MEDAN
TUGAS SARJANA
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERENCANAAN OVERHEAD
TRAVELLING CRANE YANG DIPAKAI
PADA PABRIK PELEBURAN BAJA
DENGAN KAPASITAS ANGKAT CAIRAN
10 TON
OLEH :
NIM : 040421033 HENGKY IRAWAN H.S
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERENCANAAN OVERHEAD
TRAVELLING CRANE YANG DIPAKAI
PADA PABRIK PELEBURAN BAJA
DENGAN KAPASITAS ANGKAT CAIRAN
10 TON
OLEH :
NIM : 040421033 HENGKY IRAWAN H.S
TELAH DISETUJUI DARI HASIL SIDANG SARJANA
PERIODE 113, TANGGAL 13 DESEMBER 2008
DOSEN PEMBANDING I
DOSEN PEMBANDING II
Ir. RASKITA.S.MELIALA
NIP. 130353111
NIP.130517501
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERENCANAAN OVERHEAD
TRAVELLING CRANE YANG DIPAKAI
PADA PABRIK PELEBURAN BAJA
DENGAN KAPASITAS ANGKAT CAIRAN
10 TON
OLEH :
NIM : 040421033 HENGKY IRAWAN H.S
FAKULTAS TEKNIK
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan
rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi yang merupakan
tugas akhir ini dalah sesuatu syarat untuk dapat menyelesaikan studi jenjang
kependidikan Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas sarjana ini mengenai perancangan mesin pemindah bahan jenis
Overhead Travelling Crane yang digunakan untuk memindahkan cairan hasil
peleburan dari tanur induksi. Dalam penulisan skripsi ini dari awal sampai akhir,
penulis telah melakukan semaksimal mungkin guna tersusunnya tugas akhir ini.
Namun penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan di dalam penulisan
skripsi ini, untuk itu penulis sangat mengharapkan petunjuk dan saran dari semua
pihak yang bersifat membangun guna penyempurnaan skripsi ini.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, Msc selaku dosen pembimbing penulis yang telah
banyak meluangkan waktunya untuk membimbing penulis selama ini.
2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Seluruh staff pengajar di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam hal administrasi.
perkuliahan dan dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
6. Untuk Kakak, Abang, dan Adik penulis yang turut mendoakan penulis.
7. Buat yang sangat penulis sayangi Silvia Br Napitupulu, Amk yang telah
memotivasi dan mendoakan penulis dalam menyusun Tugas Sarjana ini.
8. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin Ekstension yang telah banyak
membantu penulis dan penyusunan Tugas Sarjana ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih banyak kekurangan,
untuk itu penulis mohon maaf dan mengharapkan koreksi untuk kesempurnaan
Tugas Sarjana ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga Tugas
Sarjana ini bermanfaat bagi pembaca khususnya para mahasiswa Teknik Mesin
Ekstension.
Medan, 2008
Penulis,
Hengky Irawan H.S
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR NOTASI... viii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Perencanaan ... 1
1.2. Tujuan Perencanaan ... 2
1.3. Pembatasan Masalah... 2
1.4. Metodelogi Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Klasifikasi Pesawat Angkat ... 4
2.2. Dasar-Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ... 7
2.3. Prinsip Kerja Overhead Travelling Crane ... 8
2.3.1. Gerakan Drum ( Naik-Turun ) ... 9
2.3.2. Gerakan Hoist Mendatar ( Melintang ) ... 10
2.3.3. Gerakan Crane ( Horizontal ) ... 10
BAB III PERENCANAAN SPESIFIKASI PENGANGKAT ... 11
3.3.2. Diameter Poros Puli ... 27
3.4. Perencanaan Drum... 28
3.4.1. Diameter Drum ... 29
3.4.2. Jumlah Lilitan Tali Pada Drum ... 30
3.4.3. Panjang Alur Spiral Drum ( Helical Groove )... 31
3.4.4. Panjang Drum Keseluruhan ... 31
3.4.5. Tebal Dinding Drum ... 32
3.4.6. Menghitung Tegangan Maksimum Drum ... 32
3.4.7. Menghitung Daya Motor Penggerak Drum ... 36
3.4.8. Perencanaan Sistem Transmisi Penggerak Drum ... 37
3.4.8.1. Putaran Poros Dalam. ... 38
3.4.8.2. Poros Transmisi ... 39
3.4.8.3. Poros Untuk Worm ... 40
3.4.8.4. Poros Untuk Worm Wheel ... 41
3.4.8.5. Ukuran Roda Gigi Cacing ... 42
3.4.8.6. Poros Cacing ... 44
3.4.8.7. Roda Cacing ... 46
3.5. Perencanaan Kait ... 49
3.5.1. Pemilihan Bahan Kait ... 49
3.5.2. Pemeriksaan Kait ... 50
3.5.2.1. Tegangan Tarik Pada Ulir Kait ... 51
3.5.2.2. Panjang Minimum Ulir Kait ... 52
3.5.2.3. Pemeriksaan Kekuatan Pada Mulut Kait dan Tangkainya ... 53
3.5.3. Pemeriksaan Mur Pengikat Kait ... 57
3.5.4. Perencanaan Dudukan Kait ... 59
3.6. Sistem Pengereman ... 62
3.6.1. Pemilihan Roda Rem ... 62
3.6.2. Pemeriksaan Rem Penahan ( nilai pv ) ... 63
4.1. Roda Troli ... 67
4.2. Motor Penggerak Troli ... 69
4.3. Roda Gigi Transmisi Gerak Troli ... 71
4.4. Perencanaan Tekanan Bantalan dan Faktor Tekanan Kecepatan Masing-masing Poros ... 74
4.5. Menentukan Modul dan Ukuran Roda Gigi ... 86
4.6. Motor Penggerak Crane ... 89
4.7. Perencanaan Jembatan ( Girder ) ... 91
BAB V KESIMPULAN ... 95
5.1. Spesifikasi Crane ... 95
5.2. Perlengkapan Gerak Hoist ... 96
5.3. Perlengkapan Gerak Tranversal dan Horizontal ... 98
DAFTAR PUSTAKA ... xi LAMPIRAN
GAMBAR KERJA
Gambar 2.1 Overhead Travelling Crane ... 5
Gambar 2.2 Jenis-Jenis Utama Crane ... 6
Gambar 3.1 Tali Baja Dengan Untaian Yang Dipipihkan ... 15
Gambar 3.2 Konstruksi Tali Baja Pada Crane ... 16
Gambar 3.3 Diagram Jumlah Kelengkungan ... 17
Gambar 3.4 Effisiensi System Puli ... 18
Gambar 3.5 Tali Baja ... 19
Gambar 3.6 Dimensi Puli ... 23
Gambar 3.7 Drum ... 25
Gambar 3.8 Dimensi Alur Dalam ... 26
Gambar 3.9 Kait Tunggal ... 34
Gambar 3.10 Penampang Mulut Kait dan Tangkainya ... 37
Gambar 3.11 Dudukan Kait... 43
Gambar 3.12 Pemilihan Modul ... 50
Gambar 3.13 Roda Gigi Cacing ... 51
Gambar 4.1 Roda Troli ... 62
Gambar 4.2 Sistem Transmisi Didalam Gearbox ... 69
Gambar 4.3 Perincian Tekanan Pada Roda Gigi Cacing ... 69
Gambar 4.4 Bagian-Bagian Roda Gigi ... 82
Gambar 4.5 Defleksi Akibat Bobot Sendiri ... 87
Tabel 3.1 Tipe-Tipe Tali Untuk Crane dan Pengangkat... 14
Tabel 3.2 Diameter Roda Puli Untuk Kawat Baja ... 23
Tabel 3.3 Dimensi Alur Drum ... 27
Tabel 4.3 Jumlah Gigi ... 66
Notasi Arti Satuan
A Luas mm2
a Jarak sumbu poros mm
C Faktor konstruksi tali
D Diameter luar mm
Ck Kelonggaran puncak mm
d Diameter dalam mm
Dw Diameter roda jalan mm
E Modulus elastisitas Kg/m2
F114 Luas penampang tali baja cm2
Ft Gaya tangensial Kg
f Lengkungan tali baja mm
g Gravitasi m/s2
H Tinggi angkat m
Dk1 Diameter luar poros cacing mm
d1 Diameter jarak bagi poros cacing mm
dr1 Diameter dalam poros cacing mm
tt Jarak bagi mm
L Kisar mm
H Tinggi gigi keseluruhan mm
hk Tinggi kepala luar poros cacing mm
d2 Diameter jarak bagi roda cacing mm
dk2 Diameter luar roda cacing mm
dt Diameter kepala roda cacing mm
b Lebar roda cacing mm
K Faktor keamanan
L Panjang m
Mp Momen puntir Nm
m Modul mm
N Daya Hp
n Putaran rpm
n t-w Kecepatan roda penggerak rpm
P Beban yang bekerja pada roda Kg
p Kekuatan putus tali Kg
Pb Beban patah Kg
Q Kapasitas angkat maksimum Kg
r Jari-jari mm
S Gaya tarik tali maksimum Kg
Sf Faktor keamanan bahan
µ Koefisien gesek
ε Faktor tahanan puli
ω Tebal mm
β Koefisien pengereman
δ Diameter kawat baja mm
g
τ Tegangan geser Kg/mm2
t
σ Tegangan tekan Kg/mm2
tr
σ Tegangan tarik Kg/mm2
−
σ Tegangan ijin Kg/mm2
η Effisiensi
b
σ Tegangan patah bahan Kg/mm2
lk
σ Tegangan lentur Kg/mm2
τ Sudut kisar ( 0 sudut )
'
Pesatnya pertumbuhan dan perkembangan industri saat ini seiring dengan meningkatnya kebutuhan manusia. Untuk menyeimbangkan produksi yang dihasilkan yang sesuai dengan permintaan konsumen maka industri-industri dituntut untuk menaikkan / meningkatkan hasil produksi serta untuk memperlancar pendistribusian produknya baik itu dengan kapasitas kecil maupun dengan kapasitas yang besar. Didalam pendistribusian produk yang berkapasitas besar sangat diperlukan suatu alat pemindah ( pesawat angkat ) untuk memperlancar gerakan produk dari satu tempat ke tempat lain yang sangat tidak mungkin diangkat manual dengan tenaga manusia. Dengan demikian pabrik P.T. Growth Sumatra Industry, Ltd adalah pabrik peleburan baja yang sangat membutuhkan alat pemindah ( pesawat angkat ) tersebut demi kemudahan untuk mengangkat dan memindahkan alat-alat berat atau hasil produk yang ada di lokasi di pabrik. Adapun alat pemindah ( pesawat angkat ) yang dibutuhkan adalah jenis “ Overhead Travelling Crane “. Di pabrik P.T. Growth Sumatera Industry, Ltd bahwa Tanur Induksi yang berisi cairan baja dengan kapasitas 10 ton dengan temperatur 1680 0 C akan di tuang dalam suatu wadah yaitu Ladle.
Pesatnya pertumbuhan dan perkembangan industri saat ini seiring dengan meningkatnya kebutuhan manusia. Untuk menyeimbangkan produksi yang dihasilkan yang sesuai dengan permintaan konsumen maka industri-industri dituntut untuk menaikkan / meningkatkan hasil produksi serta untuk memperlancar pendistribusian produknya baik itu dengan kapasitas kecil maupun dengan kapasitas yang besar. Didalam pendistribusian produk yang berkapasitas besar sangat diperlukan suatu alat pemindah ( pesawat angkat ) untuk memperlancar gerakan produk dari satu tempat ke tempat lain yang sangat tidak mungkin diangkat manual dengan tenaga manusia. Dengan demikian pabrik P.T. Growth Sumatra Industry, Ltd adalah pabrik peleburan baja yang sangat membutuhkan alat pemindah ( pesawat angkat ) tersebut demi kemudahan untuk mengangkat dan memindahkan alat-alat berat atau hasil produk yang ada di lokasi di pabrik. Adapun alat pemindah ( pesawat angkat ) yang dibutuhkan adalah jenis “ Overhead Travelling Crane “. Di pabrik P.T. Growth Sumatera Industry, Ltd bahwa Tanur Induksi yang berisi cairan baja dengan kapasitas 10 ton dengan temperatur 1680 0 C akan di tuang dalam suatu wadah yaitu Ladle.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Perencanaan
Pesatnya pertumbuhan dan perkembangan industri saat ini seiring dengan
meningkatnya kebutuhan manusia. Untuk menyeimbangkan produksi yang
dihasilkan yang sesuai dengan permintaan konsumen maka industri-industri
dituntut untuk menaikkan / meningkatkan hasil produksi serta untuk
memperlancar pendistribusian produknya baik itu dengan kapasitas kecil maupun
dengan kapasitas yang besar. Didalam pendistribusian produk yang berkapasitas
besar sangat diperlukan suatu alat pemindah ( pesawat angkat ) untuk
memperlancar gerakan produk dari satu tempat ke tempat lain yang sangat tidak
mungkin diangkat manual dengan tenaga manusia.
Dengan demikian pabrik P.T. Growth Sumatra Industry, Ltd adalah pabrik
peleburan baja yang sangat membutuhkan alat pemindah ( pesawat angkat )
tersebut demi kemudahan untuk mengangkat dan memindahkan alat-alat berat
atau hasil produk yang ada di lokasi di pabrik. Adapun alat pemindah ( pesawat
angkat ) yang dibutuhkan adalah jenis “ Overhead Travelling Crane “.
Di pabrik P.T. Growth Sumatera Industry, Ltd bahwa Tanur Induksi yang
berisi cairan baja dengan kapasitas 10 ton dengan temperatur 1680 0 C akan di
Dengan melihat fungsi dari Overhead Travelling Crane ini dan melihat
alat penggeraknya serta bagian-bagian dari pesawat angkat ini, maka penulis
sangat tertarik untuk mendalami dan mempelajari dengan membandingkan
teori-teori yang didapat selama perkuliahan dan dengan kenyataan / realita yang ada di
lokasi pekerjaan hingga akhirnya penulis berkesimpulan membuat Tugas Sarjana
dengan pembahasan atau perencanaan Overhead Travelling Crane pada pabrik
peleburan baja dengan kapasitas angkat 10 ton cairan baja...
1.2.Tujuan Perencanaan
Secara teknis perencanaan ini bertujuan untuk merencanakan mesin
pemindah bahan yaitu Overhead Travelling Crane yang sesuai dengan kebutuhan
pada pabrik peleburan baja. Perencanaan ini diharapkan dapat memberikan
gambaran dari hasil perhitungan untuk mendapatkan kesesuaian antara teori-teori
yang ada di iteratur atau buku rujukan.
1.3. Pembatasan Masalah
Pembatasan pembahasan masalah ini bertujuan supaya pembahasan terarah
pada suatu permasalahan tertentu saja, sehingga pembahasan tidak melebar dan
menyimpang ke jalur yang sudah ditentukan.
Adapun batasan-batasan dan ruang lingkup permasalahan dalam perencanaan ini
1. Material yang diangkat berupa cairan hasil peleburan baja dengan
kapasitas angkat cairan maksimum 10 ton.
2. Arah pemindahan material tegak lurus ( Vertikal ) naik turun,
melintang dan horizontal.
3. Pemilihan jenis angkat.
4. Perhitungan komponen utama.
5. Perncanaan motor penggerak
6. Perencanaan transmisi roda gigi
7. Sistem pengereman
1.4. Metodelogi Penulisan
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai
berikut :
1. Survey lapangan ; berupa peninjauan langsung ke lokasi pada bagian
cor.
2. Study literatur ; berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku, dan
tulisan-tulisan yang terkait.
3. Diskusi ; berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing, dosen
pembanding yang nantinya akan ditunjuk oleh pihak jurusan Teknik
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Klasifikasi Pesawat Pengangkat
Banyak jenis perlengkapan pengangkat yang tersedia membuatnya sulit
digolongkan secara tepat. Penggolongan ini masih dipersulit lagi oleh kenyataan
bahwa penggolongan ini didasarkan juga pada karateristik, misalnya desain,
tujuan, jenis gerakan, dan sebagainya.
Bila digolongkan menurut geraknya ( karateristik kinematik ), beban
dianggap terpusat pada titik bobot beban tersebut dan penggolongan mesin
ditentukan oleh lintasan perpindahan muatan yang berpindah pada bidang datar (
horizontal ).
Penggolongan menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan
memperhatikan kondisi operasi, misalnya : crane dibagi menjadi crane metallurgi,
konstruksi, pelabuhan dan sebagainya.
Menurut dasar rancangannya, pesawat pengangkat digolongkan atas tiga
jenis, yaitu :
a. Mesin Pengangkat ( Hoisting Machine )
Adalah kelompok mesin yang bekerja secara periodik yang di disain
sebagai peralatan pesawat angkat, dan untuk mengangkut dan
memindahkan muatan atau sebagai mekanisme tersendiri bagi crane atau
b. Kran ( Crane )
Adalah gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan rangka
untuk mengangkat atau sekaligus mengangkat dan memindahkan muatan
yang dapat digantungkan secara bebas atau dikaitkan pada crane. Untuk
jenis crane dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini :
Gambar 2.1 Overhead Travelling Crane
Sumber : Mesin Pemindah Bahan ( Rudenko, N. Lampiran Gambar 42 )
c. Elevator
Adalah kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat
muatan pada jalur pandu tertentu.
Jenis dari Overhead Travelling Crane ini berdasarkan pembagiannya
menurut pembagian Pesawat Angkat, termasuk pada alat pengangkat crane tipe
2.2. Dasar-Dasar Pemilihan Pesawat Angkat
Faktor-faktor teknis penting berikut ini dapat digunakan dalam
menentukan pemilihan pesawat pengangkat :
a. Jenis Dan Sifat Muatan Yang Akan Ditangani
Untuk muatan satuan ( Package ), hal-hal yang perlu dipertimbangkan
adalah satuan, berat, permukaan dukungan yang baik atau bagian muatan
sebagai tempat penggantung yang baik, sifat-sifat fisik muatan, dan
sebagainya.
b. Kapasitas Per Jam Yang Dibutuhkan
Kapasitas pemindahan muatan yang hampir tak terbatas dengan mudah
dapat diperoleh pada jenis alat tertentu, misalnya konveyor aksi
berkesinambungan. Sedangkan pada crane atau truk yang mempunyai
kapasitas angkat yang cukup tinggi dalam kerja yang berat. Dalam
perencanaan ini, beban muatan yang dipindahkan adalah 10 ton.
Selanjutnya dari nama name plate motor listrik untuk crane dengan
kapasitas angkat cairan 10 ton diperoleh kecepatan angkat 6 m / menit dan
crane 1 m / menit.
c. Arah Dan Jarak Perpindahan
Berbagai jenis alat dapat mengangkat beban dalam arah vertikal atau arah
horizontal. Panjang jarak lintasan atau lokasi pengambilan beban juga
sangat penting dalam pemilihan pesawat pengangkat. Dalam perencanaan,
ladle diangkat kemudian dipindahkan mengikuti arah jembatan ( Girder ),
meter diperoleh dari jarak angkat maksimum dari permukaan tanah dan
panjang lintasan girder hoist adalah 19 meter.
d. Metode Penumpukan Beban
Beberapa jenis peralatan dapat memuat dan membongkar muatan secara
mekanis sedangkan lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau
bantuan operator. Misalnya beban curah yang dapat ditumpuk, tetapi harus
di sekop ketika akan memindahkannya lagi. Dalam perencanaan ini beban
yang akan diangkat adalah ladle yang berisi cairan hasil peleburan baja,
maka beban tidak perlu ditumpuk karena dalam operasinya ladle diangkat
lalu didudukanpada lori. Demikian juga seterusnya.
Dari pertimbangan diatas, maka alat pemindah bahan untuk mengangkat
ladleyang berisi cairan hasil peleburan baja ini adalah Overhead Travelling Crane
yang memiliki gerakan naik-turun, melintang hoist dan juga memanjang (
horizontal ). Kelebihan dari Overhead Travelling Crane ini adalah :
• Konstruksi sederhana
• Tidak memerlukan pemakaian ruangan yang banyak
• Dapat menjelajah area yang dalam jangkauan jalur pandu lintasan
• Mempunyai sistem alat pemegang beban yang mudah diganti
Cara pengoperasian Overhead Travelling Crane adalah sebagai berikut :
− Periksa semua peralatan, yaitu tombol-tombol pengatur harus dapat
berjalan dengan baik.
− Angkat ladle dari tempat pembakaran ladle dengan mencantol double
hooke nya pada kuping ladle.
− Tepatkan ladle tepat pada corong Tanur dan digerakkan menurun
mengikuti gerakan tuang tanur.
− Setelah cairan sepenuhnya tertuang pada ladle, ladle kemudian diangkat
dan digerakkan secara horizontal hoist dan crane menuju troli dan di
letakkan pada dudukannya.
− Setelah cairan pada ladle telah habis, maka ladle diangkat kembali dan
kemudian didudukan pada tempat pemanasan ladle.
Dalam pengoperasiannya, Overhead Travelling Crane memiliki tiga
gerakan, yaitu :
a. Gerakan Drum ( naik-turun )
b. Gerakan Hoist Mendatar ( melintang )
c. Gerakan Crane ( horizontal )
2.3.1. Gerakan Drum ( Naik – Turun )
Gerakan hoist ini adalah gerakan menaikkan dan menurunkan ladle. Hal
ini digerakkan oleh mekanisme perputaran drum yang dikopel dengan motor
listrik dengan sumber daya. Gerakan ini dapat dihentikan sesuai dengan
2.3.2. Gerakan Hoist Mendatar ( Melintang )
Gerakan hoist ini adalah gerak perpindahan pada arah melintang yang
diatur motor listrik sebagai penggerak daya. Motor listrik akan menggerakkan
roda troli hoist yang dipasang pada jembatan ( girder ) ganda sepanjang panjang
crane.
2.3.3. Gerakan Crane ( Horizontal )
Gerakan ini alah gerakan berpindah pada arah memanjang yang diatur
motor listrik sebagai penggerak daya. Motor listrik akan menggerakkan roda troli
yang dipasang pada jembatan ( girder ) ganda pada jarak sepanjang jalur pandu
BAB III
PERENCANAAN SPESIFIKASI PENGANGKAT
3.1. Karateristik Umum Pesawat Pengangkat
Parameter teknik yang utama dari sebuah pesawat pengangkat adalah :
− Kapasitas angkat ( Lifting Capacity )
− Berat mati dari pesawat ( Dead Weight )
− Kecepatan dari berbagai gerakan
− Ukuran-ukuran geometris dari pesawat pengangkat seperti rentangan,
jangkauan, dan lain-lain.
Jumlah siklus per jam ( η ) ialah :
η =
∑
13600 t
Dengan :
∑
t1 = tsc = waktu siklus crane, yaitu total waktu yang dibutuhkan dalam detikyang digunakan untuk operasi individual dalam melaksanakan satu siklus kerja
yang tergantung pada kecepatan gerakan selama operasi, jarak perpindahan dan
tinggi angkatan, waktu yang hilang dalam percepatan dan perlambatan, tingkat
penggabungan beberapa operasi segaligus waktu yang hilang dalam penambahan
dan pelepasan muatan dengan grip.
Dari spesifikasi kecepatan angkat dan memanjang dari crane, diperoleh
waktu siklus crane ( t sc ) sebagai berikut :
1
t =
1 1
2
t =
2 2
v s
3
t =
3 3
v s
Dimana :
t1,s1,v1 : waktu, tinggi, dan kecepatan angkat
t2,s2,v2 : waktu, jarak, dan kecepatan hoist maju-mundur/melintang
t3,s3,v3 : waktu, jarak, dan kecepatan crane memanjang
t4 : waktu turun
t5 : waktu pemasangan dan pelepasan graps ( gancu )
maka :
5 4 3 2 1
1 t 2(t t t ) t t
t = sc= + + + +
∑
Waktu siklus crane yang diizinkan :
produksi kapasitas
ladle kapasitas t=
−
( Lit 1. Hal 15 )
Sedangkan spesifikasi dari kecepatan angkat, melintang hoist, dan
memanjang crane ini dapat dipergunakan untuk memenuhi kebutuhan kapasitas
produksi pabrik jika tsc≥tsc −
Dengan data spesifikasi teknis, beban pada mesin :
- Kapasitas angkat nominal ( Qn ) = 10000 Kg
Diperoleh :
• Pemakaian kapasitas pengangkatan rata-rata ( K beban ) :
K beban =
beban n
beban m
Q Q
=
10 5 , 9
= 0,95
• Penggunaan mesin rata-rata harian dan tahunan : ( berdasarkan hasil
survey pada PT. Growth Sumatra Industry, Ltd )
Harian : 20 jam
Tahunan : 365 hari
Sehingga kondisi :
- Pemakaian rata-rata harian :
K hari =
jam jam h
24
=
jam jam 24 20
= 0,83333
- Pemakaian rata-rata tahunan :
K tahunan =
hari hari h
365
=
hari hari
365 365
= 1
• Temperatur lingkungan 40 0 C ( Hasil survey pada PT. Growth
Sumatra Industry, Ltd )
Dari perhitungan data survey diatas, maka dapat ditentukan bahwa
Gambar spesifikasi
Keterangan Gambar :
1. Tali Baja
2. Puli Kompensasi
3. Drum
4. Kait ( Hooke )
5. Motor Drum
6. Sistem Transmisi Penggerak Drum
3.2. Perencanaan Tali Baja ( Wire Rope )
Tali baja ( Wire Rope ) adalah tali yang dikonstruksikan dari kumpulan
jalinan serat-serat baja. Mula-mula beberapa serat dipintal sehingga menjadi suatu
jalinan ( strand ), lalu beberapa strand dijalin pada satu inti ( core ) sehingga
membentuk tali.
[image:32.595.106.521.332.511.2]Tipe-tipe tali untuk crane dan pengangkat dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut :
Tabel 3.1 Tipe-tipe tali untuk crane dan pengangkat ( Rudenko, N, 1996 )
Faktor mula-mula
dari keamanan tali
terhadap tegangan
Konstruksi Tali
6 x 19 = 114 + 1c 6 x 37 = 222 + 1c 6 x 61 = 366 + 1c 18 x 17 = 342 + 1c
Kurang 6
6 – 7
diatas 7
Jumlah serat yang patah pada panjang tertentu setelah tali dibuang
12
14
16
6
7
8
22
26
30
11
13
15
36
38
40
18
19
20
36
38
40
18
19
20
Keuntungan dari tali baja ( Wire Rope ) dibandingkan dengan rantai
adalah ( Lit 3 hal 52 ) :
− Ringan
− Tali baru lebih baik terhadap tegangan, bila beban terbagi rata pada semua
jalinan ( Strand )
− Lebih fleksibel sementara beban beban bengkok tidak perlu mengalami
Internal Stress
− Kurang mempunyai tendensi untuk berbelit. Peletakan yang terang pada
drum dan cakra, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit ( clip )
atau dilekuk ( socket ). Tidak perlu dipegang ( dijepit ) sebelum dipotong
atau dimasukkan dalam socket atau clip.
− Wire yang patah sesudah pemakaian yang lama tidak menonjol, berarti
lebih aman dalam pengangkatan, juga tidak akan merusak wire yang
[image:33.595.206.416.332.578.2]berdekatan.
Gambar 3.1. Tali Baja dengan untaian yang dipipihkan
Dari hasil survey di lapangan untuk kapasitas angkat 10.000 Kg, maka
bahan tali baja yang dipilih adalah bahan Baja Karbon ( Steel Wire Rope ) dari
standar JIS G 3521, dengan tegangan putus kawat baja ( τB = 285–320 Kg/mm2 ),
Dengan tipe 6 x 19 = 114 + 1c yang artinya konstruksi gulungan tali terdiri dari 6
jalinan ( strand ), dan tiap jalinan terdiri dari 19 wayar baja dengan 1 inti serat (
[image:34.595.201.423.273.471.2]fibre core ).
Gambar 3.2. Konstruksi tali baja pada crane
Setiap sistem puli majemuk dapat dianggap sebagai puli dengan dua tali
terpisah yang dihubungkan dengan puli kompensasi, jumloah lengkungan tali puli
majemuk dapat diperoleh dengan membagi dua jumlah titik total tempat bagian
tali yang paralel masuk dan keluar puli. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada
Gambar 3.3 Diagram jumlah kelengkungan
Sumber : Mesin Pengangkat ( Rudenko, N. Hal 37 )
Dari gambar diatas maka disimpulkan bahwa Jumlah Kelengkungan atau
Number of Bend ( NB ) pada perencanaan crane adalah 3 2 6
=
3.2.1. Tarikan yang dialami tali baja, Sw
Dari data hasil survey pada PT. Growth Sumatra Industry, Ltd diperoleh
bahwa :
1. Berat Gancu ( Grabs ) dan Hooke Wg = 3 ton
2. Berat Ladle W1 = 6 ton
3. Berat Cairan Baja Wc = 10 ton (kapasitas Ladle 10 ton)
Maka berat total Q yang diangkat menjadi :
Q = Wg + W1 + Wc ... ( 1 )
Q = 3 ton + 6 ton + 10 ton
Dimana :
Sw = Tarikan maksimum pada tali baja dari sistem puli ( Kg )
Q = Total berat muatan yang diangkat ( Kg )
n = Jumlah muatan puli ( tali penggantung ) yang menyangga muatan
η = Effisiensi puli ( Lampiran 4 )
1
η = Effisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya ketika
[image:36.595.215.407.285.495.2]menggulung pada drum, diasumsikan = 0,98 ( Lit.1 Hal 41 )
Gambar 3.4. Effisiensi sistem puli
Sumber : Mesin pengangkat ( Rudenko, N. Hal 63 )
Dari gambar diatas menerangkan untuk effisiensi sistem puli berdasarkan
jumlah cakra ( Number of Pulley )
Maka :
Sw =
98 , 0 95 , 0 5
19000 x x
Kg
Sw = 4077,34071 Kg
3.2.2. Diameter Tali Baja
Gambar 3.5. Tali Baja
Dari gambar diatas dapat membantu sebagai data pembanding didalam
menghitung diameter tali baja, dengan diperoleh Sw = 4077, 34 Kg, maka untuk
menentukan luas penampang tali baja :
F ( 114 ) =
50000
min
x D
d K
S
b
w
−
σ ... ( 3 ) ( Lit.1 Hal 39 )
Dimana :
F ( 114 ) = Luas penampang tali baja ( cm2 )
Sw = Tarikan maksimum pada tali ( Kg )
b
σ = Tegangan putus kawat baja ( Kg/cm2)
Untuk menentukan luas penampang tali baja diperlukan perbandingan
diameter drum minimum dengan diameter tali.Untuk jumlah lengkungan 3
[ Number Of Bend ( NB ) 3 ], maka harga d / Dmin = 23 ( Lit. 1 Hal 38 )
Jika tali baja dari kawat baja standart JIS G 3521, dengan tegangan putus
kawat baja σb = 285 – 320 Kg / mm2, diambil σb = 31500 Kg / cm2, beban putus
Pb = 28400 Kg massa.
Faktor keamanan dengan kondisi pembebanan berat,ditentukan K=6 (Lit 1Hal 42)
Maka :
F( 114 ) =
50000 23
1 /
31500
34 , 4077
2
x cm
kg
Kg
−
F( 114 ) = 1,32549 cm2
Diameter kawat tali baja dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
A = F ( i ) = 2i 4δ
π ( cm2
) ( Lit. 3 Hal 63 )
δ = i F i π
) (
. 4
( cm )
Dimana :
F ( i ) = Luas penampang tali baja = 1,32549 cm2
δ = Diameter serat dari tali baja ( mm )
i = Jumlah serat dalam tali baja = 114 serat
Sehingga diameter satu kawat dari tali baja diperoleh :
δ =
114 32549 , 1 4
x x π
δ = 1,217 mm
Diameter tali baja dapat dihitung :
d = 1,5 . δ . i ( mm )
d = ( 1,5 x 1,217 x 114 ) ( mm )
d = 19,491 mm ; terletak pada range 15 – 19,5
maka dipilih d = 19,5 mm
Dari perhitungan diatas, tali baja yang digunakan adalah tali baja dengan
tipe : 6 x 19 = 114 + 1c, diameter ( d ) = 19,5 dan tegangan putus kawat baja
B
σ = 31500 Kg / cm2, beban putus Pb = 28400 Kg massa.
Tarikan tali baja yang diijinkan adalah :
Si = K Pb
( Lit. 1 Hal 40 )
Dimana :
Si = Tarikan maksimum yang diijinkan pada tali ( Kg )
K = Faktor keamanan kondisi berat = 6
Maka :
Si =
6
28400Kg
Si = 4733,33 Kg
3.2.3. Perhitungan Umur Tali
Tali merupakan bagian yang penting pada waktu pengoperasian mesin
pemindah bahan. Akibat seringnya mengalami pembebanan, lama kelamaan tali
akan menjadi rusak akibat kelelahan. Untuk mengetahui berapa lama tali tersebut
dapat digunakan maka rumus :
N = bulan
z a
z
β
. . 2
1
( Lit.1 Hal 46 )
Dimana :
N = Umur tali ( bulan )
a = Jumlah siklus kerja rata-rata perbulan = 9600 kali ( Lit.1 Hal 47 )
z2 = Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja ( mengangkat dan
menurunkan ) pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan
satu sisi = 4
β = Faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkat muatan lebih
rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh = 0,5
( Lit.1 Hal 47 )
ϕ = Hubungan langsung antara jumlah lengkungan dan jumlah putusan
didalam tali = 2,5
z1 = Jumlah lengkungan berulang yang mengakibatkan kerusakan tali;
untuk d / Dmin = 23, maka z = 170000
maka umur tali adalah :
N =
ϕ β. . .z2 a
z
N =
5 , 0 5 , 2 4 9600
170000 x x
3.3. Perencanaan Puli
Puli berfungsi untuk mengubah arah tali baja ( lurus – lengkung – lurus )
atau dengan kata lain pengarahan tali baja sekaligus untuk menahan beban yang
diberikan. Dengan diameter tali baja ditentukan sebesar 19,5 mm, maka
[image:41.595.226.402.221.426.2]ukuran-ukuran puli dapat diketahui sebagai berikut :
Gambar 3.6 Dimensi Puli
Sumber : Mesin Pengangkat ( Rudenko, N. Hal 71 )
Tabel 3.2. Diameter roda puli untuk kawat baja ( Rudenko, N. 1996 )
Diameter Tali
a b c e h l r r1 r2 r3 r4
[image:41.595.135.491.489.648.2]Ukuran-ukuran dari puli dengan diameter 19,5 mm dapat dilihat pada
tabel 3.2 dan dari dimensi puli pada gambar 3.6 maka ukurannya sebagai berikut :
a = 55 mm h = 30 mm r2 = 5 mm
b = 40 mm l = 15 mm r3 = 17 mm
c = 10 mm r = 12 mm r4 = 10 mm
e = 1,5 mm r1= 5 mm
3.3.1. Diameter Puli
Untuk menghitung puli dapat dipakai rumus :
23
1 min =
d D
Dimana :
Dmin = Diameter minimum puli ( mm )
D = Diameter tali baja ( mm )
Maka :
Dmin = 23 x 19,5
Dmin = 449 mm
Maka dari perhitungan diatas diameter puli = 449 mm
3.3.2. Diameter Poros Puli
Untuk menentukan diameter poros puli digunakan rumus :
P =
2
. cm
Kg d
l Q
Dimana :
P = Tekanan pada tali = 75 Kg/cm2 ; untuk kecepatan angkat m/menit
L = Panjang bus tali = ( 1,5 – 1,8 ) d, dipilih 1,8 d
Q = Beban puli = 19000 Kg
d = Diameter poros puli ( cm )
maka :
75 Kg/cm2 = 2
8 , 1
19000 cm d x d
Kg
d2 =
2
135 19000
cm
d = 11,86342 cm = 12 cm
3.4. Perencanaan Drum ( Tromol )
Drum ( tromol ) berfungsi untuk menggulung tali pada operasi
pengangkatan dan penurunan. Secara umum drum tersebut terbuat dari bahan besi
tuang dan besi cor, dan dilengkapi dengan groove ( berupa alur ) yang berfungsi
[image:43.595.130.494.486.707.2]3.4.1. Diameter Drum
Untuk menghitung diameter drum dapat dipakai rumus :
D≥e1.e .d (mm) ( Lit. 1. Hal 41 )
Dimana :
D = Diameter drum pada dasar alur ( mm )
d = Diameter tali ( mm ) = 19,5 mm
e1 = Faktor yang tergantung pada alat pengangkat dan kondisi
operasinya (operasi yang dipilih adalah berat)= 30 ( Lit.1. Hal 42 )
e2 = Faktor yang tergantung pada kondisi tali, dipilih 1,00 ( Lit.1 Hal 42 )
maka diperoleh diameter drum :
D≥30x1x19,5mm
[image:44.595.144.485.432.560.2]D = 585 mm
Gambar 3.8 Dimensi Alur Drum
Sumber : Mesin Pengangkat ( Rudenko, N Hal 74 )
Dengan menggunakan tabel 3.3 dibawah ini akan diperoleh dimensi alur
drum sesuai pada gambar 3.8 diatas yang berdasarkan ukuran diameter tali baja
Tabel 3.3 Dimensi Alur Drum ( Rudenko, N. 1996 ) Dia meter tali d r1
Standar Dalam Dia
meter
tali
d
r1
Standar Dalam
S1 C1 S2 C2 R2 S1 C1 S2 C2 R2
4,8 6,2 8,7 11,0 13,0 15,0 3,5 4,0 5,0 7,0 8,0 9,0 7 8 11 13 15 17 2 2 3 3 4 5 9 11 13 17 19 22 4,5 5,5 6,5 8,5 9,5 11,0 1,0 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 19,5 24,0 28,0 34,5 39,0 11,5 13,5 15,5 19,0 21,0 22 27 31 38 42 5 6 8 10 12 27 31 36 41 50 13,5 16,0 18,0 22,0 24,5 2,0 2,5 2,5 3,0 3,5
3.4.2. Jumlah Lilitan Tali Pada Drum
Untuk menentukan jumlah lilitan pada drum dengan dua arah gulungan
digunakan rumus :
z = 2
. . + D i H
π ( Lit. 1 Hal 74 )
Dimana :
z = Jumlah lilitan tali pada drum untuk 1 tali baja ( lilitan )
H = Tinggi angkat = 12 m
i = Jumlah suspensi puli, diambil dari tabel daya guna ( effisiensi )
puli = 4 untuk puli berganda dan jumlah puli ( z ) = 2
D = Diameter drum
n = z = 28,13
n = z = 29 lilitan
maka ada 29 lilitan untuk dua arah gulungan tali.
3.4.3. Panjang Alur Spiral Drum ( Helical Groove )
Untuk menghitung panjang alur spiral (Helical Groove) digunakan rumus :
l = z . S1 ( mm ) ( Lit.1 Hal 75 )
Dimana :
l = Panjang alur spiral ( Helical Groove ) ( mm )
z = Jumlah lilitan = 29 lilitan
S1 = Kisar ( Pitch ) = 22 ( Dari tabel 3.3 ) ( Lit.1 Hal 74 )
Maka :
l = 29 x 22
l = 638 mm
3.4.4. Panjang Drum Keseluruhan
Dalam perencanaan ini, maka panjang drum keseluruhan adalah :
L = 7 ( )
. .
mm s D
i H
+
π ( Lit.1 Hal 75 )
Dimana :
L = Panjang drum keseluruhan ( mm )
H = Tinggi angkat maksimum = 12.000 ( mm )
D = Diameter Drum ( mm )
i = Perbandingan sistem tali = 4
l = Lebar ruang antara bagian kanan dan kiri dari luar,diambil= 40 mm
maka panjang drum keseluruhan :
mm L
x x L
729
22 7 585
4 12000
≈
+
= π
3.4.5. Tebal Dinding Drum
Tebal dinding srum dapat ditentukan dengan menggunakan rumus empiris:
ω = 0,02 D + ( 0,6 s/d 1,0 ) ( cm ) ( Lit.1 Hal 75 )
Dimana :
ω = Tebal dinding drum ( cm )
D = Diameter drum ( cm )
Maka :
ω = 0,02 x 58,5 + ( 1,0 ) ( cm )
ω = 2,17 cm
ω = 21,7 mm
3.4.6. Menghitung Tegangan Maksimum Drum
Selama dioperasikan, drum dipengaruhi oleh pembebanan puntir,
bengkokan ( lentur ), dan tekanan ( compression ). Dua tegangan yang pertama
Untuk menghitung tegangan tekan maksimum pada drum digunakan
rumus : ( / )
.
2
1 Kg mm
s S
ω
σ =
Dimana :
1
σ = Tegangan tekan maksimum ( Kg/mm2)
S = Gaya tarik maksimum pada bagian tali ( Kg )
ω = Tebal dinding drum ( mm )
s = Kisar ( Pitch ) ( mm )
Maka tegangan tekan maksimumnya adalah :
1 σ =
22 7 , 21
34 , 4077
x
1
σ = 8,50472 Kg/mm2
Berdasarkan perhitungan diatas, maka dalam perancangan ini bahan drum
yang dipilih adalah baja rol standar JIS G 3101 dengan lambang SS 50 yang
memiliki tegangan patah bahan σ1 = 60 Kg/mm2 ( Lit.2 Hal 339 )
Dengan tegangan ijin :
(
2)
1 Kg/mm
K
B
σ σ− =
Dimana :
K = Faktor keamanan = 6 (Kondisi pengoperasian berat) (Lit.1 Hal 42)
Maka :
−
1 σ =
10 60
( Kg/mm2)
−
1
Dari perhitungan diatas terlihat bahwa tegangan yang diijinkan lebih besar
dari tegangan maksimum yang terjadi dari σ−1 ≥σtmaks( 10 Kg/mm2 > 8,50472
Kg/mm2 ). Untuk menjamin keamanan pada saat drum beroperasi, drum
mengalami tegangan lentur / lengkung di sepanjang drum. Tegangan lentur dapat
dihitung dengan rumus :
lk lk lk
W M
=
σ ( Kg/mm2 ) ( Lit. 4 Hal 76 )
Dimana :
lk
σ = Tegangan lentur / lengkung ( Kg/mm2 )
Mlk = Momen lentur / lengkung ( Kg.mm )
Wlk = Momen perlawanan lentur / lengkung ( mm3 )
Dari rumus diatas, momen maksimum terjadi ketika tali berada ditengah drum :
Mlk = S . 0,5 L ( Kg.mm )
Dimana :
S = Gaya tarik pada tali ( Kg )
L = Panjang drum keseluruhan ( mm )
Maka :
Mlk = 4077,34 x 0,5 x 729
Mlk = 1486190,43 Kg.mm
Untuk momen perlawanan lentur / lengkung :
Maka :
lk
σ =
79 , 5212388
43 , 1486190
lk
σ = 0,285126549 Kg / mm2
Dalam hal ini drum juga mengalami tegangan puntir. Untuk menghitung tegangan
puntir yang terjadi pada drum dapat digunakan rumus :
p p p
W M
=
τ ( Kg / mm2 ) ( Lit. 4 Hal 12 )
Dimana :
p
τ = Tegangan puntir ( Kg / mm2 )
Mp = Momen puntir ( Kg.mm )
Wp = Momen perlawanan puntir ( mm3 )
Momen puntir yang terjadi diperoleh dari rumus :
Mp = S . r ( Kg.mm ) ( Lit. 4 Hal 170 )
Dimana :
S = Gaya tarik tali ( Kg )
r = Jari-jari drum ( mm )
Maka :
Mp = 4077,34 x 292,5
Sedangkan momen perlawanan ( Wp ) diperoleh dari rumus :
Wp =
16
π ( 3)
4 4 mm D d D −
Wp =
16 π ( ) 585 6 , 541 585 3 4 4 4 mm −
Wp = 10424777,58 mm3
Maka : p p p W M =
τ ( Kg / mm2 )
58 , 10424777 95 , 1192621 = p τ 2 / 114402627 ,
0 Kg mm
p=
τ
Dari perhitungan diatas, terlihat bahwa tegangan yang diijinkan juga masih
lebih besar dari tegangan yang terjadi ( 0,285126549 Kg/mm2 > 0,114402627
Kg/mm2 ), Maka drum dinyatakan aman.
3.4.7. Menghitung Daya Motor Penggerak Drum
Untuk menghitung daya motor penggerak drum digunakan rumus :
) ( . 75 . Hp v Q N η
v = Kecepatan angkat muatan = 6 m/menit
η = Effisiensi mekanis angkat ( 0,85 )
Maka :
85 , 0 . 60 . 75
19000
=
N
Hp N=29,80392
Dalam hal ini dipilih factor koreksi ( Fc = 1,0 )
Maka daya rencana motor ( Nd )
Nd = N . Fc ( Hp )
Nd = 29,80392 x 1,0
Nd = 29,80392 ( Hp )
Dari data motor yang diproduksi, maka motor listrik yang ada dengan daya
sebesar 30 Hp dengan putaran ( n ) = 1000 rpm dan frekuensi = 50 Hz ( Data
Teknis )
3.4.8. Perencanaan Sistem Transmisi Penggerak Drum
Transmisi roda gigi untuk gerak hoist ini berfungsi untuk mereduksi
putaran motor penggerak drum. Pada umumnya motor yang tersedia putarannya
tinggi, sedangkan putaran drum yang diinginkan lebih lambat sesuai dengan
Pada perencanaan ini, sistem rancangan transmisi roda gigi ( gear box )
yang digunakan, dipilih pasangan transmisi roda gigi cacing ( worm gear ).
Pasangan roda gigi cacing terdiri dari sebuah roda gigi cacing yang mempunyai
ulir dan sebuah roda gigi cacing yang berhubungan dengan gigi cacing. Ciri yang
sangat menonjol dari roda gigi cacing adalah kerjanya sangat halus dan hampir
tanpa bunyi, serta memungkinkan perbandingan transmisi yang sangat besar tetapi
effisiensinya rendah dibandingkan dengan roda gigi lain.
3.4.8.1. Putaran Poros Dalam
Putaran poros utama ( I ) = putaran poros penggerak = 1000 rpm. Untuk
menentukan putaran pada poros drum digunakan rumus kecepatan sudut :
) /
( .
.Dn Kg menit Vd =π
Dimana :
Vd = C = Kecepatan pada drum
Vd = C = 2.V
V = Kecepatan angkat = 6 m/menit
C = 2 x 6 m/menit = 12 m/menit
D = Diameter drum = 585 mm
n = 6,53 = 6,6 rpm
maka putaran drum adalah 6,6 rpm
3.4.8.2. Poros Transmisi
Bahan untuk poros yang direncanakan adalah baja karbon ( JIS G 4051 )
dengan kode S 50 C. Kekuatan tarik σt = 75 Kg/mm2. Tegangan geser yang
diijinkan :
2 1.sf
sf
t s
σ
σ = ( Lit.8 Hal 8 )
Dimana :
t
σ = Tegangan tarik bahan = 75 Kg/mm2
sf1 = Faktor keamanan akibat puntiran, untuk bahan SC adalah 6,0
( Lit.8 Hal 8 )
sf2 = Faktor keamanan akibat alur rusak atau alur poros bertangga
= 1,3 s.d 3,0 ( Lit.8 Hal 8 )
Maka :
5 , 1 6
75 x
s = σ
2
/ 33 ,
8 Kg mm
s =
3.4.8.3. Poros Untuk Worm
Momen torsi :
T = 9,74 x 105 .
1
n N
( Lit.8 Hal 7 )
Dimana :
N = Daya motor = 22,5 Kw = 30 Hp
n1 = Jumlah putaran = 1000 rpm
Maka :
T = 9,74 x 105 . 1000
5 , 22
T = 21915 Kg.mm
Diameter minimum :
3 1
. . . 1 , 5
= KtCbT Ds
s
σ ( Lit.8 Hal 8 )
Dimana :
s
σ = Tegangan geser yang diijinkan = 8,33 Kg/mm2
Kt = Faktor koreksi momen puntir
= ( 1,0 s.d 1,5 ), untuk sedikit kejutan diambil 1,2
Maka : 3 1 21915 . 5 , 1 . 2 , 1 . 33 , 8 1 , 5 = Ds mm Ds=28,9054
Jadi diameter poros worm adalah Ds = 30 mm ( Ukuran standar )
3.4.8.4. Poros Untuk Worm Wheel
Momen torsi :
T = 9,74x105.
2
n N
Dimana :
n2 = Jumlah putaran Pulley = 6,6 rpm
Maka :
T = 9,74 x 105 . 6 , 6 5 , 22
T = 33,20 x 105 Kg.mm
Diameter minimum :
3 1 . . . 1 , 5
= Kt Cb T Ds s σ 3 1 5 10 20 , 33 . 5 , 1 . 2 , 1 . 33 , 8 1 , 5 = x Ds
Ds = 154,09 mm
3.4.8.5. Ukuran Roda Gigi Cacing
Pemilihan modul roda gigi cacing tergantung pada putaran dan daya yang
[image:57.595.82.515.169.481.2]ditransmisikan, kemudian kita sesuaikan dengan standar yang ada.
Gambar 3.12 Pemilihan Modul
Untuk putaran motor n1 = 1000 rpm dan daya yang ditransmisikan 30 Hp,
[image:58.595.120.498.113.382.2]maka diperoleh harga modul ( m ) = 4 mm
Gambar 3.13. Roda Gigi Cacing
Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin ( Sularso, Kiyokatsu Suga )
Keterangan :
dk1 ( a ) = Diameter luar poros cacing ( mm )
d1 ( b ) = Diameter jarak bagi poros cacing ( mm )
dr1 ( c ) = Diameter dalam poros cacing ( mm )
r ( d ) = Sudut kisar ( 0 sudut )
ta ( e ) = Jarak bagi ( mm )
L ( f ) = Kisar ( mm )
H ( g ) = Tinggi gigi keseluruhan ( mm )
hk ( h ) = Tinggi kepala luar poros cacing ( mm )
hf ( i ) = Tinggi gigi dalam poros cacing ( mm )
dr2 ( k ) = Diameter dalam roda cacing ( mm )
d2 ( l ) = Diameter jarak bagi roda cacing ( mm )
dk2 ( m ) = Diameter luar roda cacing ( mm )
dt ( n ) = Diameter kepala roda cacing ( mm )
b ( o ) = Lebar roda cacing ( mm )
3.4.8.6. Poros Cacing
− Tinggi kepala luar poros cacing
hk = ( m ) = 4 mm
− Tinggi gigi dalam
hf = 1,157 x ( m )
= 1,157 x 4 mm
= 4,628 mm
− Diameter jarak bagi maksimum = 400 mm
Dari hasil survey pada PT. Growth Sumatra Industry, Ltd, maka diperoleh :
Diameter jarak bagi yang direncanakan adalah d1 = 70 mm
− Diameter dalam
dr1 = d1 – 2 . hf
= 70 – 2 . 4,628 mm
= 60,744 mm
− Tinggi gigi keseluruhan
H = 2,157 . m
= 2,157 . 4
= 8,628 mm
− Sudut tekan
α = 30 - 300 ( Lit.8 Hal 119 )
− Sudut kisar
1
d m Sinγ =
0
276 , 3 70
4
= =
γ
− Kisar normal
pn = π . m
= 3,14 . 4 = 12,56 mm
− Kisar aksial
γ
cos pn pa=
mm
pa 12,58
276 , 3 cos
56 , 12
0 =
=
− Tebal gigi
2
1 pa
T =
mm
T 6,29
2 58 , 12
3.4.8.7. Roda Cacing
− Diameter jarak bagi pada roda cacing
2 1
1 2
n n d d
=
Dimana :
Dari hasil survey pada PT. Growth Sumatra Industry, Ltd, maka diperoleh :
n2 = Putaran poros = 50 rpm
d2 = Diameter jarak bagi roda cacing
d1 = Diameter jarak bagi poros cacing = 70 mm
Maka :
50 1000 70
2 = d
mm d2 =1400
− Jumlah gigi
m d z2= 2.cosγ
Dimana :
γ = sudut kisar = 3,2760
Maka :
4 276 , 3 cos .
1400 0
2=
z
buah buah
− Diameter dalam
dr2 = d2 – 2. hf
= 1400 – 2 . 4,628
= 1390,744 mm
− Diameter kepala
dt = d2 + 2. hk
= 1400 + 2. 4
= 1408 mm
− Diameter luar
(
cos 2)
2 .
2 1
2 − α
− +
=dt d h t
dk k ( Lit.1 Hal 115 )
(
cos 2)
4 2 70 . 2 1408
2 − α
− + = t dk mm dk2=1426,16
− Tinggi gigi keseluruhan
H = 2,157 . m ( Lit.3 Hal 277 )
= 2,157 . 4
= 8,628 mm
− Sudut tekan
0
20
= α
− Jarak bagi lingkar
γ π cos .m cp= 0 76 , 3 cos 4 . π =
− Tebal gigi 2 2 cp t = mm
t 6,295
2 59 , 12
2 = =
− Lebar gigi
1 . 75 , 0 dk b≤
dk1 = diameter luar poros cacing = 78 mm
Jadi 78 . 75 , 0 ≤ b mm b mm 58 5 ,
58 = =
≤
− Panjang poros cacing
(
Z)
mL≥ 11+0,06. 2 .
(
)
mm L 84 , 178 4 . 541 . 06 , 0 11 ≥ + ≥− Jarak sumbu
2
2
1 d
d
a= +
2 1400 70+ = a mm a=735
3.5. Perencanaan Kait ( Hooke )
Kait ( hooke ) digunakan untuk menggantung beban yang akan diangkat.
Kait umumnya mempunyai penampang trapesium, dimana bagian dalam dibuat
lebih lebar dari pada bagian luar. Bentuk penampang trapesium selain akan
menghemat pemakaian bahan dan desain yang lebih sederhana, juga untuk
mengantisipasi terjadi tegangan yang lebih besar pada sisi dalam.
Pada perencanaan ini digunakan jenis kait tunggal ( single hooke ) atau
disebut standart hooke, dikarenakan kapasitas angkatnya masih dibawah 50 ton. (
Lit. 1 Hal 85 ).
3.5.1. Pemilihan Bahan Kait
Bahan untuk kait, proses pengerjaannya dilakukan dengan proses
penempaan dan pengecoran. Pada proses pengecoran bahan yang telah di cor
dibersihkan, kemudian dikerjakan dengan mesin. Selanjutnya dilakukan
pemanasan atau penempaan.
Bahan kait yang dipilih adalah Baja JIS G 4051 ( Baja Karbon ) dengan
lambang S 50 C yang mempunyai tegangan patah bahan σb=75 Kg/mm2
( Lit. 2 Hal 329 ).
Dari perencanaan ini jika faktor keamanan ( K ) = 6 ( Lit.1 Hal 42 ), maka
tegangan tarik yang diijinkan ( aman ) adalah :
−
tr
σ =
K
B
σ
−
tr
σ =
− tr
σ = 12,5 Kg/mm2
3.5.2. Pemeriksaan Kait
Pemeriksaan kait meliput i :
1. Tegangan ( kekuatan ) tarik pada ulir
2. Panjang minimum ulir
3. Kekuatan pada mulut kait dan tangkainya, meliputi tegangan pada
[image:65.595.178.450.364.532.2]penampang I – II dan penampang III – IV
Gambar 3.9. Kait Tunggal
Sumber : Mesin Pengangkat ( Rudenko, N.Hal 86 )
Keterangan Gambar :
a = Diameter mulut kait
S = Pusat geometri mulut kait
l1 = Jarak antara sisi kait bagian dalam
α = Sudut kerja beban yang menyebabkan terjadinya tegangan kritis
terhadap kait
h = Lebar penampang batang yang mengalami tegangan kritis
b1 = Tebal sisi kait bagian dalam
b2 = Tebal sisi kait bagian luar
3.5.2.1. Tegangan Tarik Pada Ulir Kait
Pada perencanaan ini baut yang dipilih adalah jenis ulir metris ( M68 ),
maka berdasarkan tabel ukuran standar ulir kasar metris diperoleh (Lit.2.Hal 290)
− Diameter luar ( d0 ) = 68 mm
− Diameter dalam ( d1 ) = 61,505 mm
− Diameter efektif ( d2 ) = 64,103 mm
− Tinggi ulir ( H ) = 3,248 mm
− Kisar ( p ) = 6 mm
Untuk menghitung tegangan tarik pada ulir digunakan rumus :
) / (
4
2
2 1
mm Kg d
Q
tr π
σ =
Dimana :
Q = Beban pada kait = 19000 Kg
Maka :
2
505 , 61 . 4
19000
π σtr=
) / ( 39827 ,
6 Kg mm2
tr=
σ
Tegangan tarik yang diizinkan lebih besar dari tegangan tarik yang terjadi
( 12,5 Kg/mm2 > 6,39827 Kg/mm2 ), dengan demikian ulir aman untuk
digunakan.
3.5.2.2. Panjang Minimum Ulir Kait
Panjang minimum ulir dihitung dengan menggunakan rumus :
) ( ) (
. . 4
2 1 2 0
mm P d d
Qt Hm
− =
π ( Lit.1.Hal 186 )
Dimana :
Hm = Panjang minimum ulir ( mm )
Q = Beban pada kait = 19000 Kg
d0 = Diameter luar ulir = 68 mm
d1 = Diameter dalam ulir = 61,505 mm
t = Kisar ulir = 6 mm
p = Tegangan tekan aman ( baja dengan baja )
Maka :
300 ) 1505 , 6 8 , 6 (
6 , 0 19000 4
2 2−
=
π
x x
Hm
cm mm
H
cm H
m m
58 5504
, 57
75504 , 5
= =
=
3.5.2.3.Pemeriksaan Kekuatan Pada Mulut Kait dan Tangkainya
Akibat adanya pembebanan pada waktu kait digunakan, maka pada
penampang I s.d V ( gambar 3.9 ) terjadi daerah kritis, untuk itu perlu diperiksa
[image:68.595.240.384.377.572.2]pada setiap penampang.
Gambar 3.10. Penampang mulut kait dan tangkainya
Sumber : Pesawat - Pesawat Pengangkat ( Syamsir A.Muin. Hal 163 )
Untuk menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam ( I )
) / ( 2 . 1
. 1 2
mm Kg a e x F Q I tr =
σ ( Lit.1 Hal 88 )
Untuk kapasitas 15 ton, maka dari tabel “ Harga Design Dasar Untuk Kait
Tunggal “ ( Lit.1 Hal 90 ) diperoleh :
I tr
σ = Tegangan maksimum yang terjadi pada bagian terdalam I ( Kg/mm2 )
F = Luas penampang kritis = 104 cm2
Q = Beban = 19000 Kg
x = Faktor x = 0,120
e1 = h2 = Jarak antara garis nol dengan kontur dalam = 5,095
a = Diameter mulut kait = 2 x 6,5 = 13
Jadi : 13 095 , 5 2 120 , 0 1 104 19000 x I tr = σ I tr
σ = 1193,355 Kg/cm2
I tr
σ = 11,93355 Kg/cm2
Untuk menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian terluar ( II )
) / (
2 2
1 2 2
mm Kg h a e x F Q II tr + =
σ ( Lit.1 Hal 88 )
Dimana :
II tr
h = 2,4 d1 ( Lit.3 Hal 163 )
= 2,4 . 61,505 mm
= 129,71 mm ≈ 130 mm
= 13 cm
Maka :
13 2 13
9 , 7 120 , 0
1 104 19000
+ =
II tr σ
II tr
σ = 616,78172 Kg/cm2
II tr
σ = 6,16782 Kg/mm2
Untuk menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian dalam ( IV )
digunakan rumus yang sama seperti menentukan tegangan tarik maksimum pada
bagian terdalam ( l ) σtrI
) / ( 2
1 4 2
mm Kg a e x F Q
IV tr =
σ
Untuk kapasitas 10 ton, maka dari tabel “ Harga Design Dasar Untuk Kait
Tunggal “ ( Lit.1 Hal 90 ), diperoleh :
IV tr
σ = Tegangan maksimum yang terjadi pada bagian dalam IV
(Kg/mm2)
F = Luas penampang kritis = 104 cm2
Q = Beban = 19000 Kg
x = Faktor x = 0,120
e4 = h2 = Jarak antara garis nol dengan kontur dalam = 5,095
Maka : 13 095 , 5 2 120 , 0 1 104 19000 x IV tr = σ IV tr
σ = 1193,355 ( Kg/cm2)
IV tr
σ = 11,93355 ( Kg/mm2)
Untuk menentukan tegangan tarik satuan maksimum pada bagian terluar ( III )
h a e x F Q III tr + = 2 2 1 3
σ ( Kg/mm2)
Dimana :
III tr
σ = Tegangan tarik satuan maksimum bagian terluar (III) ( Kg/mm2)
h = 2 d1
= 2 x 54,046
= 108,1 mm = 10,81 cm
e3 = h – e1
= 108,1 – 5,095
= 5,72 cm
Maka : 81 , 10 2 13 72 , 5 120 , 0 1 104 19000 + = III tr σ III tr
Dari perhitungan diatas, terlihat bahwa tegangan tarik yang diijinkan lebih
besar dari tegangan tarik maksimum yang terjadi pada mulut kait dan tangkainya,
maka mulut dan tangkainya aman untuk digunakan.
3.5.3. Pemeriksaan Mur Pengikat Kait
Bahan yang digunakan untuk mur pengikat kait pada perencanaan ini
dipilih baja JIS 4051 ( Baja Karbon ) dengan lambang S 50 C yang mempunyai
tegangan patah bahan σB= 75 Kg/mm2 ( Lit.2. Hal 330 )
Jika faktor keamanan yang dipilih ( untuk beban satu arah 5 – 8 ) maka
tegangan tarik ijinnya adalah :
K
B tr
σ
σ = ( Kg/mm2 )
7 75
=
tr
σ
tr
σ = 10,71429 ( Kg/mm2 )
Sedangkan tegangan geser ijin diambil :
) / ( 8
,
0 B Kg mm2
g σ
τ =
71429 , 10 8 ,
0 x
g =
τ
g
τ = 8,57143 ( Kg/mm2 )
Tegangan geser yang terjadi pada mur ( τg )
) / ( . . . .
2
1
mm Kg z p j d
Q
g π
Dimana :
g
τ = Tegangan geser yang terjadi ( Kg/mm2 )
Q = Beban rencana = 19000 Kg
d1 = Diameter inti ( dalam ) ulir = 61,505 mm
p = Kisar = 6 mm
z = Jumlah ulir
H = Tinggi mur ( mm )
j = Ulir metris = 0,75 ( Lit.2. Hal 297 )
Menurut standar : H = ( 0,8 – 1,0 )d, dipilih 1
H = 1.d
H = 68 mm
Maka :
z = p H
z =
6 68
= 11,33 ulir = 12 ulir
Sehingga diperoleh :
g
τ =
12 . 6 . 75 , 0 . 505 , 61 .
19000
π
g
τ = 1,82189 ( Kg/mm2)
) / ( . . . .
2
2
mm Kg z p j d
Q
g π
τ =
12 . 6 . 75 , 0 . 103 , 64 .
19000
π τg =
) / ( 74804 ,
1 Kg mm2
g =
τ
Tegangan geser ijin bahan lebih besar dari tegangan geser permukaan yang
terjadi pada diameter efektif luar ( 8,57143 Kg/mm2 > 1,74804 Kg/mm2 ), maka
mur aman digunakan.
3.5.4. Perencanaan Dudukan Kait
Dudukan kait berfungsi untuk menempatkan kait dan dapat berputar dalam
[image:74.595.167.446.419.614.2]dua arah yang saling tegak lurus satu sama lain
Gambar 3.11. Dudukan Kait
Tegangan lentur / lengkung pada dudukan kait dapat dihitung dengan rumus :
) / (Kg mm2 W
M
lk lk lk=
σ ( Lit.1 Hal 104 )
Dimana :
lk
σ = Tegangan lentur / lengkung ( Kg/mm2 )
Mlk = Momen lentur / lengkung maksimum ( Kg.mm )
Wlk = Momen lentur / lengkung perlawanan ( mm3 )
Maka untuk menentukan momen lentur maksimum digunakan rumus :
) / ( ) . 5 , 0 (
4 l d1 Kg mm
Q
Mlk= − ( Lit.1 Hal 98 )
Dari hasil survey yang telah diukur pada PT. Growth Sumatra Industry, Ltd maka:
d1 = Diameter luar cincin dudukan bantal = 13 cm
l = Panjang dudukan kait = 22 cm
Jadi :
) 13 5 , 0 22 ( 4 19000
x
Mlk= −
cm Kg Mlk=73625 .
Untuk momen perlawanan lentur / lengkung dapat digunakan rumus :
1 3 2
Maka :
) / ( 06667 , 77
73625 2
cm Kg
lk= σ
) / ( 342 ,
955 Kg cm2
lk=
σ
) / ( 55342 ,
9 Kg cm2
lk=
σ
Berdasarkan hasil perhitungan diatas, bahan yang dipilih untuk dudukan
kait adalah baja karbon tempa standar JIS G 3210 dengan lambang SF 55 dengan
tegangan patah bahan σlk =60Kg/mm2 ( Lit.2 Hal 334 )
Dengan tegangan tekan ijin :
) /
(Kg mm2
K
B lk
σ σ =
Dimana :
K = Faktor keamanan = 6 ( kondisi pengoperasian berat ) (Lit.1Hal 42)
Maka :
) / ( 10 6
60 2
mm Kg
lk= =
σ
Dari perhitungan diatas maka tegangan geser yang diijinkan masih lebih
besar dari tegangan lentur yang terjadi pada dudukan kait ( σlk = 10 Kg/mm2 >
lk
3.6. Sistem Pengereman
Fungsi utama dari rem adalah untuk mengatur kecepatan penurunan
muatan ataupun untuk menahan muatan agar diam. Rem digunakan juga untuk
menyerap inersia massa yang bergerak ( truck, crane, muatan, dan sebagainya ),
yang mana efek pengeraman secara mekanis diperoleh dengan gesekan.
Rem yang digunakan pada mekanisme pengangkat ini adalah jenis rem
sepatu ganda. Rem sepatu atau blok dapat di desain dengan sepatu luar atau
dalam. Rem sepatu luar adalah jenis rem yang umum digunakan pada mesin
pengangkat, sedangkan rem sepatu dalam hanya ditujukan untuk penggunaan
crane yang dipasang pada truck.
3.8.1. Pemilihan Roda Rem
Untuk pemilihan roda rem dapat dipilih berdasarkan dari data teknis motor
yang digunakan, yaitu :
− Putaran n = 1000 rpm
− Daya N = 30 Hp
Dan kecepatan angkat drum yaitu 6 m / menit, maka pada kondisi normal roda
rem yang digunakan ( Lit. 1 Hal 177 )
Diameter roda rem = 320 mm
Lebar roda = 100 mm
3.8.2. Pemeriksaan Rem Penahan ( nilai pv )
Momen gaya pada poros motor adalah :
) (
620 .
71 Kg cm
n N
M= −
Dimana :
M = Momen gaya pada poros motor ( Kg – cm )
N = Daya motor ( Hp )
n = Putaran motor ( rpm )
Maka : cm Kg M M − = = 6 , 2148 1000 30 . 620 . 71
Untuk koefisien gesek lapis frrodo µ=0,45s.d 0,35( Lit.1 Hal 144 ), maka
diambil µ = 0,45
Ukuran lapisan rem direncanakan adalah b : 6 cm dan l : 19 cm
Maka tekanan satuan yang diperoleh :
) / ( 1
. Kg cm2
bl D
M p
µ
= ( Lit.1 Hal 177 )
19 . 6 1 . 45 , 0 . 32 6 , 2148 = p 2 / 30885 ,
1 Kg cm
p=
Untuk kecepatan periperial adalah :
) det / ( 60 . . ik m n D
v=π ( Lit.1 Hal 177 )
ik m
v 16,74667 /det
Maka :
pv = 1,30885 Kg/cm2 x 15,74667 m/detik
pv = 21,91880
ik cm
m Kg
det . .
2
Maka dari hasil diatas, masih berada pada batas yang diijinkan ( Lit.1 Hal 176 )
3.8.3. Penentuan Momen Gaya Pengereman
Momen statik yang diakibatkan muatan pada poros rem bila rem dipasang
pada poros motor, maka daya statik pengereman akan menjadi
Hp Qvn Nbr
75
= ( Lit.1 Hal 292 )
Dimana :
Q = Bobot muatan yang diangkat = 19000 Kg
v = Kecepatan = 6 m/menit atau 0,1 m/detik
n = Putaran motor = 1000 rpm
Maka :
Hp N
N
be br
533 , 21
75 1000 . 1 , 0 . 19000
= =
Maka momen statiknya adalah :
) (
620 .
71 Kg cm
n N M
br br
st= − ( Lit.1 Hal 292 )
Maka : ) ( 4219 , 15 ) ( 19 , 1542 1000 533 , 21 620 . 71 m Kg M cm Kg M M st st st − = − = =
Momen gaya dinamik saat pengereman diacu pada poros rem adalah
) ( 975 , 0 375 ' 2 2 m Kg nt v G t n D G M br br
dyn= + −
η δ
Dimana :
δ = Koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme
transmisi, diambil 1,15 ( Li1.1 Hal 193 )
GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor
( Kg/m2 )
Dimana :
( GD2 )couple = I .4 . g
Untuk I = Momen Inersia = 0,003 ( Lit.1 Hal 289 )
g = Percepatan Gravitasi = 9,81
( GD2 )couple = 0,003 . 4 . 9,81 = 0,11772 Kg – m
Maka diperoleh
GD2 = ( GD2 )rotate + ( GD2 )couple
GD2 = 0,78 + 0,11772
GD2 = 0,898 Kg – m
v = Kecepatan angkat drum = 0,1 m/detik
η = Effisiensi total mekanisme = 0,85
Jadi : m Kg <
