Perencanaan Dengan Pendekatan Metode Design Konveyor Sabuk Yang Digunakan Pada Industri Kelapa Sawit Kapasitas 45 Ton/Jam

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN DENGAN PENDEKATAN METODE DESAIN KONVEYOR SABUK YANG DIGUNAKAN

PADA INDUSTRI KELAPA SAWIT KAPASITAS : 45 Ton/Jam

OLEH : RIZKI PERDANA

0 3 0 4 0 1 0 0 2

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN DENGAN PENDEKATAN METODE DESIGN

KONVEYOR SABUK YANG DIGUNAKAN

PADA INDUSTRI KELAPA SAWIT

KAPASITAS : 45 Ton/Jam

OLEH :

NIM : 03 0401 002 RIZKI PERDANA

Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing

Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah isranuri NIP. 132 018 668

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 828/TS/2008 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : 16 /05 / 2008

MEDAN PARAF :

TUGAS SARJANA

NAMA : NIM : MATA PELAJARAN : SPESIFIKASI :

RIZKI PERDANA 03 0401 002

MESIN PEMINDAH BAHAN

Rencanakanlah dengan pendekatan metode design sebuah konveyor sabuk pada pabrik kelapa sawit dengan kapasitas 45 ton/jam. Lakukanlah survey dengan cermat ke pabrik kelapa sawit yang dianggap dapat menjadi tempat survey

DIBERIKAN TANGGAL : 16 / Mei /2008 SELESAI TANGGAL : 20 / November/2008

MEDAN,20 NOVEMBER 2008 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN PEMBIMBING,

DR-ING.IR.IKHWANSYAH ISRANURI

NIP. 132 018 668 NIP. 132 018 668

KARTU BIMBINGAN

N0 : / TS / 200

TUGAS SARJANA MAHASISWA

Sub. Program Studi : Teknik Produksi

Bidang Tugas : Mesin Pemindah Bahan

Judul Tugas : Perencanaan Dengan Pendekatan Metode Design Konveyor Sabuk Yang Digunakan Pada Industri

Kelapa Sawit Dengan Kapasitas 45 Ton/Jam.

Diberikan Tanggal : 16 Mei 2008 Selesai Tanggal : 20 November 2008 Dosen Pembimbing : DR-Ing.Ir.Ikhwansyah Nama Mahasiswa : Rizki Perdana

Isranuri NIM : 03 0401 002

NO Tanggal KEGIATAN ASISTENSI _BIMBINGAN Tanda Tangan Dosen _Pembimbing

1 17-5-2008 Survei Lapangan

2 7-6-2008 Ambil Spesifikasi Tugas

3 10-6-2008 Diskusi Outline Tugas

4 24-6-2008 Lanjutkan

5 21-8-2008 Asistensi Bab I dan Bab II

6 28-8-2008 Asistensi bab III

7 10-9-2008 Asistensi Bab IV

8 26-9-2008 Asistensi Bab V

9 9-10-2008 Perbaiki Bab V

10 24-10-2008 Gambar Teknik

11 6-10-2008 Ketik dan Penjilidan

12 20-11-2008 Acc Diseminarkan

CATATAN :

Diketahui

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing Ketua Departemen Teknik Mesin

Setiap asistensi. FT. U.S.U

2. Kartu ini dijaga bersih dan rapi.

3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila Kegiatan asistensi telah selesai.

(Dr-Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri) NIP.132 018 668

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk merencanakan dengan pendekatan metode

design sebuah konveyor sabuk pada pabrik kelapa sawit dengan kapasitas 45

ton/jam. Perencanaan ini bertujuan untuk merencanakan konveyor sabuk yang

sesuai dengan kebutuhan yaitu untuk pemindahan Inti Kelapa Sawit (wet kernel)

dari kernel recovery ke silo. Bentuk material berupa biji yang hampir seragam dan

berbentuk bulat dengan diameter berkisar antara 8 – 14 mm. Dengan berat inti

kelapa sawit (wet kernel) 60 gram/100 biji atau ± 0,6 gram/biji. Dalam

pengoperasian konveyor sabuk ini akan digunakan untuk memindahkan 1,5 ton

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikannya di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis memilih tugas sarjana ini dalam bidang Mesin Pemindah Bahan dengan judul spesifikasi tugas : “Perencanaan Dengan Pendekatan Metode Desian Konveyor Sabuk Yang Digunakan Pada Industri Kelapa Sawit Kapasitas: 45 Ton/Jam”. Tugas sarjana ini disusun berdasarkan survey lapangan serta melakukan pembahasan dan studi literature.

Pada kesempatan ini ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda H Nurdin SE dan Ibunda tercinta Hj Zahraini yang telah memberikan kasih sayang, perhatian dan dukungan moril maupun materil yang tak ternilai besarnya.

2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin FT. USU sekaligus sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan pikiran untuk penulis didalam menyelesaikan tugas sarjana ini.

3. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin FT. USU

4. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin USU yang telah memberikan ilmu dan pembinaan kepada penulis.

5. Pimpinan dan seluruh jajaran staf karyawan PT. MOPOLI RAYA PKS GEDONG BIARA Aceh Tamiang yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis berupa wawasan dan bimbingan dilapangan dan data-data yang dibutuhkan penulis untuk penyelesaian Tugas Sarjana ini sampai selesai.

6. Adikku Dhina Rissa dan segenap keluarga bude rina, tama, naya, kak ica, bang aris, dan jihan yang selalu memberikan semangat dan motivasi kepada penulis.

7. Rekan-rekan Teknik Mesin USU stambuk 2003 dan 2004 .

8. Terakhir kepada Yuli Dewani, terima kasih buat dukungan semangat dan perhatian, kasih serta sayang yang diberikan,

9. Dan semua pihak yang telah mendukung dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.

Penulis sadar bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mohon maaf dan mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih, semoga tugas sarjana ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 20 November 2008 Penulis .

RIZKI PERDANA NIM : 030401002

DAFTAR ISI

Hal

SPESIFIKASI TUGAS ……… i

KARTU BIMBINGAN ……… ii

ABSTRAK……….. ... iii

KATA PENGANTAR …...………. iv

DAFTAR ISI ………. vi

DAFTAR GAMBAR ……… viii

DAFTAR TABEL ………. ix

DAFTAR NOTASI ………... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perencanaan ……….……… 1

1.2 Tujuan Perencanaan ……….…………. 2

1.2.1 Tujuan Teknis... 2

1.2.2 Tujuan Akademis... 2

1.3 Ruang Lingkup Perencanaan ………... 2

1.4 Metode Perencanaan ……… 3

1.5 Sistematika Tugas Akhir ……….. 3

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

2.2 Klasifikasi Pesawat Pegangkut ……….. 6

2.3 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkut..……….. 7

2.4 Konveyor Sabuk ………....………. 8

2.5 Komponen-Komponen Utama Pada Konveyor Sabuk.... ... 9

2.5.1 Sabuk ………. .. ...………...…. 10

2.5.2 Rol Penumpu (Roller Idler) ………... 11

2.5.3 Sistem Penggerak ………...…... 13

2.5.4 Puli ………...…………....…….... 14

2.4.1.5 Pengencang Sabuk (Belt Take-Up) …..…………... 15

2.6 Rangka Penumpu (Frame) ... 16

2.7 Pembersih Sabuk (Belt Cleaner) ... 17

BAB III PERANCANGAN KONTRUKSI KONVEYOR SABUK 3.1 Proses Perancangan Produk... 20

3.2 Fase-fase Proses Perancangan Produk... 20

3.3 Metode Perancangan Produk... 21

3.3.1 Metode Proses Perancangan dan Pembuatan Produk (ZEID)22 3.3.2 Model Proses Perancangan Deskriptif French... 23

3.3.3 Cara Merancang Pahl dan Beitz... 24

3.3.3.1 Perencanaan dan Penjelasan Tugas ... 24

3.3.3.2Perancangan Konsep Produk ... 24

3.3.3.3 Perancangan Bentuk Produk... 25

3.4 Material Yang Diangkut ... 26

3.4.1 Karakteristik Material ... 26

3.4.1.1 Bentuk Dan Ukuran Material ... 26

3.1.1.2 Berat Material ... 27

3.5 Daya Motor Penggerak... 27

3.6 PerancanganKapasitas ... 29

3.6.1 Kapasitas Janjang Yang Dipindahkan ... 29

3.6.2 Penetapan Lebar Sabuk ... 30

3.6.3 Penetapan Kecepatan Sabuk ... 30

3.6.4 Penetapan Panjang Lintasan Konveyor ... 30

3.6.5 Perancangan Kapasitas Konveyor... 31

3.7 Perancangan Komponen-Komponen Utama ... 32

3.7.1 Perencanaan Sabuk ... 33

3.7.2 Perancangan Roller Idler ... 34

3.7.2.1 Dimensi Roller Idler ... 35

3.7.2.2 Jarak Antara Roller Idler ... 38

3.7.2.3 Beban Pada Roller Idler ... 38

3.7.2.4 Perencanaan Bantalan Roller Idler ... 44

3.7.2.5 Pelumasan Bantalan Roller Idler ... 48

3.7.3 Perhitungan Tegangan Pada Sabuk ... 49

3.7.3.1 Tahanan-Tahanan Gerakan Pada Konveyor Sabuk 49 3.7.3.2 Perhitungan Tegangan Sabuk ... 53

3.7.3.3 Pemeriksaan Kekuatan Sabuk ... 56

3.7.4 Perencanaan Puli ... 57

3.7.4.1 Dimensi Puli ... 58

3.7.4.2 Pemeriksaan Kekuatan Puli ... 59

3.8 Perencanaan Elemen Pembantu ... 61

3.8.1 Pengencang Sabuk (Belt Take-up) ………. 61

BAB IV PERENCANAAN SISTEM PENUMPU 4.1 Perencanaan Batang Penumpu Plat Roller Idler... 64

4.2 Perencanaan Batang Penumpu Roller Idler... 68

4.3 Perencanaan Batang Tegak Rangka... 69

4.4 Perencanaan Sambungan Rangka... 71

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 76

DAFTAR PUSTAKA ... 77

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1 Konstruksi konveyor sabuk ... 9

2. Gambar 2.2 Potongan melintang sabuk ... 11

3. Gambar 2.3 Flat roller idler ... 12

4. Gambar 2.4 Throughed roller idler ... 13

5. Gambar 2.5 Sistem transmisi daya penggerak... 14

6. Gambar 2.6 Puli ... 15

7. Gambar 2.7 Berbagai cara pengencangan sabuk ... 16

8. Gambar 2.8 Rangka Penumpu... 16

9. Gambar 2.9 Pembersih sabuk ... 17

10. Gambar 3.1 Skema perancangan konveyor sabuk... 19

11. Gambar 3.2 Perancangan Pahl Dan Beitz ... 24

12. Gambar 3.3 Lintasan konveyor memindahkan inti kelapa sawit 29 13. Gambar 3.4 Konstruksi konveyor ... 32

14 . Gambar 3.5 Potongan melintang sabuk ... 33

15. Gambar 3.6 Roller idler ... 35

16. Gambar 3.7 Dimensi Roller Idler ... 36

17. Gambar 3.8 Gambar distribusi beban pada roller idler dengan beban terbagi rata ... 40

18. Gambar 3.9 Gambar diagram pembebanan, Diagram gaya lintang, Diagram momen ... 42

19. Gambar 3.10 Gambar deep groove ball bearing... 45

20. Gambar 3.11 Distribusi gaya tarik pada sabuk ... 53

21. Gambar 3.12 Gambar konstruksi puli ... 58

22. Gambar 3.13 Belt Take Up (Vertical Gravity Type) ... 62

23. Gambar 4.1 Struktur rangka penumpu ... 63

24. Gambar 4.2 Penampang batang profil U ... 65

25. Gambar 4.3 Pembebanan pada batang penumpu roller idler .... 66

26. Gambar 4.4 Diagram Pembebanan, Diagram geser, Diagram Momen ... 67

27. Gambar 4.5 Diagram pembebanan batang penumpu return roller idler... 68

28. Gambar 4.6 Gaya yang bekerja pada batang tegak rangka ... 70

29. Gambar 4.7 Sambungan batang penumpu terhadap batang tegak .... 72

30. Gambar 4.8 Gaya-gaya yang bekerja pada sambungan baut... 73

DAFTAR TABEL

1. Tabel 3.1 Tabel Standart Jumlah Lapisan Sabuk ... 30 2. Tabel 3.2 Tabel jarak maksimum antar carrying roller idler .. 38 3. Tabel 3.3 Faktor resistan untuk idler pada roller bearings ... 51

DAFTAR NOTASI

X, y, z, a, D, B, C Satuan panjang m, mm

v Kecepatan m/s

Q Kapasitas konveyor ton/jam

G Berat muatan kg

Q, Wb’, Wp’, Wp’’ Berat persatuan panjang N/m RA, RB, RC, Rd,

M Momen Lentur Nm

Gaya reaksi N

τ

σ, Tegangan N/m

γ

2

Berat jenis kg/m

Lh Umur bantalan jam

3

Nn Putaran rpm, fpm

C Beban nominal dinamis kg

Crl Beban nominal dinamis spesifik kg

D, d Diameter m, mm

R, r Jari-jari m, mm

F Frekuensi Hz

p Jumlah kutub motor -

m Modul mm

z Jumlah gigi -

P Daya Watt

z Momen inersia m

Pr Beban ekuivalen dinamik kg

4

X, Y Faktor pembebanan -

Lh Umur bantalan Jam

Fc Faktor koreksi -

T Momen torsi Nm

F Tebal mm

Sf Faktor keamanan -

B Jarak sumbu mm

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk merencanakan dengan pendekatan metode

design sebuah konveyor sabuk pada pabrik kelapa sawit dengan kapasitas 45

ton/jam. Perencanaan ini bertujuan untuk merencanakan konveyor sabuk yang

sesuai dengan kebutuhan yaitu untuk pemindahan Inti Kelapa Sawit (wet kernel)

dari kernel recovery ke silo. Bentuk material berupa biji yang hampir seragam dan

berbentuk bulat dengan diameter berkisar antara 8 – 14 mm. Dengan berat inti

kelapa sawit (wet kernel) 60 gram/100 biji atau ± 0,6 gram/biji. Dalam

pengoperasian konveyor sabuk ini akan digunakan untuk memindahkan 1,5 ton

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang Perencanaan

Teknologi yang begitu pesat perkembangannya, menuntut manusia berfikir

untuk merencanakan dan membuat sarana/prasarana sesuai dengan kebutuhan,

sehingga diperoleh hasil yang optimal. Satu diantara bentuk hasil teknologi yang

dapat membantu manusia dalam melakukan proses produksi pada sebuah pabrik

adalah Mesin Pemindah Bahan. Alat ini digunakan untuk memindahkan bahan,

muatan produk, material, dari suatu tempat ketempat lain di lokasi departemen,

pabrik, industri, transportasi dan konstruksi.

Jenis mesin pemindah bahan dalam sebuah pabrik harus dipilih dengan proses

produksi yang harus dilayani. Pemindahan bahan secara berkesinambungan dan

jumlah yang tetap, akan sulit dilakukan jika hanya mengandalkan tenaga manusia,

sehingga dengan adanya alat ini semua proses produksi dapat berjalan lancar,

pemakaian tenaga manusia yang effisien dan mengurangi biaya produksi serta

penghematan waktu.

Sistem atau peralatan tersebut disebut juga pesawat pengangkut, yang berguna

memindahkan atau mengangkut bahan dan mempunyai jarak terbatas tetapi

Pada pabrik-pabrik khususnya pada bagian pengangkutan dan pemindahan

serta pendistribusian, keberadaan mesin pemindah bahan memegang peranan

penting. Penggunaan alat pemindah bahan sangat membantu kelancaran produksi.

1.2Tujuan Perencanaan 1.2.1 Tujuan Teknis

Perencanaan ini bertujuan untuk merencanakan konveyor sabuk yang

sesuai dengan kebutuhan yaitu untuk pemindahan Inti Kelapa Sawit (wet kernel).

Perencanaan ini diharapkan dapat memberikan gambaran tentang berbagai

perhitungan yang harus dilakukan untuk mendapatkan kesesuaian antara teori

yang terdapat pada literatur dan membandingkan dengan keadaan yang

sebenarnya.

1.2.2 Tujuan Akademis

Secara akademis perencanaan ini bertujuan untuk melengkapi persyaratan

untuk menyelesaikan program pendidikan sarjana (S1) di jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Perencanaan ini juga bertujuan

untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam mengaplikasikan ilmu

pengetahuan yang diperoleh selama perkuliahan.

1.3Ruang Lingkup Perencanaan

Pada perencanaan ini direncanakan sebuah konveyor sabuk yang akan

digunakan untuk memindahkan material yang berbentuk inti kelapa sawit (wet

Karena luasnya jangkauan permasalahan pada perencanaan ini maka perlu

membatasi permasalahan yang akan dibahas. Pembahasan meliputi :

1. Perencanaan konstruksi komponen – komponen utama dari konveyor

sabuk,

2. Perencanaan struktur penumpu,

3. Perencanaan baut dan mur.

1.4Metode Perencanaan

Metode yang dilakukan pada perencanaan ini adalah dengan melakukan

survey langsung di PT. MOPOLI RAYA PKS GEDONG BIARA dan ditambah

studi literatur/referensi dengan memaparkan teori dasar dan rumus-rumus serta

table dan grafik yang berkaitan dengan perhitungan.

Dalam perencanaan konstruksi ini, penulis memilih material berdasarkan

syarat yang harus dipenuhi oleh material yang diangkat. Perumusan

syarat-syarat tersebut ditentukan berdasarkan konstruksi mesin dan fungsi elemennya,

agar konstruksi tersebut dapat bekerja dengan baik dan layak pakai.

1.5Sistematika Tugas Akhir

Pada penulisan tugas sarjana ini, perencanaan terbagi menjadi lima bab. Bab I

merupakan pendahuluan yang berisikan latar belakang perencanaan, tujuan

perencanaan, metode perencanaan dan ruang lingkup perencanaan. Bab II

klasifikasi pesawat pengangkut, dasar pemilihan pesawat pengangkut dan

konveyor sabuk. Bab III merupakan perencanaan konstruksi yang berisikan

perencanaan komponen – komponen utama misal : sabuk, pulley, Roller idler dan

lain sebagainya. Bab IV merupakan perencanaan struktur batang penumpu flat

roller idler dan return roller idler, perencanaan batang tegak rangka dan

perencanaan sambungan rangka. Dan keseluruhan hasil perancangan konveyor

BAB II

PEMBAHASAN MATERI

2.1 Mesin Pemindah Bahan

Mesin pemindah bahan merupakan satu diantara peralatan mesin yang

digunakan untuk memindahkan muatan di lokasi atau area pabrik, lokasi

konstruksi, tempat penyimpanan atau pembongkaran muatan dan sebagainya.

Muatan yang dipindahkan dalam jumlah yang besarnya dan terbatas.

Pemilihan jenis pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap kegiatan diatas,

akan meningkatkan effisiensi proses, sehingga dapat mencapai tujuan yang

maksimal terutama ditinjau dari segi ekonomi dan waktu.

Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas :

1. Pesawat pengangkat

Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan

memindahkan muatan dari suatu tempat ke tempat lain dengan jangkauan

yang relatif terbatas. Contoh pesawat pengangkat: elevator, crane,

excalator.

2. Pesawat pengangkut

Pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara

berkesinambungan tanpa berhenti dan juga dapat mengangkut dalam jarak

yang relatif jauh. Contoh mesin pengangkat: konveyor dan lori-lori

2.2Klasifikasi Pesawat Pengangkut

Pengelompokkan jenis pesawat pengangkut secara umum sulit dilakukan

karena terlalu banyak jenis pesawat pengangkut yang tersedia, masing-masing

pesawat pengangkut mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri seperti

prinsip kerjanya, keunggulan rancangannya, komponen-komponen

pendukungnya, arah pengangkutannya, jenis material yang diangkat.

Untuk mengelompokkan pesawat pengangkut dapat berdasarkan kelebihan dan

keunggulan dan pesawat tersebut yang bersifat khusus, antara lain:

1. Berdasarkan prinsip kerjanya, pesawat pengangkut dapat dibagi menjadi

pesawat yang dapat bekerja secara berkesinambungan (continuous action)

dan pesawat yang bekerja secara periodik (intermitten action).

2. Berdasarkan jenis material yang diangkut, pesawat pengangkut dapat

dibagi menjadi pesawat material tumpukan (bulk load), pesawat

pengangkut material berbentuk satuan (unit load), atau pesawat pengangkut

campuran material tumpukan dan material satuan.

3. Berdasarkan daya penggerak yang digunakan pesawat pengangkut dapat

dibedakan atas: peralatan mekanik, peralatan gravitasi, peralatan

pneumatik, dan peralatan hidraulik.

4. Berdasarkan rancangan konstruksinya, pesawat pengangkut dapat

dibedakan atas:

a. Pesawat pengangkut dengan alat pembawa (with pulling member)

b. Pesawat pengangkut tanpa alat pembawa (without pulling member)

seperti: screw conveyor, roller conveyor, oscillating conveyor.

2.3Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkut

Pada dasarnya pemilihan tipe suatu pesawat pengangkut

memerlukan pengetahuan khusus dari rancangan dan disesuaikan dengan

kemampuan serta operasinya.

Ada beberapa pertimbangan yang mendasari dalam pemilihan

pesawat pengangkut, antara lain:

1. Karakteristik pemakaian

Hal ini menyangkut jenis dan ukuran material,sifat material serta

kondisi medan atau ruang kerja alat.

2. Proses produksi

Menyangkut kapasitas perjam dari unit, kontinuitas pemindahan,

metode penumpikan material dan lamanya alat beroperasi.

3. Prinsip-prinsip ekonomi

Meliputi ongkos pembuatan, pemeliharaan, pemasangan, biaya operasi

dan juga biaya penyusutan dari harga awal alat tersebut.

Jika kapasitas material yang akan dipindahkan cukup besar dan

dipindahkan untuk jarak yang cukup jauh, konveyor sabuk yang paling

banyak digunakan karena memiliki beberapa keunggulan dibandingkan

 Sistem ini dapat dirancang untuk memindahkan material dengan kapasitas yang besar yaitu bisa mencapai ribuan ton per

jam serta jarak beberapa kilometer.

 Memerlukan daya yang lebih kecil dari pada jenis konveyor lainnya serta memerlikan biaya operasi yang rendah.

 Lebih ringan dari pada konveyor rantai maupun bucket conveyor.

 Jumlah material yang dipindahkan persatuan waktu dapat diatur dengan mengantur kecepatan sabuk.

 Dapat memindahkan material melalui medan/area yang kasar. Berdasarkan pertimbangan diatas maka dipilihlah konveyor sabuk

sebagai pesawat pengangkut yang paling sesuai untuk

memindahkan inti kelapa sawit (wet kernel) dari kernel recovery ke

silo.

2.4Konveyor Sabuk

Konveyor sabuk adalah pesawat pengangkut yang digunakan untuk

memindahkan dalam bentuk satuan ataupun tumpahan, dengan arah

horizontal atau membentuk sudut dakian dari suatu sistem operasi yang

satu ke sistem operasi yang lain dalam suatu lini proses produksi, yang

menggunakan sabuk sebagai penghantar muatannya.

Konveyor sabuk memiliki komponen utama berupa sabuk yang

berada diatas roller-roller penumpu. Sabuk digerakkan oleh motor

lintasan datar atau miring tergantung kepada kebutuhan dan perencanaan.

Material diletakkan diatas sabuk dan bersama sabuk bergerak kesatu arah.

Pada pengoperasiannya konveyor sabuk menggunakan tenaga penggerak

berupa motor listrik dengan perantaraan roda gigi yang dikopel langsung

ke puli penggerak. Sabuk yang berada diatas roller-roller akan bergerak

melintasi roller-roller dengan kecepatan sesuai putaran dan puli

penggerak.

2.5Komponen-Komponen Utama Pada Konveyor Sabuk

Komponen-komponen utama konveyor sabuk dapat dilihat pada

gambar 2.1 berikut ini:

Gambar 2.1 Konstruksi konveyor sabuk

Konveyor sabuk yang sederhana terdiri dari:

1. Rangka (Frame)

2. Puli penggerak (Drive pulley)

4. Puli pengencang (Smub pulley)

5. Sabuk (Belt)

6. Rol pembawa (Carrying roller idler)

7. Rol kembali (Return roller idler)

8. Rol pemuat

9. Motor penggerak

10.Unit pemuat (Chutes)

11.Unit pengeluar (Discharge spout)

12.Pembersih sabuk (Belt cleaner)

13.Pengetat sabuk (Belt take-up)

2.5.1 Sabuk

Sabuk adalah salah satu elemen utama dari konveyor sabuk.Sabuk

terbuat dari bermacam-macam bahan, seperti: steel, nylon, katun, karet,

polyster, asbes dan duck cotton dan dapat juga dilapis.

Sabuk yang baik harus memiliki sifat ringan, fleksibel, kekuatan

tinggi, sifat higroskopis yang rendah dan tahan lama. Dilihat dari persyaratan

ini, maka jenis sabuk yang terdiri dari beberapa lapisan nylon dan polyster

merupakan jenis sabuk yang baik. Sabuk ini menggunakan bahan dasar nylon

polyster katun dilapisi dengan karet dan nitrile yang bertujuan untuk menahan

panas dan abrasi, melindungi sabuk dari kelembaban, serta memberi kekuatan

dan kekakuan agar sabuk dapat menaham beban maksimum antara roller idler

tanpa terjadi lendutan yang terlalu besar. Tebal lapisan karet pada bagian

permukaan atas tersebut mengalami kontak langsung dengan material yang

diangkut.

Pada perencanaan ini dipilih bahan sabuk adalah nitrile dan karet pada

permukaannya yang berfungsi untuk menahan panas material yang diangkut

dan diperkuat dengan lapisan polyster dan nylon pada lapisan dasarnya.

Berikut ini adalah potongan melintang sabuk dengan bahan karet dilapisi

nitrile dan diperkuat dengan karet pada gambar 2.2 berikut ini.

Keterangan Gambar:

1. Karet

2. Nitrile

3. Nylon fiber

Gambar 2.2 Potongan melintang sabuk

2.5.2 Rol Penumpu (Roller Idler)

Roller Idler berbentuk silinder atau rol yang terbuat dari besi cor yang

berfungsi sebagai penyokong sabuk bersama beban material yang diangkut.

Terdapat dua macam bentuk susunan roller idler, yaitu flat roller idler

dan troughed roller idler.

1

2

1. Flat Roller Idler

Roller jenis ini dipasang secara horizontal. Roller jenis ini digunakan

untuk membawa muatan yang tidak dikhawatirkan tertumpah atau terjatuh

dari konveyor. Biasanya roller ini digunakan pada konveyor yang menangani

muatan satuan (unit load). Seperti terlihat pada gambar berikut ini :

Gambar 2.3 Flat roller idler

2. Throughed roller idler

Roller idler jenis ini disebut juga roller pembawa (carrying roller)

yang berfungsi sebagai penyokong sabuk bersama material tumpahan agar

tidak terjadi lenturan yang tidak tumpah Throughed roller idler ini

memiliki sudut kemiringan yang dapat mencapai 450 terhadap horizontal.

Namun untuk mencegah terjadinya tekanan sabuk yang terlalu tajam,

umumnya besar sudut berkisar 200 hingga 350

.

Seperti terlihat seperti gambar ini : [11. Hal 74]

`

Gambar 2.4 Throughed roller idler

Jarak untuk tiap roller tergantung untuk muatan yang diangkut dan

kekuatan sabuk. Jarak roller pembalik dua kali lebih besar dari jarak roller

pembawa. Hal ini karena roller pembalik tidak mengangkut beban sedangkan

roller pembawa mengangkat beban diatasnya. Roller idler ini dipergunakan

bantalan agar operasi komponen ini tetap lancar. Oli merupakan pelumasan yang

cukup baik untuk ini, tetapi oli dapat merusak sabuk yang terbuat dari karet,

sehingga pelumas yang kental adalah lebih baik.

2.5.3 Sistem Penggerak

Dalam pengoperasiannya, konveyor sabuk menggunakan tenaga

penggerak motor listrik, dimana dari poros motor listrik dirangkaikan dengan

system transmisi roda gigi melalui kopling fleksibel, dari sistem transmisi roda

gigi reduksi daya penggerak diteruskan ke puli dengan menggunakan kopling

flens.

Gambar 2.5 Sistem transmisi daya penggerak

Keterangan gambar:

1.Gear box

2.Bantalan

3.Roda gigi cacing

4.Poros output

5.Motor

2.5.4 Puli (Pulley)

Pada suatu konveyor terdapat puli yang terletak di ujung-ujung konveyor

tersebut yang berfungsi untuk menumpu sabuk. Puli yang terletak pada

ujung-ujung yang berhubungan dengan sumber daya penggerak disebut puli penggerak

(drive pulley) dan puli yang terletak pada ujung lainnya disebut puli yang

digerakkan (tail pulley). Konstruksi kedua puli ini pada dasarnya sama saja yang

terdiri dari roller yang berbentuk silinder yang terbuat dari besi cor dan ditumpu

Gambar 2.6 Puli

Puli penggerak berfungsi sebagai penggerak sabuk dimana garak

putar dari roda gigi diubah ke gerak linier pada sabuk. Koefisien gesek antara

sabuk dan puli harus cukup besar agar sabuk dapat digerakkan oleh puli

penggerak. Untuk mengatasinya maka puli dilapisi dengan lapisan semacam karet.

Puli yang digerakkan berfungsi sebagai pengarah sabuk dan juga

dapat mengencangkan sabuk. Puli ini terletak pada bagian belakang konveyor

sabuk yang disebut dengan tail pulley.

2.5.5 Pengencang Sabuk (Belt Take-Up)

Pengencang sabuk dapat dilakukan dengan menarik puli menjauh dari

terminalnya dengan menggunakan alat mekanis, misalnya dengan roda gigirack

pinion, ulir, kombinasi ulir dengan pegas, atau dengan menggunakan alat

pemberat. Hal ini dilakukan dengan menghindari atau mencegah gesekan yang

berlebihan akibat terjadibya lendutan dan menyesuaikan tegangan yang

diinginkan serta mereduksi regangan yang terjadi agar tidak terjadi slip antar

Pada perencanaan ini digunakan pengencang sabuk jenis ulir (screw),

dengan pertimbangan konstrulsi yang sederhana dan perawatan yang mudah.

a. Horizontal Gravity Type b. Vertical Gravity Type c. Screw Type

Gambar 2.7 Berbagai cara pengencangan sabuk

2.6. Rangka Penumpu

Rangka penumpu berfungsi untuk menumpu semua komponen dari konveyor

sabuk dan juga mengarahkan perpindahan muatannya. Rangka dibuat dari susunan

batang-batang baja profil banyak terdapat dipasaran, dipasang memanjang dan

melintang yang dilas, dikeling, atau dengan sambungan bau satu sama lainnya.

2.7 Pembersih Sabuk (Belt Cleaner)

Pembersih sabuk digunakan untuk membersihkan permukaan sisi balik

sabuk, dimana mungkin saja terdapat sisa-sisa muatan yang masih menempel.

Untuk material yang kering digunakan pembersih yang menggunakan alat

berbentuk plat yang dilapisi karet dan untuk material basah dan melekat biasanya

digunakan alat berupa sikat dari serat kapron yang berputar.

BAB III

PERANCANGAN KONTRUKSI KONVEYOR SABUK

Dalam merencanakan sebuah konveyor sabuk, hal yang penting dalam perancangan ini adalah memberikan gambaran perhitungan yang harus dilakukan untuk mendapatkan kesesuaian antara teori-teori yang ada, yang terdapat pada literatur dengan membandingkan keadaan yang sebenarnya, tentang apa yang mau kita rancang sehingga akhirnya dapat menentukan dasar perencanaan dan pemilihan bahan yang sesuai dengan rancangan yang diharapkan sebagaimana mestinya.

Dalam perancangan ini akan diuraikan secara skematik dalam merencanakan sebuah konveyor sabuk, seperi gambar 3.1.

Adapun hal yang penting dalam merencanakan konveyor sabuk yaitu : • Merencanakan material yang diangkut

• Perancangan kapasitas

• Perancangan komponen-komponen utama • Perancangan elemen pembantu

PERANCANGAN KAPASITAS PERANCANGAN KOMPONEN-KOMPONEN UTAMA PERANCANGAN ELEMEN PEMBANTU MATERIAL YANG DIANGKUT PERANCANGAN KONVEYOR SABUK KARAKTERISTIK MATERIAL BENTUK DAN UKURAN MATERIAL BERAT MATERIAL KAPASITAS JANJANG YANG DIANGKUT PENETAPAN LEBAR SABUK PENETAPAN KECEPATAN SABUK PENETAPAN PANJANG LINTASAN KONVEYOR PERENCANAAN KAPASITAS KONVEYOR PERENCANAAN SABUK PERENCANAAN ROLLER IDLER PERHITUNGAN TAHANAN DAN TEGANGAN PADA

SABUK

PERENCANAAN PULI

DIMENSI ROLLER IDLER

JARAK ANTARA ROLLER IDLER

BEBAN PADA ROLLER IDLER PERENCANAAN BANTALAN ROLLER IDLER PELUMASAN BANTALAN ROLLER IDLER TAHANAN-TAHANAN GERAKAN KONVEYOR SABUK PERHITUNGAN TEGANGAN SABUK PEMERIKSAAN KEKUATAN SABUK DIMENSI PULI PEMERIKSAAN KEKUATAN PULI PENGENCANGAN SABUK

PERENCANAAN SISTEM TRANSMISI

STRUKTUR PENENTU

3.1. Proses Perancangan Produk

Perancangan dan pembuatan produk merupakan bagian yang sangat besar dari semua kegiatan teknik yang ada. Kegiatan perancangan dimulai dengan didapatkannya persepsi tentang kebutuhan manusia, kemudian disusul oleh penciptaan konsep produk, disusul kemudian dengan perancangan, pengembangan dan penyempurnaan produk, kemudian diakhiri dengan pembuatan dan pendistribusian produk.

Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian kegiatan dalam proses pembuatan produk. Dalam tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-keputusan penting yang mempengaruhi kegiatan-kegiatan lain yang menyusulnya. Di antara keputusan penting tersebut termasuk keputusan yang membawa akibat apakah industri dalam negeri dapat berpartisipasi atau tidak dalam suatu pembangunan proyek. Hal tersebut menandakan betapa pentingnya keahlian merancang harus dikuasai oleh orang-orang Industri.

3.2 Fase-fase Proses Perancangan Produk

Proses perancangan dimulai dengan ditemukannya suatu kebutuhan manusia akan suatu produk yang dapat dimanfaatkannya untuk meringankan beban hidupnya. Kebutuhan akan suatu produk tersebut pada umumnya tidak ditemuka n oleh perancang, meskipun perancang dapat melakukannya, tetapi ditemukan oleh bagian pemasaran dan bagian-bagian lain diperusahaannya.

Kebutuhan akan suatu produk tersebut kemudian diberikan pada tim perancang untuk membuat rancangan produknya. Inilah awal proses perancangan.

Proses perancangan itu sendiri kemudian berlangsung melalui kegiatan-kegiatan yang berurutan,yaitu:

1. Fase analisa masalah, penyusunan spesifikasi dan perencanaan proyek, 2. Fase perancangan konsep produk,

3. Fase perancangan produk,

4. Fase evaluasi produk hasil rancangan, dan

5. Fase penyusunan dokumen untuk pembuatan produk.

Perlu dicatat disini bahwa fase-fase proses perncangan tersebut adalah iterative, yaitu misalnya setelah fase kedua, yaitu ketika fase perancangan konsep produk telah selesai(fase ini menghasilkan beberapa konsep produk), maka hasil fase ini dijadikan umpan balik pada fase yang mendahuluinya, yaitu fase pertama: analisa masalah, penyusunan spesifikasi dan perencanaan proyek. Umpan balik tersebut setelah diolah pada fase pertama dapat merubah atau memperbaiki hasil-hasil fase pertama, dan seterusnya.

3.3 Metode Perancangan Produk

Fase-fase perancangan seperti dijelaskan di atas adalah sebuah deskripsi tentang proses perancangan. Deskripsi proses perancangan tersebut merupakan salah satu deskripsi saja. Perancang lain dapat membuat deskripsi proses perancangan yang berbeda, sesuai dengan fase-fase dalam proses perancangan yang ditempuhnya atau dialaminya selama merancang.

Beberapa macam urutan fase proses perancangan, yang berbeda satu sama lain, dapat hanya merupakan suatu deskripsi saja, yaitu yang menjelaskan urutan kegiatan dalam proses perancangan, tetapi dapat pula merupakan suatu preskripsi.

Dalam hal sebuah urutan fase proses perancangan yang dibuat oleh seorang perancang, merupakan suatu preskripsi, maka urutan fase proses perancangan tersebut dimaksudkan oleh perancang sebagai suatu metode merancang atau cara merancang yang diusulkan untuk digunakan oleh perancang-perancang lain dalam kegiatan merancangnya.

Pada saat ini terdapat banyak metode merancang yang diusulkan oleh banyak perancang yang berpengalaman. Jika dikaji lebih mendalam, maka metode merancang yang banyak tersebut tidak jauh berbeda satu dengan lainnya, yaitu lebih banyak persamaanya daripada perbedaannya.

3.3.1 Metode Proses Perancangan dan Pembuatan Produk (ZEID)

Metode perancangan dikutip dari buku karangan Ibrahim Zeid [5, hal 25]. Proses perancangan dan pembuatan produk bersifat deskriptif, tetapi dianggap bersifat preskriptif, terutama bagian perancangannya. Artinya urutan fase-fase dalam proses perancangannya dapat diikuti oleh para perancang lain sebagai cara merancang, yaitu:

1. Proses perancangan

2. Proses pembuatan

Fase-fase pada proses perancangan dapat dikelompokkan dalam dua sub-proses, yaitu sintesis dan analisis. Subproses sintesis terdiri dari fase-fase:

1. Identifikasi kebutuhan

3. Studi kelayakan dengan mengumpulkan informasi-informasi perancangan yang relevan

4. Perancangan konsep produk. [5]

3.3.2 Model Proses Perancangan Deskriptif French

Fase perancangan detail adalah fase terakhir dari proses perancangan, dimana terdapat sangat banyak keputusan-keputusan tentang hal-hal kecil tetapi penting yang harus diambil. Kualitas pekerjaan pada tahap ini harus baik, agar dapat dihindarkan:

1. Tertundanya penyelesaian produk

2. Bertambahnya biaya

3. Kegagalan produk kelak dalam menjalankan fungsinya

Rangkaian kegiatan analisis, optimasi dan evaluasi berakhir pada satu produk saja, yang diantara alternative-alternatif yang ada. Satu produk hasil evaluasi tersebut dituangkan dalam sebuah dokumen yang terdiri dari:

1. Satu set gambar rancangan

2. Spesifikasinya

3. Bill of materials

Spesifikasinya memuat informasi-informasi yang tidak dapat dimuat pada gambar rancangan. [5]

3.3.3 Cara Merancang Menurut Pahl dan Beitz

Pahl dan Beitz mengusulkan cara merancang produk sebagaimana yang dijelaskan dalam bukunya Engineering Design : A Systematic Approach. Cara merancang Pahl dan Beitz tersebut terdiri dari 4 kegiatan atau fase, yang masing-masing masih terdiri dari beberapa langkah. Ke-empat fase tersebut adalah:

Perancangan Konsep Produk

Perancangan Bentuk Produk

Perancangan Detail Perencanaan dan Penjelasan Tugas

Gambar 3.2 Perancangan Pahl Dan Beitz

3.3.3.1 Perencanaan dan Penjelasan Tugas

Fase ini adalah menyusun spesifikasi produk yang mempunyai fungsi khusus dan karakteristik tertentu yang dapat memenuhi kebutuhan masyarakat.

3.3.3.2 Perancangan Konsep Produk

Berdasarkan spesifikasi produk hasil fase pertama, dicarilah beberapa konsep produk yang dapat memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi tersebut.

3.3.3.3. Perancangan Bentuk Produk

Pada fase perancangan bentuk ini, konsep produk “diberi bentuk”, yaitu komponen – komponen konsep produk yang dalam gambar skema atau gambar skets masih berupa garis atau batang saja, kini harus diberi bentuk, sedemikian rupa sehingga komponen – komponen tersebut secara bersamaan menyusun bentuk produk, yang dalam geraknya tidak saling bertabrakan sehingga produk dapat melakukan fungsinya

3.3.3.4. Perancangan Detail

Pada fase perancangan detail, maka susunan komponen produk, bentuk dimensi, kehalusan permukaan, material dari setiap komponen ditetapkan. Demikian juga kemungkinan cara pembuatan setiap produk sudah dijajagi dan perkiraan biaya sudah dihitung. Hasil akhir dari fase ini adalah gambar rancangan lengkap dan spesifikasi produk untuk pembuatan, dimana kedua hal tersebut disebut dokumen untuk pembuatan produk.

Sebenarnya langkah-langkah dalam keempat fase proses perancangan di atas tidaklah perlu dikelompokkan dalam 4 fase secara kaku, sebab seperti misalnya, pada langkah pada fase perancangan detail(fase ke-4) cara pembuatan komponen produk sudah diperlukan detail. [5]

3.4. Material Yang Diangkut

Dalam merencanakan sebuah konveyor sabuk, peninjauan terhadap material yang diangkut menentukan karakteristik material yang diangkut dan variabel-variabel yang diperlukan dalam perencanaan konveyor. Hal ini sangat penting dalam mendesain dan menghitung konveyor sabuk, yaitu menghitung luas permukaan material yang berada diatas sabuk dan sampai mana batas material tersebut dapat diangkut. Dalam perancangan ini material yang akan diangkut adalah inti dari buah kelapa sawit (wet kernel) setelah mengalami proses di kernelecovery dengan menggunakan belt conveyor model horizontal.

3.4.1. Karakteristik Material

Pada perencanaan ini karakteristik material yang akan diangkut adalah bulk material yaitu material curah atau material tumpahan. Karakteristik dari material tumpahan adalah ukuran, gumpalan, kemungkinan lengket, volume, berat, sifat kimia, dan temperatur, sifat mudah remuk. [11]

3.4.1.1. Bentuk Dan Ukuran Material

Bentuk dan ukuran material yang dipindahkan merupakan faktor penting yang berhubungan langsung dalam merencanakan dimensi sebuah konveyor. Dari hasil survey yang dilakukan pada P.T. Mopoli Raya PKS Gedong Biara Kec. Seruway Kab. Aceh Tamiang diperoleh, bahwa bentuk material berupa biji yang hampir seragam dan berbentuk bulat dengan diameter berkisar antara 8 – 14 mm. Data ini diukur dan didapatkan langsung di tempat survei

3.4.1.2. Berat Material

Berat material yang dilayani oleh konveyor sabuk sangat penting untuk diketahui karena karakteristik ini sangat berpengaruh pada kekuatan dan kemampuan konveyor dalam pengoperasiannya. Dari hasil survey yang dilakukan diketahui berat inti kelapa sawit (wet kernel) 60 gram/100 biji atau ± 0,6 gram/biji.

3.5. Daya Motor Penggerak

Daya motor mengangkat muatan inti kelapa sawit : Qinti

m = 3,8 kg/m = 1.5 ton/jam

Laju aliran massa = Q x g

a = 1,5 x 9.81 N/s a = 4,08 N/s

P = m.a.v

P = 3,8 x 4,08 x 0.1 kW Pinti = 1,5504 kW

Daya motor mengangkat sabuk msabuk

Q

= 6,325 kg/m

sabuk = msabuk x V

Q

sabuk

sabuk

Q

= 6,325 x 0,1 kg/s

sabuk

Q

= 0,6325 kg/s

sabuk = 2,277 ton/jam

Laju aliran massa = Q x g

a = 2,277 x 9.81 N/s a = 6,204 N/s P = m.a.v

P = 6,325 x 6,204 x 0.1 kW Psabuk = 3,924 kW

Jadi daya total motor listrik = Pinti + P

P

sabuk

total

P

= 1,5504 + 3,924 kW

3.6. Perancangan Kapasitas

3.6.1. Kapasitas janjangyang dipindahkan

Dalam pengoperasian konveyor ini akan digunakan untuk memindahkan 1,5 ton inti kelapa sawit (wet kernel) per jam dengan panjang lintasan 6,5 meter. Dimana inti kelapa sawit merupakan 3 -5% dari berat tandan buah sawit sebelum diolah [13].

Dibawah ini diperlihatkan gambaran survey lapangan dari proses pemindahan inti kelapa sawit (wet kernel) yang dihasilkan dari kernel recovery dan dipindahkan konveyor ke silo.

3.6.2. Penetapan Lebar Sabuk

Dalam menetapkan lebar sabuk sangat ditentukan oleh karakteristik material yang dipindahkan, kapasitas konveyor perjam, kondisi pengoperasian dan posisi material itu sendiri diatas sabuk. Pada umumnya ukuran sabuk yang diproduksi di Eropa mempunyai ukuran 300, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000 [11, hal 69]. Berdasarkan ukuran-ukuran yang tersedia dan hasil survey yang dilakukan maka lebar sabuk yang akan direncanakan adalah 500 mm.

Tabel 3.1. Tabel Standart Jumlah Lapisan Sabuk [ 11, hal 69 ]

Belt width, mm 300 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Minimum and Maximum number

of Plies (i)

3-4 3-5 3-6 3-7 4-8 5-10 6-12 7-12 8-12 8-12 9-14

3.6.3. Penetapan Kecepatan Sabuk

Penetapan kecepatan sabuk (ν) dari suatu konveyor tergantung kepada sifat material yang akan diangkut, ketebalan sabuk dan pertimbangan pada waktu pemuatan dan pencurahan, berdasarkan hasil survey diketahui bahwa kecepatan sabuk (

ν

) adalah 0,1 m/s.

3.6.4. Penetapan Panjang Lintasan Konveyor

Dalam menentukan panjang lintasan konveyor sabuk perlu dipertimbangkan kondisi sekitar dan lokasi pabrik. Berdasarkan survey diketahui konveyor sabuk beroperasi pada lintasan sepanjang 6,5 meter.

3.6.5. Perancangan Kapasitas Konveyor

Penerapan kapasitas konveyor tergantung kepada jarak antara unit muatan, kecepatan sabuk dan berat muatan. Berdasarkan hasil survey yang dilakukan maka didapat berat dari material tumpukan permeter adalah 3,8 kg/m.

Kapasitas konveyor ini dapat ditentukan dari material tumpukan adalah [ 11 ]:

Q = .q.v

1000 3600

Ton/jam

Dimana :

q = Berat material tumpukan permeter = 3,8 kg/m v = Kecepatan sabuk = 0,1 m/s ... (data survey)

Pada saat melaksanakan survey, dilakukan perhitungan sebagai berikut:

jam ton Q s m m kg Q v q Q / 368 , 1 / 1 , 0 . / 8 , 3 1000 3600 . 1000 3600 = = =

[12, hal 57]

 Untuk harga v:

(

)

(

)

s m v s m v s kg v m kg jam ton v m kg jam ton v q 1 , 0 8 , 3 42 , 0 3600 1500 8 , 3 5 , 1 8 , 3 / 5 , 1 . = =       = = =

Jadi perancangan ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

• Jenis material yang diangkut : inti kelapa sawit (wet kernel) • Berat maksimum sebuah inti : 0,6 gram (pengukuran harga rata-

rata material yang diangkut) • Kapasitas angkut maksimum : 1,368 ton/jam

• Lebar sabuk (B) : 500 mm (pengukuran harga rata- rata di lapangan)

• Panjang lintasan (a) : 6500 mm (pengukuran harga rata rata di lapangan)

• Kecepatan sabuk : 0,1 m/s

3.7. Perancangan Komponen-Komponen Utama

Gambar 3.4. Konstruksi konveyor

Adapun komponen-komponen utama konveyor sabuk pada gambar 3.4 diatas adalah:

1. Sabuk 4. Motor Penggerak

3. Puli.

3.7.1. Perencanaan Sabuk

Hal-hal yang perlu direncanakan dalam pemeliharaan sabuk antara lain : 1. Pemilihan bahan sabuk

2. Pemeriksaan jumlah lapisan sabuk 3. Berat sabuk

Berat sabuk persatuan panjang dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut :

Wb = qb = 1,1B (it + t1 + t2

Dimana : B = Lebar sabuk

) kg/m ………. [11, hal 71]

= 500 mm = 0,5 m direncanakan

i = Jumlah lapisan sabuk. Untuk lebar sabuk 500 mm dianjurkan

i = 3 – 6 dalam tabel 3.1. Maka dipilih i = 3 (data yang diberikan pada survey)

t1 = Tebal lapisan luar sabuk yang dibebani. Dianjurkan t1 =

t

1,5 ...[11]

2 = Tebal lapisan luar sabuk yang tidak dibebani. Dianjurkan t2

t = Tebal tiap lapisan sabuk, t= 3mm (didapat dari data survey)

= 1 ... [11]

1

3 2

Gambar 3.5. Potongan melintang sabuk Keterangan gambar:

1. Karet 2. Nytrile 3. Nylon fiber Maka didapat :

Wb = (1,1) B (it + t1 + t2

= (1,1) 0,5 m [3 (3) + 1,5 + 1] )

= 0,55 (11,5) = 6,325 kg/m = 62,04 N/m

3.7.2. Perancangan Roller Idler

Pada konveyor sabuk yang direncanakan, bentuk material yang diangkut adalah bulk material (material curah atau tumpahan). Roller idler dibagi menjadi dua jenis, yakni Trough roller idler dan Plat roller idler. Pada perancangan ini menggunakan Flat roller idler karena material yang diangkut berbentuk unit load (curah dan tumpahan), yang mengangkut inti kelapa sawit tanpa buah kelapa sawit dari hasil proses kernel recovery diangkut konveyor ke silo.

Untuk konveyor sabuk yang direncanakan dipilih jenis roller yang sesuai yaitu Plat roller idler.

Gambar 3.6. Roller idler Keterangan gambar :

1. Shell 2. Shaft 3. Bearings

4. Supporting Base 5. Inner Tubular Spindel

3.7.2.1. Dimensi Roller Idler

Gambar dibawah ini adalah dimensi roller untuk lebar sabuk 500 mm, untuk mengetahui diameter roller dan panjang yang digunakan, tetapi ada ketentuan bahwa untuk konveyor sabuk melayani unit load maka muatan harus ditumpu 2 roller yang direncanakan.

Gambar 3.7. Dimensi roller idler

Dimana :

D = Diameter luar roller idler (mm)

C = Panjang roller idler dikurangi panjang sabuk (mm) B = Lebar sabuk = 500 mm

L = Panjang roller idler

L1= Panjang dari roller idler yang ditengah = 0,4 x B = 200 mm = 0,2 m

Ketentuan dari diameter roller idler

1. D = 108 mm, untuk B = 400 – 800 mm (B=500 mm) 2. D = 159 mm, untuk B = 800 – 1600 mm

3. D = 194 mm, untuk B = 1600 – 2000 mm

4. Total panjang garis lurus roller (L) = 100 – 200, lebih panjang dari lebar sabuk (B).

Dari uraian diatas maka diameter roller idler (D) = 108 mm, karena lebar sabuk (B) berada pada interval 400 – 800 mm. Tetapi diameter roller idler yang dipakai pada pabrik di P.T. Mopoli Raya PKS Gedong Biara Kec. Seruway Kab. Aceh Tamiang tersebut setelah dilakukannya survey lapangan adalah 60 mm(D)

Jadi diameter luar roller idler yang dirancang adalah : D = 60 mm...(survei lapangan)

Maka diameter dalam roller idler adalah :

d = D – (2t) ……….(dimana t = 0,02D + 10) d = 60 – 2[(0,02 x 60) + 10]

d = 37,6 mm = 0,0376 m

Diameter dalam roller idler yang digunakan dalam pabrik adalah 37,6 mm dan diameter poros adalah 50 mm.

Panjang roller idler (L) yang direncanakan = 564,68 mm, maka nilai C adalah : L = 0,56468 m

2C = L – B

2C = 0, 56468 – 0,5 2C = 0,06468 m C = 0,03234 m

3.7.2.2. Jarak Antara Roller Idler

Jarak dari idler pada material tumpahan yang sedang beroperasi khusus untuk flat roller idler dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 3.2. Tabel jarak maksimum antar carrying roller idler [11]

Bulk weight of load (ton/m3

Spacing (i) for belt width (B) mm

) 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600-2000 γ < 1 1500 1500 1400 1300 1300 1300 1200 1100 γ = 1 – 2 1400 1400 1300 1300 1200 1200 1100 1000 γ > 2 1300 1300 1200 1200 1100 1100 1000 1000

Maka jarak antara roller idler (l) adalah :

1. γ = 650 kg/m3 atau = 0,65 ton/mγ 3 maka berada pada < 1 ton/mγ 2. B = 500 mm.

3

Jadi dapat dilihat dari tabel bahwa jarak antara roller idler adalah 1500 mm atau 1,5 m (l), dengan jumlah 4 buah return roller idler (hasil survey).

3.7.2.3. Beban pada roller idler

Beban-beban yang terjadi pada roller idler merupakan gaya lintang yang terdiri dari berat roller, berat sabuk dan berat muatan.

Berat roller dapat diasumsikan sama dengan berat silinder, yaitu :

W = ( )( )

4

. 2 2

d D L

− ϕ π

Dimana : L = Panjang roller idler = 564,68 mm

ϕ = Berat jenis bahan roller idler 7,45 x 10-6 kg/m3 D = Diameter luar = 60 mm = 0,06 m

(stainless stell)

d = Diameter dalam = 37,6 mm = 0,0376 m Maka :

W = 3,14 564, 68

4

x

. (7,45.10-6) (602 – 37,62

= 443,2738 x 7,45.10

)

-6

= 7,22 kg

x 2186,24

= 70,826 N

Berat roller idler persatuan panjang sabuk adalah :

l G

Wr = ………[11]

70,826

47, 217 1, 5

Wr= = N/m

Berat muatan yang diterima oleh masing-masing roler idler adalah :

W = berat muatan

jumlah roller persetiap muatan... [11]

= 1,9 2

8 , 3

= kg = 18,64 N

Maka berat muatan persatuan panjang adalah : q =Berat muatan₁

L

dimana:

q = 18,64 93, 2 0, 2 = N/m

Berat sabuk dan roller persatuan panjang adalah : Wbr

= ( 62,04 + 47,217) = 109,257 N/m = ( Wb + Wr )

Jadi gaya total yang diterima oleh roller idler = 109,257 N/m

Berikut ini gambaran distribusi beban pada roller idler dengan beban terbagi rata:

Besarnya gaya yang terjadi pada tiap tumpuan dapat dihitung dengan persamaan

R_A = R_B =

2 . .L ql1 Wbr +

=109,257 0, 56468 93, 2 0, 2

2

x + x

= 61, 69 18, 64

2

+ = 40,165 N

Sedangkan besarnya momen lentur maksimum yang terjadi pada tengah batang

M_maks= 8

2

WtotalxL

Dimana :

Wtotal =Wbr + q

= 109,257 + 93,2 = 202,457 N/m Maka :

M_maks=

2

202, 457 0, 56468

14, 29

8 8

WtotalxL x

== Nm

Berikut ini merupakan diagram pembebanan, tegangan geser, dan momen lentur yang terjadi pada roller idler :

Gambar3.9. Diagram pembebanan, Diagram gaya lintang, Diagram momen

Tegangan lentur maksimum yang terjadi pada roller :

maks

σ

=

Z

Mmaks _{………….[10]}

Dimana :

Z = modulus penampang silinder

= D

. 32

π _(D4 - d4)

Maka : maks

σ

= ) ( . . 32 4 4 d D D M_maks − π = ) 107 , 0 133 , 0 ( 14 , 3 ) 133 , 0 . 27 , 41 . 32 ( 4 4 − = 797154,372 N/m2

Dari hasil survey lapangan bahan yang digunakan adalah besi cor kelabu type high silicon yang memiliki sifat mampu cor baik, murah, dapat meredam getaran, tahan aus, tahan korosi, dengan komposisi : %C = 0,4 – 1,0; %Mn = 0,4 – 1,0; %Si = 14 – 17; %Mo = 3,5 …….[3]. Memiliki kekuatan tarik 8,96.107 N/m2, bahan ini memiliki faktor keamanan dengan besar Sf1 = 6,0 untuk bahan S-C

dengan pengaruh bahan paduan Sf2 = 1,3-3,0, karena adanya pengaruh dari

kekerasan permukaan sehingga Sf2

Sehingga tegangan yang diizinkan :

diambil 2,0.

σ

a

2 1. f f

b

S S

σ

= ………..[ 9. hal 8]

= 12

10 96 ,

8 X 7

= 7,46.106 N/m

Karena tegangan geser yang diizinkan 7,46.10

2

6

N/m2 lebih besar dari pada tegangan maksimum maka roller aman terhadap tegangan lentur.

Beban yang bekerja pada roller idler adalah : Reaksi tumpuan : R_A= R_B= 40,165 N/m Momen lentur maksimum : Mmaks = Ra

= 40,165 x 0,0376 x d

= 1,51 Nm

Berdasarkan survey studi lapangan, direncanakan ukuran poros idler d_S 50 mm dengan panjang porosnya 500 mm (data dari survey).

Tegangan lentur maksimum pada poros :

... ... ) )( 2 , 10 ( 3 s maks maks d M = σ [10]

Maka : (10, 2)(1, 51)₃ (0, 05) maks σ = = maks

σ

1,23 x 105 N/m 2

Dari survey studi lapangan bahan yang digunakan adalah besi cor kelabu type high silicon yang memiliki sifat mampu cor baik, murah, dapat meredam getaran, tahan aus, tahan korosi, kekuatan tarik 8,96.107 N/m2

Komposisi : %C = 0,4 – 1,0; %Mn = 0,4 – 1,0; %Si = 14 – 17; %Mo = 3,5.... [3]. Roller tidak hanya mendapat beban statis saja melainkan juga beban dinamis, karena mengalami beban dinamis maka harus menggunakan faktor keamanan. Faktor keamanan S

.

f1 = 6, untuk bahan S-C dengan pengaruh bahan paduan Sf2 =

1,3-3,0 karena adanya pengaruh dari kekasaran permukaan sehingga Sf2

Sehingga tegangan izin :

diambil 2,0.

σ

a

2 1. f f b S S σ =

σ

a ) 2 )( 6 ( 10 96 . 8 x 7 =

=

a

σ

7,46 x 106

Oleh karena tegangan izin lebih besar dari pada tegangan maksimum maka poros aman terhadap tegangan yang terjadi.

3.7.2.4. Perencanaan Bantalan Roller Idler

Pemilihan bantalan roller idler berdasarkan pada beban yang diterima masing-masing bantalan. Karena bantalan hanya menerima beban radial saja, maka gaya yang bekerja pada bantalan adalah gaya-gaya yang bekerja pada poros

ditambah dengan berat poros itu sendiri. Bantalan dapat bekerja dengan baik apabila kapasitas nominal dinamis spesifik lebih besar daripada kapasitas nominal yang ditimbulkan oleh bantalan.

Gambar 3.10 Deep Groove Ball Bearing Berat poros adalah :

W = ( )( ) 4

. 2 γ π ds _L

Dimana : ds

= 50 mm

= Diameter poros roller idler

γ = 7,84 x 103 kg/m3

L = Panjang poros = 500 mm.

(untuk bahan baja)

Maka :

W

2

3 3.14.0, 05

0, 5.7,84.10 4

p=

Beban radial (Fr) yang diterima masing-masing bantalan adalah :

Fr = R_A+ 2

p

W

= 40,165 + 75, 47

2 =77,9 N

Beban equivalen yang dihitung dengan menggunakan persamaan[10,hal 135]: Pr = x. (V) (Fr) + (y) (Fa)

Dimana :

X = Faktor pembebanan radial = 0,56 untuk baris tunggal Fr = Beban yang diterima masing-masing bantalan.

V = Faktor pembebanan untuk cincin luar yang berputar = 1,2 Fa = 0, karena tidak terjadi pembebanan aksial pada bantalan.

Sehingga beban equivalen pada bantalan adalah : Pr = 0,56 x 1,2 x 7,94 + 0

Pr = 5,34 kg = 52,38 N Beban nominal dinamis spesifik adalah :

Crl Pr

n h

f f =

Dimana fh

f

adalah faktor umur bantalan :

h

3 / 1

500

   Lh

Maka : fh 3 / 1 500 20000     = fh

Dan fn adalah faktor putaran : = 3,41 fn 3 / 1 3 , 33     n = Untuk :

n = Putaran roller idler (rpm) = D

v π

. 60

v = Kecepatan sabuk (m/det) D = Diameter roller idler (mm) Maka

n =

( )(

3,14 0,10860(0,1)

)

= 17,7 rpm

fn 3 / 1 3 , 33     n = fn 1/ 3 33, 3 17, 7       = fn

Jadi beban nominal spesifik adalah : = 0,63

Crl

3, 41 0, 63 = 5,34

Dari perhitungan diatas diketahui C > Crl

Berdasarkan pertimbangan tersebut, bantalan yang digunakan adalah dipilih bantalan gelinding jenis Deep Groove Ball Bearing atau bantalan peluru alur satu baris dengan nomor 6404 yang memiliki dimensi sebagai berikut :

, maka bantalan jenis ini aman untuk digunakan.

Diameter dalam (d) = 50 mm = 0,05 m Diameter luar (D) = 110 mm = 0,11 m Lebar bantalan (b) = 27 mm = 0,027 m Beban dinamis spesifik (C) = 335 N

Beban statis spesifik (Co) = 800 N

3.7.2.5. Pelumasan Bantalan Roller Idler

Pelumasan bantalan roller idler sangat penting untuk diperhatikan, karena pelumasan ini bertujuan mengurangi gesekan antara elemen, membawa keluar panas yang terjadi, mencegah korosi, dan menghindari masuknya debu serta kotoran pada saat proses kerja. Pelumasan yang kurang baik akan menyebabkan gesekan yang besar pada bantalan, sehingga konsumsi daya yang dibutuhkan semakin besar.

Pemilihan pelumas ditentukan oleh empat faktor utama, yaitu : 1. Putaran poros

2. Gaya tekan pada bantalan yang dilumasi 3. Temperatur operasi bantalan

Bahan pelumas yang cocok untuk bantalan ini cukup ekonomis dalam pemakaiannya adalah jenis (grase). Gemuk merupakan larutan gel sabun metalik (kalsium dan natrium) dalam cairan pelumas. Untuk beban dan kecepatan rendah dapat dipergunakan pelumas gemuk menurut ASTM D1743.

Untuk mencegah masuknya debu dan juga untuk mencegah kebocoran pelumas, maka kedua sisi bantalan roller idler ditutup dengan seal.

3.7.3. Perhitungan Tegangan Pada Sabuk

Beban-beban yang diterima oleh sabuk adalah beban yang terdiri dari muatan yang diangkut, berat sabuk itu sendiri, serta tahanan-tahanan yang terjadi pada sistem konveyor sabuk.

Pada sistem konveyor sabuk terdapat tahanan-tahanan yang terjadi pada bagian sabuk yang mengangkut beban dan juga pada bagian sabuk yang tidak mengangkut beban serta bagian lengkungan sabuk.

3.7.3.1 Tahanan-tahanan gerakan pada konveyor sabuk

Ketika sabuk bergerak terjadi tahanan-tahanan yang disebabkan oleh : 1. Gesekan antar sabuk dengan idler

2. Akibat lengkungan yang terjadi pada puli

3. Gesekan antara sabuk dengan landasan diam (Stasionary runway)

Tahanan yang terjadi akibat gesekan antara sabuk dengan idler pada konveyor sabuk dibagi atas tahanan bagian pembebanan dan tahanan pada bagian

idler (kembali tanpa beban) , kesemua tahanan itu dapat dirumuskan sebagai berikut [11] :

1. Untuk berat bermuatan (pembebanan)

H W q L W W q

q_{beban m b l m b}

total) ' ( )

( + + ± +

=

ϖ

2. Tahanan pada bagian kembali tanpa muatan adalah : '

. )L

ϖ

Wl

Wb

q_i = + _total

3. Berat muatan persatuan panjang sabuk [10] : γ .       = a i q_m Dimana :

Berat jenis muatan (γ) = 650 kg/m

Panjang lintasan (L) = 6,5 m

3

Berat dari material tumpukan permeter (q) = 3.8 kg/m

Berat sabuk (Wb) = 6,325 kg/m

Kapasitas angkut (Q) = 1,5 ton/jam = 1500 kg/jam Berat roller idler (Wltotal

Koefisien dari resistan dari sabuk pada roller (

) = 7,22 kg/m

ϖ

’) = 0,04 ( berdasarkan Tabel 3.3)

Tabel 3.3 Faktor resistan untuk idler pada roller bearings [11]

Operation Condition

Characteristic of the operating condition

Factor

ϖ

’ for idler

Flat Troughing

Favourable

Operation in clean, dry premises in the absence of abrasive dust

0,018 0,020

Medium

Operation in heated premises in the presence of a limited amount of abrasive dust, normal air humidity.

0,022 0,025

Adverse

Operation in unheated premises or out-of-doors; large amount of abrasive dust,

excerssive moisture or other factor present adversely affecting the

operating of beatings

0,035 0,040

Berat muatan persatuan panjang [11] :

q = γ a i

i =3, 33 650

a

Maka :

qm = γ      a i

qm =

3 5,12.10 650 a a −      

qm = 3,328 kg/m

Untuk berat bermuatan (pembebanan) qbeban

= 9,42 kg = 92,36 N

= (3,33 + 6,325 + 7,22)15 m .0,04 – (3,33 + 6,325) 0,0735

Tahanan pada bagian kembali tanpa muatan adalah : qi

= 8,127 kg = 79,73 N = (6,325 + 7,22) (15 x 0,04)

Tahanan yang terjadi akibat gesekan antara sabuk dengan landasan diam (stationary runway) dapat dirumuskan sebagai berikut:

qbeban’ = (qm + Wb)[(L)(µ)+ H]

Dimana :

µ = Faktor gesekan = 0,40………..[11]

Maka : qbeban

q

’ = (3,33+ 6,325) [(15 x 0,4) + 0,0735]

3.7.3.2 Perhitungan tegangan sabuk

Dalam menghitung tegangan sabuk dari sebuah sistem konveyor sabuk digunakan rumus sebagai berikut :

Si = S(i-l) + W(i-l)to-i……….. [11]

Dimana :

Sidan S(i-l)

W

= Tegangan sabuk pada titik i-l dan i (N)

(i-l)to-i = Tahanan sabuk diantara titik (N)

Gambar 3.11 Distribusi gaya tarik pada sabuk

Berdasarkan gambar 3.11, tegangan sabuk pada sisi 1, dimana sabuk bergerak meninggalkan puli diasumsikan sebagai tegangan sisi kendur (Ssl), dan

sebaliknya tegangan sabuk pada titik 4 diasumsikan sebagai tegangan sisi ketat (Sst

Dengan menggunakan persamaan diatas dapat ditemukan dengan rumus, ).

Tegangan pada titik 2 dapat dicari, yaitu : S2 = S1 + q1,2

Dimana q1,2

Maka :

= qi= Tahanan tanpa beban = 8,127 kg

S2 = S1 + 8,127 kg (1)

Tegangan sabuk pada titik 3 S3 = S2 + W

S

curv

3 = S2 + k(S2

S

)

3 = (1 + k).S2

Maka :

………….dimana K = (1 + k)

S3 = K (S2

Dalam hal ini K > 1 (dalam prakteknya K = 1,05 – 1,07, maka dipilih K = 1,07) )

Jadi :

S3 = 1,07 (S1

S

+ 8,127 kg)

3 = 1,07S1 + 8,7 kg (2)

Tegangan sabuk dititik 4

S4 = S3 + W3,4 ………dimana : W3,4 =(0,5 qbeban) x (0,5 qbeban’

S

)

4 = (1,07 S1

= 1,07 S

+8,7 kg) + [(0,5x9,42) + (0,5x58,64)]

1

S

+ 42,73

4 = 1,07 S1

Dari hukum Euler dimana tidak terjadi slip antara sabuk dan puli maka berlaku persamaan :

St S≤ sl (eµα)

Dimana :

Stdan Ssl = Tegangan sabuk pada sisi ketat dan kendur (kg)

α

= Sudut belit sabuk

e = Bilangan neprian dengan fungsi logaritma = 2,718 µ = Faktor gesekan antara sabuk dan puli

Untuk sudut belit sabuk sebesar

α

= 2100

µ dan puli dibalut dengan karet (rubber laggned) dengan kondisi operasi normal (Literatur 10) maka harga = 0,40 maka :

µα

e = 433

St = S4 S≤ sl .(eµα)

Sehingga diperoleh tegangan sabuk pada sisi ketat : Ssl .(eµα) = Ssl .

=4,33 (S (4,33)

1

Dari persamaan (3) dan (4), diperoleh : )

4,33 (S1) ≥ S4

4,33 (S1) ≥1,07 (S1

3,26 (S

) + 42,73 kg

1) ≥42,73 kg

S1

Dari persamaan (1) diperoleh : = 13,11 kg

S2 = S1

S

+8,127 kg

2

S

= 13,11 +8,127 kg

Dari persamaan (2) diperoleh : S3 = 1,07S1

S

+ 8,7 kg

3

S

= 1,07(13,11) + 8,7 kg

3

Dari persamaan (3) diperoleh : = 22,73 kg

S4 = 1,07 S1

S

+ 370,82 kg

4

S

= 1,07 (13,11) + 42,73 kg

4 = 56,76 kg

Dari perhitungan diatas dapat diketahui tegangan sisi ketat sebesar 56,76kg sedangkan sisi kendurnya 13,11kg, sehingga dengan perhitungan diperoleh :

S1

S

= 13,11 kg

2

S

= 21,237 kg

3

S

= 22,73 kg

4 = 56,76 kg

3.7.3.3. Pemeriksaan kekuatan sabuk

Setelah dimensi, bahan dan beban yang terjadi pada sabuk diketahui, kekuatan sabuk perlu diketahui dengan menentukan faktor keamanannya.

) )( ( ) ( i B FK S K maks

Dimana : Kti

B = Lebar sabuk = 500 mm = 0,5 m

= Kekuatan tarik izin sabuk persatuan lebar (kg/m)

Smaks

FK = Faktor keamanan dipilih 9 untuk perawatan yang teratur dan = Gaya tarik maksimum yang diterima sabuk = 56,76 kg

Kondisi operasi maksimum. i = Jumlah lapisan sabuk = 3 Jadi kekuatan tarik izin sabuk adalah :

) )( (

) (

i B

FK S

Kti = maks

56, 76(9) (0, 5)(3)

ti

K =

ti

K = 340,56 kg/m

ti

K = 3340,9 N/m

Dari hasil perhitungan diatas, terlihat bahwa kekuatan tarik izin sabuk lebih kecil dari pada kekuatan tarik sabuk yang digunakan yaitu jenis Nylon Nitrile, yang mempunyai kekuatan tarik persatuan lebar sebesar 294300 N/m [11].

3.7.4. Perencanaan puli

Dari bab sebelumnya telah diketahui bahwa puli yang dipergunakan ada tiga jenis, yaitu tail pulley, drive pulley, dan snup pulley.

Pada dasarnya ketiga jenis puli ini memiliki konstruksi sama. Dalam perencanaan ini bahan ketiga jenis puli ini sama, yaitu dari bahan besi cor, tetapi

permukaan luarnya dilapisi dengan karet, agar gesekan sabuk dengan puli menjadi besar sehingga sabuk tersebut dapat digerakkan oleh puli tanpa terjadi slip

.

Gambar 3.12 Konstruksi puli

3.7.4.1. Dimensi puli

Diameter puli dapat diperoleh dengan persamaan berikut ini : )

)( (k i

D_p ≥ ………… [11] Dimana :

k = Faktor perbandingan yang bergantung dari jumlah lapisan sabuk, umumnya (k = 125 – 150), untuk (i = 2 – 6)

maka dipilih k = 125 [3] untuk i = 3

maka :

≥

p

D 125 x 3 ≥

p

D 375 mm

02 , 0 =

p

t D_p+1

= 0,02 . 375 + 1 = 8,5

Dalam menentukan diameter tail pulley didasarkan pada diameter drive pulley. Dimana diameter tail pulley adalah 8000 dari diameter drive pulley.

Diameter tail pulley :

p

tp D

D =8000. = 800

0.375=300mm

Sedangkan panjang dari puli dianjurkan berkisar antara 100-200 mm lebih besar dari pada lebar sabuk.

) 200 100

( −

+ =B L_p

= 500 + (100-200) = 600-700

Tetapi, dalam perancanaan ini, diameter puli(D_p) direncanakan adalah 375 mm atau 0,375 m. Dengan tebal puli diambil(t_p)8,5 mm atau 0,0085 m (sesuai dengan survey dilapangan). Puli pembawa selalu dilapisi dengan karet (rubber). Diameter tail pulley haruslah lebih kecil dari drive pulley. Pada umumnya besarnya 80% dari diameter drive pulley, maka diameter dari tail pulley adalah 0,375 m atau 375 mm (sesuai dengan survey dilapangan)

Panjang puli haruslah lebih besar dari sabuk, dalam perancangan ini panjang puli sama dengan panjang roller idler, maka panjang puli adalah(B_p) 564,668 mm atau 0,56468 m.

Pada pemeriksaan gaya tarik sabuk, telah diketahui gaya tarik maksimum yang terjadi pada titik 4, yang terletak pada permukaan puli penggerak, sehingga tekanan maksimum yang terjadi pada puli penggerak adalah :

Tekanan permukaan pada puli :

Pmaks ) )( ( _p maks B r S

= ………. [9]

Dimana :

r = Jari-jari puli

= Dp / 2 = 375 / 2 = 187,5 mm atau 0,1875 m

Sehingga tekanan pada permukaan pada puli adalah :

Pmaks

56, 76 (0,1875)(0, 56468) =

= 536,1 kg/m = 5259,1 N/m

2

2

Tegangan kompresi maksimum pada puli adalah :

σ

maks ) )( )( ( ) )( ( p p p p p maks B t t D D S −

= ………. [9]

σ

maks

(56, 76 )(0, 375)

(0, 375 0, 0085)(0, 0085)(0, 56468) kg

− =

σ

maks = 12099,8 kg/m2 = 118699,04 N/m2

σ

maks =1,18 x 105 N/m

Dari perhitungan diatas diperoleh tekanan permukaan yang terjadi, terlihat bahwa puli yang digunakan aman, karena beban permukaan yang terjadi lebih kecil dibanding dengan kekuatan bahan puli yang digunakan adalah besi cor kelabu type high silicon yang memiliki sifat mampu cor baik, murah, dapat meredam getaran, tahan aus, tahan korosi, dengan komposisi : %C = 0,4 – 1,0; %Mn = 0,4 – 1,0; %Si = 14 – 17; %Mo = 3,5 ……. [3]. Memiliki kekuatan tarik 8,96.10

2

7

N/m2.

3.8. Perancangan elemen pembantu

Agar dapat berfungsi sempurna, suatu sistem konveyor ada baiknya dilengkapi dengan elemen pembantu. Elemen pembantu konveyor yang direncanakan pada perancangan ini adalah belt take up.

3.8.1. Belt Take Up

Pada perencanaan konveyor sabuk ini digunakan belt take up yang berfungsi untuk mengencangkan sabuk agar tidak terjadi slip yang dapat mengakibatkan jalan sabuk tidak sempurna, serta kecepatan sabuk akan berkurang dan akan membuat over flow. Dalam perencanaan ini belt take up adalah Vertical Gravity Type.

Gaya yang dibutuhkan oleh belt take up dapat diperoleh dengan persamaan dari [11] :

Gtu

G

=21,237 kg + 22,73 kg

tu

Panjang lintasan take up maksimum yang diperbolehkan untuk konveyor ini adalah :

= 43,967 kg = 431,32 N

X = 1% L X = 1% x 6,5m X = 0,065 m

Maka direncanakan take up travelnya adalah sepanjang 0,065 m

Gambar 3.13 Belt Take Up (Vertical Gravity Type) (A. Spivakovsky, 1969)

BAB IV

PERENCANAAN STRUKTUR PENUMPU

Guna menumpu seluruh komponen konveyor sabuk dan mengarahkan aliran muatannya digunakan struktur penumpu konveyor. Struktur penumpu merupakan rangka (frame) yang terdiri dari batang memanjang dan batang tegak yang disatukan dengan menggunakan sambungan baut dan mur. Untuk menumpu konveyor ini biasanya dipergunakan batang-batang profil seperti gambar berikut :

Dari gambar struktur rangka penumpu diatas, terlihat bahwa dua buah batang memanjang yang masing-masing berfungsi untuk menumpu Flat roller idler dan return roller idler serta sepasang batang tegak berfugsi untuk menumpu kedua batang memanjang di sisi kiri dan kanan konveyor sabuk.

4.1. Perencanaan Batang Penumpu Plat Roller Idler

Batang penumpu flat roller idler menerima beban-beban yang terdiri atas : a. Berat sabuk, Wb = 6,325 kg/m = 62,04 N/m

b. Berat roller idler,W_r= 4,81 kg/m = 47,217 N/m c. Berat muatan, Wm

d. Berat perlengkapan-perlengkapan lainnya, diperkirakan Wa = 350 N/m = q = 3,8 kg/m = 37,278 N/m

Beban-beban tersebut diasumsikan diterima oleh batang penumpu flat roller idler sama besar pada kedua sisinya. Untuk itu dipilih batang baja profil U 1500 x 620 x 270 x 65 mm dengan panjang 6500 mm. Dimensinya adalah sebagai berikut : [6]

a. Berat persatuan panjang, G = 7,40 kg/m = 72,594 N/m b. Luas penampang, A = 0,3273 m

c. Momen inersia luas, I

2

x = 0,06718 m

d. Jarak dari sumbu netral ke permukaan luar, C = 0,50141 m

Gambar 4.2. Penampang batang profil U 1500 x 620 x 270 x 65 mm

Beban total yang diterima oleh satu sisi batang penumpu flat roller idler adalah :

W ₌ 1_{2(Wb +W} +

m Wr

=

+ Wa) + G

2

1 _{( 62,04 + 37,278 + 47,217+ 350 ) + 72,594}

Maka W = 12( 496,535 ) + 72,594 = 320,8615 N/m

Pembebanan pada batang penumpu diasumsikan terbagi merata seperti gambar berikut :

Gambar 4.3. Pembebanan pada batang penumpu roller idler

1. Besar gaya pada tiap tumpuan dapat dicari dengan persamaan.

R_A=R_B =

2 .l W

= (320,8615 )(3, 25) 2

= 521,4 N

2. Momen lentur maksimum :

Mmaks

8 .l2 W =

=

2 (320,8615 )(3, 25)

8 = 423,63 Nm

3. Tegangan lentur maksimum :

maks

σ =

x maks

I xc M

= 423, 63 0, 50141 0, 06718

x

= 3,162.103 N/m

Berdasarkan perhitungan diatas, bahan yang digunakan sebagai penumpu roller idler adalah baja AISI 1340 yang memiliki kekuatan lentur 8,61 x 10

2

8

N/m2, rangka mengalami beban statis dengan faktor keamanan 6, dengan demikian kekuatan lentur izin bahan adalah 1,43 x 108. Dengan demikian rangka aman terhadap pembebanan yang terjadi.

4.2. Perencanaan Batang Penumpu Roller Idler

Batang penumpu roller idler menerima beban yang terdiri atas a. Berat sabuk , W_b= 6,325 kg/m = 62,04 N/m

b. Berat return roller idler persatuan panjang sabuk, W_r2 =47,217 N/m c. Berat perlengkapan-perlengkapan lainnya diperkirakan W_a =350 N/m

W = 0,5 (W_b +W_r2 +W_a)+ G

= 0,5 (62,04 + 47,217 + 350 ) + 72,594 = 302,223 N/m

Maka, gambar pembebanan pada batang penumpu return roller idler dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 4.5. Diagram pembebanan batang penumpu return roller idler

Besarnya gaya pada tiap tumpuan dapat dicari dengan persamaan :

2 .l W R R_A = _B =

= 302, 223 3,1

2

x

Momen lentur maksimum

M_maks= 8

. 2

l W

=

2 302, 223 3,1

8 x

= 363,045 Nm Tegangan lentur maksimum

x maks maks

I C M . =

σ

=363, 045 0, 50141 0, 06718

x

= 2,71.103 N/m 2

Bahan yang digunakan untuk menumpu return roller idler adalah sama dengan penumpu flat roller idler.

4.3. Perencanaan Batang Tegak Rangka

Pada batang tegak rangka penumpu, pembebanan yang diterima adalah berasal dari flat roller idler dan return roller idler serta batang penumpunya. Sehingga diasumsikan setiap batang tegak ini menerima beban yang sama besar, yang masing-masing berasal dari sisi kiri dan sisi kanannya.

Gaya reaksi yang tumpuan yang bekerja pada titik A : FA= RA1+RA2

F A= 2.R

= 2 x 521,4

A

= 1042,8 N

Luas penampang A = 0,3273 m2 = 327300 mm Tegangan normal :

2

A F_A = σ

=1042,8

327300 = 3.18.10

-3 2

N/mm

Bahan yang dipilih untuk batang tegak ini dipilih baja AISI C1010 dengan kekuatan tarik 3,24.108 N/mm2.

4.4. Perencanaan Sambungan Rangka

Untuk konveyor sabuk ini, direncanakan penyambungan batang-batang rangka penumpu dengan menggunakan sambungan baut.Dari perhitungan sebelumnya diketahui bahwa beban terbesar yang diterima rangka adalah pada batang penumpu flat roller idler, sehingga pemeriksaan hanya akan dilakukan pada sambungan batang ini saja, dan untuk mempermudah pengerjaan dipilih ukuran baut untuk semua sambungan sama.

Bentuk dan ukuran sambungan batang penumpu terhadap batang tegak direncanakan seperti gambar dibawah.

Gambar 4.7. Sambungan batang penumpu terhadap batang tegak

Besar beban pada sambungan adalah : F = R_A = 521,4 N

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Pesawat pengangkut yang direncanakan adalah sebuah konveyor sabuk yang digunakan untuk melayani pemindahan Inti Kelapa Sawit (wet kernel) yang dihasilkan dari kernel recovery ke silo pada sebuah pabrik kelapa sawit.

Berdasarkan perencanaan, analisa dan perhitungan maka kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :

1. Jenis pesawat angkut : Konveyor Sabuk (Belt Conveyor) 2. Panjang lintasan : 6,5 m

3. Jenis material angkut : Bulk Material (material tumpahan) 4. Kapasitas angkut : 1,368 ton/jam atau 1.368 kg/jam 5. Berat dari material tumpukan permeter : 3,8 kg/m

6. Sabuk

1). Lebar : 0,5 m

2). Kecepatan sabuk : 0,1 m/s

3). Bahan sabuk : Karet dan nylon diperkuat nitrile 4). Jumlah lapisan sabuk : 3

7. Roller Idler

1). Jenis : Flat Roller Idler 2). Bahan : High Silicon Cast Iron

3). Diameter luar : 60 mm 4). Diameter dalam : 37,6 mm 5). Diameter poros : 50 mm 6). Panjang roller idler : 564,68 mm

8. Bantalan Roller Idler

1). Jenis : Deep Grove Ball Bearing SKF 6404 N

2). Diameter dalam : 50 mm 3). Diameter luar : 80 mm 4). Lebar bantalan : 27 mm

5). Pelumas : Gemuk / Grase Lemak ASTM D1743

9. Puli

1). Bahan : Besi Cor Kelabu type high silicon 2). Diameter drive pulley : 375 mm

3). Diameter tail pulley : 300 mm 4). Panjang : 564,68 mm

10.Rangka penumpu

1). Batang penumpu flat roller idler : 1500 x 620 x 270 x 65 mm

2). Bahan : Baja AISI 1340

11.Sambungan rangka

1). Jenis sambungan : Sambungan baut

2). Bahan baut : Baja Karbon AISI C1010 3). Diameter baut : ½ in = 12,5 mm

12.Belt take up

1). Jenis : Vertikal Gravity Type

2). Take-up travel : 0,065 m

13.Metode perancangan yang dipakai adalah metode Pahl dan Beitz, yakni mengusulkan cara merancang produk sebagaimana yang dijelaskan dalam bukunya Engineering Design : A Systematic Approach. Cara merancang Pahl dan Beitz tersebut terdiri dari 4 kegiatan atau fase, yang masing-masing masih terdiri dari beberapa langkah. Ke-empat fase tersebut adalah:

14. Hasil perhitungan kapasitas konveyor sabuk adalah 1,368 ton / jam, sedangkan kapasitas koonveyor pada saat survey disebutkan 1,5 ton / jam. Terjadi ketidaksesuaian antara teori yang terdapat dari literatur dengan keadaan yang sebenarnya. Hal ini dapat dipengaruhi dari perawatan mesin-mesin pabrik yang tidak optimal dengan jam pakai yang cukup tinggi.

5.2 Saran

1. Diharapkan konveyor sabuk ini digunakan untuk muatan-muatan ringan seperti wet kernel,

2. Diharapkan perencanaan ini menjadi rujukan untuk perencanaan selanjutnya,

3. Diharapkan lebih lanjut adanya pembahasan mengenai metode design untuk perancangan yang lain.

DAFTAR PUSTAKA

1. Bidgestone, Belt conveyor design Manual, New York, 1990

2. Colijin H, Mechanical Conveyor for bulk Solid, Consulting Enginers, Monroeville, 1985

3. Earl, Parker, Material data Book For Engineer And Scientist, ed 3, McGraw Hill, New York 1967

4. Bernard J. Hamrock, Fundamental of Machine Elements, Internasional Edition, McGraw Hill, Singapore, 1999

5. Harsokoesoemo, H. Darmawan, Pengantar Perancangan Produk, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Bandung, 2000

6. Joseph, E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 1, Erlangga, Jakarta,1986 7. Joseph, E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 2, Erlangga, Jakarta,1986 8. Muin Syamsir. A, Pesawat Pengangkat, Ed 1, P.T Raya Grafindo Persada,

Jakarta, 1995

9. Rudenko, N, Mesin Pengangkat, Ed 2, Erlangga, Jakarta, 1986

10.Sularso, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Ed 3, Pradnya Paramita, Jakarta, 1997

11.Spivakovsky, A, Conveyor And Related Equipment, Ed 2, Peace Publishers, Moscow, 1969

12.Zainuri, ST Ach. Muhib, Mesin Pemindah Bahan, Penerbit Andi, Malang, 2006.

13.http://www.ptpn4.co.id/produk.php

1. Survey pada P.T Mopoli Raya, PKS Gedong Biara Kecamatan Seruway kabupaten Aceh Tamiang,

2. Konveyor sabuk mengangkat inti kelapa sawit ( wet kernel ) dari kernel recovery ke silo,

3. Diameter inti kelapa sawit 8 – 14 mm diukur langsung di tempat, 4. Berat per inti 0,6 gram di timbang pada waktu survey,

Diambil sampel 100 butir = 60 gram 1 butir = 0,6 gram 5. Kapasitas konveyor = 1,5 ton /jam, 6. Panjang lintasan 6500 m m,

7. Lebar sabuk 500 mm,

8. Berat material tumpukan per meter = 3,8 kg/m,

9. Jumlah lapisan sabuk = 3 lapis, dengan tebal 3 mm/lapisan, 10.Flat Roller Idler berjumlah 4 buah,

11.Diameter luar roller idler = 60 mm, 12.Diameter dalam roller idler = 37,6 mm, 13.Diameter poros = 50 mm,

14.Panjang roller idler = 564,68 mm,

15.Bantalan yang digunakan jenis Deep Groove Ball Bearing,

16.Take up travel = 65 mm,