BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.4 Keterangan Diagram Alir …
Studi literatur dilakukan dengan pengumpulan referensi-referensi mengenai materi yang berhubungan dengan proses Pemindah Bahan & pengunaan Tali Baja Khususnya untuk Elevator. Literatur-literatur tersebut didapatkan dari :
1. Buku referensi
Mesin Pemindah Bahan
Statika Struktur
Elemen Mesin 2. Internet
Jenis-jenis Tali Baja
Perancangan Shop Drawing
Cara penggunaan Elevator 3.4.2 Pengumpulan Data
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data yang diperlukan, antara lain : spesifikasi Elevator, diameter Tali Baja, diameter Puli, cara kerja Tali Baja data-data ini nantinya akan digunakan sebagai data-data awal yang kemudian dilanjutkan pada perhitungan secara teoritis dan digunakan untuk Perancangan Shop Drawing. 3.4.3 Analisa Data
Dalam Perancangan Shop Drawing, kemudian dilakukan analisa data, sehingga dapat melihat berapa kekuatan dan tegangan serta umur Tali baja yang terjadi pada Elevator.
3.4.4 Kesimpulan Dan Saran
Tahap ini merupakan pengambilan kesimpulan dari proses analisa yang telah dilakukan. Kesimpulan berisi jawaban dari tujuan analisa yang dibahas pada BAB I. Pada akhir bagian ini juga terdapat saran penulis tentang perancangan ini, sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat bagi setiap kalangan.
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Perancangan Shop Drawing
Sesuai dengan data hasil survey di gedung Camridge mall, Lift yang di gunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Kecepatan angkat : 60 m/menit = 1 m/s
Service Floor : 7 FL/7ST (B3, B2, B1, LG, G, 1, 2) Lebar dinding (Hoistway) : 2,6 meter x 2,4 meter
Gambar. 4.1 Plan of Hoistway
Pada perancangan Shop drawing ini di peroleh ukuran sebagai berikut : Panjang sangkar : 2.600 mm Lebar sangkar : 2.400 mm Tinggi Sangkar : 2.500 mm Pit : 1.500 mm Over head : 4.600 mm Travel : 24.500 mm
4.2 Perhitungan Motor Penggerak
Daya motor yang dibutuhkan untuk melayani kebutuhan sistem lift penumpang ini dapat dihitung dari persamaan berikut :
Nst = [hp] ……….…. (Lit.4 hal.362)
dimana :
Q = kapasitas lift = 1350 kg
Gs = bobot sangkar lift = 1200 kg (sesuai hasil Survai) Gcw = berat bobot pengimbang
= Gs + 0,5 Q ………... (Lit.4 hal.357) = 1200 kg + 0,5 (1350 kg)
= 1875 kg
v = kecepatan elevator = 60 m/min = 1 m/s ηtot = Efisiensi total elevator
ηtot = ηhm. ηg.sh .ηd.sh dimana :
ηhm = Effisiensi mesin pengangkat
= 0,9 (diasumsikan) ……….…. (Lit.4 hal.362) ηg.sh = Effisiensi roda puli
= 0,97 (diasumsikan) ……….….. (Lit.4 hal.362) ηd.sh = Effisiensi roda puli deflektor
sehingga :
ηtot = 0,9 . 0,97 . 0,9 = 0,7857
maka :
Nst = = 11,5 hp ≈ 9 Kw
Dalam prakteknya perlu dilakukan pemeriksaan terhadap daya motor. Hal ini dikarenakan dibutuhkannya daya yang besar pada saat start atau mungkin beban yang sangat besar yang terus bekerja setelah start. Dengan demikian perlu diperhitungkan adanya faktor koreksi yang besarnya adalah : fc = 1,0 ÷ 1,5
4.3. Perencanaan Counter Weight
Dalam hal ini Counter Weight terbuat dari coran besi cor kelabu dengan desain yang berlapis yang akan memudahkan pengaturan bobot dan menyederhanakan perakitan. Dalam perencanaan ini, pengimbang sangat diperlukan karena pengimbang ini nantinya berfungsi untuk menghilangkan beban pada mesin pengangkat, bobot sangkar ditambah 0.4 s/d 0.5 dari muatan maksimum (N. Rudenko, hal 357).
Gconter weight = G sangkar + (0,5.Q) ………. (Lit.4 hal.357) = 1,200 kg + (0.5. 1350)
Kapasitas rencana untuk pengimbang dengan kerugian gesekan 5% Qp = 1875 + (1875. 5%)
= 1968.75 = 1969 kg
4.4 Perhitungan Tali Baja
Pada perencanaan ini, tali baja yang dipakai adalah baja karbon tinggi JIS G 3521 dengan ukuran kekuatan putus (σb) 160 kg/mm2
dan dengan tipe: 6 x 37 = 222 + 1C yang artinya sebuah tali dengan konstruksi yang terdiri dari 6 buah pintalan (strand) terdiri dari 37 Kawat baja (steel wire) dengan 1 inti serat (fibre core)
Jenis tali tipe: 6 x 37 = 222 + 1C 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.
Analisa Perhitungan tali baja meliputi : 1. Diameter Tali Baja
2. Luas penampang tali baja 3. Umur tali baja
4. Pemeriksaan tali baja 5. Panjang Tali Baja
4.4.1 Diameter Tali Baja
Pada Perencanaan ini tali baja yang di gunakan Jenis tali tipe: 6 x 37 = 222 + 1C yang artinya sebuah tali dengan konstruksi yang terdiri dari 6 buah pintalan (strand) terdiri dari 37 Kawat baja (steel wire) dengan 1 inti serat (fibre core)
Gambar 4.1 Tali baja yang digunakan
Untuk mencari diameter satu kawat dengan data hasil survai yaitu diameter tali baja yang digunakan adalah 11 mm
d = 1.5 δ i ...………. (Lit.4 hal.38) Dimana : d = diameter tali baja
δ = diameter satu kawat i = jumlah kawat dalam tali Maka : 11 = 1.5 δ 22 2 δ = 14,90 . 1,5 11 δ = 0,5 mm
4.4.2 Luas Penampang Tali Baja
Sebelum menghitung luas penampang tali baja, terlebih dahulu dilakukan perhitungan kekuatan putus tali baja yang digunakan.
Tabel 4.1. Menentukan NB tali baja
Jumlah lengkungan yang terdapat pada rangkaian tali NB (Number of Bend) = 9 buah
Sehingga : = 32 ………... dan diperoleh : = ………(lit. 4 hal. 38)
Gambar 4.3. Sistem pemasangan tali pada puli dan jumlah lengkungan Maka dengan mengambil desain tali dengan jumlah kawat i = 222, maka luas penampang tali dapat dihitung dari persamaan berikut :
F222 = ……….. (lit. 4 hal.39)
= 160 kg/mm2 = 16000 kg/cm2……... (lit. 4 hal.42) K = Faktor keamanan kawat baja
= 5,5 ………... (lit. 4 hal.42) S = Tegangan tarik untuk satu tali
tarikan kerja maksimum pada bagian tali dapat dihitung dari persamaan berikut :
Sw = (kg) ...(lit. 4 hal. 41) Dimana : Q = berat muatan yang diangkat
= Gs + Q
Gs = berat elevator =1200 kg Q = kapasitas elevator = 1350 kg
= 1200 kg + 1350kg =2550 kg
n = Jumlah bagian suspensi (Puli penyangga) = 4 buah
η = Effisiensi puli
= 0,945 ...(lit. 4 hal. 41) η1 = Efisiensi akibat kerugian karena kekakuan tali pada saat menggulung pada puli penggerak. = 0,98 ( diasumsikan ) Maka :
Sw= = 607,39kg
4.4.3 Umur Tali Baja
Umur kerja dari tali baja dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : a. Material
b. Metode Operasi
c. Tegangan – tegangan yang bekerja pada tali
d. Jumlah penggulungan tekuk, yaitu transmisi tali dari keadaan lurus ke keadaan bengkok atau sebaliknya.
Jumlah penggulungan tekuk yang dapat diterima tali baja sebelum mengalami kerusakan tergantung kepada tegangan yang bekerja dan perbandingan diameter puli dengan diameter tali baja yang dipergunakan.
Dalam hal menentukan umur tali baja, tidak terlepas pada faktor keausan tali baja (m) yang besarnya tergantung pada jumlah tekukan (NB = Number Of Bend). Setiap tali baja hanya dapat mengalami lengkungan tertentu sepanjang umur kerja tali, sejumlah lengkungan tertentu yang telah melewati batas akan rusak dengan cepat, tetapi ada juga penyelidikan menyatakan umur tali kira- kira berbanding terbalik dengan jumlah lengkungan.
Dengan tersedianya diagram sistem puli tersebut, diagram gambar bentangan mekanismenya dan diagram lengkungan tali baja akan lebih mudah menentukan jumlah tekukannya (NB = Number of Bend). Setiap sistem puli majemuk dapat dianggap sebagai puli dengan dua tali terpisah yang dihubungkan dengan puli kompensasi, jumlah lengkungan tali puli majemuk dapat diperoleh dengan membagi dua jumlah titik total tempat bagian tali yang paralel masuk dan keluar puli.
Besarnya faktor keausan (m) didapat dari persamaan sebagai berikut :
m = ……….…….……… (lit.4 hal.43)
Dimana : = Perbandingan diameter puli dengan diameter tali yang diizinkan >e1.e2 ………..………(lit. 4 hal.41)
e1 = faktor yang bergantung pada alat pengangkat dan kondisi operasi ………....…(lit. 4 hal. 42, tabel 9) = 20 (dipilih)
e2 = faktor yang tergantung pada konstruksi tali
= 0.90……… (lit. 4 hal. 42, tabel 10) >20 . 0,9 > 18, harga ini masih dibawah = 32
maka untuk perhitungan selanjutnya dipakai harga-harga = 32 σ =
dimana : S = tegangan tarik untuk satu kali F222 = luas penampang tali baja
σ = tegangan tarik sebenarnya pada tali (kg/mm2 ) Maka :
σ = = 2024,63 kg/cm2 = 20,25 kg/mm2
C = faktor karakteristik dari konstruksi tali dan tegangan tarik maksimum dari bahan kawat
C1 = faktor yang tergantung pada diameter tali = 0,97
C2 = faktor bahan dn proses pembuatan = 1,00
Sehingga:
m = = 1,71
Tabel 4.2 Harga Faktor m
N. Rudenko, 1996 hal. 44
Dari faktor harga (m), untuk harga m = 1,71 dengan cara interpolasi diperoleh jumlah siklus penggulungan tekuk berulang yang terjadi sebelum tali putus (z) adalah 277500 kali penekukan.
Jumlah siklus penggulungan tekuk berulang yang diizinkan dapat dihitung dari persamaan :
Z1 = Dimana :
ϕ = Jumlah siklus penggulungan tekuk berulang yang terjadi sebelum putus (z) dengan penggulungan tekuk berulang yang diizinkan (z1)
= 2,5 ………..… (lit.4,hal 48) Sehingga:
z1 = = 111000 kali penekukan
Selanjutnya umur tali dapat dihitung dari persamaan sebagai berikut :
N = (bulan) ………. (lit. 4 hal. 46) Dimana :
z1 = penggulungan tekuk berulang yang diizinkan
z2 = jumlah tekukan berulang per siklus kerja (mode suspensi beban) = 7 buah
a = jumlah trip rata rata perbulan = 1000 (untuk peralatan ringan)
β = faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkat muatan lebih rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh. = 0,5
Maka :
N = = 31,71 bulan
Dari perhitungan tersebut diperoleh bahwa umur tali adalah 31,71bulan atau 2,6 tahun, selanjutnya tali baja harus diganti meskipun kondisinya masih terlihat baik. Jadi tali baja harus diganti sebelum 2,6 tahun (<2,6 tahun) masa pemakaian, hal ini disebabkan oleh faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tali, misalnya kondisi kerja tali akibat gesekan, kemungkinan beberapa tali sudah ada yang putus pada sepanjang lapisan serat atau kisar tali baja.
4.4.4 Pemeriksaan Kekuatan Tali Baja
Tali baja diperiksa terhadap tarikan yang terjadi untuk mengetahui kondisi aman tidaknya kostruksi elevator yang dirancang. Perencanaan dikatakan aman jika tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari tegangan tarik izin (S<Smax) Tegangan tarik izin (Smax) dapat dicari :
Smax = ……….(Lit.4 hal 40)
Dimana :
P = kekuatan putus tali sebenarnya
K = faktor keamanan kawat baja pada elevator = 9,5
maka :
Smax = = 1684,21 kg
Tegangan tarik izin tali diperoleh Smax = 1684,21kg, sedangkan dari perhitungan sebelumnya diperoleh bahwa tegangan tarik yang terjadi pada tali S = 607,39 kg, sehingga dapat disimpulkan bahwa tali aman terhadap beban tarik.
Gambar 4.4. Sistem Pemasangan tali baja pada Elevator Untuk mengetahui panjang tali baja kita harus mengetahui panjang dari lintasan lift tersebut, berdasarkan data yang saya peroleh dari lapangan bahwa panjang lintasan dari lift tersebut adalah 24.500 mm.
Untuk mengetahui panjang tali baja yang dibutuhkan pada lift tersebut adalah 3 x Panjang Travel atau lintasan = 73,500 mm
4.5
Perhitungan Puli PenggerakPuli berfungsi sebagai penuntun arah untuk pengubah arah gerak tali baja. Pada perencanaan puli, hal - hal yang perlu diperhitungkan adalah:
1. Diameter puli 2. Diameter poros tali
3. Pemeriksaan tekanan pada alur puli oleh tali 4.5.1 Diameter Puli
Diameter puli Dmin dihitung dari persamaan Dmin/d = 32. Dari hasil survai sebelumnya telah diperoleh diameter tali d = 11 mm, sehingga diameter puli :
D >e1.e2.d………(lit. 4 hal. 42, tabel 9 dan 10) D > 30 x 0.90 x 11 mm
D >297 mm
Diameter puli yang dipergunakan disini adalah Dmin= 297 mm.
Puli penggerak dipilih dari bahan besi cor kelabu JIS G 5501 FC 20 dengan kekuatan tarik 17 kg/mm2. Dimensi alur puli selengkapnya diambil berdasarkan standarisasi diameter puli yang dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.3. Dimensi Alur Puli Penggerak
Maka dari tabel diatas ukuran-ukuran puli penggerak untuk diameter tali d = 11 mm adalah sebagai berikut:
r1 = 4,0 mm h = 25,0 mm b = 30 mm
4.5.2 Perencanaan Diameter Poros Puli
Diameter poros puli dapat dihitung dari persamaan sebagai berikut :
P = ………..…….(lit.4 hal. 72)
Dimana : P = Tekanan bidang pada puli tergantung pada kecepatan keliling permukaan. Tekanan ini tidak boleh melebihi nilai yang tertera pada tabel 4.3 dibawah ini
Tabel 4.4. Tekanan Bidang Pada Puli
(sumber : lit. 4 hal. 72)
Untuk kecepatan v = 1.0 m/s diperoleh P = 52 kg/cm2 L = Panjang bus tali (cm)
= (1,5 ÷1,8)d ………..………. (lit.4 hal. 72) = 1,8d (dipilih)
Q = Beban total puli
= Kapasitas elevator + berat + berat bobot pengimbang Berat bobot pengimbang = berat Sangkar + 0,5 (kapasitas) = 1200kg + 0,5 (1350 kg) = 1875 kg = 1350 kg + 1200 kg + 1875 kg = 4425 kg maka : P = 52 kg/cm2 = d2 = d = 6,87 cm = 68,7 mm
Berdasarkan standarisasi diameter poros, diameter poros puli penggerak 68,7 mm yang dipergunakan adalah sebesar 70 mm. Poros puli penggerak dipilih dari bahan baja karbon JIS G 3123 S55 C-D yang memiliki tegangan tarik : σt= 85 kg/mm2.
Pemeriksaan kekuatan poros puli dapat ditentukan dengan menggunakan rumus persamaan sebagai berikut :
=
dimana :
= Tegangan tarik izin
σt = Tegangan tarik = 85 kg/mm2
Sf1 = Faktor keamanan yang dipengaruhi masa = 5,5 ÷ 6, diambil 6, Sf2 = Faktor kekerasan permukaan = 1,3 ÷ 3,0, diambil 3.0
Sehingga :
= = 4,72 kg/mm2
Momen tahan lentur ( Z ) yang terjadi adalah :
Z = ………….………(lit.7 hal 12)
= = 33656,875 mm3
M = Momen lentur = . L
Dimana :
L = Jarak puli terhadap titik tangkap (1,8d = 1,8 x 45 mm) = 126 mm W = Beban total = 4425 kg
M = x 126 mm = 278775 kg.mm
Sehingga tegangan tarik yang terjadi adalah :
σ1 = = 8,28 kg/mm2
Dari perhitungan di atas dapat kita lihat tegangan tarik yang terjadi lebih kecil dari tegangan tarik izin sehingga bahan ini aman untuk dipakai.
4.5.3 Pemeriksaan Tekanan Pada Alur Puli
Tekanan pada alur puli diasumsikan terdistribusi secara merata diseluruh permukaan kontak antara tali baja dengan alur puli. Besarnya tekanan tersebut dapat dihitung dari persamaan sebagai berikut:
p1 = (kg/mm2) ………...(lit. 4 hal. 75) dimana :
S = tegangan yang terjadi pada tali (kg) = 458,914 kg D = diameter puli (mm) = 297 mm
d = diameter tali (mm) = 11 mm maka :
p1 = = 0,281 kg/mm2
Agar perencanaan aman maka tekanan yang terjadi pada alur puli harus lebih kecil dari tekanan izin. Tekanan izin pada alur puli dapat dihitung dari persamaan :
dimana :
σt = kekuatan tarik bahan puli
= 17 kg/mm2 (besi cor kelabu JIS G5501 FC 20) K = faktor keamanan kawat baja pada elevator = 9,5 maka :
= = 1,78 kg/mm2
Dari perhitungan sebelumnya diperoleh tekanan pada alur puli sebesar p1 = 0,281 kg/mm2, sedangkan tegangan izin alur puli = 1,78 kg/mm2 sehingga alur puli aman terhadap tekanan yang terjadi
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil yang telah diperoleh maka dapat disimpulkan :
1. Telah berhasil dirancang Shop Drawing Elevator kapasitas 20 orang/1350 kg dengan kecepatan 60 m/s dan panjang travel : 24.500 mm. 2. Dari Analisa yang dilakukan di peroleh Umur dari Tali Baja untuk
Elevator kapasitas 20 Orang / 1350 Kg adalah 31,71 Bulan (2,6 Tahun) dalam penggunaan normal,
3. Tegangan tarik izin tali diperoleh Smax = 1684,21kg, sedangkan dari perhitungan sebelumnya diperoleh bahwa tegangan tarik yang terjadi pada tali S = 607,39 kg, sehingga dapat disimpulkan bahwa tali aman terhadap beban tarik.
5.2.Saran
Adapun saran yang dapat penulis berikan pada Skripsi ini adalah :
1. Perlu ketelitian dalam mengambil data ukuran Hoistway yang ada pada gedung sebelum melakukan perancangan Shop Drawing.
2. Untuk mendapatkan Hasil yang maksimal gunakan Softwer Autocad yang ter-up-date
3. Lebih memperbanyak diskusi kepada ahli yang memahami tentang Elevator untuk mendapatkan pengetahuan yang lebih luas serta mendapatkan pemahaman secara teoritis dari Elevator.
DAFTAR PUSTAKA
1. Lubomir Janovski, Elevator Mechanical Design, Principles and concepts,
Czeehoslovakia, 1986
2. Joseph. E. Shigley, Larry D. Mitchell, Perencanaan Teknik Mesin,
Erlangga, Jakarta, 1986
3. Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,
PT. Paradya Paramitha, Jakarta 1983.
4. N. Rudenko, (1996) Mesin Pengangkat : Edisi Ketiga, Erlangga, Ciracas-Jakarta 13740
5. George A. Strakosh, Jaros, Baum & Balles, Vertical Transportation,
Elevator and Escalator, Amerika Serikat, 1983.
6. Syamsir. A. Muin, Pesawat-Pesawat Pengangkat, Medan 1987.
7. Herman Jutz and Edward Schurthus, Westermann Tables for The Metal
Trade, Wiley Eastered, New Delhi, Bengalore Bombay, Calcuta, 1976.
8. G. Takeshi Sato, N. Sugiarto, Menggambar Mesin menurut ISO, PT. Pradya
Paramita, jakarta, 1986.
9. Stolk, Kros, Elemen Mesin, Elemen Konstruksi dari Bangun Mesin, Jakarta,
1993.
10. FAG Rol ing Bearing Standard Programme Cataloque, WL 41510/2EA
Edition 1993.
11. Politeknik Mekanik Swiss- ITB General Standard
12. Timoshenko & Young, Elements of Strengh Material, 5th