VERIFIKASI PERHITUNGAN PERANGKA T HOOK (KAIT) OVERHEAD TRAVELLING CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 25 TON PADA PABRIK ELEMEN BAKAR NUKLIR

(1)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14November 2013

VERIFIKASI PERHITUNGAN PERANGKA T HOOK (KAIT) OVERHEAD

TRAVELLING CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 25 TON PADA PABRIK ELEMEN BAKAR NUKLIR

Syamsurrijal Ramdja dan Petrus Zacharias

PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

VERIFIKASI PERHITUNGAN PERANGAKT HOOK (KAIT) OVERHEAD

TRA VELLING CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKA T 25 TON PADA PABRIK

ELEMEN BAKAR NUKLIR. Telah dilakukan verifikasi perhitungan perangkat Hook (Kait)

Overhead Traveling Crane dengan kapasitas angkat 25 ton yang digunakan pada pabrik

elemen bakar nuklir. Verifikasi perhitungan ialah pemeriksaan tentang kebenaran atau

kecocokan suatu data ukuran dan dimensi standart yang dipakai dan apakah bahan

yang digunakan masih aman digunakan dalam kegiatan pengoperasian. Hal ini dilakukan

untuk mengetahui apakah perangkat kait masih berada pada batas kekuatan bahan yang

diizinkan. Verifikasi perhitungan ini berdasarkan pada standar yang berlaku dan dengan

faktor keamanan yang konservatif, terhadap: kait, bantalan aksial, pemikul kait dan sackle.

Setelah dilakukan verifikasi perhitungan, didapatkan bahwa perangkat kait yang terdiri

dari kait, bantalan aksial, pemikul kait dan shackle dalam keadaan am an

Kata kunci: kait, kekuatan bahan, crane, verifikasi perhitungan, schakle, bantalan.

ABSTRACT

CALCULA TlON VERIFICA TlON OF HOOKS OF THE OVERHEAD TRA VELLING

CRANE CAPACITY 25 TON USED IN NUCLEAR FUEL ELEMENTS PLANT. It has been

verification of the calculations Hook Overhead Traveling Crane with a lift capacity of 25

tons of used nuclear fuel at the plant elements. Calculation verification is the examination

of the correctness or suitability of the data size and dimension standards are used and

whether the material used is safe for use in operating activities. This is done to determine

whether the hook is still in the material strength limit allowed. Verify calculations based on

applicable standards and with a conservative safety factors, to: hooks , axial bearings,

latches and schakle bearers. After verification of the calculations, it was found that the

hook consisting of hooks, axial bearings, hook and shackle bearer in a safe condition.

Keywords: hook, strength of materials, the critical section, schakel , bearings.

1. PENDAHULUAN

Pad a pabrik elemen bakar nuklir, dalam rangka melaksanakan tugas dan

pekerjaan serta kegiatan sehari-hari, diupayakan untuk dapat bekerja dengan cara yang

efektif dan se-efisien mung kin. Biasanya dalam kegiatan pekerjaan sehar-hari seringkali

(2)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 14November 2013

perseorangan maupun beberapa orang. Apabila beban bahan/material pekerjaan yang

diangkat sangat berat, maka harus dipakai alat bantu untuk memperingan beban

pekerjaan tersebut. Alat bantu yang dapat digunakan untuk mengangkat dan

memindahkan beban dari suatu tempat ke tempat yang lain adalah Pesawat Angkat

(Materials Handling Equipment).

Pesawat angkat adalah suatu alat atau seperangkat alat yang berfungsi untuk

memindahkan benda atau barang dari suatu tempat ke tempat yang lain dalam jarak yang relatif dekat.

Pad a makalah ini yang akan diverifikasi perhitungannya adalah perangkat kait

(hook) yang terdapat pad a salah satu kelompok hoisting equipment yaitu Kran (Crane),

khususnya Overhead Travelling Crane. Perangkat kait (hook) terdiri atas : kait, bantalan

aksial, pemikul kait, dan schakle.

Verifikasi perhitungan ini bertujuan untuk pemeriksaan tentang kebenaran atau

kecocokan suatu data ukuran dan dimensi standart yang dipakai dan apakah bahan

yang digunakan masih aman digunakan dalam kegiatan pengoperasian.

Kait adalah suatu peralatan pada pesawat angkat yang digunakan untuk

memegang bahan/material yang akan diangkat atau dipindahkan. Seperti telah diketahui

bahwa kait dipergunakan untuk memegang atau menggantung beban, terdiri dari dua

jenis, yaitu : kait tunggal (single hook) dan kait ganda (double hook).

~•..~--

-,-

.D\

(3)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BATAN, 14November 2013

2. TEORI

Kait yang digunakan adalah jenis kait tunggal. Adapun ukuran-ukurannya

ditentukan dengan normalisasi 661 (N-661) untuk beban lebih keeil atau sama dengan 25

ton. Bahan yang digunakan adalah St-C 25 dengan kekuatan tarik 41 kg/mm2.

Verifikasi perhitungan dilakukan pada penampang yang paling berbahaya/kritis yaitu

pemeriksaan tegangan tarik pada penampang yang terkeeil. Tegangan tarik yang

diizinkan 0"; adalah sebagai berikut:

Bila Q 0",

=A

Jr.d,2 = A, 4 maka (1) Q

0",

=

--2

Jr.dl 4 dimana: Q = Beban A = Luas penampang

d, = Dia. tangkai kait

(2)

Momen bengkok diasumsikan menjadi positif bila menyebabkan lengkungan kait

mengeeil. Bila beban bertendensi untuk membuka kait, maka momen adalah negatif,

sehingga :

(4)

Gambar 3. Titik berat dan Penampang

Titik berat dan penampang kritis ditentukan secara grafis seperti dapat dilihat pad a

Gbr. 3. Secara geometris el dapat dinyatakan sebagai berikut :

~=

bl +

t

b2

h

1

t

(b2 + bl )

h b2 + 2b]

e --

1-

3

bl

+ b2

e, = Jarak titik berat penampang A-B ke titik A

Sedangkan e2 didapatkan dari rumus :

~ _ b2

+

tbl

h - 1

t

(bl

+

b2)

h 2b2

+

bl

e2

=

---3 bl

+

b2

e2 = Jarak titik berat penampang A-B ke titik B

Luas penampang berbentuk trapesium : h A = - (bl

+

b2) 2 (4) (5) (6)

(5)

Prosiding Perlemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 14November 2013

Tegangan tekan yang dialami ulir trapezium pada mur kait adalah sebagaii berikut :

(Y =

Q

P lL(d2 _d2)

H

4 0 I h

(7)

Bantalan yang digunakan adalah bantalan aksial (bantalan peluru), yang

memungkinkan kait yang sedang dibebani dapat bergerak dengan mudah dalam

menangani beban berat. Bantalan yang terpasang pada gantungan kait, menyokong mur

kait. Perancangan yang baik adalah bantalan dengan peletakan khusus dengan gelang

dudukan (setting ring) berbentuk bola sehingga tidak memerlukan suatu permukaan

berbentuk bola pad a gantungan kait (crosspiece). Ceruk (alur) pad a gelang dudukan

dalamnya 3 sid 10 mm tergantung pada ukuran bantalan . Bantalan tertutup dalam suatu

rumah yang melindunginya dari debu dan kelembaban.

~. 2H IO() :cu JH) II !:$) I~O100I 7 :;~ IX) !3-5 I.'.) I~);:, PO !7~) j. " t.4 II( :2 7~ lbO I ::I 79 \7S I :) 10\ l&") j 3.5 1(.)(1 .JX)! 4 II J 23() i .t ) 2$ :)..5 4t L :~ 2 715

Gambar 4. Bantalan peluru aksial

Gantungan kait dipasang pada plat samping (schakle) darl casing dan biasanya

diperkuat dengan plat dari baja. Hal ini memungkinkan kait berputar dalam dua arah yang

saling tegak lurus satu sama lain. Gantungan kait ditempa dari baja dan dilengkapi

(6)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - BA TAN, 14 November 2013

Gambar 5. Gantungan kait Momen lengkung maksimum:

M

'!1I(1h =1-Q1-1-1-Q1-d2 • 2 2' 4 I

Momentahanan (perlawanan lengkung):

W

=t(b-d,).h2

Dalam perhitungan kekuatan schakle persamaan yang

sebagai berikut:

Penampang A1- 81 pada gambar 6:

Q (j, = 2.bs

(j, = tegangan tarik

Penampang A2- 82 pada gambar :

Q (j, = 2.Cb - d)s

Penampang A3 - 83• dengan rumus Lame:

p=JL

2.ds (8) (9) digunakan adalah (10) (11 ) (12)

(7)

Gambar 6. Schakle

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk penampang mendatar A - B pada gambar 3:

Dari Normalisasi 661, didapatkan:

h =r1 = 190mm 0= b2= 160mm

p = b1= 65 mm a = w = 180 mm

Luas penampang

(13)

= 213,75 em2

Momen Inersia terhadap penampang A - B:

1= h3 •(bl

+

b2Y

+

2.b1·b2

36

bl

+

b2

(14)

= 4655 em4

Jarak titik berat penampang A - B ke titik A:

bl

+

2.b2 h

el

=---.-bl

+

b2 3

= =

Jarak titik berat penampang A - B ke titik B:

2.bl +b2 h

e2 =

.-bl

+

b2 3

10,83 em

(8)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - SA TAN, 14 November 2013

Momen lengkung pada penampang A - B:

Mh = Q.z (kg-em)

z =

I'i

+

e2 = 114,03

Mb =25000. 114,03

= 285075 kg-em

Tegangan tekan maksimum di titik A:

Q M h.e!

uA=----C F I

= -546,26 kg/em2

Tegangan tarik maksimum di titik B :

u B =

£ _

M h.e2

, F I

= 658.96 kg/em2

Bahan kait adalah St-C 25 dengan :

(J/ maks = 41 kg/mm2 (15) (16) (17) (J/.mah (J/ = F,.

F,

= faktor keamanan, untuk beban dinamik = 6

4100

(J/ = -- = 683,3 kg/em2

6

Sehingga (J/A«(J/ dan (J/B«(J/, maka kekuatan kait pada daerah kritis , aman.

Untuk penampang tegak:

Dari Normalisasi 661, didapatkan :

r1 = h = 165 mm

p = b1= 65 mm

o =b2= 160 mm

Luas rata-rata penampang tegak:

A

=---

h.(b,

+

b2) _(em)2

2

= 185.63 em2

Tegangan geser yang terjadi:

= 138,68 kg/em2

Tegangan geser izin:

(18)

" = 0,6.(J/

= 0,6 . 683,3

(kg/em2)

(9)

Sehingga didapatkan hasil , ( '" dengan demikian beban tegangan geser, aman.

Mur untuk kait menggunakan ulir trapezium. Ukuran dasar untuk batang kait

berdasarkan pada:

w = 0,25.dj

dim ana w = Dia. mulut kait = 180 mm

18

d1 = Dia. inti ulir = 2,5 = 7,2cm

Menurut N336, didapatkan ukuran-ukuran utama ulir trapesium adalah :

d1 = Dia .. inti ulir = 61,5 mm

d2 = Dia. luar ulir = 72,5 mm

h = pitch ulir = 10 mm

a

= kemiringan ulir = 30·

Tegangan tarik yang terjadi pada mur kait adalah

0-

,-

_ 4.Q

-7r.d2

4.25000

7r.(7,2)2

kg/em2 = 614,34 kg/em2

Didapatkan 0-((0-, sehingga mur kait yang digunakan aman.

Tinggi minimum ulir tangkai kait :

H = 4.Q.h

7r.(d,2 - dnp

Dari ketentuan H = (0,8

+

1,0).d2

Diambil

H

= 7 em

Agar kait dapat bergerak dengan bebas terhadap benda lintang (cross-piece),

maka digunakan bantalan tekan (thrust bearing).

Dari gambar 4, kita dapatkan ukuran-ukuran utama bantalan tersebut :

d1 = 100 mm D = 172 mm 4.25000.1 = 7r.(7,22 - 6,152}350 = 6,491 em H = 64 mm

Pemikul kait dipasang pada dua buah plat pendukung (shackle) seperti yang terdapat

pada gambar 5.

Besar beban lengkung maksimum ialah :

M = Q (1- O,5d)

maks 4

= 25000 (30 - 0,5(17,5»

(10)

= 316125 kg-em

Besar momen perlawanan lengkung ialah :

Wb = (b-d]).h2 6

(24 -17,2).72

6

= 293,2 em3

Tegangan lengkung yang terjadi ialah:

Mmaks

a

h = Wh (20) = 317125 263,2 = 1245078,18 kg/em2

Bahan pemikul kait adalah St-60 dengan tegangan tarik maksimum

a,

= 6000 kg/em2

Tegangan tarik izin

6000

---5

F, = Faktor keamanan

Tegangan lengkung izin

= 1200 kg/ em2

(21 )

(22)

Didapatkan hasil bahwa, ah (aM

Perhitungan Schakle:

Schakle (Gambar. 6) berfungsi sebagai penumpu kait, pemikul kait dan pulley

pembawa beban. Pada schakle ini terdapat terdapat beberapa daerah kritis yang perlu

diperhatikan terhadap adanya tegangan.

Ukuran - ukuran yang direneanakan adalah sebagai berikut :

-d = Dia. poros pemikul kait = 120 mm

-s =tebal sakel = 75 mm -b = lebar sakel = 200 mm. Pemeriksaan tegangan : - Pad a penampang A1 - B1 :

a,

= ~ (kg/cm2) 2.b.s

(11)

Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 14November 2013 - 25000 = 83,34 kg/ cm2 - 2.20.7,5 - Pad a penampang A2 - B2 :

Q

2 0"/ = 2. b - d .s( ) (kg/em) (23) - Pada penampang A3 - B3 : 0"/ = ~ (kg/cm2) 2.d.s 25000 2.12.7,5

Bahan sakel adalah St-37 dengan kekuatan tegangan tarik = 37 kg per mm2.

Tegangan tarik izinnya adalah :

25000 - 2.(20 -12).7,5 = = 208.34 kg/ cm2 = 138,89 kg/cm2 (24) _ 3700 6 = 616,67 kg/cm2

Oari hasil perhitungan didapatkan bahwa 0"/ (0"/1' maka kekuatan sakel adalah aman.

4. KESIMPULAN

Oari pembahasan verifikasi perhitungan yang telah dilakukan dapat diambil

kesimpulan bahwa perangkat kait yang terdiri atas; kait, bantalan aksial, pemikul kait dan

schakle masih dalam batas aman untuk digunakan.

5. DAFT AR PUST AKA

1. N.RUOENKO, Material Handling Equipment Mir Publisher, Moscow, 1968.

2. Ir. SYAMSIR A. MUIN, Pesawat-pesawat Pengangkat, Rajawali Press Jakarta, 1987

3. MOHO, TAIB SUTAN S, Buku Polyteknik Sumur Bandung, 1971.

4. SKF, Ball and Roller Bearing, Cataloue No. 241 E

5. TIMOSHENKO S, Strength of Material Part I dan /I, Kreiger Publishing Co. Inc. New

York, 1976

6. SULARSO, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Penerbit Pradnya

(12)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN- BATAN, 14November 2013

TANYA JAWAB Pertanyaan:

1. Apa yang menjadi pertimbangan untuk menentukan bahwa be ban maksimum yang

terangkut 25 Ton? (Yan Bony M)

2. Mengapa memilih bahan St-37? (Yan Bony M)

3. Berapa factor koreksi yang diambil dan mengapa? (Yan Bony M)

4. Kalau dilihat dari gambar makalah ini sebenarnya untuk pabrik yellow cake bukan untuk EBN. Kalau untuk pabrik YC maka alat ada alat besar TAngki pre_Breatment dan mixer yang harus dicheck, apakah > 25 Ton atau tidak? kalau > 25Ton maka perhitungan beban harus berubah. (Bambang GS)

Jawaban :

1. Yang menjadi pertimbangan adalah equipment/material terberat yang ada di pabrik

Elemnen Bakar Nuklir.

2. Karena pengerjaannya adalah dengan ditempa/besi tem St-37, bukan besi cor.

3. Factor koreksi = 6, diambil dari Literature Material Handing Equipment-Rudenko.

4. Gambarnya akan diganti dnegan gamabr pabrik EBN sehingga perhitungan tidak perlu

dig anti. Untuk pabrik YC yang equipment> 25ton, nanti akan dipelajari dengan person

(13)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN- BATAN, 14November 2013

6. LAMPI RAN

A. LAM PI RAN 1

PANITIA UTAMA UNTUK NORMALISASI DI NEGERI BELANDA

W'H' " dcng;m l;m~klllf'l("nd(,K ~d_ •.• _ 1m; ~n tkng;tn lan~k.al pun,tang

I .

, I _ ,d !

P • bel",n an!:kal yang

diholchknn <!:110m ton

(lOCO kg). smapuln

ukurnn nominal 11M; bil·hil')

" • Icbarm~lul

h • lubang mulul d •• Rnris tcngah Ulngkni Ilka gan! Icngah Icras min,mum dari uhr .krup dnri\:Ingkn;

o •."01><>1 yang dipcr·

"itllngk!.n d310m kg (kira·kirp)

UKURAN·UKURAN OALAM rom

f" • b • d\;

.

f,1 ,2~RIN'!.IN6

.

k10m•r10,

,

U_IIU1(1 J'~;;;:I All _!.!! ..E£.I~

!L

~.4)0115NW)to_IL}L~925U?~_ _UY '0 111.1' IU

....

2)01.5 10

~L

?O20s~_ ..!lL1"0 ~2-1.~1 IS 1<0115956S12 1110IOS 1~2W 510MO1:Ii)W1.\0101IW2G ]())J\1M SOJ)O 29020 ISIS "IS2S 20 160nolto ~to61JH110 Do S8S t\(i) 10 4~

;)

IH

17Uno20us10I'"20liS'iW'10H1]'~OI!S

14m

HO~o }oIbI

---

JOISO~us ~19\ 210 n noH.'i61014512 S12110110 2'1_2~1"\_~_4~ II_~ )/) 2002W194820125lro••00I XI 1m]~2115110!5140I140{1(X'502S02)1) 1l~J'~ JSOW 25~J.4 40liS 40 220m101110 6sTw~ 20 )jQ 110 IO~) 1OT5\-~AO ~)O ~(X') "iT\ ~~ f 110 25S I"" 420)0 H1002N).0 SO 240HO1506!19$11220 1M)490 HO~+W-.11011 _no \)I) 255 220110105 HO"., 280 45040 }OPi>40HO

I) Utrtak rrwataftr-fcohU1"~i_it dtrtt dtmlnu t4:'tIthSO""

8&h••sa>-:A.d.KlS mcnuNi N )()1, ''''1- Ufltuk memuma..,. p.adl manadlfet•••• fI.y .•nl .• yu.f"ki.mi.:k-.aJ .•, ,atannc0,25"'kadat mat,irn." be-lcnnc 0,04' rodor

0.04' bot•• ,.., •• todOf 0,07",m."uan O.I1~ uluiLWtl O•.n.••·ke-tcpl\anuri\."I (.•6)...••'($ ••)lUnv,,', beta.•tunw' mtnt.murn '" (1')kcJntM', re.M,_m~

21('J4)"1.. An&b-a.na.h mClluh.i l.a"ndaku.l\HJI btr'u1oI un-hI. Nhan Y-U'II da.mumltratt.

~rt\ac.Un-pe-rb.tian: Ka.· •.•nh.m, dlPlJ&ttant.~.lid mani;'rhn krjldi dalCa",.1Ift ~."ulr.aft hiecSlI.mfUftlku (1ihlt N 10'11 J'5j)Hlatfta }Onwnit,..t. ftlhI 9(X)'"C.PlNimpn.anbr:rikua\y. 1«)".11 den, ••u$" (1·utundu dan tn.in)din .e.J~.\.p-(n~ 41 k_"" ~""\U

PAKArLAH LEMBARAN 11'11DENGAN N 294, N66),1-J 66)DAN N 664

PI!NUNJUKAN OAGANO UNTUK KArl TVNGOAL !ENIS A UN"TUK Pg 10 lnn: ALAT-ALAT nAG IAN PESAWAT J\NGKAT LEDIB KJIUSUS DlTUJUKAN UNTl.JK PEMAKAIAN DI DARATAN

KAIT.KArTroNGGAL (DiKERJAKAN AWAL)

N 661·A-IO

N 661

(14)

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN - SA TAN, 14November 2013

B. LAM PIRAN 2

·rU.:al Pp,o!' i-thAAn HJO Pero8uonqan

.1MISI BESAR UNTUK NOHMALISASI 01 NEGFHI il ANDA

?'H'~. lJI·ng••h I•.••t.J,n1f:-.'-" .:.i ••. ,••••<!., ,I,

.I\a-..', ~::"1.. 0'··, r i , I··;"; I

:

...•."\' j : I , ,>"> '. i t., _--L t "r ~. ~'O<-f Hi

i

i 1 ".'~--"C::.'

r'

I

. ,161 il,,;'", 1'1,2,:" ,t. ••• { :S t ..-- 1

cj~1~tf-!t~4~t'cf~~

tfa,q

-i

'='_IT~~"'$'~-

~~-~,

..

-j

.._."

r:~~~-.._.~- __._1" __~'_j' I .71~f.:>- :S,_l.::'" ll, •.,;} ;0,.' rd 4, __., n" }u 4,""1 hi 0.,,;,.7

-..j-..-~.

j '''.' ~-.--t-i\J'" .. '-<~.,,' '~.q'"U •• -'.'-.-.-- -" f .' ..y'" ..'''1- ' .,6 " "'.'-

! .

y'.;.,{.-, [

.---.--.~:3"-,~1S-,-U",-::.~--~- ---7J,'---··----;.r,7n---"??'i'-·_,·, _nT<j __- --~-.r~-->---"._~-li;-

-':::~~iJ=1ittr{=.i-:I~;F

HATl/\N

-;F ..

{B'-Br=lJ~--

t~

r~~;

.

I

!!~.\:u.hr' 'FUJX'.fh.\fn t'knf HI 3- J~1iu> 11:1 h '. ,•. ,","~1:,,> '~

,'I:Y"J 81\rn1\dengnn }.. "11HflItIcblh \:.n!i u!~; Hrnp.\'i:81 thHull>.rnCH r»n.',a" nilrU~1 .11f tH f1::1~ •.\n din: \..:i5..'\fnya, ha.r1.l~d11n'ilai tkng;w 5;t'uJ':q.(:ith itU1H~f*;hf'" l:\o!tb~d11Jdr 'k..L';.,/U<Ian ~antt1f~J':J..,da :2atA>I .-~JU!IU"Id"I"t uIIt lit

H" halt.. dipai. Ii gA"L'~&WtS tc0G-liih YI\I\& hd:~. dlkunHl

ULIR SKRUP-TR;\.PESll 'VI

GARiS TENGAH OAR} 10.$-AM.PA1 80 MM

IN

3'64-1

{. ifn-6218-8]..n~21