4.6 Analisa Perhitungan Pada Sabuk
Data yang di peroleh adalah : Produksi
= Piramid Mark Persada Berat jenis material Silika
= 240 kgm Lebar belt
= 1200 mm
3
Diameter drum pully = 700 mm
panjang belt = 450 m
Kapasitas jalan = 200 tonjam
Sudut idler = 30°
Factor gesekan = 0,020
Putaran motor n
1
Putaran yang di transmisikan n = 1450 rpm
2
Kecepatan Sabuk belt :
= 37,3 rpm
V = 60
2 14
, 3
xdxn =
60 3
, 37
7 ,
14 ,
3 x
x = 1,46 ms = 87,61 mmin
Menghitung Berat Material Wm
Berat material silika permeter belt : Q = qV
q =
V Q
s Kg
x 3600
1000 46
, 1
200 =
05 ,
38 =
Kgm
Menghitung Berat Belt Wb
Berat Belt perstuan panjang Wb
= 1,1 B δi + δ1 + δ2 = 1,1 1,2 m [4 1,4 + 1,5 + 1,0]
Universitas Sumatera Utara
= 13,58 kgm = 135,82 Nm Dimana :
B = 1200mm = 1,2 m I = 4 didapat dari survey lapangan
4.7 Analisa Tahanan Dan 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.
4.7.1 Analisa Tahanan Gerakan Pada Konveyor Sabuk
Ketika sabuk bergerak terjadi tahanan-tahanan yang disebabkan oleh : 1.
Gesekan antara 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 : 1.
Untuk berat bermuatan pembebanan H
W q
L W
W q
q
b m
l b
m beban
total
+ ±
+ +
=
ϖ
2. Tahanan pada bagian kembali tanpa muatan adalah :
.
ϖ
L Wl
Wb q
total i
+ =
3. Berat muatan persatuan panjang sabuk
Universitas Sumatera Utara
γ
.
=
a i
q
m
Dimana : Berat jenis muatan
γ
= 240 kgm Panjang lintasan L
= 225 m
3
Berat dari material tumpukan permeter q = 38,05 kgm
Berat sabuk Wb = 13,85 kgm
Kapasitas angkut Q = 200 tonjam
Berat roller idler Wl
total
Jarak antara muatan pada sabuk a = m = 23,33 kgm
Koefisien dari resistan dari sabuk pada roller ϖ ’ = 0,04
Tinggi tumpukan = 0,15 m
Tabel 4.5. Faktor resistan untuk idler pada roller bearings 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 q
= γ
a i
i =
240 05
, 38
a
i = 0,1585a
Universitas Sumatera Utara
Maka : qm
= γ
a i
qm =
240 1585
,
a
qm = 38,05 kgm
Untuk berat bermuatan pembebanan q
beban
= 669,29 kg = 6563,72 N = 38,05 + 13,85 + 23,33 225 m .0,04 – 38,05 + 13,85 0,15
Tahanan pada bagian kembali tanpa muatan adalah : q
i
= 334,62 kg = 3381,6 N = 13,85+ 23,33 225 x 0,04
Tahanan yang terjadi akibat gesekan antara sabuk dengan landasan diam stationary runway dapat dirumuskan sebagai berikut:
q
beban
’ = q
m
+ W
b
µ
[L + H]
Dimana :
µ
= Faktor gesekan = 0,020 Maka :
q
beban
q ’ = 38,05 + 13,85 [225 x 0,020 + 0,12]
beban
4.7.2 Analisa Tegangan Sabuk
’ = 241,33 kg = 1450,55 N
Dalam menghitung tegangan sabuk dari sebuah sistem konveyor sabuk digunakan rumus sebagai berikut :
S
i
= S
i-l
+ W Dimana :
i-lto-i
S
i
dan S
i-l
W = Tegangan sabuk pada titik i-l dan i N
i-lto-i
= Tahanan sabuk diantara titik N
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.14 Distribusi gaya tarik pada sabuk Tegangan sabuk pada sisi 1, dimana sabuk bergerak meninggalkan
puli diasumsikan sebagai tegangan sisi kendur S
sl
, dan sebaliknya tegangan sabuk pada titik 4 diasumsikan sebagai tegangan sisi ketat S
st
Dengan menggunakan persamaan diatas dapat ditemukan dengan rumus,
.
Tegangan pada titik 2 dapat dicari, yaitu : S
2
= S
1
+ q Dimana
1,2
q
1,2
Maka : = qi= Tahanan tanpa muatan = 334,62 kg
S
2
= S
1
Tegangan sabuk pada titik 3 +334,62 kg
S
3
= S
2
+ W S
curv 3
= S
2
+ kS
2
S
3
= 1 + k.S
2
Maka : ………….dimana K = 1 + k
S
3
= K S
2
Dalam hal ini K 1 dalam prakteknya K = 1,05 – 1,07, maka dipilih K = 1,07
Universitas Sumatera Utara
Jadi : S
3
= 1,07 S
1
S + 333,92 kg
3
= 1,07S
1
Tegangan sabuk dititik 4 + 338,27 kg
S
4
= S
3
+ W
3,4
……………dimana : W
3,4
=0,5 q
beban
x 0,5 q
beban’
S
4
= 1,07 S
1
= 1,07 S +334,62 kg + [0,5x669,29 + 0,5x241,33]
1
S + 790,99
4
= 1,07 S
1
Dari hukum Euler dimana tidak terjadi slip antara sabuk dan puli maka berlaku persamaan :
+ 790,99
S
t
≤
S
sl µα
e
Dimana : S
t
dan S
sl
= 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
= 240
µ
dan puli dibalut dengan karet rubber laggned dengan kondisi operasi normal maka harga
= 0,020 maka :
µα
e
= 4,33 St
= S
4
≤
S
sl . µα
e
Sehingga diperoleh tegangan sabuk pada sisi ketat : S
sl . µα
e
= S
sl.
=4,33 S 4,33
1
Dari persamaan 3 dan 4, diperoleh : 4,33 S
1
≥
S
4
4,33 S
1
≥
1,07 S
1
3,26S + 790,99 kg
1
≥
790,99 kg S
1
= 242,63 kg
Universitas Sumatera Utara
Dari persamaan 1 diperoleh : S
2
= S
1
S +334,62 kg
2
S = 242,63 +334,62 kg
2
Dari persamaan 2 diperoleh : = 577,25 kg
S
3
= 1,07S
1
S + 338,36kg
3
S = 1,07242,63 + 338,27 kg
3
Dari persamaan 3 diperoleh : = 597,88 kg
S
4
= 1,07 S
1
S + 790,99kg
4
S = 1,07 242,63 + 790,99 kg
4
Dari perhitungan diatas dapat diketahui tegangan sisi ketat sebesar 1050,60 kg sedangkan sisi kendurnya 242,63 kg, sehingga dengan perhitungan
diperoleh : = 1050,60 kg
S
1
S = 242,63 kg
2
S = 577,25 kg
3
S = 597,88 kg
4
4.7.3 Pemeriksaan Kekuatan Sabuk
=1050,60 kg
Setelah dimensi, bahan dan beban yang terjadi pada sabuk diketahui, kekuatan sabuk perlu diketahui dengan menentukan faktor keamanannya.
i B
FK S
K
maks ti
=
Universitas Sumatera Utara
Dimana : K
ti
B = Lebar sabuk = 1200 mm = 1.2 m
= Kekuatan tarik izin sabuk persatuan lebar kgm
S
maks
FK = Faktor keamanan dipilih 9,5 untuk perawatan yang teratur dan
= Gaya tarik maksimum yang diterima sabuk = 1050,60 kg
Kondisi operasi maksimum. i
= Jumlah lapisan sabuk = 4 Jadi kekuatan tarik izin sabuk adalah :
i B
FK S
K
maks ti
=
4 2
, 1
5 ,
9 60
, 1050
=
ti
K
ti
K
= 2079,31 kgm = 20391,79 Nm² Dari hasil perhitungan diatas, terlihat bahwa kekuatan tarik izin
sabuk lebih kecil dari pada kekuatan tarik sabuk yang digunakan yaitu jenis Syntetis, yang mempunyai kekuatan tarik persatuan lebar sebesar 353052 Nm².
4.7.4 Perhitungan Daya Motor P
Kw 25,13
33,62 33000
02 ,
479 .
57 ,
2316 33000
v .
Smak P
= =
= =
Dalam perhitungan spesifik pada Belt Conveyor pada PT TOBA PULP LESTARI Tbk didapat daya minimum motor penggerak yaitu sebesar 30
Kw. Hasil perhitungan ini berbeda jauh dengan keadaan lapangan dimana daya yang terpakai sekitar 25,13Kw. Permasalahan yang terjadi dilapangan adalah
terjadi kondisi jalan yang kurang normal pada belt. Hal ini disebabkan oleh
Universitas Sumatera Utara
terjadinya kelebihan daya pada motor penggerak sekitar 0,24. Dan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :
- Naiknya temperatur pada motor sehingga kinerja penggerak tidak
maksimal
- Putusnya belt akibat adanya material tajam yang menyangkut pada
belt, seperti besi
- Kurangnya pelumasan pada pulley sehingga gesekan terlalu besar
4.8 Analisa Simulasi Tegangan Sabuk Menggunakan ANSYS 14
Dalam simulasi ini sofware yang digunakan adalah Ansys 14, sofware ini merupakan salah satu sofware yang sangat populer dikalangan enginer,
dimana sofware ini mampu melakukan analisa beban, pengaruh temperatur, deformasi, tegangan pada truss dan sebagainya. Dan simulasi yang dilakukan
pada skripsi ini bertujuan untuk mengetahui distribusi tegangan yang terjadi pada akibat dari perlakuan yang diterima ole belt. Pada simulasi ini panjang belt yang
diambil bagian 10cm dikarenakan beban yng diterima oleh belt sepanjang lintasan adalah sama. Adapun langkah- langkah untuk mensimulasikan sabuk adalah
sebagai berikut
4.8.1 Langkah Awal Simulasi
Adapun tahapan – tahapan yang dilakukan untuk menganalisa sabuk pada conveyor dimulai dengan langkah awal berikut ini :
1. Import Geometry
Proses awal dari pemodelan Geometri dibuat disolidwork sperti pada gambar berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15 Tampilan Geometry Solidwork
2. Import Parasolid
Kemudian import Parasolid, pihih file seperti pada gambar berikut :
Gambar 4.16 Tampilan Hasil Import Geometry
Universitas Sumatera Utara
4.8.2 Menentukan Tipe Element
Dalam menentukan karakteristik tipe element dilakukan dengan langkah proses sebagai berikut:
Preprocessor Element type Addeditdelete Pada jendela pilih add dan pilih solid 187
Gambar 4.17 Tampilan Tipe Element
4.8.3 Menentukan Real Constant
Adapun langkah untuk menentukan material real constant pada ansys 14 yaitu:
Klik Preprocessor Real constant Addeditdelete Pada jendela klik add type 1, Ok
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.18 Tampilan Real konstant
4.8.4 Memasukkan Material
Adapun langkah yang dilakukan dalam memasukkan material adalah sebagai berikut :
Klik Material Props Structural Elastis Isotrpic, isi EX dan PRXY
Gambar 4.20 Tampilan Proses Pemasukan Material
Universitas Sumatera Utara
4.8.5 Membuat MESH
Proses mesh adalah proses pembagian model menjadi elemen – elemen kecil. Pada proses ini ukuran mesh sangat mempengaruhi hasil dalam
analisa dalam hal ini tidak dibahas lebih lanjut mengenai ukuran tersebut dikarenakan keterbatasan system computer yang digunakan.dalam langkah ini
proses menerapkan mesh ialah: Preprocessor Meshing Meshing tool
Pada jendela pilih smart size, global-set Klik mesh, isi size =100, OK, seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar 4.20 Tampilan Proses Meshing Material 1.
Kondisi Pembebanan Adapun proses pembebanan yang dilakukan dengan langkah sebagai
berikut: klik Solution Apply Structural Displacement
Pilih tepi geomtri lobang, klik all dof
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.21Tampilan Pembebanan 2.
Gaya Dalam mentukan gaya yang diberikan dengan cara sebagai berikut:
Klik Solution Structural Pressure On area Pilih area tengah, OK
Masukkan nilai 100 N, OK Pilih area miring , OK masukkan 50 N, OK
Gambar 4.22 Tampilan Gaya
Universitas Sumatera Utara
4.8.6 SOLVING Untuk memulai simulasi, maka di klik
Klik Solution Solve Current LS OK Akan dihitung dan jika berhasil akan tampak “SOLUTION DONE” seperti pada
gambar berikut
Gambar 4.23 Tampilan Proses Solving
4.8.7 Menampilkan Hasil
Adapun langkah untuk menentukan hasil dari simulasi adalah sebagai berikut:
1. klik General PosProc Contour plot Nodal solution, selanjutnya pada
jendela pilih Stress Von misses Apply
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.24 Tampilan hasil Simulasi 2.
Untuk menunjukkan perpindahan perpindahan pada ansys 14 ialah dengan langkag sebagai berikut:
Klik General PosProc Contour plot Nodal solution, selanjutnya pada jendela pilihd of solution Displacement vector usum . Apply
Gambar 4.25. Tampilan Displacement
Universitas Sumatera Utara
3. Letak titik kritis
Menu plot control Numbering Node number ON Zoom pada gambar sehingga:
Gambar 4.26 Tampilan Distribusi Tegangan Dari hasil simulasi diatas diperoleh bahwah tegangan maksimum
pada kasus ini terletak disekitar antara node 311-327 yang nilainya sebesar 11155,8 Nm².dan pada area ini akan terjadi kerusakan bila diberi beban yang
berlebihan.
4.8.8 Interprestasi dan Evaluasi Hasil
Dari hasil yang telah diperoleh maka didapatkan distribusi perpindahan dan tegangan dari struktur sabuk. Sehingga dapat dicari dan di
ketahui bagian – bagian belt yang mengalami tegangan kritis. Hasil – hasil ini kemudian diinterprestasikan terhadap sasaran target pekerjaan desain yang telah
ditentukan, yaitu dengan melakukan evaluasi terhadap aspek – aspek keamanan
Universitas Sumatera Utara
dan kekuatan struktur. Aspek – aspek keamanan atau kekuatan struktur akan dievaluasi terhadap kegagalan statik.
Secara mendasar kegagalan failure dari suatu struktur dinyatakan bila struktur tidak dapat berfungsi lagi dengan baik untuk menerima pembebanan
sesuai dengan yang direncanakan. Ada 2 tipe kriteria kegagalan akibat pembebanan statik, yaitu:
1. Deformasi Plastis
Merupakan jika material dari struktur sudah mengalami deformasi plastis karena sudah melewati batas tegangan atau regangan luluh
yield point material. 2.
Patah atau Rusak Merupakan bila material dari struktur tersebut sudah patah atau sudah
melewati batas teganagn maksimum yang diijinkan material.
4.8.9 Analisa Kekuatan Sabuk Berdasarkan Teori Kegagalan
Dengan suatu pengetahuan hanya pada tegangan yield dari suatu material, teori kegagalan ini memprediksikan ductile yielding dibawah suatu
kombinasi pembebanan dengan akurasi lebih baik daripada teori – teori kegagalan yang lainnya. Teori kegagalan ini sering dikenal dengan teori kegagalan Von
Misses. Teori kegagalan ini di analisa pertama kali melalui tegangan octahedral, sehingga disebut sebagai teori kegagalan octahedral maksimum yang menyatakan
luluh akan terjadi bila tegangan maksimum ochedral yang terjadi melebihi harga limit yang diketahui melalui hasil tes tarik material dengan beban standar
2 Sy
terjadi ≤
σ
Universitas Sumatera Utara
Sy merupakan yield strength yakni nilai kekalahan dari bahan.Nilai yield strength pada bahan belt conveyor adalah 15 Mpa maka:
2 6
75 75
2 150
2 Sy
m N
E Mpa
= =
=
Agar material tidak terjadi kegagalan maka tegangan maksimum yang terjadi tidak boleh melebihi tegangan von misses 75 E 6 Nm² dan dari
perhitungan didapat tegangan maksimum terjadi sebesar 78 E N m² maka kondisi ini dikatakan tidak aman.
4.9 Perbandingan Hasil Manual Dengan Menggunakan Sofware ANSYS14
Dari hasil perhitungan manual yang didapat penulis adalah sebagai berikut, tegangan yang terjadi pada belt
τ
m
= 1050,60 Kg = 10303,23Nm² dan hasil dari perhitungan ansys 14, diperoleh
τ
m
= 11155,8 Nm² Perbandingan antara tegangan yang terjadi lebih kecil dari pada tegangan yang diizinkan
τ τ
i
. Jadi, dapat disimpulkan bahwa perhitungan dengan menggunakan software hampir mendekati perhitungan manual.
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari proses analisis yang dilakukan terhadap perusahaan, data-data belt conveyor dan wheel loader yang dianalisis, maka didapatkan suatu
kesimpulan bahwa 1.
Tujuan umum dari penulisan skripsi ini adalah tentang penerapan preventive maintenance pada perusahaan guna untuk mencegah kerusakan pada mesin
peralatan terjadi secara dini, serta mencari masalah masalah yang terjadi pada mesinperalatan khusunya mesin pemindah bahan yaitu belt conveyor dan
wheel loader serta memberikan solusi perbaikan. 2.
PT. Toba Pulp Lestari melaksanakan preventive maintenance berupa inspeksi secara berkala yaitu daily, weekly, monthly, dan yearly
.
3. Adapun kegiatan Preventive Maintenance yang dilakukan pada perusahaan
adalah : a.
Oiling Oiling adalah tindakan pemberian oli terhadap komponen-komponen
bergerak, penggunaan oli pada umumnya untuk bagian-bagian peralatan yang tertutup seperti gearbox. Pemberian oli terdiri dari
penggantian dan penambahan. Jenis oli yang digunakan setiap peralatan tidak ada yang sama tergantung pada kondisi kerja peralatan
tersebut
Universitas Sumatera Utara