Perencanaan Sebuah Truck Mounted Crane Untuk Pembangunan Pks Yang Berfungsi Untuk Ereksi Dengan Kapasitas Angkat ± 10 Ton Dan Tinggi Angkat ± 15 M

(1)

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN SEBUAH TRUCK MOUNTED CRANE

UNTUK PEMBANGUNAN PKS YANG BERFUNGSI

UNTUK EREKSI DENGAN KAPASITAS ANGKAT ± 10

TON DAN TINGGI ANGKAT ± 15 M

OLEH :

NIM : 070421007 VADDIN GULTOM

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

MEDAN

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN SEBUAH TRUCK MOUNTED CRANE

UNTUK PEMBANGUNAN PKS YANG BERFUNGSI

UNTUK EREKSI DENGAN KAPASITAS ANGKAT ± 10

TON DAN TINGGI ANGKAT ± 15 M

OLEH :

DISETUJUI OLEH :

DOSEN PEMBIMBING

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc

(3)

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERENCANAAN SEBUAH TRUCK MOUNTED CRANE

UNTUK PEMBANGUNAN PKS YANG BERFUNGSI

UNTUK EREKSI DENGAN KAPASITAS ANGKAT ± 10

TON DAN TINGGI ANGKAT ± 15 M

OLEH :

Telah diperiksa dan diperbaiki dari hasil Sidang Sarjana periode ke – 140 Tanggal :10 Juni 2010

DOSEN PEMBANDING I

NIP 195708051988111007 Ir.Syahrul Abda, MSc

DOSEN PEMBANDING II

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga Tugas Sarjana ini dapat saya selesaikan. Tugas Sarjana ini berjudul “Perencanaan Truck Mounted Crane dengan Kapasitas Angkat ± 10 Ton pada Pembangunan PKS di Lapangan”. Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh bagi setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin FT USU untuk memperoleh gelar kesarjanaan.

Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini, penulis mendapatkan bimbingan, saran dan petunjuk dari Bapak Ir. Alfian Hamsi, MSc sebagai Dosen Pembimbing.

Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir.Alfian Hamsi, MSc, selaku Dosen Pembimbing Tugas Sarjana ini. 2. Bapak Dr. Ing, Ir. Ikwansyah Isranuri, M. Eng selaku Ketua Jurusan Teknik

Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Jurusan Teknik Mesin FT USU.

4. Rekan-rekan penulis yang telah membantu sehingga terselesainya Tugas Sarjana ini.

5. Ucapan terima kasih yang teristimewa kepada kedua orang tua dan seluruh keluarga atas segala dukungan dan bantuannya.

6. Saya juga mengucapkan terima kasih kepada Adikku yang terkasih : Nuraini Sitorus buat dukungan doa dan setiap motivasinya selama mengerjakan Tugas Sarjana ini.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Sarjana ini. Untuk itu kritik dan saran yang membangun penulis diharapkan untuk perbaikan Tugas Sarjana ini. Semoga penulisan Tugas Sarjana ini dapat memberi manfaat bagi kita semua.

Medan, 13 April 2010 Penulis

(5)

DAFTAR ISI

KATAPENGANTAR... i

KARTU BIMBINGAN... ii

EVALUASI SIDANG TUGAS SARJANA... iii

DAFTAR PEMBANDING BEBAS... iv

DAFTAR ISI... v

DAFTAR GAMBAR... viii

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR NOTASI... xii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2Tujuan Perencanaan………. 1

1.3Batasan Masalah………...……… 2

1.4Metode Perencanaan……… 2

1.5Sistematika Perencanaan ………. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA………... 4

2.1 Karateristik Umum Pesawat Pengangkat... 4

2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat... 4

2.2.1 Mesin Pengangkat ... 5

2.2.2 Crane ... 5

2.2.3 Lift ... 6

2.3 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat... 6

2.4 Keadaan Lapangan Pembangunan PKS... 7

2.5 Truck Mounted Crane... 7

2.6 Cara Kerja Truck Mounted Crane... 8

BAB III PERENCANAAN PERLENGKAPAN CRANE... 14

3.1 Perencanaan Kait………. 14

(6)

3.1.2 Pemeriksaan Kait……… 15

3.1.2.1 Tegangan Tarik pada Ulir Kait………. 16

3.1.2.2 Panjang Minimum Ulir Kait………. 17

3.1.2.3 Pemeriksaan Kekuatan pada Mulut Kait dan Tangkainya……… 18

3.2 Pemeriksaan Mur Pengikat Kait………. 22

3.3 Perencanaan Dudukan Kait……… 23

3.4 Perencanaan Tali Baja……… 25

3.4.1 Tarikan yang Dialami Tali Baja……….. 28

3.4.2 Diameter Tali Baja……….. 29

3.4.3 Perhitungan Umur Tali……… 31

3.5 Perencanaan Puli... 32

3.5.1 Diameter Puli... 33

3.5.2 Diameter Poros Puli... 34

3.6 Perencanaan Drum... 34

3.6.1 Diameter Drum... 34

3.6.2 Jumlah Lilitan pada Tali Drum... 35

3.6.3 Panjang Alur Spiral Drum (Helical Groove)... 36

3.6.4 Panjang Drum Keseluruhan... 36

3.6.5 Tebal Dinding Drum... 37

3.6.6 Menghitung Tegangan Maksimum Drum... 37

BAB IV MOTOR PENGGERAK ……… 41

4.1 Pemilihan Jenis Motor Penggerak……… 41

4.2 Perhitungan Daya Motor Penggerak... 41

4.2.1 Daya Untuk Peralatan Angkat... 41

4.2.2 Daya Untuk Peralatan Putar... 42

BAB V PERENCANAAN TRANSMISI CRANE... 45

5.1 Perhitungan Roda Gigi Transmisi Dari Motor Hidrolik……...…… 45

5.2 Ukuran Roda Gigi………..………...…… 48

(7)

5.3.1 Pemilihan Roda Rem ……….. 50

5.3.2 Pemeriksaan Rem Penahan (nilai pv)……….. 51

5.3.3 Penentuan Momen Gaya Pengereman………. 52

5.4 Mekanisme Lengan (Boom) Crane………...… 55

5.4.1 Dimensi Lengan……… 58

5.4.2 Perhitungan Berat Lengan Crane………. 58

5.4.3 Perhitungan gaya yang terjadi pada lengan panjang dan beban maksimum dengan sudut kerja 100 - 700…………... 61

5.4.4 Perhitungan Boom Silinder………. 83

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ………. 86

6.1 Kesimpulan………. 86

6.2 Saran……… 90

DAFTAR PUSTAKA……….. 91 LAMPIRAN

(8)

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1. Truck mounted Crane……… 7

2. Gambar 2.2. Sistem hidrolik tanpa beban………. … 9

3. Gambar 2.3. Sistem hidrolik beban………. 10

4. Gambar 2.4. Mekanisme Gerakan Traveling………. 11

5. Gambar 2.5. Gerakan Hoisting Drum………..……… … 12

6. Gambar 2.6. Gerak Elevating Drum…………..………. 13

7. Gambar 3.1. Kait Tunggal………..……. 15

8. Gambar 3.2. Penampang Mulut Kait Dan Tangkainya……… … 18

9. Gambar 3.3. Dudukan Kait………. 24

10.Gambar 3.4. Tali Baja Yang Dipipihkan………. 27

11.Gambar 3.5. Jumlah Kelengkungan Tali………..…. 27

12.Gambar 3.6. Efisiensi Sistem Puli………..………. 28

13.Gambar 3.7. Tali Baja………..……….…..…. 29

14.Gambar 3.8. Dimensi Puli………....……..……….………. 32

15.Gambar 3.9. Dimensi Alur Drum………..…….………. 35

16.Gambar 5.1. Roda Gigi Pada Motor Hidrolik………….………. 45

17.Gambar 5.2. Roda Gigi……….……….………. … 48

18.Gambar 5.3. Lengan (Boom) Crane 3 Tingkat Dalam Keadaan Normal…………. ……...……… 55

19.Gambar 5.4. Profil Lengan Teleskopik……...………. … 56

(9)

22.Gambar 5.7. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

maksimum dengan sudut kerja 100………. 61 23.Gambar 5.8. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja

100………...…. 62

maksimum dengan sudut kerja 100………. 63 25.Gambar 5.10. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban

200………...…. 65

300………...…. 68

400………...…. 71

(10)

400………...…. 74

600………...…. 77

700………...…. 80

(11)

DAFTAR TABEL

(12)

DAFTAR NOTASI

Notasi Keterangan Satuan

A Luas Penampang cm2

L Panjang m

Q Beban Kg)

Qb Berat Lengan (Boom) Crane kg

Qk Berat Kendaraan kg

Qp Berat maksimum beban yang diangkat kg v Kecepatan bergerak kendaraan dengan

beban angkatan m/det

Wm Berat mekanisme pengangkat N

฀

Berat jenis Baja N/m3

Z Jumlah lilitan

n Putaran rpm

m Modul mm

hk Tinggi kepala Gigi mm

hi Tinggi Kaki Gigi mm

a Jarak Sumbu Poros mm

D Diameter Luar mm

D Diameter Dalam mm

K Faktor Keamanan mm

F222 Luas Penampang Tali Baja mm2

(13)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi membuat manusia terus menerus melakukan pengembangan peralatan yang dapat mempermudah pekerjaan. Demikian juga halnya dengan penanganan bahan, khususnya mesin pemindah bahan yang digunakan untuk memindahkan beban dilapangan atau ruangan, bagian-bagian atau departemen industri-industri atau pabrik-pabrik, pada areal pembangunan.

Truck Mounted Crane adalah suatu gabungan dari pesawat pengangkat.

Instrumen ini digunakan untuk mengangkat beban dengan menggunakan daya dari motor penggerak dimana sistem ini terintegrasi dengan sebuah truk yang dapat dioperasikan bersamaan pada waktu mengangkat beban dan dapat digunakan untuk membawa maupun memindahkan beban dan dapat digunakan untuk membawa maupun memindahkan beban yang diangkat ke tempat yang lain dalam jarak jauh maupun dekat.

1.2 Tujuan Perencanaan

Terdapat beberapa tujuan dalam perencanaan Truck Mounted Crane ini, yaitu merencanakan suatu mesin pemindah bahan yang diaplikasikan untuk mengangkat dan mengangkut beban, dalam hal ini ditujukan bagi pembangunan/ereksi pembangunan Pabrik Kelapa Sawit.

(14)

1.3 Batasan Masalah

Adapun pembatasan masalah dalam perancangan yang akan dibahas adalah : komponen-komponen utama crane (kait, tali baja, puli dan drum), pemilihan motor penggerak dalam semua arah gerakan dan juga sistem transmisi roda gigi, serta pemilihan material/bahan berdasarkan syarat-syarat yang dibutuhkan oleh material tersebut dengan maksud agar sistem dapat bekerja dan layak pakai.

1.4 Metode Perencanaan

Metode yang digunakan dalam perencanaan Truck Mounted Crane ini yaitu melakukan survei lapangan secara langsung kemudian dilanjutkan dengan studi pustaka, searching internet, mencari tabel maupun dengan memaparkan teori-teori dasar dan rumus-rumus yang berkaitan dengan perhitungan yang akan dilakukan. Pemakaian rumus-rumus umum yang sering dipakai dalam perhitungan praktis, juga penggunaan tabel dan grafik penunjang dalam penyelesaian persoalan yang ada. Ini merupakan metode yang baik untuk mendapatkan perencanaan yang diinginkan.

1.5 Sistematika Perencanaan

Perencanaan Pesawat Pengangkat ini dibagi dalam 6 bab. Masing-masing bab berisi sebagai berikut :

a. Bab pertama : Merupakan bab pendahuluan yang berisi latar belakang perencanaan, tujuan perencanaan, batasan masalah, metode perencanaan dan sistematika perencanaan.

b. Bab ke-dua : Merupakan bagian pembahasan materi dimana pada bab ini dikemukakan jenis pemindah bahan, dasar-dasar yang menjelaskan tentang crane truck sebagai mesin pemindah bahan yang digunakan di Pabrik Kelapa Sawit Rimba Mujur Mahkota – Mandailing Natal dan selanjutnya akan dijelaskan cara kerja alat tersebut.

c. Bab ke-tiga : Pada bab ini dibahas tentang perencanaan unit mekanisme pengangkat yang meliputi perencanaan kait, tali baja, puli dan drum.

(15)

e. Bab ke-lima : Pada bab ini dibahas perhitungan roda gigi transmisi dari motor hidrolik, Racet Lengan, dan Boom Silinder.

(16)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan untuk memindahkan muatan dari lokasi pabrik, lokasi konstruksi, lokasi industri, tempat penyimpanan, pembongkaran muatan dan sebagainya. Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas pesawat pengangkat dan pesawat pengangkut. Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan memindahkan muatan dari satu tempat ke tempat yang lain dengan jangkauan yang relatif terbatas seperti crane, elevator, excalator. Sedangkan pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan tanpa berhenti dan dapat mengangkut muatan dalam jarak yang relatif jauh seperti pada conveyor.

2.1 Karakteristik Pesawat Pengangkat

Pesawat pengangkat adalah kelompok mesin yang bekerja secara periodik dimana di desain sebagai peralatan untuk mengangkat dan memindahkan muatan yang dapat digantungkan secara bebas seperti crane atau mengangkut muatan pada jalur pandu seperti halnya pada lift.

Karakteristik umum dari sebuah pesawat pengangkat adalah : a. Kapasitas angkat (lifting capacity)

b. Berat mati dari pesawat (dead weight) c. Kecepatan dari berbagai gerakan d. Tinggi pengangkatan (lifting height)

e. Ukuran-ukuran geometris (geometrical dimention) dari pesawat seperti rentangan (span) dan sebagainya.

2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat

(17)

1. Mesin-mesin pengangkat (hoisting machine) 2. Crane

3. Elevator

2.2.1 Mesin Pengangkat

Mesin pengangkat digolongkan menurut ciri khas desainnya, dimana mesin ini merupakan kelompok mesin yang bekerja secara periodik yang di desain sebagai peralatan untuk mengangkut dan memindahkan muatan atau sebagai mekanisme tersendiri bagi crane dan lift. Jenis yang termasuk pada mesin pengangkat ini antara lain : Crane Troli, mesin Derek, tepler satu rel untuk tujuan tertentu, alat pengangkat yang dapat bergerak, alat pengangkat yang tetap, alat pengangkat troli dengan alat pengangkat tangan tetap, puli dan dongkrak.

2.2.2 Crane

Crane merupakan gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan rangka untuk mengangkat sekaligus memindahkan muatan yang dapat digantungkan secara bebas atau dikaitkan pada crane. Jenis crane ini sendiri dapat dibagi lagi menjadi :

a. Crane tetap (stasioner), terdiri dari : a.1 Crane lengan putar

a.2 Crane pilar putar a.3 Crane dek

a.4 Crane duduk dengan meja putar b. Crane Jalan, terdiri dari :

b.1 Crane mobil (mobile crane) b.2 Crane truk (truck mounted crane) b.3 Crane kroler (crowler mounted crane) b.4 Crane meja putar dengan lintasan rel b.5 Crane putar dengan jembatan lintas c. Crane Menara

(18)

d.1 Crane jalan dengan lintasan atas berpalang tunggal d.2 Crane jalan dengan lintasan atas berpalang ganda d.3 Crane gantri

e. Crane Khusus, terdiri dari : e.1 Crane apung

e.2 Crane serandang e.3 Crane Penjungkat e.4 Crane pemuat

2.2.3 Lift

Lift merupakan kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat muatan pada jalur pandu tertentu. Peralatan pemindahan dapat diklasifikasikan menjadi lima bagian, yaitu : conveyor, mesin pemindah muatan, peralatan pembantu, peralatan pengoperasian udara dan peralatan hidrolik. Perlengkapan permukaan dan overhead dapat diklasifikasikan menjadi lima bagian, yaitu : truk tanpa rel, mobil berukuran kecil, peralatan penanganan silang, sistem lintasan overhead, peralatan craper dan skid.

2.3 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

Pemilihan jenis pesawat pengangkat pada dasarnya membutuhkan pengetahuan khusus terhadap rancangan dan disesuaikan dengan kemampuan serta pengoperasiannya. Faktor-faktor yang penting dan mendasari pemilihan tipe suatu pesawat pengangkat adalah :

a. Jenis dan sifat muatan yang diangkat

• Untuk muatan satuan bentuk, berat, permukaan dukung yang baik atau bagian muatan sebagai tempat penggantungan yang baik

• Untuk muatan curah : berat jenis, kemungkinan longsor sewaktu dipindahkan.

b. Arah dan jarak perpindahan

(19)

c. Kondisi lokal yang spesifik. Kondisi ini termasuk dalam hal luas, bentuk lokasi, jenis dan desain gedung.

Berdasarkan atas berbagai pertimbangan diatas, maka dipilihlah crane yang dipasang pada sebuah truk sebagai sebuah pesawat pengangkat mobil yang rusak karena crane yang dipasang pada truk ini lebih efisien selain dapat mengangkat juga dapat mengangkut mobil yang rusak tersebut ke tempat yang relatif jauh.

2.4 Keadaan Lapangan Pembangunan PKS

Adapun kondisi dilapangan dalam pembangunan pabrik kelapa sawit dilapangan dalam hal pemasangan/ereksi setiap unit pabrik sangat luas tempatnya. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah alat yang efisien guna mempercepat pembangunannya. Dalam hal ini, Truck Mounted Crane merupakan salah satu alat yang efisien karena alat tersebut dapat berpindah – pindah.

2.5 Truck Mounted Crane

Crane yang dipasang di atas truck (truck mounted crane) dalam tugas sarjana ini adalah seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.1 di bawah ini. Crane dilengkapi dengan rangkaian peralatan yang dipasang di atas meja putar. Untuk penjelajahan (traveling), crane beroperasi seperti layaknya truk yang dikemudikan oleh supir. Pada dasarnya pengoperasian tipe crane tergantung kepada sifat beban dan kondisi lapangan. Jadi berhubungan dengan kendaraan pengangkutnya.

(20)

2.6 Cara Kerja Truck Mounted Crane

Truck Mounted Crane ini menggunakan menggunakan motor bakar sebagai

penggerak utama yang dipakai untuk semua arah gerakan. Adapun gerakan-gerakan utama dari Truck Mounted Crane ini adalah sebagai berikut:

Pada dasarnya Truck Mounted Crane bekerja terdiri dari sebuah reservoir fluida, pompa hidrolik yang digerakkan dengan motor bakar diesel, sistem katup (valve) untuk mengendalikan dan mengarahkan aliran pompa, aktuator untuk

melakukan kerja yang diinginkan, swing motor untuk melakukan gerakan memutar hingga sudut 360 derajat, travel motor untuk melakukan perpindahan dari satu tempat ke tempat lain.

Agar sistem hidrolik dapat dioperasikan maka sistem tersebut harus memiliki komponen-komponen berikut:

a. Fluida (oli hidrolik) b. Reservoir (tangki) c. Filter

d. Pompa

e. Katup pengarah f. Silinder Hidrolik g. Travel motor

h. Swing motor

i. Joystick

j. Lines

k. Katup pengatur tekanan l. Pendingin (cooler)

Pada saat Truck Mounted Crane hidup tanpa beban maka proses kerja dari sistem hidroliknya adalah pompa utama digerakkan oleh engine sehingga oli hidrolik akan dialirkan dari tangki melalui filter menuju katup pengarah (control valve). Dari sini oli akan kembali lagi ke tangki melalui relief valve (katup pengatur

(21)

Gambar 2.2. Sistem hidrolik tanpa beban

Namun jika Truck Mounted Crane hidup dengan beban maka pompa akan mengalirkan oli hidrolik dari tangki melalui filter menuju katup pengarah. Karena joystick digerakkan maka oli dari pompa pilot akan mengalir dari tangki melalui pilot filter menuju joystick. Lalu oli hidrolik dialirkan dari joystick menuju katup pengarah untuk memberikan perintah menggerakkan katup pengarah. Maka oli hidrolik dari pompa utama akan mengalir menuju bagian yang diberikan perintah untuk bekerja misalnya; silinder hidrolik, swing motor atau travel motor. Tekanan yang bekerja pada boom, stick, dan travel sirkuit adalah 5000 psi, tekanan ynag bekerja pada swing sirkuit adalah 3630 psi, sedangkan tekanan yang bekerja pada pilot pump adalah 566 psi. Tekanan ini harus tercapai untuk menghasil kerja yang baik.

Tangki

Pompa utama

Pompa pilot Katup Pengarah

(Control Valve)

Filter Pilot

Filter Hidrolik Engine

(22)

Pompa utama terdiri dua buah pompa yaitu pompa 1 dan pompa 2. Satu buah pompa berfungsi untuk mengalirkan oli hidrolik sehingga dapat melakukan langkah kerja gerakan silinder boom, dan travel motor sebelah kanan yang diatur oleh joystick sebelah kanan. Sedangkan pompa lainnya berfungsi untuk mengalirkan oli

hidrolik sehingga dapat melakukan langkah kerja gerakan silinder stick, swing motor, dan travel motor sebelah kiri dan diatur oleh joystick sebelah kiri.

a. Gerak Traveling

Yang dimaksud dengan gerak traveling adalah gerakan menjelajah seperti truck pada umumnya. Bila truck hanya digunakan untuk traveling, aliran transmisi daya dapat dilihat pada gambar 2.4 dibawah ini :

Joystick dan Travel stick

Tangki

Pompa utama

Pompa pilot Katup Pengarah

(Control Valve)

Filter Pilot

Filter Hidrolik

Gambar 2.3. Sistem hidrolik dengan beban Beban/Load

(23)

Gambar 2.4 Mekanisme Gerakan Traveling

Dari Engine (1) dilanjutkan ke poros transmisi (2) lalu ke roda gigi pengatur (3). Dengan menggunakan tuas, roda gigi pengatur dapat saling berhubungan atau terpisah dengan pasangannya. Bila roda gigi pengatur berhubungan dengan pasangannya maka poros gardan (4) tidak berputar. Bila truck dalam keadaan traveling / menjelajah maka poros gardan harus berputar sehingga roda gigi pengatur

terlepas dari pasangannya. Oleh sebab itulah dalam keadaan traveling, crane tidak dapat dioperasikan. Selanjutnya putaran dari poros gardan diteruskan ke poros roda (6) melalui roda gigi diferensial (5).

b. Gerakan Hoisting

Gerakan Hoisting adalah gerakan naik / turun beban dimana beban yang telah dipasang pada kait (hook) diangkat atau diturunkan dengan tali baja yang terpasang pada hoisting drum. Dalam hal ini beban dapat naik / turun sesuai dengan arah putaran drum.

Untuk menaikkan beban digunakan hoisting drum dengan cara rem dalam hoisting drum yang berputar karena terikat dengan poros drum akan bekerja menjepit

(24)

Gambar 2.5 Gerakan Hoisting Drum

Apabila ketinggian beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka hoisting drum yang berputar akan dihentikan oleh rem diluar hoisting drum

bersamaan dengan dilepasnya rem dalam hoisting drum. Pada keadaan ini posisi beban dalam keadaan tergantung sebab hoisting drum tidak lagi berputar. Selanjutnya untuk gerakan penurunan beban, rem diluar hoisting drum dilepas secara perlahan-lahan agar penurunan beban dapat terkendali. Maka secara gravitasi beban akan turun dengan sendirinya.

c. Gerakan Elevating

(25)

Gambar 2.6. Gerak Elevating Drum

Untuk menaikkan boom maka rem dalam elevating drum yang berputar karena terikat dengan poros drum, akan bekerja menjepit elevating drum sehingga elevating drum ikut berputar pula.

Apabila ketinggian boom telah sesuai dengan yang diinginkan, maka drum yang berputar akan dihentikan oleh rem di luar elevating drum bersamaan dengan dilepasnya rem dalam elevating drum. Pada keadaan ini posisi boom dalam keadaan tergantung sebab elevating drum tidak lagi berputar, karena bobot boom begitu besar ditambah boom harus menahan beban, supaya boom tidak melorot (turun) maka rem luar perlu dibantu dengan racet. Dengan adanya racet, elevating drum dapat berputar menaikkan boom tetapi elevating drum tidak dapat berputar untuk menurunkan boom karena desain bentuk gigi racet itu sendiri.

Untuk penurunan boom juga dilakukan secara gravitasi. Elevating drum yang telah berhenti berputar dilepas pengunci racet-nya bersamaan dengan dilakukannya pengereman di luar elevating drum secara perlahan-lahan agar penurunan boom dapat terkendali.

d. Gerak Swing

(26)

BAB III

PERENCANAAN PERLENGKAPAN CRANE

Perlengkapan crane diperlukan untuk melayani gerakan naik, gerakan turun, ataupun gerakan swing dari beban. Perencanaan perlengkapan crane yang akan dibahas berdasarkan kebutuhannya yang sangat dominan yaitu:

a. Kait

b. Mur pengikat kait c. Batang lintang d. Tali baja e. Pulley

f. Drum

3.1 Perencanaan Kait (Hooke)

Kait (Hooke) digunakan untuk menggantung beban yang akan diangkat. Kait umumnya mempunyai penampang trapesium, dimana bagian dalam dibuat lebih lebar dari bagian luar. Bentuk penampang trapesium selain akan menghemat pemakaian bahan dan desain yang lebih sederhana, juga untuk mengantisipasi tegangan yang terjadi pada sisi dalam.

Pada perencanaan ini digunakan jenis kait tunggal (Single Hooke) atau disebut Standard Hooke, dikarenakan kapasitas angkatnya masih di bawah 50 ton ( Lit. 1.

Hal. 86).

1.1.1. Pemilihan Bahan Kait

Bahan untuk kait, proses pengerjaannya dilakukan dengan proses penempaan dan pengecoran. Pada proses pengecoran bahan yang telah dicor dibersihkan, kemudian dikerjakan dengan mesin. Selanjutnya dilakukan pemanasan atau penempaan.

(27)

C = 0,47 – 0,53 % Si = 0,15 – 0,35 % Mn = 0,6 – 0,9 % P = 0,030 % S = 0,035 %

Dari perencanaan ini jika faktor keamanan medium (K) = 5,5 (Lit.1. Hal. 42), maka tegangan tarik yang diijinkan (aman) adalah:

K

B tr

σ

σ =

5 , 5

75

=

tr

σ

2

/ 63 ,

13 kg mm

tr =

σ

1.1.2. Pemeriksaan Kait Pemeriksaan kait meliput i: 3 Tegangan (kekuatan) tarik pada ulir 4 Panjang minimum ulir

5 Kekuatan pada mulut kait dan tangkainya, meliputi tegangan pada penampang I – II dan penampang III-IV

Gambar 3.1 Kait Tunggal

(28)

Keterangan gambar:

d0 = Diameter ulir bagian luar batang kait d1 = Diameter ulir bagian dalam batang kait d2 = Diameter batang kait

r = Jari-jari kelengkungan sumbu netral pada daerah kritis 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

1.1.2.1.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):

a. Diameter luar (d) = 68 mm b. Diameter inti (d1) = 61,505 mm c. Diameter efektif (d2) = 64,103 mm

d. Tinggi Kaitan (H1) = 3,248 mm e. Jarak bagi (p) = 6 mm

Untuk menghitung tegangan tarik pada ulir digunakan rumus :

) / ( 4

2

2 1

mm kg d Q

tr π

σ =

Dimana:

(29)

Maka:

Tegangan tarik yang diijinkan lebih besar dari tegangan tarik yang terjadi (13,63 Kg/mm2 (dari hal 15) > 3,366 Kg/mm2), dengan demikian ulir aman untuk digunakan.

1.1.2.2. Tinggi Minimum Ulir Kait

Tinggi minimum ulir dihitung dengan menggunakan rumus:

)

p = Tegangan tekan aman (baja dengan baja)

(30)

1.1.2.3. Pemeriksaan Kekuatan pada Mulut Kait dan Tangkainya Akibat adanya pembebanan pada waktu kait digunakan, maka pada penampang I s.d V (gambar 3.1) terjadi daerah kritis, untuk itu perlu diperiksa pada setiap penampang.

Gambar 3.2. Penampang Mulut Kait dan Tangkainya

Sumber : Pesawat-pesawat Pengangkat (Syamsir A. Muin. Hal. 163)

Untuk menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam pada penampang (I) seperti yang terlihat pada gambar 3.2 di atas digunakan rumus:

) 88 . . 1 . ( ... ... ... ... ... ... )

/ ( 2 . 1

. 1 2

Hal Lit

mm kg a

e x F Q

aman

I σ

σ = <

Untuk kapasitas 10 ton, maka dari tabel “Harga Design Dasar untuk Kait Tunggal” (Lit. 1. Hal.90) diperoleh:

σI = Tegangan tarik maksimum yang terjadi pada bagian terdalam I (Kg/mm2)

(31)

Faktor x ………..(lit 1, hal 90)

Untuk menentukan tegangan tekan maksimum pada bagian terluar (II)

(32)

Maka :

Untuk menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian dalam (IV) digunakan rumus yang sama seperti menentukan tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam (I) σtrI

)

(33)

Maka:

Untuk menentukan tegangan tekan maksimum pada bagian terluar (III)

)

(34)

1.2. Pemeriksaan Mur Pengikat Kait

Bahan yang digunakan untuk mur pengikat kait pada perencanaan ini dipilih 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:

)

Sedangkan tegangan geser ijin diambil : τg = 0,8 σtr (kg/mm2)

τg = 0,8 x 10,71429 (kg/mm2) τg = 8,57143 (kg/mm2)

(35)

Maka :

Sehingga diperoleh :

11

Dari perhitungan di atas terlihat bahwa tegangan geser yang diijinkan lebih besar dari tegangan geser yang terjadi (8,57143 kg/mm2 > 1,045 kg/mm2), maka mur aman untuk digunakan.

Tegangan geser permukaan yang terjadi pada diameter efektif ulir luar (τg) )

Tegangan geser ijin bahan lebih besar dari tegangan geser permukaan yang terjadi pada diameter efektif luar (8,57143 kg/mm2 > 1,003 kg/mm2, maka mur aman digunakan.

1.3. Perencanaan Dudukan Kait

(36)

Gambar 3.3. Dudukan Kait

Sumber: Mesin Pengangkat (Rudenko, N. Hal.104)

Tegangan lentur atau lengkung pada dudukan kait dapat dihitung dengan rumus: ) Maka untuk menentukan momen lentur maksimum digunakan rumus:

)

(37)

Untuk momen perlawanan lentur / lengkung dapat digunakan rumus :

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, bahan yang dipilih untuk dudukan kait adalah baja karbon tempa standar JIS G 3210 dengan lambang SF 55 dengan tegangan patah bahan τlk = 55 - 65 kg/mm2 ( diambil 60 kg/mm2) (Lit.2 Hal. 335). Dengan tegangan tekan ijin :

).

Dari perhitungan di atas, maka tegangan geser yang diijinkan masih lebih besar dari tegangan lentur yang terjadi pada dudukan kait ( σlk = 10,91 kg/mm2 > σlk = 7,176 kg/mm2), maka dudukan kait aman untuk digunakan.

1.4.Perencanaan Tali Baja ( Wire Rope )

(38)

Tabel 3.1 Tipe tali untuk Crane dan Pengangkat (Rudenko, N. 1996)

Kontruksi 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

Di atas 7

Jumlah serat yang patah pada panjang tertentu setelah tali dibuang 12

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 bengkok tidak perlu mengalami internal stress

- Kurang mengalami fatique dan 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 dimasukan dalam socket atau clip.

(39)

Gambar 3.4. Tali Baja dengan Untaian yang Dipipihkan Sumber : Mesin Pengangkat (Rudenko, N. Hal. 33)

Dari hasil survei 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 kontruksi gulungan tali terdiri dari 6 jalinan (strand), dan tiap jalinan terdiri dari 19 wayar baja dengan 1 inti serat (fibre core)

Setiap sistem puli majemuk dapat dianggap sebagai puli dengan dua tali terpisah yang dihubungkan dengan puli kompensasi. Jumlah lengkungan tali puli majemuk dapat diperoleh dengan membagi dua jumlah titik total tempat bagian tali yang paralel masuk dan keluar puli. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini :

(40)

Dari gambar di atas maka dapat disimpulkan bahwa jumlah kelengkungan atau Number of Bend (NB) pada perencanaan crane adalah 10/2 = 5.

3.4.1 Tarikan yang Dialami Tali Baja

Dari data hasil survei pada PT Rimba Mujur Mahkota, diperoleh bahwa:

- Berat gancu (Grabs) dan Hooke Wg = 3 ton

- Berat cairan baja Wc=10 ton (kapasitas Ladle 10 ton) Maka berat total Q yang diangkat menjadi :

Q = Wg + Wc ……….(1) Q = 3 ton + 10 ton

Q = 13 ton

Untuk menghitung tarikan maksimum yang dialami tali baja dapat menggunakan rumus :

) 41 . . 1 . ( )

2 ..( ... ... ... ... .

. 1

Hal Lit n

Q Sw

η η

=

Dimana:

Sw = Tarikan maksimum pada tali baja dari sistem puli (kg) Q = Total berat muatan yang diangkat (kg)

n = Jumlah lilitan puli (tali penggantung) = 5 η = efisiensi puli : 0,88 didapat dari gambar 3.6

η1 = efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya

etika menggulung pada drum, diasumsikan = 0,98 (Lit. 1 Hal. 41)

Gambar 3.6. Efisiensi Sistem Puli

(41)

Dari gambar di atas menerangkan untuk efisiensi sistem puli berdasarkan jumlah cakra (Number of Pulley).

Maka :

3.2.1. Diameter Tali Baja

Gambar 3.7. Tali Baja

Dari gambar di atas dapat membantu sebagai data pembanding di dalam menghitung diameter tali baja, dengan diperoleh Sw = 3014,84 kg, maka untuk menentukan luas penampang tali baja:

) Sw = Tarikan maksimum pada tali (kg) σb = Tegangan putus kawat baja (kg/cm2) K = Faktor keamanan tali

(42)

Jika tali baja dari kawat baja standard JIS G 3521, dengan tegangan putus kawat baja = 285 – 320 kg/mm2, diambil σb = 31500 kg/cm2, beban putus Pb = 28400 kg.

Faktor keamanan dengan kondisi pembebanan medium ditentukan K = 5,5 (Lit. 1 Hal. 42) maka:

Diameter kawat tali baja dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

)

Sehingga diameter satu kawat dari tali baja diperoleh:

π

(43)

Dari perhitungan di atas, tali baja yang digunakan adalah tali baja dengan tipe: 6 x 19 = 114 + 1c, diameter (d) = 15 mm tegangan putus kawat baja σB = 31500 kg/cm2, beban putus Pb = 28400 kg.

Tarikan tali baja yang diijinkan adalah:

)

Si = Tarikan maksimum yang diijinkan pada tali (kg) K = faktor keamanan kondisi medium = 5,5

Maka:

Jadi dapat disimpulkan bahwa tarikan maksimum yang diijinkan pada tali Si = 5163,64 kg > tarikan yang terjadi Sw = 3014,84 kg, maka tali baja bekerja pada kondisi aman.

3.2.2. Perhitungan Umur Tali

Tali merupakan bagian yang penting pada waktu pengoperasian mesin pemindah bahan. Akibat seringnya mengalami pembebanan, lama kelamaan tali akan rusak akibat kelelahan. Untuk mengetahui berapa lama tali tersebut dapat digunakan maka rumus yang digunakan adalah:

)

1 _bulan _Lit _Hal

z z2 = jumlah lengkungan berulang per siklus kerja (mengangkat dan

(44)

β = faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkat muatan lebih rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh = 0,4 (Lit. 1 Hal. 47)

φ = hubungan langsung antara jumlah lengkungan dan jumlah putusan di dalam tali = 2,5

z1= jumlah lengkungan berulang yang mengakibatkan kerusakan tali; untuk Dmin / d = 26,5, maka z1 = 130.000 (Lit. 1 Hal. 43) Maka umur tali adalah:

ϕ β . . . ₂

1

z a

z N =

4 , 0 . 5 , 2 . 3 . 3400

130000

=

N

bulan N =12,74

1.2. 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 15 mm, maka ukuran-ukuran puli dapat diketahui sebagai berikut:

Gambar 3.8. Dimensi Puli

(45)

Tabel 3.2 Diameter Roda Puli untuk Kawat Baja (Rudenko, N. 1996)

Ukuran-ukuran dari puli dengan diameter 15 mm dapat dilihat pada tabel 3.2 dan dari dimensi puli pada gambar 3.8 maka ukurannya sebagai berikut:

a = 40 mm h = 25 mm r = 3 mm

b = 30 mm l = 10 mm r = 12 mm

c = 7 mm r = 7,5 mm r = 8 mm

e = 1 mm r = 4 mm

3.4.1. Diameter Poros Puli

Untuk menentukan diameter poros puli digunakan rumus:



P = Tekanan pada tali = 75 kg/cm2; untuk kecepatan angkat m/menit (Lit. 1 Hal. 72)

l = Panjang bushing = (1,5 – 1,8)d, dipilih 1,8 d Q = Beban puli = 13.000 kg

(46)

Maka:

3.5. 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 untuk mengatur gulungan agar dapat tersusun rapid dan mengurangi gesekan.

3.2.1 Diameter Drum

Untuk menghitung diameter drum dapat dipakai rumus:

D ≥ e1 . e2 . d (mm) (Lit.1 Hal. 41)

Dimana:

D = Diameter drum pada dasar alur (mm) d = Diameter tali = 15 mm

e1 = Faktor yang tergantung pada alat pengangkat dan kondisi

operasinya (operasi yang dipilih adalah alat berat) = 25 (Lit. 1 Hal. 42) e2 = faktor yang tergantung pada kondisi tali, dipilih 1,0 (Lit. 1 Hal. 42)

(47)

Gambar 3.9. Dimensi Alur Drum

Sumber: Mesin Pengangkat (Rudenko, N. Hal. 74)

Dengan menggunakan tabel 3.3 di bawah ini akan diperoleh dimensi alur drum sesuai pada gambar 3.9 di atas yang berdasarkan ukuran diameter tali baja (d = 15 mm).

Tabel 3.3 Dimensi Alur Drum (Rudenko, N. 1996) Diameter tali

(d)

3.2.2 Jumlah Lilitan Tali pada Drum

Untuk menentukan jumlah lilitan pada drum dengan dua arah gulungan digunakan rumus:

)

(48)

i = Jumlah suspense puli, diambil dari tabel daya guna (efisiensi) puli = 4 untuk puli berganda dan jumlah puli (z) = 4

D = Diameter drum

Sedangkan angka 4 ditambahkan untuk lilitan yang akan menahan beban setelah mencapai ketinggian rencana H = 15 m (Lit. 1 Hal. 74)

Sehingga diperoleh jumlah lilitan: 2

Maka ada 53 lilitan untuk dua arah gulungan tali.

3.2.3 Panjang Alur Spiral Drum (Helical Groove)

Untuk menghitung panjang alur spiral (helical groove) digunakan rumus:

l = z . S1 (mm) (Lit. 1 Hal. 75)

3.2.4 Panjang Drum Keseluruhan

Dalam perencanaan ini maka panjang drum keseluruhan adalah: )

L = Panjang drum keseluruhan (mm)

(49)

s = Kisar (pitch) = 17 mm (dari tabel 3.3) (Lit. 1 Hal. 74) i = Perbandingan system tali = 4

L = Lebar ruang antara bagian kanan dan kiri dari luar, diambil = 40 mm Maka panjang drum keseluruhan :

17

3.2.5 Tebal Dinding Drum

Tebal dinding drum dapat ditentukan dengan menggunakan rumus empiris: = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0) (cm) (Lit.1 Hal. 75)

3.2.6 Menghitung Tegangan Maksimum Drum

Selama dioperasikan, drum dipengaruhi oleh pembebanan puntir, bengkokan (lentur), dan tekanan (compression). Dua tegangan yang pertama menghasilkan tegangan yang nyata pada drum yang sangat panjang, sedangkan efek dari tekanan adalah sangat besar. Untuk hal ini haruslah diperiksa terlebih dahulu.

Untuk menghitung tegangan tekan maksimum pada drum digunakan rumus: )

S = Gaya tarik maksimum pada bagian tali (kg) ω = Tebal dinding drum (mm)

(50)

Maka tegangan tekan maksimumnya adalah:

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:

)

K = faktor keamanan = 5,5 (kondisi pengoperasian medium) (Lit. 1 Hal. 42) Maka:

Dari perhitungan di atas, terlihat bahwa tegangan yang diijinkan lebih besar dari tegangan maksimum yang terjadi dari σ₁ ≥ σtmaks (10,91 kg/mm2 > 10,13 kg/mm2). Untuk menjamin keamanan pada saat drum beroperasi, drum mengalami tegangan lentur / lengkung di sepanjang drum. Tegangan lentur dapat dihitung dengan rumus:

)

(51)

Dimana:

S = Gaya tarik pada tali (kg)

l = Panjang drum keseluruhan (mm) Maka:

Mlk = 3014,84 kg x 0,5 x 984,8 mm Mlk = 1484507,216 kg.mm

Untuk momen perlawanan lentur / lengkung: )

Dalam hal ini drum juga mengalami tegangan puntir. Untuk menghitung tegangan puntir yang terjadi pada drum dapat digunakan rumus:

)

Momen puntir yang terjadi diperoleh dari rumus:

(52)

Dimana:

Sedangkan momen perlawanan (Wp) diperoleh dari rumus:

3

(53)

BAB IV

MOTOR PENGGERAK

3.3 Pemilihan Jenis Motor Penggerak

Ada beberapa jenis motor penggerak yaitu: turbin, motor bakar, dan motor listrik. Pada perencanaan ini dipilih motor bakar sebagai motor penggerak. Alasan pemilihan karena Truck Mounted Crane merupakan unit yang berpindah tempat, sehingga diperlukan motor bakar yang mampu dioperasikan dimana saja asalkan ada udara dan bahan bakar.

Motor bakar yang digunakan pada perencanaan Truck Mounted Crane ini adalah motor bakar diesel siklus empat langkah karena memiliki keuntungan. Keuntungan tersebut dibandingkan dengan motor bakar bensin siklus yang sama yakni:

1. Perbandingan kompresi relatif tinggi, sehingga diperoleh efisiensi termal yang tinggi.

2. Cocok untuk daya besar dan pengoperasian yang kontinyu. 3. Pemakaian bahan bakar lebih irit.

4. Bahan bakar relatif lebih murah dibandingkan dengan motor bakar bensin. 3.4 Perhitungan Daya Motor Penggerak

Daya motor bakar dihitung berdasarkan kebutuhan daya pada peralatan crane untuk pengangkat dan daya pada peralatan crane untuk pemutar.

3.4.1 Daya Untuk Peralatan Angkat

Yang dimaksud dengan daya untuk peralatan angkat yaitu, kebutuhan daya untuk gerakan hoisting.

Untuk menghitung daya peralatan angkat digunakan rumus:

)

Sw adalah gaya maksimum pada tali baja dari sistem puli. Dari perhitungan sebelumnya diketahui Sw = 2792,7 kg.

Vdrum adalah kecepatan elevating drum menggulung tali. Karena elevating drum dan hoisting drum terletak pada satu poros, maka kecepatan sudut (kecepatan putaran) kedua drum adalah sama. Berdasarkan spesifikasi teknik, kecepatan angkat beban untuk gerak hoist 0,2 m/det maka diperoleh kecepatan drum menggulung tali hoist (c) (lampiran 9)

c = v (z + 1)………..(Lit. 8, Hal. 63) Dimana: z = 4 (jumlah puli)

(54)

Kecepatan drum menggulung tali ini adalah setara dengan kecepatan putar hoisting drum. Maka kecepatan putar hoisting drum (rpm) diketahui:

)

Dimana : c = kecepatan drum menggulung tali = 1m/det D = diameter drum = 0,375 m

Diperoleh kecepatan putar hoisting drum (n):

Karena hoisting drum berputar 50,93 rpm berarti poros drum harus berputar 50,93 rpm juga.

η adalah efisiensi mekanis = 0,75.

Sehingga daya yang dibutuhkan untuk peralatan angkat adalah:

75 0,75

3.4.2 Daya Untuk Peralatan Putar

3 Daya untuk memutar pada beban penuh dan kecepatan putar konstan Untuk memutar pada beban penuh serta kecepatan putar yang konstan maka digunakan rumus daya:

)

(55)

Maka:

Sehingga daya untuk memutar pada beban penuh dan kecepatan putar konstan adalah:

4 Daya untuk mengatasi angin

Pada waktu terjadi gerakan putar diperlukan daya untuk mengatasi angin, untuk itu digunakan rumus:

)

Tabel 3.4 Harga W (N/m2) pada kecepatan angin v (m/det)

(Sumber: Lit. 1, Hal. 94) rw = jarak titik berat boom terhadap sumbu putar = 4,5 m np = kecepatan putar crane = 0,03 putaran/detik

η = efisiensi peralatan putar = 0,8

Ketinggian Dengan Membawa Beban

(56)

Sehingga daya yang dibutuhkan untuk mengatasi angin adalah:

kW N

kW x

x x x N

w w

95 , 0

8 , 0

03 , 0 5 , 4 3 , 0 3 2

=

= π

Jadi total kebutuhan daya untuk peralatan putar adalah: Np = Nk + Nw

= 7,6653 kW + 0,95 kW NP = 8,6153 kW

1 Hp = 0,746 kW Maka NP = x

= 11,548 Hp

Sehingga total kebutuhan daya motor crane adalah :

Nmotor total = Daya untuk peralatan angkat + daya peralatan putar = 49,65 Hp + 11,548 Hp

(57)

BAB V

PERENCANAAN TRANSMISI CRANE

5.1 Perhitungan Roda Gigi Transmisi Dari Motor Hidrolik

Motor hidrolik bergerak karena adanya sumber energi dari pompa (gear pompa) dimana menggunakan sumber fluida (oli) melalui selang input yang berhubungan sehingga dapat menggerakkan motor hidorlik, motor hidrolik ini mempunyai spesifikasi berikut :

• Kapasitas = 10 Ton

• Tekanan max = 160 kg/cm2

• Putaran min (n min) = 1600 rpm

• Putaran max (n max) = 2200 rpm

• Momen puntir = 41 kg/cm

Z1 Z2

Z3 Z4

Z5

Gambar 5.1. Roda Gigi Pada Motor Hidrolik Dimana :

N1 = Putaran pada hidrolik Nd = Putaran pada drum

Z1 = Roda gigi pada poros motor hidrolik Z2 = Roda gigi pada poros ke dua

(58)

Putaran pada motor hidrolik (Z1) adalah sesuatu spesifikasi motor dalam hal ini dimana :

Z1 = jumlah gigi direncanakan 10 buah

1L1 = angka transmisi poros hidrolik dengan poros ke II (2 direncanakan) Dimana 1L1:

1L1 = Z2 = 1L1 x Z1 = 2 x 10 Z2 = 20 buah

Z3 = Jumlah gigi transmisi direncanakan 8 buah

1L2 = angka transmisi poros ke-II dengan poros ke-III (3 direncanakan) Dimana

1L2 = Z4 = 1L2 x Z3

= 3 x 8 Z4 = 24 buah

1L3 = angka tranmisi poros ke III dengan poros dari drum (8/5 direncanakan)

1L3 = Z5 = 1L3 x Z4

= 8/5 x 24

= 38,4 buah (38 buah diambil)

Maka jumlah roda gigi yang dipergunakan dalam rancangan ini adalah Z1 = 10 buah

(59)

Jadi angka tranmisi atau total reduksi (L total) pada transmisi adalah : Ltot = 1L1 + 1L2 + 1L3

= 2 + 3 +

= 6,6 (diambil 7 buah)

Putaran drum yang terjadi dengan memakai roda gigi rancangan ini adalah: ndrum = Nmotor.

Dimana : ndrum = Nmaks

ndrum = 2200. . ndrum = 314,28 rpm

Daya yang dipergunakan untuk menggerakkan drum dapat diperhitungkan dengan rumus :

Ndrum = Dimana:

md = momen yang terjadi pada drum md = S1

= 5163,64 kg Ndrum =

= 22,66 rpm

Pada rancangan ini drum yang dipergunakan ada dua, maka daya total yang dibutuhkan adalah :

Ntot = 2. Ndrum = 2 x 22,66 = 45,32 rpm

Momen torsi yang terjadi (Mt) Mt =

=

(60)

Momen torsi untuk 1drum Mt =

= 5163,9 kg cm

5.2. Ukuran Roda Gigi

Roda gigi yang dipakai pada perencanaan ini adalah roda gigi lurus, dimana pemakaian putaran roda gigi pada drum (n drum) = 314,28 rpm, maka dalam hal ini untuk menentukan ukuran atau menghitung roda gigi terlebih dahulu harus menghitung dari roda gigi lurus ini, yang mana modul dapat dihitung dengan rumus.

Gambar 5.2. Roda Gigi

• Modul (m)

m = ………. Lit 1 hal 214 Dimana :

d = diameter lingkaran jarak bagi (200 mm) ztot = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 + Z5

= 10 + 20 + 8 + 24 + 38 = 90 buah

Maka : m =

(61)

• Tebal gigi (t) t =

Dimana :

α = sudut kemiringan gigi (20) =

α = 20 mm

• Tinggi kepala gigi (addendum a) ……… Lit 4 hala 156 Dimana :

P = jumlah gigi setiap inci (2 diambil) a =

= 0,5 inci

= 12,7 (12 mm diambil)

• Tinggi gigi kaki (dedeumbum b) b =

=

= 0,625 inci

b = 15,875 mm (16 mm diambil)

• Tinggi gigi (n) h = a + b = 12 + 16

= 28 mm

• Diameter pully (dp) dp = m.z

= 2.90 = 180 mm

(62)

• Diameter dalam (di) di = dp - (2 x m) = 180 - (2 x 2) = 176 mm

5.3 Perhitungan Rem Main Host

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.

5.3.1 Pemilihan Roda Rem

Untuk pemilihan roda rem dapat dipilih berdasarkan dari data motor yang digunakan, yaitu :

− Putaran n = 1600 rpm

− Daya N = 50 Hp

Dan kecepatan angkat drum yaitu 11 m / menit, maka pada kondisi normal roda rem yang digunakan ( Lit. 1 Hal 177 )

Diameter roda rem = 157 mm

Lebar roda = 396 mm

(63)

5.3.2. Pemeriksaan Rem Penahan ( nilai pv ) Momen gaya pada poros motor adalah :

)

Untuk koefisien gesek lapis frodo (rem asbes yang dilapisi jalinan serat kuningan) yaitu : µ=0,45 s.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 : )

(64)

Maka :

5.3.3. 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

(65)

Maka :

Momen gaya dinamik saat pengereman diacu pada poros rem adalah

)

δ = Koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme transmisi, diambil 1,15 ( Lit.1 Hal 292 )

GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor ( kg/m2 )

Maka diperoleh

GD2 = ( GD2 )rotate + ( GD2 )couple GD2 = 0,78 kg.m2 + 1,1772 kg.m2 GD2 = 1,9572 kg. m2

(66)

η = Effisiensi total mekanisme = 0,85

Maka momen gaya yang diperlukan untuk pengereman Mbr = M`st + M`dyn

Mbr = 16,1637 kg.m+ 9,828 kg.m Mbr = 25,9917 kg. m

Pemeriksaan momen gaya pengereman dengan memakai koefisien pengereman diperoleh :

)

β = Koefisien pengereman diambil dari tabel 40 untuk pelayanan sedang/medium = 2,0 ( Lit.1 Hal 296 )

(67)

5.4 Mekanisme Lengan (boom) Crane

Sebelumnya penulis telah melakukan survei di perusahaan yang bergerak dibidang kontraktor dan menyewakan alat-alat berat yaitu mesin-mesin yang biasanya digunakan dalam pembangunan gedung-gedung, jalan raya, dan pembangunan-pembangunan proyek lainnya. Salah satu dari jenis alat-alat tersebut adalah pesawat angkat jenis truck crane yang akan kita analisa.

Seperti yang telah penulis jelaskan pada bab sebelumnya, pada skirpsi ini penulis hanya akan membahas atau mengambil satu bagian (komponen) saja dari pesawat angkat jenis truck crane untuk dianalisa besar gaya-gayanya, serta menganalisa hubungan antara besar sudut lengan dengan beban pengangkatan yang dilakukan lengan (boom) pada saat proses pengangkatan beban baik dalam jumlah beban minimum ataupun dalam jumlah maksimum. Lengan pada truck crane ini terdiri dari tiga seksi (section) yang setiap lengan tersebut memiliki dimensi yang berbeda-beda pada luas penampang dan panjangnya. Hal ini bertujuan agar pembebanan pada saat proses pengangkatan akan merata dan bertumpu pada satu titik yang telah diperhitungkan keamanannya. Untuk menganalisa lengan (boom) dari truck crane tersebut sebaiknya mengeahui terlebih dahulu skema dan prinsip kerja dari truk crane itu sendiri secara keseluruhan dan dalam keadaan panjang maksimal. Untuk lebih jelas bentuk dari lengan crane secara keseluruhan ditunjukkan oleh gambar 5.3 di bawah ini.

Gambar 5.3. Lengan (Boom) crane 3 tingkat dalam keadaan normal

(68)

lebih jelasnya kita akan melihat lengan dari crane dengan cara memisahkan bagian lengan dari truck crane tersebut. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 5.3. adalah lengan (boom) dalam keadaan normal (tidak dipanjangkan).

Untuk lebih jelasnya, contoh profil dari lengan teleskopik adalah seperti pada gambar 5.4 dibawah ini :

Gambar 5.4. Profil Lengan Teleskopik

(69)

Gambar 5.5. Mekanisme Lengan (boom) Secara Maksimum

Sebelumnya harus ditentukan gaya-gaya yang terjadi pada lengan (boom) secara keseluruhan. Untuk lebih jelasnya pada gambar 5.6. akan ditunjukkan gaya-gaya yang terjadi pada lengan dari crane ketika dalam keadaan panjang dan beban maksimum.

(70)

5.4.1 Dimensi Lengan : Dimensi lengan (Boom) :

1)Lengan 1

Panjang (L) : 10,9 m Lebar (bo) : 390 mm Tinggi (ho) : 640 mm Tebal (t) : 20 mm 2)Lengan 2

Panjang (L) : 7,567 m Lebar (bo) : 350 mm Tinggi (ho) : 600 mm Tebal (t) : 20 mm 3)Lengan 3

Panjang (L) : 7,567 m Lebar (bo) : 310 mm Tinggi (ho) : 560 mm Tebal (t) : 20 mm

5.4.2 Perhitungan Berat Lengan (Boom) Crane

Dengan menggunakan data-data dimensi dari lengan dapat dihitung berat lengan (boom) dari crane itu sendiri.

Maka untuk mencari berat lengan dapat digunakan persamaan-presamaan sebagai berikut:

Beban total yang akan diangkat lengan adalah :

W x = Q p + Q b

Dimana :

(71)

Untuk mengetahui berat lengan (boom) dapat digunakan persamaan :

Q b = A x L x γ

Dimana :

Q b = Berat lengan (boom) A = Luas penampang boom L = Panjang boom

γ = Berat jenis baja (N/m3) = (77000 N/m3)

Untuk mencari luas penampang dapat digunakan persamaan :

A = (ho x bo) – (ho – 2t) x (bo – 2t) Kurt M. Marshek (hal-56) Maka dapat dihitung berat lengan 1,2 dan 3 adalah :

Lengan 1 :

A = (640 mm x 390 mm) – ((640 mm – 2.20 mm) x (390 mm – 2.20 mm)) = (249600 mm2) – (210000 mm2)

= 39600 mm2 = 0,0396 m2

Qb 1 = 0,0396 mm2 x 10,9 mm x 77000 N/mm3 = 33236,28 N

Lengan 2 :

= 36400 mm2 = 0,0364 m2

(72)

Lengan 3 :

= 33200 mm2 = 0,0332 m2

Qb3 = 0,0332 mm2 x 7,567 mm x 77000 N/mm3 = 19344,278 N

Maka didapat berat total dari ketiga lengan (Boom) adalah : Qtot = Qb1 + Qb2 + Qb3

Qtot = 31406,76 N + 21208,787 N + 19344,278 N = 71959,825 N

Dikethaui :

g = 9,81 m/det2 = 10 m/det2

Maka berat lengan (Boom) adalah :

= ₂

m/det 10

N 71959,825

= ₂

2

m/det 10

kg.m/det 71959,825

= 7195,9825 kg = 7,1959825 ton

(73)

5.4.3 Perhitungan besar gaya – gaya yang terjadi pada lengan panjang dan beban maksimum dengan sudut kerja 100 - 700

a) Dengan sudut kerja 100

Gambar 5.7. Besar gaya – gaya pada panjang lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 100

Sehingga :

X1= L1. Cos α

X2= 1 m (hasil survei) X3= L2. Cos α

X4= L. cos α Y1= L1. Cos α

Dari persamaan- persamaan di atas dapat dilakukan analisa perhitungan pada sudut lengan (boom) yang paling besar yaitu:

X1 = 2,8 m . cos 10 = 2,757 m

(74)

Analisa gaya-gaya di titik A dan B pada lengan (boom) dalam keadaan panjang dan beban maksimum dengan sudut kerja 10

Untuk gaya-gaya reaksi di tumpuan A dan B dapat di cari dengan menggunakan persamaan kesetimbangan :

= 0 = 0 = 0

C

AX A B BX Qb = 71959,825 N QP = 10 ton

AY BY

Gambar 5.8. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja 10

= 0

QP (X4) + Qb (X3) – Ay (X2) = 0

10.000 N (25,638485 m) + 71959,825 N(12,819242 m) – Ay (1 m) =0 Ay =

Ay = 1178855,261 N = 0

Ay – By + Qb + QP = 0

(75)

= 0

- Ay (X1) + Ax (Y1) = 0

- 117885,2661N (2,75 m) + Ax (0,486215 m)= 0 Ax =

Ax = 6684499,562 N = 0

- Ax + Bx = 0

- 6684499,562 N + Bx =0 Bx = 6684499,562 N = 0

-Ay (X2) + Qb (X3) + Qp (X4) = 0

- 1178855,261 N (1 m) + 71959,825 N (12,819242 m) + 10.000 N (25,638485 m) = 0

- 1178855,261 Nm + 1178855,261 Nm = 0 Maka akan diperiksa :

C

AX A B BX Qb = 71959,825 N QP = 10 ton

AY BY

Gambar 5.9. Besar gaya - gaya pada lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 10

= 0

- Ax + Bx = 0

- 668499,562 N + 68499,562 N = 0 ………..……… (Benar) = 0

Ay + By + Qb + QP = 0

1178855,261 N – 1260815,08 N + 71959,825 N + 10000 N = 0

(76)

b) Dengan sudut kerja 200

Gambar 5.10. Besar gaya – gaya pada panjang lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 200

Sehingga :

X1= L1. Cos α

X1 = 2,8 m . cos 20 = 2,6314 m

X3 = 13,017 m . cos 20 = 12, 232 m

X4 = 26,034 m . cos 20 = 24,464 m

Y1 = 2,8 m . sin 20 = 0,9576 m

(77)

Untuk gaya-gaya reaksi ditumpuan A dan B dapat di cari dengan menggunakan persamaan kesetimbangan :

= 0 = 0 = 0

C

AX A

B BX Qb = 71959,825 N QP = 10 ton

AY BY

Gambar 5.11. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja 20

= 0

QP (X4) + Qb (X3) – Ay (X2) = 0

10.000 N (24,264 m) + 71959,825 N(12,232 m) – Ay (1 m) =0 Ay =

Ay = 1122852,579 N

= 0

Ay – By + Qb + QP = 0

1122852,579 N - By + 71959,825 N + 10.000 N = 0 - By = 1122852,579 N + 71959,825 N + 10.000 N By = -1204812,404 N

= 0

- Ay (X1) + Ax (Y1) = 0

(78)

Ax = 3085499,453 N = 0

- Ax + Bx = 0

- 3085499,453 N + Bx =0 Bx = 3085499,453 N

= 0

-Ay (X2) + Qb (X3) + Qp (X4) = 0

- 1122852,579N (1 m) + 71959,825 N (12,232 m) + 10.000 N (24464 m) = 0 - 1122852,579 Nm + 1124852,579 Nm = 0

Maka akan diperiksa :

C

AX A B BX Qb = 71959,825 N QP = 10 ton

AY BY

Gambar 5.12. Besar gaya – gaya pada lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 20

= 0

-Ax + Bx = 0

- 3085499,453 N + 3085499,453 N = 0 ………..……… (Benar)

= 0

Ay + By + Qb + QP = 0

1122852,579 N – 1204812,404 N + 71959,825 N + 10000 N = 0

(79)

c) Dengan sudut kerja 300

Gambar 5.13. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 300

Sehingga :

X1= L1. Cos α

X1 = 2,8 m . cos 30 = 2,42487 m

X3 = 13,017 m . cos 30 = 12, 273 m

X4 = 26,034 m . cos 30 = 22,5461 m

(80)

= 0 = 0 = 0

C

Qb = 71959,825 N QP = 10 ton AX A B BX

AY BY

Gambar 5.14. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja 30 = 0

QP (X4) + Qb (X3) – Ay (X2) = 0

10.000 N (22,5461 m) + 71959,825 N(11,273 m) – Ay (1 m) =0 Ay =

Ay = 1036664,107 N = 0

Ay – By + Qb + QP = 0

1036664,107 N - By + 71959,825 N + 10.000 N = 0 - By = 1036664,107 N + 71959,825 N + 10.000 N By = -1118623,932 N

= 0

- Ay (X1) + Ax (Y1) = 0

- 1036664,107 N (2,42487 m) + Ax (1,4 m)= 0 Ax =

(81)

= 0

- Ax + Bx = 0

- 1795554,067 N + Bx =0 Bx = 1795554,067 N = 0

-Ay (X2) + Qb (X3) + Qp (X4) = 0

- 106664,107 N (1 m) + 71959,825 N (11,273 m) + 10.000 N (22,5461 m) = 0 - 1036664,107 Nm + 1036664,107 Nm

C

Qb = 71959,825 N QP = 10 ton AX A B BX

AY BY

Gambar 5.15. Besar gaya - gaya pada lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 30

= 0

- Ax + Bx = 0

- 1795554,067 N + 1795554,067 N = 0 ………..……… (Benar) = 0

Ay + By + Qb + QP = 0

1036664,107 N – 1118623,92 N + 71959,825 N + 10000 N = 0

(82)

d). Dengan sudut kerja 400

Gambar 5.16. Besar gaya-gaya pada panjang lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 400

Sehingga :

X1= L1. Cos α

X1 = 2,8 m . cos 40 = 2,1449 m

X3 = 13,017 m . cos 40 = 9,9716 m

X4 = 26,034 m . cos 40 = 19,9432 m

(83)

= 0 = 0 = 0

C QP = 10 ton Qb = 71959,825 N

AX A B BX

AY BY

Gambar 5.17. Arah gaya-gaya di titik A dan B dengan sudut kerja 40 = 0

QP (X4) + Qb (X3) – Ay (X2) = 0

10.000 N (19,9432 m) + 71959,825 N(9,9716 m) – Ay (1 m) =0 Ay =

Ay = 916986,591 N = 0

Ay – By + Qb + QP = 0

916986,591 N – By + 71959,825 N + 10.000 N = 0 - By = 916986,591 N + 71959,825 N + 10.000 N By = -998946,416 N

= 0

- Ay (X1) + Ax (Y1) = 0

- 916986,591 N (2,1449 m) + Ax (1,7998 m)= 0 Ax =

(84)

= 0

- Ax + Bx = 0

- 1092812,834 N + Bx =0 Bx = 1092812,834 N = 0

-Ay (X2) + Qb (X3) + Qp (X4) = 0

- 916986,591 N (1 m) + 71959,825 N (9,9716 m) + 10.000 N (19,9432 m) = 0 - 916986,591 Nm + 916986,591 Nm = 0

C QP = 10 ton

Qb = 71959,825 N AX A B BX

AY BY

Gambar 5.18. Besar gaya – gaya pada lengan dan beban maksimum dengan sudut kerja 40

= 0

- Ax + Bx = 0

- 1092812,834 N + 1092812,834 N = 0 ……….……… (Benar)

= 0

Ay + By + Qb + QP = 0

916986,591 N – 998946,416 N + 71959,825 N + 10000 N = 0