PERANCANGAN MEKANISME SPREADER GANTRY
CRANE DENGAN KAPASITAS 40 TON DENGAN
TINGGI ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG
DIPAKAI DI PELABUHAN LAUT
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
MUHAMMAD ANHAR PULUNGAN
NIM. 040401049
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur
penulis
panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia danrahmatNya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat
menyelesaikan Skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di
Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi
yang dipilih, diambil dari mata kuliah Mesin Pemindah Bahan, yaitu “ PERANCANGAN
MEKANISME SPREADER GANTRY CRANE KAPASITAS ANGKAT 40 TON DENGAN TINGGI
ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG DIPAKAI PADA PELABUHAN LAUT “.
Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan
pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan,
menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing.
Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Abdul Kholid Pulungan. Spd dan Ibunda
Iswita, adik-adik tersayang (Muhammad Iqbal Pulungan dan Mailita Sari
Pulungan) atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan tanggung jawab yang selalu
menyertai penulis, dan kepada saudari Aninta Khairunnisa yang telah
memberikan penulis semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
2. Ir. Alfian Hamsi, M.SC , selaku dosen pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing penulis hingga Skripsi ini
dapat terselesaikan,
3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,ST,
MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik
USU,
4. Bapak Ir. Tugiman, MT dan Ir Jaya Arjuna MSc sebagai dosen pembanding yang
dapat menyempurnakan hasil dari seminar saya.
6. Bapak Sigit selaku pembimbing dari PT. PELABUHAN INDONESIA I UNIT
TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang telah banyak memberikan data
survei kepada penulis,
7. Bapak Drs. H. M. Edy Zulkarnain, AK, MSi selaku pembimbing dari PT.
PELABUHAN INDONESIA I UNIT TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang
telah banyak memberikan data kepada penulis
8. Teman-teman stambuk 2004 khususnya, yang menjadi teman diskusi dan
menemani penulis selama mengikuti studi dan menyusun skripsi ini.
9. Serta semua pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Skripsi
ini.
Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan
di masa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini berguna bagi kita semua.
Semoga Allah SWT selalu menyertai kita.
Medan, Maret 2009
Penulis,
Muhammad Anhar Pulungan
DAFTAR ISI
KATA PENGHANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Perancangan... 1
1.2 Tujuan Perancangan ... 2
1.3 Batasan Masalah Perancangan ... 2
1.4 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Mesin Pemindah Bahan ... 4
2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat ... 4
2.3 Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ... 5
2.4 Gantry Crane ... 8
2.5 Cara Kerja Gantry Crane ... 11
2.5.1 Gerakan Hoist ... 11
2.5.4 Spesifikasi Perancangan ... 12
2.5.5 Spreader ... 12
2.5.5.1 Tali Baja ... 13
2.5.5.2 Puli dan Sistem Puli ... 14
2.5.5.3 Drum ... 16
BAB III METHODOLOGI PERANCANGAN MEKANISME SPREADER ... 20
3.1 Pengumpulan Data ... 20
3.2 Parameter yang diamati ... 21
3.2.1 Karakteristik Mesin Pengangkat ... 21
3.2.2 Number of bend Puli ... 22
3.2.3 Kondisi Operasi ... 22
3.3 Perhitungan Mekanisme Gantry ... 23
3.4 Perhitungan Mekanisme Spreader ... 28
3.4.1 Perhitungan Tali Baja ... 28
3.4.2 Perhitungan Drum... 33
3.4.3 Perhitungan Puli... 36
3.4.4 Perhitungan Spreader ... 37
3.4.5 Perhitungan Motor Penggerak Spreader ... 43
3.4.5.1 Perhitungan Transmisi Mekanisme Spreader ... 46
3.4.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I ... 47
3.4.5.4 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat II ... 52
3.4.5.5 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat III ... 54
3.4.6 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Spreader ... 57
3.5 Perhitungan Mekanisme Trolley ... 60
3.5.1 Perhitungan Tali Baja ... 60
3.5.2 Perhitungan Drum... 67
3.5.3 Perhitungan Puli... 69
3.5.4 Perhitungan Motor Penggerak Trolley ... 69
3.5.5 Perhitungan Transmisi Mekanisme Trolley ... 72
3.5.5.1 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I ... 73
3.5.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat II ... 74
3.5.5.3 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat III ... 75
3.6 Perhitungan Konstruksi Boom dan Girder ... 77
3.6.1 Perhitungan Boom ... 77
3.6.2 Perhitungan Girder ... 80
3.7 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Trolley ... 83
3.8 Perhitungan Mekanisme Gantry ... 85
BAB IV PERHITUNGAN BANTALAN dan KOPLING ... 87
4.1 Pehitungan Bantalan Poros Utama Pada Spreader ... 87
4.2 Perhitungan Bantalan Poros Utama Pada Trolley ... 89
4.3. Perhitungan Kopling Pada Spreader ... 90
4.4 Perhitungan Kopling Pada Trolley ... 93
BAB V KESIMPULAN... 95
SARAN ... 97
DAFTAR PUSTAKA... 98
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1. Effisiensi Puli
2. Harga Minimum Faktor K, e1 dan e2
3. Tipe Tali Baja
4. Jumlah Lengkungan Tali
5. Harga Faktor m, C, C1 dan C2
6. Harga a, z2
7. Sifat Mekanis Baja Paduan
8. Dimensi Alur Drum
9. Diameter Puli
10. Diameter Poros
11. Sifat-sifat Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin
12. Karakteristik Material Gesek
13. Dimensi Bantalan
14. Sifat-sifat Baja Pegas
15. Baja I Profil Normal
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1 1.1 Gantry Crane 2
2 2.1 Crane Berpalang 7
3 2.2 Crane Girder Tunggal Overhead 7
4 2.3 Crane Girder Ganda Overhead 8
5 2.4 Crane Gantry 8
6 2.5 Crane Semi Gantry 8
7 2.6 Spreader 10
8 2.7 Trolley yang Digerakkan Motor 10
9 2.8 Mobil Crane 11
10 2.9 Gambar Kountainer 11
11 2.10 Puli Tetap Tunggal 16
12 2.11 Sistem pada Drum 17
13 2.12 Drum 18
14 2.13 Diagram Alir pada Spreader 19
15 3.1 Gantry Crane 20
16 3.2 Mekanisme perhitungan dari Gantry 23
17 3.3 Arah Gaya pada batang A dan B 24
19 3.5 Arah Gaya pada titik C 25
20 3.6 Arah Gaya pada titik F 26
21 3.7 Arah Gaya pada titik G 26
22 3.8 Konstruksi Serat Tali Baja 29
23 3.9 Diagram Sistem Mekanisme Pengangkat 30
24 3.10 Diagram Lengkungan Tali 30
25 3.11 Puli 36
26 3.11 Spreader 38
27 3.12 Diagram Pembebanan pada Spreader 38
28 3.13 Diagram Benda Bebas pada tumpuan A 40
29 3.14 Diagram Benda Bebas pada tumpuan B 41
30 3.15 Tranmisi Mekanisme Pengangkat 46
31 3.16 Nama-nama Bagian Roda Gigi 49
32 3.17 Gaya pada Roda Gigi 50
33 3.18 Sistem Rem Pengangkat 57
34 3.19 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek 62
35 3.20 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Cakram 63
36 3.21 Diagram Sistem Trolley 64
37 3.22 Diagram Untuk Menentukan Tegangan Tali 64
38 3.23 Diagram Lengkungan 66
41 3.26 Kostruksi Girder 80
42 3.27 Pembebanan pada Girder 81
43 3.28 Diagram untuk menentukan tahanan Gesek 86
44 4.1 Bantalan Gelinding 87
45 4.2 Kopling Flens Kaku 91
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1 3.1 Dimensi-dimensi Puli 36
2 3.2 Tekanan yang DiizinkanDengan Kecepatan Luncur 37
3 3.3 Spesifikasi Hasil Perhitungan Roda Gigi 56
DAFTAR NOTASI
Notasi Keterangan Satuan
Q Kapasitas Maksimum Kg
S Tegangan Tali Maksimum Kg
p Kekuatan Putus Tali Kg
K Faktor Keamanan
Pb Beban Patah Kg
W Tahanan Akibat Gesekan Kg
d Diameter Dalam mm
D Diameter Luar mm
F114 Luas Penampang Tali Baja mm2
N Daya Hp
C Faktor KonstruksiTali
r Jari-jari mm
Z Jumlah Lilitan
H Tinggi Angkat m
L Panjang mm
w Tebal mm
v Kecepatan m/s
M Momen Kg.m
I Momen inersia mm4
g Gravitasi m/s2
t Waktu s
i Perbandingan Tranmisi
T Torsi N.m
m Modul mm
a Jarak Sumbu Poros mm
hk Tinggi Kepala Gigi mm
hi Tinggi Kaki Gigi mm
ck Kelonggaran Puncak mm
Ft Gaya Tangensial Kg
A Luas mm2
Y Faktor Bentuk Gigi
Sf Faktor Keamanan Bahan
f Lengkungan Tali Izin mm
Dw Diameter Roda Jalan mm
E Modulus Elastisitas Kg/m2
Fa Gaya Aksial N
Fr Gaya Radial N
b Tegangan Patah Kg/m2
i Tegangan Izin Kg/m2
Tegangan Geser Kg/m2
Koefisien Efek Massa
Koefisien Pengereman
Faktor Tahanan Puli
w Tegangan Lentur Kg/m2
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Perencanaan
Transport jarak jauh tetap merupakan faktor yang sangat penting saat ini
sebagai sarana untuk mengangkut barang-barang yang dibutuhkan manusia.
Untuk mengangkut barang dalam jumlah yang banyak serta jarak yang terpisah
oleh laut, maka pengangkutan dengan kapal laut merupakan sarana yang paling efektif.
Agar kualitas barang yang diangkut tetap baik, aman dan operasi bongkar muat
lebih cepat, maka dibuatlah suatu wadah barang yang dapat diangkut dari pelabuhan ke
kapal atau sebaliknya yang disebut dengan peti kemas, dimana wadah tersebut juga
dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai
tempat penyimpanan barang dan dengan demikian dapat mengurangi biaya
pengeluaran.
Kecenderungan untuk memakai peti kemas saat ini semakin tinggi seiring
dengan semakin berkembangnya pertumbuhan ekonomi indonesia yang terlihat
semakin ramainya kegiatan ekspor dan impor dipelabuhan-pelabuhan besar.
Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan suatu pesawat pengangkat yang dapat
mengangkat dan memindahkan peti kemas dari pelabuhan ke kapal atau sebaliknya
dengan gerak dan mobilitas yang baik dan aman.
Muatan dapat dibedakan menjadi muatan curah dan muatan satuan. Bahan
yang ditangani dalam bentuk curah terdiri atas banyak partikel atau gumpalan yang
homogen misalnya: batubara, bijih, semen, pasir, tanah, batu, tanah liat dan sebagainya.
Fasislitas transport mendistribusikan muatan ke seluruh lokasi di dalam
1.2. Tujuan Perencanaan
Perencanaan ini bertujuan untuk merancang sebuah pesawat pengangkat yaitu
Gentry Crane pada Spreader dan Trolley yang berguna untuk mengangkat peti kemas pada sebuah pelabuhan laut.
1.3 Manfaat Perancangan
Manfaat dari perancangan ini adalah untuk membantu mencari seluruh
kekuatan batang yang terjadi pada Gantry, Spreader dan Trolley serta mengaplikasikan
ilmu mata kuliah yang berhubungan dengan perancangan ini
1.4. Batasan Masalah Perencanaan
Pada perencanaan ini, Gantry Crane yang direncanakan digunakan untuk kapasitas angkat 40 Ton. Karena luasnya permasalahan yang terdapat pada perencanaan
Gantry Crane ini, maka perlu pembatasan permasalahan yang akan dibahas.
Pada perencanaan ini yang akan dibahas adalah mengenai komponen
Gambar 1.1 Gantry Crane
1.5. Sistematika Penulisan
Tugas Akhir ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap bab
adalah sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah,
dan sistematika susunan laporan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori mengenai teori mengenai Gantry Crane,
pemakaian Gantry Crane serta bagian utama Gantry Crane yang meliputi
Roda jalan, Trolley dan Spreader yang dipakai pada pelabuhan laut tersebut.
Bab III : Methodologi Perancangan Mekanisme Spreader
Bab ini berisikan data-data Gantry Crane, dimana pada data-data tersebut akan
Bab IV : Perhitungan Bantalan dan Kopling
Bab ini berisikan mengenai perhitungan bantalan dan kopling dari trolley dan
spreader yang akan dirancang.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan yang diperoleh dan saran untuk
pengembangan Gantry Crane selanjutnya.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan ini.
Lampiran
Lampiran berisikan tabel-tabel yang digunakan dalam perhitungan untuk menyusun
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mesin Pemindah Bahan
Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan
untuk memindahkan muatan dilokasi pabrik, konstruksi, tempat penyimpanan,
pembongkaran muatan dan sebagainya.
Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap aktivitas diatas,
akan meningkatkan effesiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.
Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas :
1. Pesawat Pengangkat
Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan
memindahkan barang dari suatu tempat ketempat yang lain yang
jangkauannya relatif terbatas. Contohnya; Crane, elevator, lift, excalator dll.
2. Pesawat Pengangkut
Pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan
tanpa berhenti dan dapat juga mengangkut muatan dalam jarak yang relatif
jauh. Contohnya; Conveyor.
Karena yang direncanakan adalah alat pengangkat peti kemas maka
2.2. Klasifikasi Pesawat Pengangkat
Menurut dasar rancangannya, pesawat pengangkat dikelompokkan atas tiga
jenis yaitu :
1. Mesin Pengangkat (Hoisting Machine), yaitu mesin yang bekerja secara periodik yang digunakan untuk mengangkat dan memindahkan beban.
2. Crane, yaitu kombinasi dari mesin pengangkat dan rangka yang bekerja secara bersama-sama untuk mengangkat dan memindahkan beban.
3. Elevator, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat beban pada jalur padu tertentu.
Sedangkan jenis-jnis utama Crane dapat dikelompokkan lagi menjadi :
1. Crane putar diam
2. Crane yang bergerak pada rel 3. Crane tanpa lintasan
4. Crane yang dipasang diatas traktor rantai 5. Crane tipe jembatan
Crane tipe jembatan dapat dikelompokkan lagi menjadi :
1. Crane berpalang
2. Crane berpalang tunggal untuk gerakan overhead
3. Crane berpalang ganda untuk gerakan overhead
4. Gantry Crane dan semi Gantry
2.3. Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat
Dalam pemilihan pesawat pengangkat perlu diperhatikan beberapa faktor
antara lain :
1. jenis dan ukuran dari beban yang akan diangkat, misalnya untuk beban terpadu;
bentuk, berat, volume, sifat rapuh dan liat, suhu dan sebagainya. Untuk beban
tumpahan; ukuran gumpalan, kemungkinan lengket, sifat-sifat kimia, sifat mudah
2. Kapasitas perjam. Crane jembatan dan truk dapat beroperasi secara efektif bila
mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja
yang berat.
3. Arah dan panjang lintasan. Berbagai jenis alat dapat mengangkat beban dalam arah
vertikal dan arah horizontal. Panjang jarak lintasan, lokasi dari tempat pengambilan
muatan juga sangat penting dalam menentukan pemilihan pesawat pengangkat
yang tepat.
4. Metode penumpukan muatan. Beberapa jenis peralatan dapat memuat atau
membongkar muatan secara mekanis sedangkan yang lainnya membutuhkan alat
tambahan khusus atau bantuan operator.
5. Kondisi lokal yang spesifik termasuk luas dan bentuk lokasi, jenis dan rancangan
gedung, susunan yang mungkin untuk unit pemerosesan, debu, keadaan lingkungan
sekitarnya dsb.
Gambar 2.2 Crane girder tunggal overhead
Gambar 2.5 Crane semi gantry
Pemilihan pesawat pengangkat juga ditentukan oleh pertimbangan dari segi
ekonominya, misalnya biaya pemasangan, operasi, perawatan, dan juga penyusutan dari
harga muka pesawat tersebut.
2.4. Gantry Crane
Gantry crane adalah termasuk dalam kelompok crane tipe jembatan dimana jembatannya dilengkapi dengan kaki pendukung yang tinggi dapat bergerak pada jalur
rel yang dibentang diatas permukaan tanah. Crane ini umumnya dioperasikan dilapangan terbuka, dan pada perencanaan ini gantry crane direncanakan dioperasikan pada sebuah pelabuhan laut untuk mengangkat peti kemas. Dalam mengoperasikan
Crane, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan operator sebelum menjalankan Crane:
1. Radius Beban
2. Tahanan Gelinding
3. Tahanan Kemiringan Benda Kerja
4. Koefisien Traksi
Adapun komponen utama gantry crane ini adalah :
1. Spreader
Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan atau penurunan dari atau ke kapal.
Tali
Puli
Spreader
Gambar 2.6 Spreader
2. Trolley
Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader dan juga untuk menggerakkan spreader pada saat mengangkat dan menurunkan peti kemas. Trolley
terletak pada konstruksi girder dan boom. Pada trolley ini juga kabin operator untuk mengoperasikan crane.
3. Gantry
Gantry bergerak sepanjang rel yang ditentukan untuk memudahkan menaikkan atau
menurunkan peti kemas. Pada Gantry terdapat rel yang memiliki panjang rel ±
1.000 meter. Dalam satu lintasan terdapat 6 gantry yang dimana ada 4 gantry yang
melayani internasional dan 2 gantry yang melayani domestik.
4. Peti Kemas
Peti kemas adalah Alat yang berfungsi sebagai penyimpan bahan baku produksi
ataupun bahan jadi. Peti kemas biasanya terbuat dari paduan logam tertentu. Peti
kemas biasanya terdiri dari ukuran yang berbeda-beda, untuk memudahkan
pengumpulan/ penyusunan peti kemas dibantu oleh mobil crane yang dimana mobil
crane dapat memindahkan peti kemas dari tempat satu ketempat lainnya yang
sudah ditentukan dari UTPK untuk menjaga keamanan dari kinerja Gantry Crane.
Gambar 2.8 Mobil Crane
Mobil Crane hanya berfungsi untuk menyusun dan memindahkan peti kemas dari
mobil container, selanjutnya mobil container membawa peti kemas tersebut ke
Gambar 2.9 Gambar Kontainer
2.5. Cara Kerja Gantry Crane
Gantry crane mempunyai tiga kabin untuk mengoperasikannya yaitu :
1. Kabin utama (kabin operator)
2. Kabin boom hoist
3. kabin pemeriksaan
Adapun cara kerja dari Gantry crane ini dapat dibagi atas empat gerakan yaitu :
1. Gerakan hoist 2. Gerakan transversal
3. Gerakan longitudinal
2.5.1. Gerakan Hoist
Gerakan hoist ini adalah gerakan atau turun untuk mengangkat tau menurunkan peti kemas yang telah dijepit oleh spreader yang diikat melalui tali baja yang digulung oleh drum, dimana drum ini digerakkan oleh elektromotor. Apabila posisi angkatnya
telah sesuai sperti yang dikehendaki maka gerakan drum ini dapat dihentikan melalui
2.5.2 Gerakan Transversal
Gerakan transversal ini adalah gerakan berpindah pada arah melintang yang dilakukan oleh trolley melalui tali baja yang digulung pada drum, trolley bergerak pada rel yang bergerak yang terletak diatas girder dan boom yang digerakkan oleh elektromotor. Gerakan ini akan berhenti jika arus listrik pada elektromotor diputuskan
dan sekaligus rem bekerja.
2.5.3 Gerakan Longitudinal
Gerakan longitudinal ini disebut juga gerakan gantry yaitu gerakan memanjang pada rel besi yang terletak pada permukaan tanah yang dilakukan melalui roda gigi
transmisi. Dalam hal ini motor memutar roda jalan kearah yang diinginkan (maju atau
mundur) dan setelah jarak yang diinginkan tercapai, maka arus listrik akan terputus dan
sekaligus rem bekerja.
2.5.4. Spesifikasi Perencanaan
Sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat pengangkat ini,
dibawah ini tercantum spesifikasi teknik dari crane pengangkat peti kemas yang diambil dari hasil survey pada PT. PELABUHAN INDONESIA I Cabang Belawan ;
Kapasitas angkat = 40 ton
Tinggi angkat = 41 meter
Kecepatan angkat = 50 m/menit
Panjang perpindahan trolley = 77 meter
Kecepatan trolley = 125 m/menit
Panjang perpindahan gantry = 240 meter
2.5.5. Spreader
Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan atau penurunan dari atau ke kapal. Pada spreader terdapat komponen utama yang
menunjang sistematis dari spreader tersebut, adapun komponen-komponen utama yang
terdapat pada spreader adalah:
2.5.5.1. Tali Baja (Wire Ropes)
Tali baja digunakan secara luas pada mesin-mesin pengangkat sebagai perabot
pengangkat. Pada tali baja kawat pada bagian luar akan mengalami keausan yang lebih
parah dan putus lebih dahulu dibandingkan dengan bagian dalamnya. Sehingga bagian
luar tali kawatnya mulai terputus-putus jauh sebelum putus dan menandakan tali baja
tersebut perlu diganti.
Tali baja terbuat dari kawat baja dengan kekuatan b = 130 sampai 200 kg/mm2 ,
didalam proses pembuatannya kawat baja diberi perlakuan panas tertentu dan digabung
dengan penarikan dingin, sehingga menghasilkan sifat mekanis kawat baja yang tinggi.
Tegangan tali maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :
1
ηη
n Q
S =
Dimana :
Q = 54000 Kg
n = Jumlah tali penggantung = 8
= Efesiensi puli = 0,918
dimana kekuatan putus tali sebenarnya
P = S.K
Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland yaitu 6 x 41+1 fibre core (N. Rudenko)
dengan :
• Beban patah : Pb = 45200 Kg
• Tegangan patah : b = 180 Kg/m
• Berat tali : W = 2,81 Kg/m
• Diameter tali : d = 27,8 mm
Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan :
Sizin =
K Pb
Tegangan tarik yang diizinkan :
izin =
K
b
σ
= 32,73 2
5 , 5 180
mm Kg
=
Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :
F114 =
50000
.
m b
D
d
K
S
−
σ
1
.d l
Q P =
Pemilihan Tali Baja
Fenomena yang sangat rumit terjadi di dalam pengoperasian tali, karena banyak
parameter yang tidak dapat ditentukan dengan tepat. Setiap kawat didalam tali yang
ditekuk mengalami tegangan yang rumit, yang merupakan gabungan tegangan tarik,
lentur dan puntir serta ditambah dengan saling menekan dan bergesekan diantara
kawat dan untaian. Akibatnya, tegangan total yang terjadi dapat ditentukan secara
analistis hanya pada tingkat pendekatan tertentu.
2.5.5.2. Puli dan Sistem Puli
Puli (disebut juga kerek atau katrol) yaitu cakra (disc) yang dilengkapi dengan
tali (rope) yang merupakan suatu keping bundar, terbuat dari logam maupun bukan
logam, misalnya besi tuang, kayu, atau plastik. Pinggiran cakra diberi alur (groove) yang
berguna untuk laluan tali (rope).
Tekanan bidang yang terjadi sebesar :
Dimana : P = Tekanan pada bidang gandar/poros puli
Puli ada dua macam, yaitu puli tetap (fixed pulley) dan puli bergerak (movable
pulley). Puli tetap terdiri dari sebuah cakra dan sebuah tali yang dilingkarkan pada alur
(groove) dibagian atas nya dan pada ujungnya digantungi beban. Puli bergerak terdiri
dari cakra dan poros yang bebas.
Tali dilingkarkan dalam alur dibagian bawah, salah satu ujung diikatkan tetap
dan ujung lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, bebandigantungkan
Gambar2.10 Puli tetap tunggal
Keterangan gambar : R = Jari-jari
d’= Diameter poros tali
µ = Koefisien gesek
Q= Lengan gaya
Sistem puli adalah kombinasi dari beberapa puli tetap dan puli bergerak atau
terdiri dari beberapa cakra puli. Biasanya menggunakan system puli ganda (multiple
pulley system untuk menghindari kesalahan pada waktu operasi pengangkatan yang
menggantungkan beban langsung pada ujung tali. Kesalahan pengangkatan ini
disebabkan oleh bagiab-bagian tali yang berada dalam satu bidang yang menyebabkan
beban berayun. Dengan system puliganda yang mengangkat beban dalam arah tegak,
yang lebih stabil, dapat mereduksi beban yang bekerja pada tali sehingga diameter puli
2.5.5.3. Drum
Pada pesawat angkat, drum berfunhsi untuk menggulung tali (rope). Drum
dengan satu tali tergulung hanya mampu mempunyai satu arah helix kekanan, drum
yang didesain untuk dua tali diberi dua arah helix, ke kanan dan ke kiri.
Drum untuk tali kawat biasanya tebuat dari besi cor, kadang-kadang dari besi
tuang atau konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan gesekan pada bantalan
efisiensinya D
penggerak daya drum harus selalu dilengkapi dengan alur helix sehingga tali akan
[image:33.595.155.470.310.553.2]tergulung secara seragam dan keausannya berkurang.
Gambar 2.12 Drum
Pada sistematis spreader terdapat diagram alir yang menerangkan proses yang
terjadi pada mekanisme dan cara kerja spreader yang terdapat pada gantry crane yaitu:
Motor Penggerak Unit Katrol. Dimana motor penggerak awal dari kerja spreader yang
yang menghasilkan daya yang dibutuhkan untuk menjalankan spreader agar mampu
melakukan dan mengangkut beban. Pada motor penggerak ditransmisikan daya ke roda
gigi yang dapat menggerakan dan memperlancar dari kerja spreader, pada roda gigi
yang terdapat pada spreader lalu dihubungkan pada drum yang berfungsi sebagai
tempat untuk melilitkan tali yang tersambung pada spreader dan trolley, dari drum lalu
terdapat mekanisme kerja tali yang dimana menarik dan menurunkan beban selanjutnya
dari tali lalu disambungkan pada spreader yang berfungsi untuk memindahkan beban
dari darat ke kapal atau sebaliknya.Untuk mengseftikan mekanisme kerja dari motor
penggerak sampai spreader dibuat system break yang bagus dan efisien untuk
mendukung kinerja dari pada spreader. Dapat dilihat dibawah bagaimana mekanisme
BAB III
METHODOLOGI PERANCANGAN MEKANISME SPREADER
3.1 Pengumpulan Data
Sebelum melakukan analisa perlu adanya melakukan pengumpulan data. Hal ini
dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang gambaran secara analitik terhadap atas
sesuatu yang akan dihitung.
Data-data yang didapatkan akan menjadi acuan dalam perhitungan yang akan
dilakukan. Maka perlu ada beberapa parameter yang harus diperhatikan untuk
mendapatkan data yang cukup. PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA ( UTPK )
cabang Belawan Medan salah satu perusahaan export dan import yang menggunakan
Gantry Crane. Alat pengangkat untuk mengangkat bahan baku yang menggunakan crane
yaitu jenis Gantry crane.
2
3
1
4
[image:36.595.126.512.361.690.2]
Dimana :
1. Trolley dan Spreader.
2. Boom.
3. Mesin Utama.
4. Girder.
3.2 Parameter yang Diamati
Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui jenis Number of Bend (NB) yang
optimum, maka perlu ada parameter-parameter yang harus diamati, yaitu :
3.2.1 Karakteristik Mesin Pengangkat
Parameter teknis utama dari mesin pengangkat adalah kapasitas angkat, berat mati
mesin tersebut, dan sebagainya.
Kapasitas angkat maksimum : 40 ton
Tinggi angkat : 41 meter
Kecepatan angkat : 50 meter/menit
Secara design mesin pengangkat di PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA (
UTPK ) cabang Belawan Medan jelas tampak jenis pengangkat yang digunakan yaitu
Gantry crane. Terlihat dari ciri-cirinya, terletak di atas rel, mempunyai lengan penyangga
(boom) sebagai pengatur posisi dan sebagai pembawa peti kemas dari tempat
3.2.2 Number of Bend Puli
Komponen-komponen dari crane jenis gantry pada trolley ini memakai sistem puli
yang dipakai adalah jenis sistem puli dengan 5 puli dengan 8 lengkungan. Tipe tali baja
yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland yaitu 6 x 41+1 fibre core dengan i = 6750 kg. Sistem puli ini perlu dianalisa untuk membuktikan sistem puli dengan 8 lengkungan (number of bend) yang digunakan memang adalah sistem puli yang sangat tepat untuk melakukan pengangkatan atau ada sistem puli lain
mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.
3.2.3 Kondisi Operasi
Crane yang dipakai untuk membantu proses produksi di operasikan dengan
bantuan kontrol dari operator. Gantry berada dilapangan terbuka.
Pembagian sift kerja di PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA ( UTPK ) cabang
Belawan Medan dibagi dengan tiga shift. Gantry bekerja untuk pengangkatan peti
kemas, dengan kapasitas 80% sampai 98% dari kapasitas angkat maksimum. Dalam
periode waktu 24 jam crane bekerja ± 24 jam, dengan ini crane di kategorikan mesin
3.3 Perhitungan Mekanisme pada mekanisme Gantry
[image:39.595.130.444.179.628.2]DBB I
Gambar 3.2 Mekanisme perhitungan dari Gantry
MA
W1 . ( 27 + 35 )m + W2 . 21,98 – By . 27 = 0
By =
By =
By = 235,052 Ton ( )
MB
-Ay =
Ay = -241,052 Ton ( )
[image:40.595.116.441.285.646.2]DBB II
Pada titik D
Gamabar 3.4 Arah Gaya pada titik D
K K
S6 = 0 S2 + S5 = 0
S5 = -S2
S5 = -241,052 Ton ( Tekan )
[image:41.595.109.445.164.693.2]Pada titik C
K K
S S S – S1 = 0
S4 = 0 S3 = S1 – S4 sin 35,7o
S3 = 241,052 – 0 .sin 35,7
S3 = 241,052 Ton (Tarik )
[image:42.595.112.446.191.620.2]Pada titik F
Gambar 3.6 Arah Gaya pada titik F
K K
S12 – S7 = 0 S9 – S5 = 0
S12 = S7 S9 = S5
Pada titik G
Gambar 3.7 Arah Gaya pada titik G
K K
S – S S S – S9 = 0
S8 cos 38,2 – S10 cos 34,94 = 0 S8 sin (38,2) + S10 sin(34,94) – 235,052
S8 (0,785) – S10 ( 0,819 ) = 0 S8 (0,618) + S10 (0,572) = 235,052
Disubsitusikan dari K K
S8 (0,618) + S10 (0,572 ) = 235,052 x 0,785
S8 (0,785) – S10 ( 0,819 ) = 0 x 0,618
S8 ( 0,48513 ) + S10 ( 0,44902 ) = 184,51582
S8 ( 0,48513 ) – S10 ( 0,506142 ) = 0 -
S10 ( 0,955162) = 184,51582
S10 =
Dari persamaan K
S8 cos 38,2 – S10 cos 34,94 = 0
S8 cos 38,2 – 193,178 cos 34,94 = 0
S8 ( 0,785 ) – 193,178 ( 0,819 ) = 0
S8 =
3.4. Perhitungan Mekanisme Pengangkatan (Hoisting) pada Spreader.
Perencanaan mekanisme untuk gerakan pengakatan meliputi perencanaan-
perencanaan :
1. Tali baja
2. Puli
3. Drum
4. Motor penggerak
5. Sistem Transmisi
3.4.1. Perhitungan Tali Baja
Tali baja digunakan untuk mengangkat dan menurunkan beban pada gerakan
hoist. Tali baja adalah tali yang dukonstruksikan dari kumpulan-kumpulan jalinan serat
(steel wire) dipintal hingga mencapai jalinan (strand), kemudian beberapa strand dijalin pula pada satu inti (core) sehingga membentuk tali. Salah satu bentuk struktur tali dapat dilihat pada gambar 3.8.
Hal-hal yang mendasari pemilihan tali baja adalah :
1. Lebih ringan dibandingkan dengan rantai
2. Lebih tahan terhadap sentakan
3. Operasi yang tenang
4. Menunjukkan tanda-tanda yang jelas bila putus
Gambar 3.8 Konstruksi serat tali baja
Dalam perencanaan ini berat muatan yang diangkat adalah 40 ton. Karena pada
pengangkat dipengaruhi beberapa faktor, seperti overload, keadaan dinamis dalam operasi dan perubahan air yang tak terduga karena Gantry crane terdapat dipesisir
pantai yang cuaca nya dapat berubah akan terjadi hujan yang dapat menambah berat
dari peti kemas tersebut, maka diperkirakan penambahan beban 10% dari beban semula
sehingga berat muatan yang diangkat menjadi :
Q0 = 40000 + (10% x 40000)
= 44000 Kg
Kapasitas angakat total pesawat adalah :
Q = Q0 + G
Dimana :
G = Berat speader
=10000 Kg ……….. (data survey)
maka :
Q = 44000 + 10000
sistem pengangkat ini terdiri dari dua sistem yang masing-masing sistem dibuat
sedemikian rupa (gambar 3.8) dimana sistem yang pertama menggunakan satu buah tali
baja dengan arah pilinan kiri dan sistem yang kedua mempunyai arah pilinan kanan.
Penempatan posisi dan arah pilinan tali baja yang berbeda pada kedua sistem ini
maksudnya untuk membuat kesetimbangan dalam mengangkat beban dan mengurangi
beban yang terjadi pada tali baja.
[image:47.595.122.491.267.561.2]Diagram sistem pengangkat gerak hoist ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.9. Diagram lengkungan tali
Dari gambar 3.9 dapat dilihat diagram lengkungan tali yang dapat menentukan
tegangan tali yang dapat menentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi.
Sistem pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 8 buah tali penggantung, sehingga :
Q=S1+S2 +S3+S4+S5+S6 +S7 +S8
Tegangan tali maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :
1
ηη
n Q
S =
Dimana :
Q = 54000 Kg
n = Jumlah tali penggantung = 8
= Efesiensi puli = 0,918
maka :
S 8.0,918.0,98 7503,0012 7503kg 54000
= =
=
dimana kekuatan putus tali sebenarnya
P = S.K
Dengan :
S = 7503 Kg
K = Faktor keamanan dari buku N. Rudenko hal. 42 (K = 5,5) pengoperasian
medium
Maka :
P = 7503.5,5
= 41266,5 Kg
Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland yaitu 6 x 41+1 fibre core (N. Rudenko)
dengan :
• Beban patah : Pb = 45200 Kg
• Tegangan patah : b = 180 Kg/m
• Berat tali : W = 2,81 Kg/m
• Diameter tali : d = 27,8 mm
Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan :
Sizin =
K
P
b= 8218,18Kg
5 , 5 45200
Tegangan tarik yang diizinkan :
izin =
K
b
σ
= 32,73 2
5 , 5 180 mm Kg =
Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :
F114 =
50000
.
m bD
d
K
S
−
σ
Dimana perbandingan diameter drum dan diameter tali baja
d
D
min untuk jumlahlengkungan (NB) = 15 seperti terlihat pada gambar 3.9 adalah 37,5
= 4,07 2
50000 . 35 1 5 , 5 18000 7503 cm = −
Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :
t =
114 F S = 07 , 4 7503
= 1843,49 Kg/cm2 = 18,435 Kg/mm2.
Terlihat bahwa perencanaan tali aman untuk digunakan mengingat tegangan maksimum
3.4.2 Perhitungan Drum
Drum untuk tali baja dibuat dari yang licin dengan flens yang tinggi untuk
memungkinkan menggulung tali dalam beberapa gulungan. Diameter drum : D > 10
d,dimana drum untuk tali baja terbuat dari bahan besi tuang, jarang sekali yang dari baja
tuang dengan memperhitungkan gesekan bearing, maka :
Ketahanan tali baja ditentukan berdasarkan umur operasi tali baja tersebut.
Umur tali baja dicari dengan rumus :
ϕβ
2..z a
z
N =
Dimana :
z = Jumlah lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan tali
a = Jumlah siklus rata-rata perbulan
Z2 = Jumlah siklus berulang persiklus
= Hubungan langsung antara jumlah lengkungan dan jumlah putus
tali
= Faktor perubahan gaya tekan
N = Umur tali dalam bulan
Z dicari dengan menentukan besar faktor kelengkungan (m) yang dicari dengan
pesamaan sebagai berikut :
2 1
. .CCC
A m
σ
Dimana :
m = Faktor pelengkungan berulang
A = Perbandingan diameter drum dengan tali (37,5)
= Tegangan tarik sebenarnya yang dialami tali (18,435 Kg/mm2)
C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali dan kekuatan
tarik maksimum bahan kawat yaitu, C = 0,5 (Lit 1 hal.44 )
c1 = Faktor yang tergantung diameter tali, c1 = 1,09 (Lit 1 hal.44 )
c2 = Faktor produksi dan operasi tambahan, c2 = 1,37 (Lit 1 hal.44 )
sehingga :
2,13
37 , 1 . 09 , 1 . 5 , 0 . 435 , 18 5 , 37 = = m
Dengan bantuan faktor m pada buku N. Rudenko (hal.44) didapat harga-harga untuk m
(2,42) sebesar 450.000, m(2,6) sebesar 500.000. Dengan melakukan interpolasi
harga-harga ini dapat dicari nilai z, yaitu :
000 . 450 000 . 500 000 . 500 42 , 2 6 , 2 54 , 2 6 , 2 − − = − − z
didapat, z = 461111 lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan.
Merujuk pada persamaan untuk mencari umur tali diatas, harga-harga faktor a, Z2, dan
, dapat diambil dari sebagai berikut :
a = 3400
Z2 = 5
maka :
N 36,165 36bulan
5 , 2 . 3 , 0 . 5 . 3400 461111 = = =
e2 = faktor tergantungnya pada konstruksi tali = 0,85 (e1,e2 dari Lit 1 hal. 42)
didapat : D
1045
artinya, diameter drum dan puli sebesar 1045 mm bisa digunakan.
Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali adalah
Z = D i H . .
π
+ 2dengan :
H = tinggi angkat muatan, H = 41 meter
i = perbandingan sistim tali, i = 4
maka :
Z = 1045 . 4 . 4100
π
+ 2 = 51,9 (dianggap 52 lilitan)Panjang drum kemudian dapat dicari dengan persamaan
L = D i H . . 2
π
+ 12 . s + l1L =
1045
.
4
.
4100
.
2
π
+ 12 . 31 + 124= 3595 mm
Tebal dinding drum
w = 0,02 D + 0,6 cm
w = 0,02 104,5 + 0,6
w = 2,69 cm = 26,9 mm, digunakan 27 mm.
Tegangan tekan pada dinding drum
σ
c =s w
S
.
σ
c =31 . 27 7503
= 8,96 kg/cm2.
Tegangan yang diizinkan adalah :
σ
i =σ
c/KDimana faktor keamanan (K) untuk beban dinamis dua arah, K = 6-8, diambil 8 sehingga :
σ
i =8 110
3.4.3. Perhitungan puli
Puli disebut juga kerek yaitu cakra yang dilengkapi tali atau rantai. Cakra
merupakan suatu keping yang bundar yang disebut juga disc, terbuat dari logam dan
nonlogam. Pinggiran cakra tersebut diberi alur yang berfungsi untuk laluan tali guna
mentransmisikan gaya dan gerak.
Puli direncanakan dengan dimensi-dimensi seperti yang terlihat pada gambar
[image:55.595.155.441.300.512.2]3.10 berikut :
Gambar 3.10 Puli
Ukuran-ukuran dari puli ditabelkan pada tabel 3.1 dibawah yang diambil dari
[image:55.595.108.518.633.696.2]tabel pada buku pesawat pengangkat dengan diameter tali 27,8 mm.
Tabel 3.1 Dimensi-dimensi puli
Nama A b c e h L r r1 r2 r3 r4
Ukuran 80 60 12 2 45 20 17 6 7 25 15
Tekanan bidang yang terjadi sebesar : 1 .d l Q P =
Dimana : P = Tekanan pada bidang gandar/poros puli
Harga tekanan ini tidak boleh melebihi besar yang tercantum didalam tabel 3.2. Untuk
kecepatan keliling = 0,7 m/s , tekanan bidang poros sebesar P = 55 kg/cm2.
l = Panjang bush (1,5 s/d 1,8). dg . Dipilih 1,8.dg
Qg = Beban puli,
i Q
Qg =
i = perbandingan transmisi sistem puli, i pada sistem ini bernilai 8, sehingga berat beban
puli 54000/8=6750 kg.
Tabel 3.2 Tekanan bidang yang diizinkan dengan kecepatan luncur
V (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
P (kg/cm2) 75 70 66 62 60 57 55 54 53 52 51 50 49
Sumber : Rudenko, “Mesin pemindah bahan”, 1994.
Diameter gandar roda puli dapat diperoleh
mm cm d d d d g g g g 82 2 , 8 18 , 68 8 , 1 . 55 6750 8 , 1 . 55 6750 2 ≈ = = = =
3.4.4. Perhitungan Spreader
Spreader direncanakan untuk mengangkat beban dengan kapasitas yang besar,
dimana pada ujung spreader tersebut dipasang bucket untuk tempat peti kemas yang
akan diangkat. Jenis bucket yang akan dipakai ini mempunyai penahan yang akan masuk
kedalam lubang yang ada pada peti kemas dan diangkat dengan penjepit. Adapun
spreader dan ukuran-ukuran utamanya dapat dilihat pada gambar 3.11 dan 3.12 berikut
[image:57.595.121.507.283.631.2]:
Gambar 3.11 Spreader
R
byR
ayR
axA
B
P
w
P
1
w
2w
3q
1q
2q
3Dimana : W1 = q1 . l1 ; W1x = q1x
W2 = q2 . l2
W3 = q3 . l3
Karena pada batang I dan III terdapat masing-masing satu buah batang, maka beban
yang diterima oleh masing-masing batang akibat beban angkat spreader adalah :
P1 = 6 Qo =
6
44000
= 7333,33 Kg
Bobot total yang masing-masing diterima oleh batang adalah :
P = P1 + G1
Dengan ; G1 = berat bucket, direncanakan sebesar 100 Kg
Maka ;
P = 7333,33 + 100
= 7433,33 Kg
Gaya reaksi yang bekerja pada masing-masing tumpuan adalah :
MA = 0
P(l2 + l3) + q3.l3(
2
3
l
+ l2) – Rby.l2 + q2.l2(
2
2
l
) – q1.l1(
2
1
l
) – P.l1 = 0
Maka : Rby = 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3
2 ) .
2 ( . ) 2 ( . ) 2 ( . ) ( l l P l l q l l q l l l q l l
dimana :
q2 = berat per meter batang II, q2 = 24 Kg/mm2
q1 = berat per meter batang I dan III, q1 = 56,7 Kg/mm2
Rby
1
,
2
5
,
1
.
33
,
7433
)
2
5
,
1
(
5
,
1
.
7
,
56
)
2
1
,
2
(
1
,
2
.
24
)
1
,
2
2
5
,
1
(
5
,
1
.
7
,
56
)
5
,
1
1
,
2
(
33
,
7433
+
+
+
+
−
−
=
= 7543,58 Kg
MB = 0
-P.l3 - q3.l3
2
3l
+ q2.l2
2
2l
- Ray.l2 + q1.l1
+
21
2
l
l
+ P(l1 + l2) = 0
Ray =
(
)
2 2 1 2 1 1 1 2 2 2 3 3 3 32
.
2
.
2
.
.
l
l
l
P
l
l
l
q
l
l
q
l
l
q
l
P
+
+
+
+
+
−
−
Momen Lentur yang terjadi pada tumpuan A : 0 L
A'
P
w
1q
1x
1/2 x
V
[image:60.595.106.572.150.718.2]N
M
Gambar 3.13 Diagram Benda Bebas pada Tumpuan A
MA’ = 0
M + W1x . ½ x + Px = 0
M + q1x . ½ x + Px = 0
M + ½ q1x2 + Px = 0
M = ½ q1x2 – Px
Untuk x = 0
MA = ½ q1x2 – Px
MA = ½ 56,7 ( 0 )2 – 7433,33 ( 0 ) MA = 0
Untuk x = L1
MA = 7433,33 . 1,5 + ½ . 56,7 . ( 1,5 )2
MA = 11213,78 Kg. M
Momen Lentur yang terjadi pada tumpuan B : L1 L L W - L1
)
A
P
1
q
2L
1V
N
M
B'
2x
(x-L1)
x
(x-
1/2L
1)
R
ay [image:61.595.127.477.234.513.2]1/2(x-L1)
Gambar 3.14 Diagram Benda Bebas pada Tumpuan B
MB’ = 0
M B’ + Px + W1 ( x – ½ L1 ) – Ra ( x – L1 ) + W2x ( ½ ( x- L1 ) ) = 0
M B’ + Px + q1.L1 ( x – ½ L1 ) – Ra ( x – L1 ) + q2 ( x – L1 ) ( ½ ( x – L1 ) = 0
M B’ + Px + q1.L1 ( x – ½ L1 ) – Ra ( x – L1 ) + ½ q2 ( x – L1 )2 = 0
M B’= - Px – q1.L1 ( x – ½ L1 ) + Ra ( x – L1 ) – ½ q2 ( x – L1 )2 = 0 Untuk x = L1
M B’ = - Px – q1.L1 ( x – ½ L1 ) M B’ = - P ( L1 ) – q1.L1 ( L1 – ½ L1 )
M B’ = - 11213,7825 Kg. M Untuk x = L1 + L2
M B’ =- P ( L1 + L2 ) – q2.L1 ( L1 + L2 – ½ L1 ) + Ra ( L1 + L2 ) – ½ q2 ( L1 + L2 – L1 )2
M B’ =- P ( L1 + L2 ) – q1.L1 ( ½ L1 + L2 ) + Ra ( L2 ) – ½ q2 L22
M B’ = - 7433,33 ( 1,5 + 2,1 ) – ( 56,7 . 1,5 ) ( ½ . 1,5 + 2,1 ) + 7543,58. ( 2,1 ) – ½ ( 24 ) ( 2,1 ) 2
M B’ = - 11213,7825 Kg. M
Momen maksimum yang terjadi pada batang I dan III adalah :
MA = P.l1 + q2.l1
2
1l
= 7433,33 . 1,5 + 56,7 . 1,5
2 5 ,
1 = 11213,78 Kg.m
Tegangan lentur yang terjadi pada batang I dan III adalah :
W1 =
1 max
Z
M
(lit. 6 , hal 40)
dimana ;
Z1 = momen tahanan penampang batang I dan III (1171,3 cm3)
sehingga :
W1 = W2 =
3 , 1171 78 , 11213
= 957,38 Kg/cm2
W3 =
3 max
Z
M
(lit. 6 , hal 40)
dimana ;
Z3 = momen tahanan penampang batang II (1402,2 cm3)
sehingga :
W3 =
2 , 1402
78 , 11213
= 799,73 Kg/cm2
Bahan yang dipilih SNCM 1 dengan kekuatan tarik adalah 85 Kg/mm2
(Sifat mekanis baja paduan).
Jadi tegangan lentur yang diizinkan adalah :
W =
K
1
σ
(lit. 6 , hal 40)=
6
8500
= 1416,67 Kg/cm2
Dari perhitungan diatas terlihat speader aman untuk digunakan karena tegangan izinnya
lebih besar dari kekatan tarik perancangan bak pada batang I dan II maupn pada batang
III.
3.4.5. Perhitungan Motor Penggerak untuk Spreader
Tenaga penggerak yang digunakan untuk mengangkat direncanakan berasal dari
daya motor listrik dengan memakai dua elektromotor. Besarnya daya yang dibutuhkan
oleh masing-masing elektromotor dapat dihitung dengan rumus :
tot
Q N
η
ν
. 75
. 2 /
Dengan : = effisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan tiga
pasangan roda gigi penggerak (Lit 1 , hal 299)
v = kecepatan angkat, direncanakan, v = 42 m/min = 0,7 m/det
sehingga :
Hp
x
N
315
8
,
0
.
75
7
,
0
2
54000
=
=
Maka dipilih elektromotor dengan N = 320 Hp, putaran (n) = 980 rpm disesuaikan
dengan standar, jumlah kutub 6 buah, momen girasi rotor (GDrate = 97,75 kg.m2).
Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :
(lit. 1, hal 300)
Bahan poros penggerak dipilih S30C dengan kekuatan tarik bahan P = 4800 kg/cm2.
(Sifat baja karbon untuk konstruksi mesin)
Tegangan tarik yang diizinkan adalah :
K
P i
σ
σ
=dimana K adalah faktor keamanan dan diambil K = 8
600 / 2
8 4800
cm kg
i = =
Tegangan puntir yang diizinkan adalah :
( )
( )
2/
420
600
7
,
0
7
,
0
cm
kg
k i k=
=
=
σ
σ
σ
Maka diameter poros penggerak :
( )
( )
cm
d
d
M
d
P P k rated P3
,
6
420
2
,
0
12
,
23386
2
,
0
3 3≥
≥
≥
σ
Dipilih diameter poros penggerak dp = 65 mm diambil dari tabel pada (Diameter poros).
Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus :
GD2kop =4.g.I (lit. 1, hal 289)
dimana : g = percepatan gravitasi, g = 9,81 m/dt2
I = Momen inersia kopling, I = 0,78 cm/dt2
Maka :
GD2kop =4
( )(
9,81 0,0078)
=0,306kg.m2 (lit. 1 , hal 300)Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :
GD2kop = GD2kop + GD2rot
= 0,36 +97,75 = 98,056 kgm2
=
η
δ
s s dinnt
QV
t
n
GD
M
2
975
,
0
375
2 2+
=
(lit. 1, hal 293)dimana :
= koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 s/d 1,25)
ts = waktu star (3 s/d 8)
maka :
(
)( )
( ) ( )
kgm
M
M
din din44
,
99
8
,
0
.
3
.
980
2
7
,
0
54000
975
,
0
3
.
375
980
.
056
,
98
.
1
,
1
2 2=
+
=
momen gaya motor yang diperlukan pada saat star adalah :
din st
mot M M
M = + (lit. 1, hal 296)
Momen statis (Mst) poros motor adalah :
kgcm x M n N x M st st 207 , 230 980 315 71620 71620 = = =
(lit.1, hal 300)
maka :
Mmot = 230,21 + 99,44 = 329,65 kgm
Pemeriksaan motor terhadap beban lebih adalah sebagai berikut :
5 , 2 max < rated M M
(lit.1, hal 296)
Dimana :
Harga 1,41 < 2,5, maka motor aman untuk digunakan.
3.4.5.1. Perhitungan Transmisi Mekanisme Spreader
Pada perencanaan transmisi mekanisme pengangkat ni digunakan sistem roda gigi
yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak. Roda gigi yang dipakai
adalah roda gig lurus empat tingkat yang terpasang pada poros elektromotor. Pada
sistem pengangkat ini digunakan dua elektromotor yang terpasang pada satu poros yang
diantaranya dipasang transmisi roda ggi yang menenruskan putaran kecakra drum.
[image:67.595.120.512.327.614.2]Adapun bentuk transmisi pengangkat ini dapat dilihat pada gambar 3.15 berikut ini.
Gambar 3.15 Transmisi mekanisme pengangkat
Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa untuk mekanisme
- Putaran motor, n1 = 980 rpm.
- Kecepatan agkat, v = 0,7 m / det.
- Diameter drum, D = 1045 mm. Kecepatan tali baja dari drum adalah :
Vd = i puli . v (Lit 1 , hal 234)
Dimana; i puli = perbandingan transmisi pul, i puli = 2
Maka :
Vd = 2 ( 0,7 ) = 1,4 m / det.
Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus :
nd =
D Vd . . 60
π
(Lit 1 , hal 235)=
04
,
1
.
4
,
1
.
60
π
= 27,58 rpmPerbandingan transmisi total adalah :
i =
d n n = 58 , 27 980
(Lit 1, hal 234)
Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama dan kedua diambil i1 = 4,6 dan i2 = 4
Maka : i3 =
3.4.5.2. Perhitungan Dimensi Roda Tingkat Pertama
Direncanakan transmisi tingkat pertama sebagai berikut :
Sudut tekan
α
= 200Jumlah gigi Z1 = 10
Torsi
Tc = 9550 .
1 1
n
N
(lit.6 , hal 132)
= 9550 .
980 72 , 238
= 232,3 Nm
Modul m = 15
Lebar gigi b = (6 atau 10) (Lit 2 , hal 240)
= 10 . 15 = 150 mm
Tinggi kepala gigi hk = m = 15 mm (Lit 6, hal 30)
Tinggi kaki gigi hf = 1,2 . m
= 1,2 . 15 = 18 mm
Jumlah gigi roda gigi 2 Z2 = i1 . Z1 (Lit 2, hal 216)
= 4,6 . 10 = 46
Jarak sumbu poros
a =
(
)
2
2
1 Z
Z
m +
=
(
)
2 46 10 15 +
= 420 mm
Diameter jarak bagi do1 = m . Z1 (Lit 3 , hal 33)
= 15 (10) = 150 mm
do2 = m . Z2
= 15 (46) = 690 mm
Kelonggaran puncak ck = 0,25 . m (Lit 3, hal 30)
= 0,25 (15) = 3,75 mm
Diameter dasar db1 = do1 – 2hf (Lit 3, hal 33)
= 150 – 2 . 18 = 114 mm
db2 = do2 – 2hf
= 690 – 2 . 18 = 658 mm
Diameter kepala dk1 = do1 + 2 m (Lit 3, hal 33)
= 150 + 2(15) = 180 mm
dk2 = do2 + 2 m
= 690 + 2(15) = 720 mm
Jarak bagi lingkaran to1 = to2 =
π
. M (Lit 3, hal 33)= 3,14 . 15 = 47,1 mm
Tinggi gigi H = 2 . m + ck (Lit 2, hal 219)
Diameter kaki df1 = dk1 – 2 H (Lit 2, hal 248)
= 180 – 2 (33,75) = 112,5 = 113 mm
df2 = dk2 – 2 H
= 720 – 2 (33,75) = 652,5 = 653 mm
Tebal gigi
So1 = So2 = m .
2
π
(Lit 3, hal 30)= 15 .
2
[image:71.595.106.516.83.597.2]π
= 23,55 mm3.4.5.3. Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat Pertama
Perhitungan kekuatan roda gigi tingkat pertama sangat penting untuk diperiksa
karena saat roda gigi berputar antara roda gigi yang satu dengan yang lainnya akan
[image:72.595.156.443.289.544.2]terjadi benturan dan gesekan.
Gambar 3.17 Gaya pada roda gigi
Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 dapat dihitung dengan rumus :
v =
) 1000 ( 60
. .do1 n1
π
(Lit 2, hal 238)vo1 = vo2 =
60000 980 . 150 . 14 , 3
Ft = 1 1
.
102
ov
N
(Lit 2, hal 238)
= 69 , 7 72 , 238 . 102
= 3166,37 kg
Tegangan geser yang terjadi pada roda gigi1 dan 2 adalah :
τ
=A Ft
(Lit 5, hal 843)
dimana ; A = b.H
= 150.33,75 = 5062,5 mm2
sehingga ;
τ
= 5 , 5062 37 , 3166= 0,625 kg/mm2
Tegangan lentur yang terjadi dapat dicari dengan rumus :
a =
v
f
Y
m
b
F
.
.
.
1 (Lit 2, hal 240)
dengan :
Y = faktor bentuk gigi
Y1 = 0,201 untuk Z = 10
Y2 = 0,401 (interpolasi) untuk Z = 46
fv = faktor dinamis, yang untuk kecepatan rendah dirumuskan dengan
=
v
+
3
3
(Lit 2, hal 240)
= 69 , 7 3 3
+ = 0,28
maka :
- untuk roda gigi 1 : a =
28 , 0 . 201 , 0 . 15 . 150 37 , 3166
= 25 kg/mm2
- untuk roda gigi 2 : a =
28 , 0 . 401 , 0 . 15 . 150 37 , 3166
= 12,53 kg/mm2
Bahan untuk roda gigi 1 adalah S 35 C yang memiliki tegangan lentur izin ( a1) = 26
kg/mm2 dan kekuatan tarik ( b1) = 52 kg/mm2 sedangkan untk roda gigi 2 bahannya
adalah FC 30 yang memiliki tegangan lentur izin ( a2) = 13 kg/mm2 dan kekuatan tarik
( b2) = 30 kg/mm2. data-data bahan tersebut terdapat dalam sifat-sifat baja karbon
untuk konstruksi mesin.
Tegangan geser izin dapat dihitung dengan rumus :
a
τ
= 2 1Sf
Sf
b+
σ
(Lit 2, hal 249)dengan :
Sf1 = faktor keamanan untuk bahan S-C dengan pengaruh massa = 6
Sf2 = faktor keamanan dengan pengaruh kekasaran permukaan = 2,5
maka :
- untuk roda gigi 2 :
τ
b =5 , 2 6
30
+ = 3,53 kg/mm
2
Dari hasil perhitungan terlihat bahwa tegangan geser dan tegangan lentur yang diizinkan
ternyata lebih besar dari tegangan geser dan tegangan lentur yang direncakan sehingga
aman untuk digunakan.
3.4.5.4. Perhitungan Dimensi Roda Tingkat Kedua
Daya dari poros elektromotor diteruskan ke poros roda gigi tingkat kedua, dan
dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat pertama dapat
diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu :
Perbandingan transmisi i2 = 4
Modul m = 20
Lebar gigi b = 200 mm
Tinggi kepala gigi hk = 20 mm
Tinggi kaki gigi hf = 24 mm
Jumlah gigi roda gigi 3 Z3 = 18
Jumlah gigi roda gigi 4 Z4 = 68
Jarak sumbu poros a = 850 mm
Diameter jarak bagi do3 = 340 mm
do4 = 1360 mm
Diameter dasar db3 = 292 mm
db4 = 1312 mm
Diameter kepala dk3 = 380 mm
Jarak bagi lingkaran t = 62,8 mm
Tinggi gigi H = 45 mm
Diameter kaki df3 = 290 mm
df4 = 1230 mm
Tebal gigi S = 31,4 mm
Putaran poros I adalah n1, dengan :
i1 =
1 2 2 1
Z
Z
n
n
=
maka putaran poros II adalah :
n2 =
2 1 . 1
Z
Z
n
= n3 = 46 10 . 980= 213,04 rpm
Putaran poros III adalah :
n4 =
4 3 . 2
Z
Z
n
= 68 17 . 04 , 213= 53,26 rpm
- Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4 : vo3 = vo4 = 3,8 m/det
- Gaya tangensal yang dialami : Ft = 6407,7 kg
- Tegangan geser yang dialami :
τ
= 0,7 kg/mm2- Tegangan lentur yang terjadi : a3 = 7 kg/mm2
dengan tegangan lentur yang diizinkan a4 = 15 kg/mm2 dan kekuatan tarik b4 = 15
kg/mm2.
Tegangan geser izin pada masing-masing roda gigi adalah :
3 a
τ
= 2,3 kg/mm24 a
τ
= 1,76 kg/mm2Rancangan ini juga aman digunakan baik karena tegangan geser maupun tegangan
lentur yang diizinkan lebih besar dari pada tegangan geser maupun tegangan lentur yang
direncanakan.
3.4.5.5. Perhitungan Dimensi Roda Tingkat Ketiga
Daya dari poros elektromotor diteruskan ke poros roda gigi tingkat kedua, dan
dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat pertama dapat
diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 5 dan 6, yaitu :
Perbandingan transmisi i3 = 1,93
Modul m = 25
Lebar gigi b = 250 mm
Tinggi kepala gigi hk = 25 mm
Tinggi kaki gigi hf = 30 mm
Jumlah gigi roda gigi 6 Z6 = 48
Jarak sumb poros a = 950 mm
Diameter jarak bagi do5 = 475 mm
do6 = 1200 mm
Diameter dasar db5 = 415 mm
db6 = 1140 mm
Diameter kepala dk5 = 525 mm
dk6 = 1250 mm
Jarak bagi lingkaran t = 78,5 mm
Tinggi gigi H = 56,25 mm
Diameter kaki df5 = 412,5 mm
df6 = 1137,5 mm
Tebal gigi S = 39,25 mm
Putaran poros I adalah n1, dengan :
i1 =
1 2
2 1
Z
Z
n
n
=
maka putaran poros IV adalah :
n4 = 53,26 rpm = n5
=
51
20
.
26
,
53
= 21,08 rpm
- Kecepatan keliling roda gigi 5 dan 6 : vo5 = vo6 = 1,32 m/det
- Gaya tangensal yang dialami : Ft = 18446,5 kg
- Tegangan geser yang dialami :
τ
= 1,3 kg/mm2- Tegangan lentur yang terjadi : a5 = 13,5 kg/mm2
: a6 = 10,4 kg/mm2
Bahan roda gigi 5 yang dipilih adalah SC 46 dengan tegangan lentur yang diizinkan a5 =
19 kg/mm2 dan kekuatan tarik b5 = 46 kg/mm2. Bahan roda gigi 6 yang dipilih adalah FC
25 dengan tegangan lentur yang diizinkan a6 = 11 kg/mm2 dan kekuatan tarik b6 = 25
kg/mm2.
Tegangan geser izin pada masing-masing roda gigi adalah :
5 a
τ
= 2,3 kg/mm26 a
τ
= 1,76 kg/mm2Rancangan ini juga aman digunakan baik karena tegangan geser maupun tegangan
lentur yang diizinkan lebih besar dari pada tegangan geser maupun tegangan lentur yang
Dari hasil diatas didapat perbandingan transmisi dari roda gigi 1 sampai dengan 6
Tabel 3.3 Spesifikasi Roda gigi
Roda
gigi
Dimensi
Roda gigi
1
Roda gigi
2
Roda gigi
3
Roda gigi
4
Roda gigi
5
Roda gigi
6
Jumlah
gigi ( Z )
10 46 18 68 20 48
Lebar gigi
( b )
150 mm 150 mm 200 mm 200 mm 250 mm 250 mm
Diameter
Dasar
( db )
114 mm 658 mm 292 mm 1312 mm 415 mm 1140 mm
Tinggi gigi
( H )
33,75 mm 33,75 mm 45 mm 45 mm 56,25 mm 56,25 mm
Tebal gigi
( S )
23,55 mm 23,55 mm 31,4 mm 31,4 mm 39,25 mm 39,25 mm
Jarak
sumbu
a )
Diameter
jarak bagi
(do )
150 mm 690 mm 340 mm 1360 mm 475 mm 1200 mm
Diameter
kepala
( dk )
180 mm 720 mm 380 mm 1320 mm 525 mm 1250 mm
Modul
( m )
15 15 20 20 25 25
3..4.6. Perhitungan Sistim Rem Untuk Mekanisme Spreader
Pada pesawat pengangkat rem tidak hanya dipergunakan untuk menghentikan
beban tetapi juga untuk menahan beban pada waktu diam dan mengatur kecepatan
pada saat menurunkannya. Adapun bentuk dan komponen utama dari rem yang akan