PENUTUP

Pada bagian ini merupakan bab terakhir yang berisi rangkuman dari hasil analisa berupa kesimpulan disertai dengan saran sebagai perbaikan dan

BAB II

LANDASAN TEORI

Mesin pengangkat merupakan salah satu jenis peralatan pengangkat yang bekerja secara periodik untuk mengangkat dan memindahkan barang. Hoisting

crane atau crane jalan merupakan salah satu jenis mesin/ pesawat angkat yang

banyak digunakan pada industri dalam mendukung pekerjaan, misalnya pada pekerjaan workshop, keran jalan digunakan untuk mengangkat dies/ cetakan ke mesin produksi untuk mempermudah penyetelan/ pemasangan.

Jadi hoisting crane dapat didefinisikan sebagai salah satu mesin pengangkat yang digunakan untuk mengangkat atau memindahkan barang dalam arah gerakan, yaitu vertikal (naik/ turun), melintang (lebar ruangan), dan memanjang (panjang gedung) yang dikendalikan oleh operator dengan tombol elektrik, sehingga dapat disimpulkan bahwa hoisting crane ini mempunyai 3 komponen bagian pokok, yaitu :

1. Unit hoisting/ unit pengangkat. 2. Troli dan Jembatan jalan/ girder.

3. End carriage/ pembawa crane dan rel jalan.

Masing-masing bagian tersebut digerakkan dengan motor listrik tersendiri, sehingga dibutuhkan 3 motor listrik penggerak.

2.1. Unit Hoisting

Merupakan bagian yang berhubungan langsung dengan beban sebagai fungsi utama melakukan pengangkatan beban. Bagian ini terdiri dari :

2.1.1. Kait (Hook)

Berfungsi sebagai pemegang beban yang terbuat dari besi baja yang mampu mengangkat berbagai bentuk barang.

Jenis kait yang umum dipakai ada 3 macam yaitu :

a. Kait tunggal, biasanya digunakan untuk beban kecil dan sedang. b. Kait ganda, biasanya digunakan untuk beban yang agak besar/ berat. c. Kait segitiga, bisanya digunakan untuk beban yang berat.

Berikut contoh kait tersebut diatas :

gambar 2.1. jenis macam kait

Dalam perencanaan ini kait yang dipilih adalah kait tunggal, hal ini didasarkan pada beban angkat 3 ton yang termasuk beban angkat sedang.

2.1.2. Tali Baja (Wire Rope)

Berfungsi sebagai penarik beban yang fleksibel dan kuat dalam menahan beban. Secara umum bagian pengangkat fleksibel yang digunakan adalah :

1. Rantai baja lasan 2. Rantai rol baja 3. Tali serat/ rami 4. Tali baja

Dari keempat jenis tersebut yang paling banyak digunakan adalah tali baja, hal ini disebabkan karena :

a. Fleksibel untuk semua arah.

b. Dapat digunakan untuk puli dan drum dengan diameter yang kecil. c. Desain dan pembuatannya sederhana.

d. Mempunyai kekuatan yang tinggi untuk menahan beban.

Dalam perencanaan ini menggunakan tali baja karena lebih fleksibel dan kuat. Berikut adalah lapisan baja yang digunakan :

gambar 2.2.Tali baja type lilitan kanan dan kiri

2.1.3. Puli dan Drum

Puli dalam mesin pengangkat merupakan suatu komponen bagian alat yang berfungsi untuk mempermudah gerakan tali baja dalam pengangkatan. Putaran dari puli akan memberikan gerakan pengangkatan / penurunan beban.

Puli dapat memberikan gaya angkat menjadi setengah lebih kecil dari gaya angkat sebenarnya atau beban angkat. Dalam hal ini semakin banyak puli yang digunakan , maka gaya angkat akan semakin kecil. Karena itu kita mungkin pernah menjumpai mesin pengangkat berat dimana terdapat cukup banyak puli yang mana hal ini digunakan untuk mereduksi gaya angkat dan kecepatan angkat menjadi lebih kecil.

Drum digunakan sebagai tempat gulungan tali untuk penarikan dan pengenduran tali baja sehingga terjadi pengangkatan dan penurunan beban. Drum digerakan oleh penggerak daya yang efisien, yaitu menggunakan motor listrik yang putaran output-nya didapat dari putaran transmisi roda gigi (gear box) dari putaran input motor sehingga didapat putaran output yang sesuai untuk kecepatan angkatnya.

Sistem puli dan drum yang digunakan seperti gambar dibawah ini :

2.1.4. Motor Listrik Penggerak Drum dan Rem 2.1.4.1. Motor Listrik Penggerak Drum

Motor listrik penggerak drum yang umum digunakan pada crane adalah penggerak elektrik. Penggerak elektrik mempunyai ciri khas sebagai sumber daya terpusat dan sederhana. Penggerak elektrik dapat langsung segera bekerja, sangat aman dalam pengoperasiannya, dan mudah dioperasikan.

Kecepatan pengangkatan beban dapat diatur dengan sangat baik sesuai kebutuhan. Penggerak elektrik juga mempunyai nilai ekonomis karena pemakaian daya listriknya tergantung pada daya kapasitas unitnya. Semakin kecil daya pengangkatan, maka semakin kecil daya listriknya.

Penggerak elektrik disini adalah motor listrik yang menghasilkan daya output putaran. Motor listrik yang digunakan dapat berupa arus searah (DC) atau arus bolak-balaik (AC) untuk motor 3 fasa atau 1 fasa yang masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Tetapi arus bolak-balik motor 3 fasa lebih banyak digunakan, hal ini disebabkan :

 Dimensi ukuran yang lebih kecil  Lebih ringan

 Penggunaan tembaga lebih sedikit  Desain yang sederhana

2.1.4.2. Rem

Rem dalam mesin pengangkat berfungsi untuk menahan beban agar diam yang berada pada suatu ketinggian tertentu dan menjamin agar penurunan beban aman.

Berdasarkan cara operasinya rem dapat dibagi menjadi 2, yaitu: 1. Rem yang harus dilayani

Diantaranya : Rem sepatu, rem blok, rem pita, dan rem plat gesek 2. Rem otomatis

Meliputi berbagai jenis rem sentrifugal dan rem yang opersinya berdasarkan beban angkatnya. Dalam perencanaan ini rem yang dipakai adalah rem sepatu elektromagnetik.

Pengoperasian rem elektromagnetik dengan sepatu ganda dilakukan oleh operator melalui break control yang terdapat pada box kontrol yang dipegang operator. Prinsip kerja rem ini adalah jika arus listrik pada magnet dimatikan (switch off), maka secara otomatis rem akan bekerja, sebaliknya rem akan melepas jika arus listrik dialirkan pada magnet (switch on).

2.2. Troli dan Jembatan Jalan (Girder) 2.2.1. Troli

Troli merupakan unit bagian yang berfungsi sebagai penggerak hoisting berjalan secara mendatar ( arah gerakan melintang gedung / ruangan ) oleh gerakan roda penggerak / troli yang berjalan pada jembataan jalan / girder dengan menggunakan daya penggerak elektrik yaitu motor listrik.

Gerakan hoisting mendatar ini mempunyai batas ujung jembatan jalannya dengan adanya limit switch untuk mencegah gerakan keluar dari jalur jalan karena panjang jembatan jalan yang terbatas.

Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa bagian komponen utama troli terdiri dari :

2.2.1.1. Roda Penggerak Troli

Roda ini berfungsi menggerakan troli yang berjalan pada batang 1 profil sebagai jembatan jalan. Roda ini mempunyai permukaan yang tirus yang

disesuaikan dengan profilnya yang tujuannya untuk mengurangi tekanan kontak permukaan roda.

2.2.1.2. Transmisi Putaran Roda Gigi

Roda gigi disini adalah roda gigi lurus yang akan mentransmisikan putaran motor listrik hingga pada putaran roda penggerak troli sehingga didapat kecepatan roda penggerak yang ditentukan.

2.2.1.3. Motor Listrik Penggerak Troli

Motor listrik ini merupakan sumber daya / tenaga penggerak troli yang besar, dayanya akan disesuaikan dengan beban angkat maksimum yang

ditentukan. Daya dari motor listrik ini akan menghasilkan putaran output poros/ shaft yang akan ditransmisikan melalui roda gigi.

2.2.2. Jembatan Jalan

Jembatan jalan (girder) troli ini merupakan tempat berjalannya troli dimana roda troli berjalan pada girder yaitu type batang baja profil 1 beam. Girder troli yang digunakan adalah girder tunggal (single girder) yang didasarkan pada :

 Konstruksi yang sederhana  Biaya peralatan yang lebih kecil

Batang baja yang direncanakan nanti disesuaikan dengan beban angkat maksimum dan akan dijelaskan pada bab IV.

2.3. Pembawa Crane (End Carriage) dan Rel Jalan

Bagian ini berfungsi untuk membawa crane bergerak mendatar arah memanjang ruangan yang berjalan diatas rel pada jebatan jalan. Gerakan jalan ini menggunakan roda jalan diatas rel yang menggunakan motor listrik sebagai daya penggerak. Sama seperti diatas bahwa gerakan bejalan pembawa crane dibatasi pada ujung rel berjalan dengan menggunakan limit switch.

2.3.1. End Carriage

End carriage merupakan komponen utama peralatan pembawa crane. Pemilihan bagian komponen ini juga disesuaikan dengan beban total yang diterima roda jalan dan akan disesuaikan dengan spesifikasi standar yang ditentukan.

2.3.1.1. Roda Jalan Crane

Roda jalan ini berjalan diatas rel sehingga permukaan rodanya mempunyai alur yang disesuaikan dengan lebar rel.

2.3.1.2. Transmisi Putaran Roda Gigi

Seperti yang sudah dijelaskan diatas bahwa untuk mendapatkan

kecepatan putaran roda jalan yang ditentukan digunakan transmisi putaran oleh roda gigi berupa roda gigi lurus.

2.3.1.3. Motor Listrik Penggerak Crane

Motor listrik ini digunakan sebagai sumber daya penggerak crane yang menghasilkan output poros/shaft. Dalam hal ini jumlah motor listrik yang dipakai sebanyak 2 buah yang dipasang pada kedua end carriage.

2.3.2. Rel Jalan

Rel jalan ini digunakan sebagai lintasan roda jalan pembawa crane. Dengan menggunakan rel, pergerakan roda akan menjadi lebih halus

dikarenakan bidang kontak yang lebih kecil. Pergerakan menjadi lebih kuat dan stabil karena adanya alur roda sesuai rodanya.

2.3.2.1. Batang Rel

Batang rel digunakan untuk dudukan tempat roda jalan.

2.3.2.2. Rangka Jalan Rel

Rangka jalan ini merupakan landasan/ tempat untuk batang rel yang mempunyai suatu ketinggian yang disesuaikan dengan ketinggian angkat maksimum yaitu 6 meter. Rangka jalan menggunakan baja H profil dengan sambungan baut dan las.

17

BAB III

PROSEDUR PENELITIAN

Seperti penjelasan pada bab II sebelumnya, bahwa peralatan crane ini mempunyai 3 bagian komponen utama, yaitu :

A. Unit Hoisting

B. Troli dan Jembatan Jalan / Girder

C. Pembawa Crane ( End Carriage ) dan Rel Jalan Berikut Penganalisaan dari 3 komponen utama diatas :

3.1. Unit Hoisting

Komponen pembentuk hoisting terdiri dari :

3.1.1. Tali Baja (Wire Rope)

Berdasarkan standart spesifikasi unit hoisting yang diambil , diameter kawat tali (d) adalah 12,5 x 2 (diameter 12,5 mm x 2 kawat tali) untuk itu perlu ditentukan kekuatan putus tali maksimum untuk dapat menahan beban 3 ton. Jenis kabel adalah 6 x 37 = 222 standar hoisting rope dengan lapisan dalam tali tipe lilitan kanan kiri.

Diameter untuk I kawat tali (δ) :

-18 maka : d δ = ---1,5 . V i dimana :

d = diameter tali baja = 12,5 mm

i = Jumlah kawat dalam tali = 6 x 37 = 222 buah kawat Sehingga didapat : 12,5 δ = ---1,5 . V 222 = 0,56 [mm]

Luas penampang tali ( A ) : A = ¼ . π . δ². 222

= ¼ . π . (0,56)². 222 = 54,68 [mm²]

Kekuatan putus tali maksimum ( σb ) : S

A = --- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- (Ref N..Rudenko hal 34)

-σ _ d . E’

--- ---

19 A = Luas penampang tali

= 54,68 [mm²]

S = Gaya tegang maksimum tali ( lihat perhitungan dibawah ) E’ = Modulus elastisitas koreksi dari tali baja

= 3/8 x 21 10⁵= 8 . 10⁵[kg/cm²] = 8 . 10³[kg/mm²]-----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref N..Rudenko hal 34)

-d/Dmin = Perbandingan antara diameter tali dengan diameter minimum drum = 1/16 (untuk jumlah lengkung = 1 ), maka Dmin/d = 16

(Ref. N..Rudenko tabel 7 hal 33)

i = Jumlah kawat dfalam tali

= 222 buah kawat

k = Faktor keamanan

= 5,5 -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref.N..Rudenko tabel 9 hal 36)

-Karena adanya puli, maka tali menerima beban tarikan sebesar ½ kali beban angkat maksimum + kait.

Besar gaya tegang maksimum tali ( S ) : G + Go

S = --- -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko hal 35)

-z . η dimana :

G = Berat beban maksimum yang diangkat = 3 [ton] = 3000 kg

20 Z = Jumlah tali

= 2 buah

η = effisiensi pulley ( diambil 0,95 ) maka gaya tegang maksimum tali :

3000 + 30 S =

---2 . 0,95

= 1594,7 [kg] ~ 1595 [kg]

Besar tegangan putus maksimum tali (σb) : 1595 54,68 = ---σb _ 1 . 8 x 10³ --- --- ---5,5 16 1,5 V222 σb 1595 --- - 22,38 = --- = 29,17 5,5 54,68 σb = 283,525 [kg/mm²]

Tegangan putus pada tali ditentukan sebesar 320 [kg/mm²] untuk diameter tali 12,5 [mm] sesuai spesifikasi alat (unit hoisting), untuk itu dilakukan

penganalisaan ulang beban tarikan tali : 1595

A = --- = 45 [mm²] 320 _ 1 . 8 x 10³

--- ---

21 Diameter untuk satu tali kawat (δ) :

4 . A 4 . 45

S = V --- = V --- = 0,51 [mm]

222 . π 222 . π

Diameter tali (d) :

d = 1,5 . 0,51 . √ 222 = 11,4 [mm]

Pemeriksaan terhadap beban gaya putus pada tali (Pb) : Pb = σb . A = 320 x 45 = 14400 [kg]

3.1.2. Puli dan drum ( Drum and Pulley ) 3.1.2.1. Puli

Puli yang digunakan adalah jenis puli bebas/gerak karena puli dapat bergerak naik/turun sesuai dengan gerakan pengangkatan/penurunan beban. Dengan sistem puli bebas akn memberikan bati terhadap gaya dan kecepatan.

Seperti pada gambar dibawah, bahwa jarak pergerakan tali s setara dengan 2 kali jarak beban angkat. Sehingga untuk waktu yang sama kecepatan tali c setara dengan kecepatan beban v.

22

gambar 3.1. Sistem puli bebas

Dapat ditulis : c = 2 x v

Untuk menentukan diameter puli minimal didasarkan pada sistem dan model pembebanan yang dipakai pada diameter tali serta jumlah lengkungan : Dmin/d = 16

Dmin = 16 x d

= 16 x 12,5 = 200 [mm]

Sesuai tabel spesifikasi, maka penentuan diameter puli (Dp) diambil adalah : Dp = 250 [mm] > 200 [mm]

Sehingga ukuran puli [mm] sesuai standar adalah sebagai berikut :

Dp = 250 I = 10

a = 40 r = 8,5

23

c = 7 r2 = 3,0

e = 1 r3 = 12

h = 25 r4 = 8 -------------------------------------------- (Ref. N..Rudenko hal 63)

-gambar 3.2. Dimensi ukuran roda puli

3.1.2.2. Drum

Bahan material yang digunakan untuk drum lasan adalah baja 3 yang mempunyai tegangan izin (σ_comp) 18 [kg/mm²].--_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref.. N..Rudenko hal 67)

-Penentuan diameter drum minimal juga didasarkan pada jumlah lengkungan dari sistem puli yang digunakan, yaitu :

Dmin/d = 16 (jumlah lengkungan =1)

Dmin = 16 x d

= 16 x 12,5 = 200 [mm]

Sesuai tabel spesifikasi, diameter drum (Dd) adalah : Dd = 260 [mm] > 200 [mm]

24

Karena putaran drum yang relatif rendah, kemungkinan terjadinya tumpang tindih tali cukup kecil, karena itu tipe alur yang digunakan adalah alur standar dimensi alur yang disesuaikan pada diameter tali.

Dimensi alur drum yaitu [mm]:-----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko tabel 17 hal 66)

-r1 = 8 c1 = 4

S1 = 15

gambar 3.3. Dimensi alur drum

Jumlah alur tali pada drum (z). H . i

Z = --- + 2 -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko hal 65)

-π

. Dd

dimana :

H = tinggi angkat crane = 6 [m] = 6000 [mm] Dd = diameter drum

25 i = perbandingan sistem tali

= 1 maka didapat : 6000 . 1 z = --- + 2

π

. 260 = 9.35 alur ~ 10 alur Panjang drum (L) : H . i

L = [ --- + 12 ]. S1 -------------------------------------------------------------------------- (Ref.. N..Rudenko hal 66)

-π

. Dd

dimana :

S1 = jarak pitch alur = 15 [mm]-----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko tabel 17 hal 66)

-6000 . 1

L = [ --- + 12 ]. 15

π

. 260

= 290,18 [mm]

26 Tebal dinding drum (

ω) :

ω

= 0,02 . Dd + (0,6 s/d 10 mm) –diambil 8 [mm] -------------------------------------------- (Ref. N..Rudenko hal 66)-

ω

= 0,02 . 260 + 8

= 13.2 [mm] ~ 14 [mm]

Tegangan pada drum (

σ

comp) : S

σ

comp = --- --_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref.. N..Rudenko hal 67)

-ω

. S1 dimana :

S = gaya tegang maksimum untuk 1 tali = 1595 [kg]

ω

= tebal dinding drum = 14 [mm]

1595

σ

comp = --- = 7,6 [kg/mm²] < 18 [kg/mm²] (aman)

14 . 15

Besar tegangan dari hasil perhitungan lebih kecil dari tegangan ijin bahan drum lasan, yaitu 18 [kg/mm²]. Maka drum aman terhadap beban angkat maksimum. Baut pengikat tali pada drum :

27

gambar 3.4. Baut pengikat tali pada drum

Untuk tali diameter 12,5 [mm] ini digunakan baut pengikat dengan diameter ukuran ulir 16 [mm] dengan panjang 45 [mm] sesuai standar.

Berikut ukuran standar Soviet untuk mengikat tali drum [mm] :

(Ref.. N..Rudenko tabel 18 hal 69)

k = 52 t = 35

do = 16 I = 45

c = 5

jumlah ikatan = 1

3.1.3. Kait (Hook)

Kait yang digunakan adalah kait tunggal dengan bahan kait terbuat dari baja karbon JIS G 4501 jenis S40C yang mempunyai kekuatan tarik 55 [kg/mm²]. Tegangan tarik yang diijinkan (

σ

1) denganmengambil angka keamanan k = 5,5 adalah sebagai berikut :

28 55

σ

1 = --- = 10 [kg/mm²]

5,5 Perhitungan dimensi kait :

Tegangan tarik yang terjadi pada leher kait (

σ

1) :

gambar 3.5. Kait tempa standar

Tangkai kait diperiksa tegangan tariknya pada daerah yang berulir (diambil di sebagai diameter yang lebih kecil).

Q

σ

1 = --- = 10 [kg/mm²] -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko hal 79)

-¼ .

π

. (d1)² dimana :

Q = beban angkat maksimal = 3000 [kg]

29 d1= diameter minimal dalam ulir

= 20,8 [mm] untuk M24-----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref..Dasar perencanaan dan pemilihan bahan. Sularso hal 290)

-maka didapat : 3000

σ

1 =

---¼ .

π

. (20,8)²

= 8,8 [kg/mm²] < 10 [kg/mm²]

Tegangan yang terjadi pada leher kait lebih kecil dari tegangan tarik ijin bahan kait sehingga kait aman terhadap beban maksimum.

Tinggi minimum mur kait (H) : Q . t

H = --- -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko hal 79)

-¼ .

π

. (do-di)². P

dimana :

Q = beban angkat maksimum = 3000 [kg]

t = jarak pitch ulir = 3 [mm]

do = diameter luar ulir = 24 [mm]

30 di = diameter dalam ulir

= 20,8 [mm]

P = tegangan tekanan aman untuk baja 300 s/d 350 [kg/cm²] = diambil 350 [kg/cm²] -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko hal 75)

-sehingga didapat : 3000 . 3

H = ---

---¼ .

π

. (24² - 20,8²). 3,5

= 22,8 [mm]

Dalam hal ini tinggi mur kait dibuat 25 [mm].

Tinjauan kekuatan kait terhadap tegangan tarik dan tekan :

Berdasarkan gambar 3.5 diatas, maka penampang kritis kait karena beban digambarkan sebagai berikut :

31

Dari tabel standar untuk kait tunggal diketahui :-----_---_---_---_--- (Ref..Mesin tabel 19 N..Rudenko hal 78)

-F = luas bagian kritis

= 41,1 [cm²] = 4110 [mm²]

Xc = jarak antara centroid dan kontur dalam = 3,96 [mm] = 39,6 [mm]

f1 = luas perencanaan daerah 1 = 1,69 [cm²] = 169 [mm²] f2 = luas perencanaan daerah 2

= 3,97 [cm²] = 397 [mm²] ρ = jari – jari kelengkungan kait

= 7,96 [mm] = 79,6 [mm]

Faktor x didapat : 2 ( f₁– f₂)

X = --- -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref.. N..Rudenko hal 79)

-- F

2 ( 169 – 397 )

=

--- 4110

32 Jarak antar garis nol dengan titik pusat (γ) :

ρ . x

γ = --- -------------------------------------------------------------------------------------- (Ref. N..Rudenko hal 79)

-1 + x 79,6 . 0,11 = ---1 + 0,---1---1 = 7,89 [mm] e₁ = Xc – γ = 39,6 – 7,89 = 31,71 [mm]

a = 80 [mm] ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- (Ref. N..Rudenko tabel 19 hal 78)

-h = 90 [mm] ( diasumsikan ) e2 = h - e1

= 90 – 31,71 = 58,29 = 58,29 [mm]

Besar tegangan tarik yang terjadi (

σ

II) :

Q 1 2 e1

σ

II = --- . --- . --- -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref. N..Rudenko hal 79)

-F x a

3000 1 2 . 31,71

= --- . --- .

---4110 0,11 80

33 Besar tegangan tekan yang terjadi (

σ

II) :

Q 1 e2

σ

II = _ --- . --- . ---F x (a/2 + h) 3000 1 58,29 = --- . --- . ---4110 0,11 (80/2 + 90) = 2,99 [kg/mm²]

Tegangan tarik dan tekan pada penampang kritis lebih kecil dari tegangan ijin bahan kait, yaitu 10 [kg/mm²]. Maka kait aman terhadap beban angkat maksimum.

3.1.4. Motor Listrik Penggerak Drum dan Rem 3.1.4.1. Motor Penggerak Drum

Seperti yang sudah dijelaskan pada bab sebelumnya, bahwa motor penggerak

yang digunakan adalah motor listrik . Maka perhitungan beban daya minimum motor (P min) yang digunakan unmtuk pengangkatan beban :

Q . V

P min = --- -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_-----_----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref..Mesin Pengangkat N..Rudenko hal 234)

-75 . ηm

Dalam hal ini kecepatan angkat sesuai spesifikasi 6 [m/menit], sehingga kecepatan tali adalah 2 kali kecepatan angkatnya yaitu 12 [m/menit].

34 Dimana :

Q = beban angkat + kait = 3030 [kg]

V = kecepatan angkat beban = 6 [m/menit] = 0,1 [m/detik] ηm = effisiensi motor = 0,85 maka didapat : 3030 . 0,1 P min = ---75 . 0,85 = 4,75 [hp] * 1 [kW] = 1,36 [hp] = 3,49 [kW]

Untuk mendapatkan kecepatan angkat 6 [m/menit], maka besarnya putaran drum [Nd] adalah :

π .

Dd. Nd

V₁ =

---1000 1000 . V1

Nd = --- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- (Ref..Mesin Pengangkat N..Rudenko hal 235)

35 dimana : V1 = kecepatan tali = 12 [m/menit] Dd = diameter drum = 260 [mm] maka didapat : 1000 . 12 Nd =

---π .

260 = 14,69 [rpm] ~ 15 [rpm]

Dari hasil perhitungan didapat daya minimum ( P min ) sebesar 3,49 [kW] dan besar putaran drum 15 [rpm].

Untuk itu pemilihan motor listrik untuk drum yang sesuai pada data spesifikasi adalah :

Tipe : Motor AC 3 phase 200 V [reduction ratio = 43].

 Daya terpasang (P) = 5,03 [hp] ~ 3,7 [kW] – 4 pole

 Putaran nominal / input (Nm) = 750 [rpm]

 Reducer = 1/43

 Putaran output (Nout) = 17 [rpm]

 Torsi output = 270 [kg.m]

 Momen girasi (GD2

36 Perhitungan kekuatan motor :

Untuk memindahkan putaran ke drum digunakan kopling flens tetap (direncanakan D = 250 mm), sehingga momen girasi kopling diperhitungkan sebagai berikut : Momen ayun kopling :

GD²

I = --- -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref..Mesin Pengangkat N..Rudenko hal 289)

-4 . g GD² = 4 . g . I Dimana : GD² = momen girasi g = kecepatan gravitasi = 9,81 [m/det²] I = momen inersia = 0,03 [kg.cm/det²] = 0,0003 [kg.m/det²] (GD²)_kopling = 4 . 9,81 . 0,0003 = 0,012 [kg.m²] momen girasi total motor adalah :

(GD²)total motor = (GD²)motor +rem+ (GD²)kopling

] = 0,047 + 0,012

= 0,059 [kg.m²]

Dengan putaran poros input 750 [rpm], maka momen statis (Mstatis) pada porosmotor adalah :

37 P

Mstatis = 716,2 . --- -----_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_---_--- (Ref..Mesin Pengangkat N..Rudenko hal 292)

-N Dimana :

P = 3,49 x 1,36 = 4,75 [hp] N = putaran input motor

= 750 [rpm] maka didapat : 4,75 Mstatis = 716,2 . ---750 = 4,54 [kg.m]

Momen dinamis (Mdinamis) pada waktu start pengawalan :

δ . (GD2

)total motor. N 0,975 . Q . V²

Mdinamis = --- +

---375 . ts N . ts. ηm

(Ref..Mesin Pengangkat N..Rudenko hal 293)

dimana :

δ = koefisien karena pengaruh masa pada mekanisme transmisi

= 1,1 s/d 1,25 (diambil 1,2)--- (-Ref..Mesin Pengangkat N..Rudenko hal 293)

(GD²)total motor = momen girasi total motor

38 Q = beban angkat + kait

= 3030 [kg] V = kecepatan angkat

= 6 [m/menit] = 0,1 [m/detik] N = putaran motor input

= 750 [rpm]

ts = waktu pengawalan start = 3 [detik] ηm = efisiensi motor = 0,85 maka : 1,2 . 0,059 . 750 0,975 . 3030 . (0,1)² M_dinamis = --- + ---375 . 3 750 . 3 . 0,85 = 0,06 [kg.m]

Momen total starting motor (M_motor) : Mmotor = Mstatis+ Mdinamis

39 Momen gaya ternilai pada motor (Mrate) :

Prate

Mrate = 716,2 . ---N dimana :

Prate = daya ternilai pada motor

= 3,7 [kW] = 5,03 [hp] N = putaran input motor

= 750 [rpm] maka : 5,03 Mrate = 716,2 . ---750 = 4,8 [kg.m]

Kekuatan motor diperiksa terhadap besarnya beban berlebih yang terjadi saat starting motor. Beban berlebih yang diijinkan tidak boleh melebihi 1,75 s/d 2,00 (175 % s/d 200 %). Dalam hal ini untuk amannya diambil besarnya 2,00 atau 200 %. Untuk itu besarnya beban yang terjadi adalah :

M_maksimum

Beban berlebih = --- --- (-Ref..Mesin Pengangkat N..Rudenko hal 300)

Mrate

Dimana :

M_maksimum = Mmotor

40

Mrate = 4,8 [kg.m]

Maka :

4,6

Beban berlebih = --- = 0,96 atau 96 % < 200 %

4,8

Sehingga dapat disimpulkan bahwa motor aman dari kebakaran akibat beban berlebih saat starting.

3.1.4.2. Rem (Brake)

Posisi kedudukan rem didalam unit hoisting crane dapat digambarkan sebagai berikut :

41

Rem yang digunakan harus dapat menahan beban maksimum yang terjadi. Dan untuk keamanan momen rem yang direncanakan dibuat 2 kali lebih besar dari momen rate/ terpasang pada motor.

Mbr = 2 x Mrate

= 2 x 4,8 = 9,6 [kg.m]

Bahan rem yang digunakan yaitu rem asbes yang dilapisi jaringan serat kuningan dengan koefisien gesek (µ) antara 0,35 – 0,45

(ref. materials handling equipment N. rudenko tabel 25 hal 125)

dengan sudut kontak pengereman 70º. Diameter silinder rem (tromol rem) dibuat sebesar 300 [mm] dan lebar 80 [mm]. sehingga dari data diatas tekanan satuan (P) pada sepatu rem yaitu:

Mbr .1

P = --- ---(ref. materials handling equipment N. rudenko hal 158)

µ .D . b . 1 dimana : Mbr = momen pengereman = 9,6 [kg.m] = 960 [kg.cm] µ = koefisien gesek = 0,35

D = diameter tromol rem = 300 [mm] = 30 [cm]

42 b = lebar lapisan rem

= 50 [mm] = 5 [cm] (direncanakan) l = Panjang lapisan rem

= 200 [mm] = 20[cm] (direncanakan) sehingga didapat : 960.1 P = ---0,35 . 30 . 5 . 20 = 0,91 [kg.cm²]

Kecepatan keliling tromol rem (V) : π . D . N

V =

---1000

dimana :

D = diameter tromol rem = 300 [mm]

N = putaran tromol rem = putaran drum = 15 [rpm]

43 maka besarnya V adalah :

π .

300 . 15

V =

---1000

= 14 [m/menit] = 0,24 [m/detik] Perkalian nilai P . V didapat :

P . V = 0,91 . 0,24

= 0,22 [kg.m/detik.cm²]

Nilai P . V yang diijinkan untuk pelayanan ringan ditentukan tidak melebihi 15 s/d 30 [kg.m/detik.cm²] ---(ref. materials handling equipment N. rudenko hal 153)

44

3.2. Troli dan Jembatan jalan/ Girder

Troli merupakan bagian peralatan yang menggerakan hoisting searah lebar ruangan/ gedung dengan menggunakan roda penggerak dan berjalan diatas jembatan jalan (girder profil I beam). Sehingga kedua pealatan ini merupakan bagian yang saling berkaitan.

3.2.1. Troli

Berikut penganalisaan dari bagian komponen troli adalah :

3.2.1.1. Roda penggerak troli

bahan material yang digunakan adalah besi tuang dengan kekuatan bahan 7200 [kg/cm²] dengan kekerasan antara 170 s/d 230 HRB. Dari pemilihan bahan yang dipilih akan dilakukan analisa kekuatan terhadap beban maksimum yang diterima roda. Dengan mengasumsikan bahwa beban terbagi merata pada empat roda, maka beban vertikal yang diterima untuk tiap roda (Pv) adalah :

Q + Go

Pv =

---4

dimana :

Q = beban angkat maksimal = 3000 [kg]

45

Go = berat total hoisting ( faktor beban pengaman diambil 10%) = 320 + 10% x 320 = 352 [kg] sehingga didapat : 3000 + 352 Pv = ---4 = 838 [kg]

Dari reaksi gaya vertikal roda, maka gaya tekan normal (Pn) yang terjadi karena kemiringan flens (kemiringan profil sebesar 8˚) adalah:

gambar 3.8 Gaya aksi - reaksi roda penggerak dari flens

Gaya reaksi normal :

46 Pv PN = ---Cos α 838 = ---Cos 8 = 846,235 [kg] ~ 847 [kg]

Tegangan tekan satuan (

σ

Rmaks) roda terhadap girder dihitung sebagai berikut : P . k

σ

Rmaks = 400 V --- ---(ref .materials handling equipment. N. rudenko hal 225)

B . R Dimana :

P = beban yang diterima tiap roda = 847 [kg]

k = koefisien kecepatan gelinding roda (0,12 – 1) Vroda penggerak= 25 [m/menit]

= 0,5 V = 0,5 . 0,417 = 0,208

b = lebar jari-jari roda (direncanakan B = lebar roda = 30 [kg] ) B b = ---Cos 8 30 = --- = 30,3 [mm] = 3,03 [cm] Cos 8

47 R = jari rata-rata roda

= 0,5 . 98 = 49 [mm]= 4,9 [cm] Sehingga didapat : 847 . 0,208

σ

Rmaks = 400 V ---3,03 . 4,9 = 1377,76 [kg/cm²] ~ 1378 [kg/cm²]

Tegangan tekan maksimum roda tidak boleh melebihi dari tegangan tekan yang diijinkan bahan roda besi tuang yaitu 3500 [kg/cm²]. Sehingga dapat

disimpulkan bahwa roda penggerak mampu menahan baban angkat maksimum yang diterima.

Roda penggerak juga akan mengalami resistensi/ tahanan jalan terhadap gerakan pada arah horizontal, dapat dilihat pada gambar di halaman berikut ini : Rumus menetukan tahanan jalan (W) adalah :

d 2. k δ h 0,024

W = (Q+Go) .[ μ . --- + --- + μ1 . --- + μ12 ---- + --- ].β

D D D R R

48

Gambar 3.9. Resistensi jalan roda Dimana :

Q = beban angkat maksimum = 3000 [kg]

Go = berat total hoisting = 352 [kg]

μ = koefisien gesek bantalan roda = 0,1

d = diameter bantalan roda = 25 [mm] = 2,5 [cm] D = diameter roda

= 98 [mm] = 9,8 [cm] R = jari – jari

49 k = koefisien gesek roda

= 0,05

μ1 = ditentukan antara 0,15 s/d 0,2 = diambil 0,2

δ = besar kelonggaran roda dan rel/ girder = (51 – 13) / 2 [mm] = 19 [mm] = 1,9 [cm]

h/R = factor pemusatan tegangan ---(ref .ilmu kekuatan bahan table 3-1 hal 503)

= 0,5

β = factor koefisien dengan memperhatikan factor kenaikan tahanan = 1,2

Besar nilai resistensi total (W) :

2,5 2. 0,05 1,9 0,024

W = (3000+352).[ 0,1 --- + --- + 0,2 . --- + 0,2². 0,5 + --- ].1,2

9,8 9,8 9,8 4,9

= 399,42 [kg] ~ 400 [kg]

3.2.1.2. Transmisi Putaran Roda Gigi

Kecepatan roda penggerak didapat dari transmisi roda gigi yang mereduksi putaran output motor listrik penggerak. Roda gigi yang digunakan adalah roda gigi lurus yang saling bertautan satu sama lainnya. Reduksi putaran dari motor listrik roda penggerak dapat digambarkan seperti gambar dibawah ini :

50

Gambar 3.10..Transmisi putaran pada troli

Putaran dari roda penggerak (Nroda) adalah : π . Droda. Nroda Vroda = ---1000 maka: 1000 . Vroda Nroda = ---π . Droda dimana : Vroda = 25 [m/menit] Droda = 98 [mm]

51 Sehingga didapat : 1000 . 25 Nroda = ---π . 98 = 81,2 [rpm] ~ 82 [rpm]

Putaran roda penggerak adalah sama dengan putaran roda gigi lurus 2 (N2) : Nroda = N2 = 82 [rpm]

Perbandingan transmisi roda gigi (i) :

Jumlah gigi lurus 2 Z2 N1

i = --- = - =

---Jumlah gigi lurus 2 Z1 N2 Dimana : Z1 = 19 gigi Z2 = 60 gigi Maka didapat : 60 i = ---19 = 3,16

52 Putaran roda gigi lurus I (N1) adalah : N1 = i . N2

= 3,16 . 82

= 259 [rpm] ~ 260 [rpm]

maka putaran output dari shaft motor listrik ditentukan sebesar 260 [rpm] Analisa kekuatan roda gigi lurus:

 Perencanaan untuk roda gigi lurus 1 (pinion).

Bahan = besi cor/ cast iron type FC 30

Jumlah gigi (Zp) = 19 buah Kekuatan tarik (σt) = 30 [kg/mm²] Tegangan ijin statis (fo) = 1050 [kg/cm²]

Putaran (Np) = 260 [rpm]

Lebar gigi (b) = 30 [mm]

Profil gigi = 20^ofull depth involute system  Untuk roda gigi lurus 2 (gear):

Bahan = besi cor/ cast iron type FC 30

Jumlah gigi (Zp) = 60 buah Kekuatan tarik (σt) = 30 [kg/mm²] Tegangan ijin statis (fo) = 1050 [kg/cm²]

Putaran (NG) = 82 [rpm]

53 Kecepatan linier pitch (V) :

π. Dp . Np π . m . Zp . Np

V = --- =

---100 ` 100

dimana :

m = modul gigi

Zp = jumlah gigi pinion = 19 buah Np = putaran pinion = 260 [rpm] maka didapat : π . m . 19 . 260 V = ---100 = 156 m [m/menit] = 2,6 m [m/detik] Beban tangensial (WT) : 4500 . P .

WT = --- . Cs ---(ref .machine design. Khurmi hal 1007)

V Dimana :

P = daya terpasang pada motor listrik troli …… (lihat data spesifikasi) = 0,75 [kW] = 1,02 [hp]

Cs = factor pelayanan

54 V = kecepatan garis pitch

= 156 m [m/menit] sehingga :

4500 . 1,02 37

WT = --- . 1,25 =

---156 m m

Faktor bentuk gigi (y) : 0,912

Y = 0,154 - --- ---(ref .machine design. Khurmi hal 1001)

Z Untuk pinion (yP) : 0,912 Yp = 0,154 - --- = 0,11 19 Untuk gear (yG) : 0,912 YG = 0,154 - --- = 0,139 60 Perkalian σopxy adalah :

Karena bahan pinion dan gear sama , maka perhitungan beban gigi diambil pada pinion (yp).

55 Faktor kecepatan (Cv) :

3

Cv = --- ---(ref .machine design. Khurmi hal 1001)

3 + v dimana : v = 2,6 m [m/detik] 3 Cv = ---3 + 2,6 m

Dengan menggunakan persamaan Lewis untuk pinion adalah : WT = (σopx Cv) . b . π . m . yP ---(ref .machine design. Khurmi hal 1008)

dimana :

σop = tegangan ijin statis pinion = 1050 [kg/cm²] Cv = factor kecepatan 3 = ---3 + 2,6 m b = lebar gigi = 30 [mm] = 3 [cm] m = modul gigi

yP = factor bentuk gigi pinion = 0,11

56 3 WT = 1050 x --- . 3 . π . m . 0,11 3 + 26 m 3266 m WT = ---3 + 2,6 m 37 3266 m --- = ---m 3 + 2,6 m 3266 . m² = (111 + 96,2 m)

Dengan menggunakan cara hit and trial, didapat harga m = 0,2 [cm] = 2 [mm]. Maka harga modul (m) sebesar 2 [mm]

Sehingga didapat : Diameter pinion (DP) = 2 . Zp = 2 . 19 = 38 [mm] Diameter gear (DG) = 2 . ZG = 2 . 60 = 120 [mm]

3.2.1.3. Motor Listrik Penggerak Troli

Troli ini akan digerakan oleh motor listrik. Daya minimum terpasang pada motor untuk menggerakan troli (Ptroli) adalah :