
min
= 32 . d Dimana :
d = diameter tali baja maka :
D
min
= 32 . 19,5 = 624 [mm]
3.3.2 Diameter gandar roda puli
Untuk menghitung diameter gandar roda puli dapat dipergunakan rumus : P =
g
L.d Q
kg cm
2
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.72 Dimana :
P = tekanan pada puli yang tergantung pada kecepatan keliling permukaan lubang naf roda puli dan tekanan ini tidak boleh melebihi harga yang
terdapat pada tabel berikut :
Tabel 3.4 Tabel Hubungan antara v dan p
v dalam meter detik
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7 0,8 0,9 1,0
P dalam kg cm
2
75 70
66 62
60 57
55 54
53 52
v = 0,1
m det
diambil kecepatan terkecil p = 75
kg cm
2
Universitas Sumatera Utara
L = panjang bus puli, diambil 1,8 d
g
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal 72
Q = beban tiap puli [kg] =
2 12000
= 6000 [kg] Maka :
P =
dg L
Q .
P =
g g
D D
Q .
. 8
, 1
D
g 2
= 75
. 8
, 1
6000 .
8 ,
1 =
P Q
D
g
= 6,66 [cm] Diameter gandar roda puli = 66,6 [mm]
3.4 Drum
Drum berfungsi untuk menggulung tali saat mengangkat. Secara umum bahan drum terbuat dari besi cor dan lengkapi dengan grove berupa alur yang
berfungsi untuk mengatur gulungan tali, agar dapat tersusun dengan rapi. Hal- hal yang akan diperhitungkan pada perencanaan drum adalah :
a. Diameter drum
b. Jumlah lilitan pada drum.
c. Panjang drum keseluruhan.
d. Tebal dinding drum.
e. Kekuatan drum.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 Drum
Keterangan gambar : d
= diameter lubang poros poros drum d
1
= diameter dalam drum D
min
= diameter tempat lilitan. D
= diameter flans drum L
= panjang drum alur spiral panjang tempat hiburan L
= panjang drum keseluruhan. ω
= tebal drum
Universitas Sumatera Utara
3.4.1 Diameter drum dan dimensi alur drum a. Diameter drum D
D ≥ 10.d
Ir.Syamsir A.Muin, Pesawat-Pesawat Angkat, hal.81 d = diameter tali baja.
D ≥ 10 19,5
= 195 [mm]
b. Diameter tempat lilitan D
min
d D
d D
. 32
32
min min
= =
= 32 x 19,5 = 624 [mm]
3.4.2 Jumlah Lilitan pada Drum
Untuk menentukan jumlah lilitan pada drum digunakan rumus : n =
2 .D
Hi +
π N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.74
dimana : i = perbandingan transmisi untukk membawa beban sampai dengan 25
ton adalah 2 N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.66 H = tinggi angkat muatan yang direncanakan 5 m 5000 mm
D = diameter drum
Universitas Sumatera Utara
Maka: n =
2 624
. 2
5000 +
π = 7,98 = 8 lilitan
3.4.3 Panjang alur spiral l
Untuk menghitung panjang alur spiral digunakan rumus : l
= n x s N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.75 dimana :
l = panjang alur
n = jumlah lilitan
s = kisar pitch
maka : l
= 8 x 22 = 179 [mm]
3.4.4 Panjang drum keseluruhan
Untuk menghitung panjang drum keseluruhan L digunakan rumus sebagai berikut :
L =
+ 7
.D Hi
π s
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.75 Dimana :
L = panjang drum H = tinggi angkat.
i = perbandinga n sistem tali. s = jarak antara pitch
Universitas Sumatera Utara
maka : L =
+ 7 624
. 2
. 5000
π 22
L = 266,28 [mm]
3.4.5 Panjang Tali yang Dibutuhkan
Berdasarkan sistem tali yang digunakan maka panjang tali yang dibutuhkan adalah : tinggi angkat x jumlah tali yang mengangkat beban : 5m x 4 = 20 [m].
Jadi jumlah tingkatan lilitan pada drum adalah : Satu tingkatan =
π . D. 8 lilitan =
π . 624 . 5 = 10,4 [m]
Jadi tingkatan tali yang dibutuhkan kira-kira sepanjang 20 meter, maka jumlah tingkatan lilitan tali adalah =
2 9
, 1
4 ,
10 20
= =
tingkat.
3.4.6 Tebal Dinding Drum
Tebal dinding drum dapat dicari dengan menggunakan rumus : ω
= 0,02 D + 0,6 – 1 [cm] N.Rodenko, Mesin Pengangkat, hal.75 = 0,02 x 624 + 10 [mm]
ω = 22,48 [mm]
Dengan demikian tebal dinding drum adalah 23 [mm]. Maka dengan demikian kita dapat mencari besaran diameter.
Universitas Sumatera Utara
3.4.7 Kekuatan drum.
Untuk mengetahui tegangan tekan maksimum digunakan rumus :
1 comp
.S S
ω σ
= N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.76
Dimana : S = tarikan kerja maksimum pada bagian tali dari sistem puli = 3000 kg
ω = tebal dinding drum = 125 [mm] S
1
= pitch 22 [mm]
22 125
3000
comp
= σ
= 1,09 [kgmm
2
] = 109 [kgmm
2
]
3.4.8 Pemilihan Bahan.
Dalam perencanaan ini bahan dibuat dari besi cor menurut standar JIS G 5502 dengan simbol FCD 60.
Nilai
comp
σ yang diijinkan untuk besi cor
comp
σ adalah 1000 [kgcm
2
] sedangkan
comp
σ yang terjadi = 109 [kgcm
2
]. Maka bahan dan perhitungan bahan aman.
3.5 Motor Penggerak.
Dasar perencanaan motor penggerak, dasar perencanaan untuk pemilihan motor penggerak berdasarkan kepada faktor-faktor berikut, seperti konstruksi, ekonomis,
dan perawatannya. Adapun motor yang digunakan adalah motor 3 phasa.
Universitas Sumatera Utara
Pada perancangan ini dipilih motor listrik dengan alasan sebagai berikut : 1. Konstruksinya sederhana tapi kokoh.
2. Harganya relatif murah. 3. Tidak menimbulkan polusi.
4. Biaya perawatannya kecil
3.5.1 Motor Penggerak Hoist.
Untuk menghitung daya motor digunakan rumus : N =
[ ]
HP .
75 .
η V
Q N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.234
Dimana: N = daya motor [HP]
Q = kapasitas angkat [12000 kg] V = kecepatan angkat direncanakan 7,0
m menit
= 0,116
m det
η = efisiensi mekanis = 0,80 diambil
Maka : N =
80 ,
75 116
, 12000
= 23,2 [HP] Berdasarkan katalog standar motor yang ada, maka dipilih motor listrik
dengan daya 23 HP dengan karakteristik sebagai berikut : - Daya motor ternilai N
rated
: 23 [HP] lampiran 6
- Putaran n : 740 [rpm]
- Momen girasi rotor GD
2 rot
: 0,8538 [kgmm
2
]
Universitas Sumatera Utara
a. Pemeriksaan Kekuatan Motor.
Perbandingan antara momen gaya maksimum M
max
dengan momen gaya ternilai M
rated
untuk motor adalah aman jika : 2
75 ,
1 M
M
rated maks
− =
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.296 Dimana :
M
maks
= M
motor
M
rated
= M
sta
+ M
dyn
Momen tahan statis yang diacu pada poros motor adalah : M
sta
= n
N 71620
=
740 23
71620
= 2226,02 [kgm
2
] Kemudian momen gaya dinamik waktu start yang diacu pada poros motor
ditentukan dengan langkah awal memilih kopling fleksibel untuk poros motor. Adapun rumus gaya dinamik waktu start didapat dari rumus :
Momen gaya dinamis M
dyn
adalah : M
dyn
= η
δ .
n.t .v
G .
975 ,
375t n
. GD
.
s 2
s 2
′ +
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.297 - Diameter luar kopling fleksibel D = 300 mm direncanakan
- Momen inersia kopling flesibel I = 0,03 [kg.cmdet
2
] = 0,0003 [kg.mdet
2
] - Momen girasi kopling GD
2 coupl
= 14g Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.300 = 0,0003 . 4 9,81
= 0,011772 [kgm
2
]
Universitas Sumatera Utara
Maka : GD
2
= GD
2 rot
+ GD
2 coupl
Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.300 = 0,8538 + 0,011772
= 0,8655 [kgm
2
] Sehingga momen gaya dinamik ketika start adalah :
M
dyn
= η
δ .
n.t .v
G .
975 ,
375t n
. GD
.
s 2
s 2
′ +
N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.297 Dimana :
δ = koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme transmisi 1,1
s d
1,25 = 1,15 diambil
G` = kapasitas angkat rencana [10000 kg] t
s
= waktu start 3 sampai 8 [detik] t
s
= 3 [detik] diambil N.Rudenko, Mesin Pengangkat, hal.300
v = kecepatan angkat 7,0 mmenit = 0,116 mdet n = putaran motor = 730 [rpm]
η = efisiensi sistem transmisi penggerak = 0,85 diasumsikan Jadi :
M
dyn
= 723
, 85
, 3
740 116
, 10000
975 ,
3 375
740 8655
, 15
, 1
2
= +
[kg.m]
b. Momen Gaya Start Motor yang diperlukan
Kategori