Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.
USU Repository © 2009
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
b
= 130-200 kgmm
2
. 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
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.
USU Repository © 2009
3. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi
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 6 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 : Q
= 6.000 + 10 x 6.000 = 6.600 kg
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.
USU Repository © 2009
Kapasitas angkat total pesawat adalah : Q = Q
+ q dimana : q = Berat spreader = 300 kg Hasil survei
maka : Q = 6.600 + 300 = 6.900 kg
Drum
1 6-7
10 9
8 5
4 3
2
11 12
13 14
15 16
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 :
7 6
5 4
3 2
1
S S
S S
S S
S Q
+ +
+ +
+ +
= Tegangan tarik maksimum pada tali dari sistem puli beban dihitung
dengan rumus :
1
. .
η η
n Q
S =
………………………………………………..…Lit.1, Hal 41 dimana : n = Jumlah puli yang menyangga suspensi = 7
= Efisiensi puli = 0,905 Lampiran 1
1
= Efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya ketika menggulung pada drum yang diasumsikan 0,98 Lit. 1, Hal. 41
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.
USU Repository © 2009
maka : =
= 98
, .
905 ,
. 7
900 .
6 S
1111,42 kg Kekuatan putus tali sebenarnya P dapat dicari dengan rumus :
K P
S =
………………………………………...…………..…Lit.1, Hal 40 atau : P = S . K
dimana : K = Faktor keamanan dengan jenis mekanisme dan kondisi operasinya = 5,5 Lampiran 2
maka : P = 1111,42 . 5,5 = 6112,81 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 Lampiran 2 dengan :
Diameter tali d = 18,6 mm
Berat tali W = 1,15 kgm
Beban patah P
b
= 15.400 kg Tegangan patah
b
= 140-159 kgmm
2
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 :
K P
S
b izin
=
………...…………………………...…………..…Lit.1, Hal 40
maka : kg
2800 5
, 5
400 .
15 =
=
izin
S
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.
USU Repository © 2009
Tegangan pada tali yang dibebani pada bagian yang melengkung karena tarikan dan lenturan adalah :
K
b
σ σ
=
∑
………....…………………………...…………..…Lit.1, Hal 39
maka :
2
kgmm 9
, 28
5 ,
5 159 =
=
∑
σ
Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :
000 .
36
min 222
D d
K S
F
b
− = σ
..………….………………....…Lit.1, Hal 39
Dengan perbandingan diameter drum dan diameter tali baja
d
D
min
untuk jumlah lengkungan NB = 16, seperti terlihat pada gambar 3.2 adalah 38
Lampiran 2, maka luas penampang dari tali baja adalah :
2 222
cm 57
, 000
. 36
38 1
5 ,
5 900
. 15
1111,42 =
× −
= F
Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :
222
F S
t
= σ
……………………………………...………....…Lit.1, Hal 83
maka :
2 2
kgmm 19,46
kgcm 1946
571 ,
42 ,
1111 =
= =
t
σ
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
izin
S yaitu : 1111,42 kg 2181,81 kg. Dan
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.
USU Repository © 2009
tegangan tarik
t
σ yang direncanakan lebih kecil dari tegangan tarik yang diizinkan
∑
σ yaitu : 19,46 kgmm
2
28,9 kgmm
2
. Kerusakan tali baja disebabkan oleh kelelahan bahan dan mengalami
jumlah lengkungan tertentu. Umur pakai tali tergantung pada ukuran puli atau 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 =
2 1
. .
. .
C C
C m
d D
σ
=
……...…………………………….…Lit.1, Hal. 43 dimana : A = Perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali, A = 38
= Tegangan tarik sebenarnya pada tali, = 19,46 kgmm
2
C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi dan tegangan patah tali baja, C = 0,93 Lampiran 3
C
1
= Faktor yang tergantung diameter tali baja, C
1
= 0,97 Lampiran 3 C
2
= Faktor yang menentukan produksi dan operasi tambahan, C
2
= 1,37 Lampiran 3
maka :
2 1
. .
C C
C A
m σ
=
56 ,
1 37
, 1
. 97
, .
93 ,
. 46
, 19
38 =
= m
Dari Tabel 6 Lampiran 3, untuk m = 1,56 dan dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh nilai z
1
, yaitu :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.
USU Repository © 2009
500 .
242 000
. 230
000 .
255 000
. 230
50 ,
1 62
, 1
50 ,
1 56
, 1
= −
− =
− −
z z
Jadi, jumlah lengkungan berulang yang diizinkan z = 242.500 yang menyebabkan kerusakan pada tali baja. Untuk mencari umur tali baja N
diperoleh dengan rumus : z
1
= a.z
2
.N. ……………………………………………...…Lit.1, Hal. 48 dimana : z
1
= Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan, z = 242.500 a = Jumlah siklus rata-rata per bulan, a = 3400 Lampiran 4
z
2
= Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja mengangkat dan menurunkan pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan satu
sisi, z
2
= 5 Lampiran 4 = Faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkut muatan lebih
rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh, = 0,3
Lampiran 4
= Perbandingan jumlah lengkungan dengan jumlah putus tali, = 2,5
maka : ϕ
β. .
.
2 1
z a
z N
=
19 5
, 2
. 3
, .
5 .
3400 500
. 242
= =
N bulan
3.2 Perancangan Puli
