TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN

(1)

Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009.

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERANCANGAN TOWER CRANE

DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON, TINGGI ANGKAT 45

METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN

GEDUNG BERTINGKAT

OLEH : TEGUH PUTRA NIM : 020401058

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

(2)

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

MEDAN

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERANCANGAN TOWER CRANE

DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON,TINGGI ANGKAT 45

METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN

GEDUNG BERTINGKAT

OLEH : TEGUH PUTRA NIM : 020401058 Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing

Ir. Alfian Hamsi, M.Sc NIP. 131 654 258

(3)

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

MEDAN

TUGAS SARJANA

MESIN PEMINDAH BAHAN

PERANCANGAN TOWER CRANE

DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON, TINGGI ANGKAT 45

METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN

GEDUNG BERTINGKAT

OLEH : TEGUH PUTRA NIM : 020401058

Telah disetujui dari hasil seminar periode ke-530 Tanggal : 24 januari 2009

Disetujui Oleh :

Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II

Drs. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Raskita S. Meliala NIP. 132 018 668 NIP. 130 353 111

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya penulis akhirnya dapat menyelesaikan penulisan tugas sarjana ini dengan baik dan lancar.

Tugas sarjana ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Program Sarjana Strata I (S1) di Depatemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul tugas sarjana yang dibahas adalah “Perancangan Tower

Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat ”

Dalam menyelesaikan tulisan ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi, akan tetapi berkat bimbingan, arahan dan bantuan dari semua pihak akhirnya tugas sarjana ini dapat diselesaikan. Untuk semua itu dengan segenap hati ikhlas penulis menyampaikan penghormatan dan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr.Ing.Ir. IkHwansyah Isranuri sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dan juga sebagai Dosen Pembimbing penulis

2. Bapak Tulus B. Sitorus, ST, MT sebagai Sekertaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Ir. Alfian Hamsi M.Sc. sebagai dosen pembimbing tugas skripsi ini. 4. Bapak / Ibu Dosen dan di Departemen Teknik Mesin yang telah memberikan

ilmu pengetahuan kepada penulis selama menjalani perkuliahan

5. Staf / Pegawai Administrasi dan para Asisten Laboratorium di Departemen Teknik Mesin yang telah memberikan banyak bantuan kepada penulis baik dalam hal administratif maupun praktikum selama masa perkuliahan.

6. Pimpinan dan staff, khususnya Bapak Ir. Heri Widodo di Proyek Pembangunan Hotel Grand Antareas medan.

7. Orang tua tercinta, Ayahanda Ir. Efrizal dan Ibunda Ir. Hafni yang telah banyak mendukung penulis baik dari segi moril dan materil serta memberikan

(5)

semangat dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan dan Tugas Sarjana ini

8. Saudara-saudaraku, Reza Adnan syahrefi dan Rizki Rahmadhani yang menjadi teman, lawan dan semangat dalam mengarungi kehidupan penulis. 9. Rekan-rekan mahasiswa fikri, riyaldi, Gefri, Reza, Sokep, Dani, Yuki , Napi,

Irfandi dan Seluruh Stambuk 2002 yang telah membantu penulis melewati hari-hari perkuliahan.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih terdapat kelemahan, oleh karena itu penulis mengharapkan masukan ide dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan tugas sarjana yang lebih baik.

Penulis

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ………

i

DAFTAR ISI………... iii

DAFTAR GAMBAR……….. vi

DAFTAR TABEL………... vii

DAFTAR NOTASI………. vii

DAFTAR LAMPIRAN………... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang……… 1.2 Tujuan……….… 1.3 Batasan Masalah……….… 1.4 Metode Penulisan……….... 1.5 Sistematika Penulisan……….… 1 1 2 2 2 BAB II PEMBAHASAN MATERI

2.1 Mesin Pemindah Bahan……….. 2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan……… 2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan………... 2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat……… 2.3.2 Dasar Pemilihan Crane………... 2.4 Tower Crane………

2.4.1 Komponen-Komponen Utama Tower Crane…….. 2.4.2 Cara Kerja Tower Crane………..………... 2.5 Spesifikasi Perancangan……….. 4 4 7 8 8 9 9 10 11

(7)

PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT

3.1 Perancangan Tali Baja……… 3.2 Perancangan Puli………...….

12 18 3.3 Perancangan Drum……….………. 3.4 Perancangan Kait……… 3.5 Perancangan Motor Penggerak………... 3.6 Perancangan Sistem Transmisi………... 3.6.1 Perancangan Transmisi Tingkat I………... 3.6.2 Perancangan Transmisi Tingkat II……….. 3.6.3 Perancangan Transmisi Tingkat III………. 3.7 Perancangan Sistem Rem………..……….

20 22 25 27 28 31 33 34 BAB IV

PERANCANGAN MEKANISME TROLLEY

4.1 Perancangan Roda Jalan………..………..……. 4.2 Perancangan Tali Baja………..………..……… 4.3 Perancangan Puli………..………..……… 4.4 Perancangan Drum………..………..…………. 4.5 Perancangan Motor Penggerak………..………. 4.6 Perancangan Sistem Transmisi………..………. 4.6.1 Perancangan Transmisi Tingkat I………... 4.6.2 Perancangan Transmisi Tingkat II……….. 4.7 Perancangan Sistem Rem………..………..

38 41 44 45 46 48 49 50 51 BAB V

PERANCANGAN MEKANISME SLEWING………... 5.1 Perancangan Motor Penggerak………..……….. 5.2 Perancangan Sistem Transmisi………..……….. 5.3 Perancangan Sistem Rem………..………..……

53 55 56 58

BAB VI

PERANCANGAN BOOM DAN BOBOT IMBANG

6.1 Perancangan Boom………..………..………….. 6.2 Perancangan Bobot Imbang………..………...

62 67

(8)

BAB VII PERANCANGAN KONSTRUKSI TIANG ..……….

7.1 Perancangan Blok Pondasi………..……… 7.2 Perancangan Penahan Tiang (Anchorage) ……….… 7.3 Defleksi Elastis Tiang Tower Crane………..……….

71 73 74

BAB

VIII

KESIMPULAN ………..………..………..…... 77 DAFTAR PUSTAKA………..………..………..……… 81 LAMPIRAN………..………..………..………..……… xi

(9)

10 4.3 Diagram Mekanisme Trolley 41

11 4.4 Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali 42

12 5.1 Meja Putar Mekanisme Slewing 53

13 5.2 Diagram Rem Sepatu Yang Digerakkan Pemberat 59

14 6.1 Konstruksi Boom 63

15 6.2 Pembebanan Boom Maksimum 63

16 6.3 Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri 64 17 6.4 Pembebanan Boom Maksimum Yang Diizinkan 65 18 6.5 Gaya-Gaya Setiap Sambungan Pada Boom 65

19 6.6 Lengan Bobot Imbang 67

20 6.7 Konstruksi Lengan Bobot Imbang 68

21 6.8 Bobot Imbang 68

22 7.1 Blok Pondasi Tower Crane 70

23 7.2 Pola Tekanan Segitiga Dibawah Blok Pondasi 71 24 7.3 Model Tower Crane Untuk Perhitungan Defleksi

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1 3.1 Dimensi-dimensi Puli Mekanisme Pengangkat 18

2 3.2 Tekanan Bidang Yang Diizinkan 19

3 3.3 Dimensi Puli pada Mekanisme Trolley 45

(11)

DAFTAR NOTASI

Notasi Keterangan Satuan

Q Kapasitas angkat maksimum kg

q Berat spreader (rumah kait) kg

S Tegangan tarik maksimum tali baja kg

η Efisiensi

P Kekuatan putus tali sebenarnya kg

K Faktor keamanan

Pb Beban patah kg

σ Tegangan kg/mm2

d Diameter mm

Dmin Diameter minimum puli dan drum mm

F222 Luas penampang tali baja mm2

m Jumlah lengkungan berulang

C Faktor karakteristik konstruksitali dan kekuatan tarik bahan

z1 Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan

z2 Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja

α Jumlah siklus rata-rata perbulan

β Faktor perubahan daya tali

φ Perbandingan jumlah lengkungan dan jumlah putus

tali

e1 Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat

dan kondisi operasinya

e2 Faktor yang tergantung pada konstruksi tali

p Tekanan bidang pada gandar roda puli kg/cm2

z Jumlah lilitan

(12)

L Panjang mm

v Kecepatan keliling m/s

ω Tebal dinding drum mm

t Kisar Ulir mm A Luas penampang mm2 V Kecepatan m/s N Daya Hp M Momen kg.m n Putaran rpm GD2 Momen girasi kg/cm2 g Gravitasi m/s2 t Waktu s

α Sudut tekan roda gigi o

m Modul mm

z Jumlah gigi buah

b Lebar gigi mm

i Perbandingan

a Jarak Sumbu Poros mm

hk Tinggi Kepala Gigi mm

hf Tinggi Kaki Gigi mm

ck Kelonggaran Puncak mm

t Jarak bagi lingkaran mm

So Tebal gigi mm

Ft Gaya Tangensial kg

A Luas permukaan mm2

Y Faktor Bentuk Gigi

fv Faktor dinamis

δ Koefisien pengaruh masa bagian mekanisme

transmisi

β Koefisien pengereman

k Faktor kecepatan gelinding roda

(13)

W Tahanan kg

G0 Berat trolley kg

μ Koefisien gesek

k Koefisien gesek roda gelinding

ε Koefisien tahanan roda puli

f Defleksi tali baja yang diizinkan mm

qr Berat tali baja kg

S Luas bidang m2

Pw Tekanan angin kg/m2

T Gaya rem keliling total kg

N Tekanan normal kg

F Luas permukaan kontak cm2

W Berat kg

E Modulus Elastisitas kg/m2

F Gaya kg

r Jari-jari/radius mm

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1. Effisiensi Puli

2. Harga Minimum Faktor K, e1 dan e2

3. Tipe Tali Baja

4. Jumlah Lengkungan Tali 5. Harga Faktor m, C, C1 dan C2

6. Harga a, z2dan β

7. Sifat Mekanis Baja Paduan 8. Dimensi Alur Drum 9. Diameter Puli 10. Diameter Poros

11. Sifat-sifat Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin 12. Karakteristik Material Gesek

13. Dimensi Bantalan 14. Sifat-sifat Baja Pegas 15. Baja I Profil Normal 16. Baja L Sama Sisi

(15)

DAFTAR PUSTAKA

1. Rudenko, N, Mesin Pengangkat, Erlangga, Jakarta, 1966.

2. Sularso, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya Paramita, Jakarta, 1997.

3. Muin Syamsir. A, Pesawat Pengangkat, P.T Raya Grafindo Persada, Jakarta, 1995.

4. G.M. Maitra, Hand Book of Gear Design, Tata McGrawHill, New Delhi 5. Joseph ,E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 1, Erlangga,

Jakarta, 1986.

6. Joseph ,E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 2, Erlangga, Jakarta, 1986.

7. George. H. Martin, Setyobakti, Kinematika dan Dinamika Teknik, Edisi kedua, Erlangga, Jakarta.

8. Rudenko, N, Material Handling Equipment, Moscow, 1964.

9. Beer. Ferdinand, P. Johnston, Mekanika Untuk Insinyur, Erlangga, Jakarta, 1976.

10. United Ropework, Wire Rope, Roterdam, Holland.

11. Dobrovolsky, V, Machine Element, MIR Publisher, Moscow, 1979.

12. Hamrock, Bernard, J, Fundamentals of Machine Elements, WCB McGrawHill, International Edition, Singapore, 1999.

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah negara yang sedang berkembang, dimana pada saat sekarang ini sedang menggalakkan pembangunan di segala bidang untuk meningkatkan taraf hidup bangsa Indonesia. Pembangunan sarana dan prasarana umum meliputi pembangunan industri, perhubungan, pusat perbelanjaan (mall), perkantoran, hotel, dan apartemen.

Untuk membangun konstruksi bangunan tinggi seperti : gedung bertingkat, maka dibutuhkan tenaga kerja yang terampil, para ahli di bidang konstruksi, yang lebih penting adalah mesin-mesin yang berguna untuk membantu dan meringankan kerja manusia itu sendiri. Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan suatu pesawat pengangkat yang dapat mengangkat dan memindahkan material dan struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang dikerjakan dengan gerak dan mobilitas yang aman.

Agar material yang diangkat tetap baik, aman dalam operasi bongkar muat lebih cepat, maka diperlukan suatu wadah barang yang dapat diangkat dari semua areal proyek ke tempat yang diinginkan seperti bucket, dimana wadah tersebut dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai tempat penyimpanan barang.

Untuk mengangkat material dalam kapasitas, jangkauan dan tinggi angkat yang maksimum, maka pengangkatan dengan Tower Crane merupakan mesin

(17)

yang paling efektif. Kecenderungan untuk memakai tower crane saat ini semakin tinggi seiring dengan semakin meningkatnya pembangunan di Indonesia.

Pesawat pengangkat ini berguna untuk mengangkat serta memindahkan material dan struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang dikerjakan dan menjangkau semua area yang diinginkan.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan tugas sarjana ini adalah merencanakan sebuah mesin pemindah bahan jenis pesawat pengangkat yaitu tower crane. Dengan menjelaskan teori tentang tower crane, melakukan perhitungan komponen-komponen utama, perencanaan mekanisme pergerakan tower crane dan gambar teknik dari tower crane. Perencanaan ini diharapkan meningkatkan kemampuan penulis dalam mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama perkuliahan dalam melakukan berbagai perhitungan untuk mendapatkan kesesuaian teori-teori yang diperloleh dari buku dan literatur serta membandingkannya dengan hasil study dan survei di lapangan.

1.3 Batasan Masalah

Dalam perancangan ini, tower crane direncanakan digunakan untuk kapasitas angkat maks 6 Ton, tinggi angkat hook 45 m, dan radius maks 55 m. Karena luasnya permasalahan pada perancangan tower crane ini, untuk menjelaskan tujuan penulisan tugas sarjana maka perlu pembatasan masalah yang akan dibahas.

(18)

Pada perancangan ini akan dibahas komponen-komponen utama tower

crane sebagai berikut : tali baja, puli, drum, kait, motor penggerak, rem, dan

sistem transmisi (roda gigi). Dan merencanakan mekanisme pergerakan dari tower

crane. Data-data diperoleh dari hasil survei di lapangan.

1.4 Metode Penulisan

Dalam penulisan ini menggunakan metode penulisan analitik yang dilakukan didalam perencanaan ini adalah :

1. Studi literatur, dengan memaparkan teori-teori dasar dan rumus-rumus serta tabel yang berkaitan dari berbagai literatur dengan perhitungan.tentang perencanaan Tower Crane dari berbagai buku

2. Survey ke lapangan langsung ke Proyek Pembangunan Hotel GrandAntares Jl S.M. Raja Medan, untuk mendapatkan data sebagai bahan perbandingan dan dasar dalam perancangan.

3. Diskusi dengan pembimbing dan referensi ahli yang memahami tentang Tower crane

1.5 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan tugas sarjana ini, ditulis dalam 8 Bab dengan sistematika berikut ini :

Bab I Pendahuluan,

Bab ini menyajikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan perancangan.

(19)

Bab ini membahas tentang tinjauan pustaka dan klasifikasi mesin pemindah bahan; dasar pemilihan dari mesin pemindah bahan, pesawat pengangkat,dan crane; komponen utama dan cara kerja tower crane; serta spesifikasi perencanaan

Bab III Perencanaan Mekanisme Pengangkat

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum, kait, motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme pengangkat Bab IV Perencanaan Mekanisme Trolley

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum, motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme trolley

Bab V Perencanaan Mekanisme Slewing

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme slewing

Bab VI Perencanaan Boom/ Jib

Membahas tentang perhitungan dan perencanaan konstruksi boom serta pemeriksaan kekuatan boom. Serta membahas tentang bobot imbang untuk mengimbangi beban maksimum.

Bab VII Kesimpulan

Membahas semua kesimpulan semua perencanaan tower crane pada bab-bab sebelumnya.

(20)

BAB II

PEMBAHASAN MATERI

2.1 Mesin Pemindah Bahan

Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat diperlukan.

Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan yang digunakan untuk memindahkan muatan dilokasi atau area, departemen, pabrik, lokasi konstruksi, tempat penumpukan bahan, tempat penyimpanan, dan pembongkaran muatan. Mesin pemindah bahan pada prakteknya hanya memindahkan muatan dalam jumlah dan besar serta jarak tertentu. Jarak ribuan meter hanya dilakukan untuk perpindahan yang konstan antara dua lokasi atau lebih yang dihubungkan oleh kegiatan produksi yang sama. Untuk operasi bongkar muatan tertentu, mekanisme mesin pemindah bahan dilengkapi dengan alat pemegang khusus yang dioperasikan oleh mesin bantu atau secara manual.Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap ktivitas diatas, akan meningkatkan effisiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.

(21)

2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan

Berdasarkan desainnya mesin pemindah bahan diklasifikasikan atas :

1. Perlengkapan pengangkat, yaitu kelompok mesin dengan peralatan pengangkat yang bertujuan untuk memindahkan muatan dalam satu batch. 2. Perlengkapan pemindah, yaitu kelompok mesin yang tidak mempunyai

peralatan pengangkat tetapi memindahkan muatan secara berkesinambungan. 3. Perlengkapan permukaan dan overhead, yaitu kelompok mesin yang tidak

dilengkapi dengan peralatan pengangkat dan biasanya menangani muatan dalam satu batch dan kontinu.

Setiap kelompok mesin dibedakan oleh ciri khas dan bidang penggunaan yang khusus. Perbedaan dalam desain kelompok ini juga ditentukan oleh keadaan muatan yang akan ditangani, arah gerakan kerja dan keadaan proses penanganannya.

Banyaknya jenis perlengkapan pengangkat, membuat sulitnya penggolongan secara tepat. Penggolongan bisa berdasarkan pada berbagai karakteristik, seperti desain, tujuan, jenis gerakan dan sebagainya. Bila diklasifikasikan menurut jenis gerakannya (karakterisrik kinematik), beban dianggap terpusat pada titik berat beban tersebut dan penggolongan mesin ditentukan oleh lintasan perpindahan muatan yang berpindah pada bidang horizontal. Penggolongan menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan memperhatikan kondisi operasi khasnya

Jenis-jenis perlengkapan pengangkat diklasifikasikan berdasarkan ciri khas desainnya, yaitu :

(22)

1. Mesin pengangkat, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik yang didesain sebagai perlatan swa-angkat, atau untuk mengangkat dan memindahkan muatan. Salah satu jenis mesin pengangkat dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini.

Gambar 2.1 dongkra dan Ikatan

2. Crane, yaitu gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan rangka untuk mengangkat sekaligus memindahkan muatan yang dapat digantungkan secara bebas atau diikatkan pada crane. Salah satu jenis crane dapat diihat pada gambar 2.2 dibawah ini.

(23)

3. Elevator (Lift), yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat muatan pada jalur pandu tertentu.

(24)

CRANE Crane pada truk yang digerakkantangan Crane portal

Crane tower menara Crane satu rel Crane yang dipasang di

langit-langit

Jembatan untuk transfer muatan Gantry crane dan semi gantry Crane berpalang ganda untuk

gerakan overhead Crane berpalang tunggal untuk

gerakan overhead Crane berpalang Crane yang dipasang pada

traktor rantai Crane dengan rel Crane yang dipasang pada truk Crane yang dipasang pada traktor

Crane pada truk yang digerakkan daya

Crane kantilever Crane palu

Kerekan Crane Crane dengan poros

Crane wall jib Crane berlengan

Crane dengan pilar yang tetap

Crane tipe jembatan Crane yang dipasang diatas

traktor rantai Crane tanpa lintasan Crane yang bergerak pada rel

Crane putar yang diam

(25)

2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan

Faktor-faktor teknis penting yang digunakan dalam menentukan pilihan jenis peralatan yang digunakan dalam proses pemindahan bahan :

1. Jenis dan sifat muatan yang akan diangkat.

Untuk muatan satuan (unit load) : bentuk, berat, volume, kerapuhan, keliatan, dan temperatur. Untuk muatan curah (bulk load) : ukuran gumpalan, kecenderungan menggumpal, berat jenis, kemungkinan longsor saat dipindahkan, sifat mudah remuk (friability), temperatur, dan sifat kimia.

2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan.

Kapasitas pemindahan muatan per jam yang hampir tak terbatas dapat diperoleh pada peralatan, seperti konveyor yang bekerja secara kontinu. Sedangkan pada peralatan lain yang mempunyai siklus kerja dengan gerak balik muatan kosong, akan dapat beroperasi secara efisien jika alat ini mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja yang berat, seperti truk dan crane jalan.

3. Arah dan jarak perpindahan.

Berbagai jenis peralatan dapat memindahkan muatan ke arah horizontal, vertikal, atau dalam sudut tertentu. Untuk gerakan vertikal diperlukan pengangkat seperti : crane, bucket elevator. Dan untuk gerakan horizontal diperlukan crane pada truk yang digerakkan mesin atau tangan, crane penggerak tetap, dan berbagai jenis konveyor. Ada beberapa alat yang dapat bergerak mengikuti jalur yang berliku dan ada yang hanya dapat bergerak lurus dalam satu arah.

(26)

4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir, dan antara.

Pemuatan ke kendaraan dan pembongkaran muatan ditempat tujuan sangat berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis, sedangkan pada mesin lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau bantuan operator.

5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindahan muatan.

Gerakan penanganan bahan berkaitan erat, bahkan terlibat langsung dengan proses produksi. Misalnya : crane khusus pada pengecoran logam, penempaan dan pengelasan; konveyor pada pengecoran logam dan perakitan; pada permesinan dan pengecatan.

6. Kondisi lokal yang spesifik.

Hal ini meliputi luas dan bentuk lokasi, jenis dan desain gedung, keadaan permukaan tanah, susunan yang mungkin untuk unit proses, debu, kelembaban lingkungan, adanya uap dan berbagai jenis gas lainnya, dan temperatur.

2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

Banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai desain, sehingga dalam operasi yang sama dapat dilakukan berbagai metode dan alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, tetapi juga memerlukan pengetahuan menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu perusahaan.Dalam pemilihan jenis pesawat pengangkat, alat ini harus dapat dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan, dan tugas-tugas tambahan

(27)

lainnya. Pesawat pengangkat tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, atau menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi atau perawatannya.

2.3.2 Dasar Pemilihan Crane

Dasar pemilihan crane ditentukan dari faktor teknis jenis dan sifat muatan, yang dapat mengangkat muatan satuan dan curah. Dari faktor kapasitas per jam yang dibutuhkan, dimana crane mempunyai siklus kerja dengan gerak balik bermuatan sehingga dapat beroperasi secara efektif dan efisien karena alat ini mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi. Dari faktor arah dan jarak perpindahan crane dapat memindahkan dan mengangkat muatan baik secara vertikal, horizontal, dan berputar 360o.

Dari faktor teknis kondisi lokasi yang spesifik, dimana crane digunakan pada pembangunan gedung bertingkat dengan kelebihan dari segi struktur dengan ketinggian tertentu dan daya jangkauannya yang cukup jauh. Crane dirancang untuk melayani pengangkatan muatan dengan jarak yang cukup jauh dalam suatu areal pembangunan, dengan mempertimbangkan dimensinya. Dari pertimbangan faktor-faktor teknis diatas maka dipilihlah Tower Crane sebagai alat yang tepat untuk memenuhi semua pertimbangan tersebut

2.4 Tower Crane

Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena

crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu

(28)

menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat ke tempat yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan tower

crane adalah berat, ukuran, dan radius angkat dari beban terberat, tinggi

maksimum berdiri bebas alat, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani.

Tower crane dirancang dengan ketinggian tertentu dan dengan boom yang memiliki daya jangkau yang cukup jauh. Selain itu tower crane mampu melayani pengangkutan bahan yang berat sesuai dengan kapasitas angkat maksimumnya. Tower crane biasanya digunakan untuk mengangkat beban terpadu (load), seperti : rangka besi, kepingan atap bangunan, batu bata dalam jumlah yang banyak, dsb. Namun terkadang juga dapat digunakan untuk mengangkat bahan curah (bulk

load), seperti pasir dan coran semen. Untuk bahan curah, tower crane

membutuhkan wadah muatan seperti bucket, yang kemudian dihubungkan dengan kait nantinya.

2.4.1 Komponen Utama Tower Crane

Komponen-komponen utama dari Tower Crane adalah : 1. Rangka

2. Boom/ Jib (Lengan)

Boom adalah lengan dari tower crane yang memiliki jangkauan/ radius sebagai tempat berjalannya trolley. Boom ini berfungsi untuk menjangkau, memutar, memindahkan, mengangkat dan menurunkan beban. Boom pada

tower crane ini ada 2 yaitu : boom bobot imbang dan boom beban.

(29)

Bobot Imbang adalah bagian dari tower crane yang berfungsi untuk mengimbangi berat dari boom beban

4. Trolley

Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader kait dan juga untuk

menggerakkan spreader kait pada saat mengangkat dan menurunkan beban atau muatan. Trolley terletak pada konstruksi boom.

5. Motor Penggerak

Motor penggerak pada tower crane ada 3 yaitu motor penggerak drum, motor penggerak trolley dan motor penggerak mekanisme slewing.

6. Drum

Drum adalah alat yang berfungsi sebagai tempat untuk menggulung atau mengulur tali baja pada saat menaikkan atau menurunkan beban

7. Sistem Puli

Puli (kerek) adalah alat yang berbentuk cakra bundar beralur, berfungsi sebagai laluan tali baja.

8. Tali Baja

Tali Baja adalah perlengkapan fleksibel yang berfungsi sebagai penarik atau pengulur spreader kait atau trolley.

9. Kait (Hook)

Kait adalah alat sebagai tempat menggantungkan beban 10. Rem

Rem adalah alat yang digunakan untuk menghentikan pergerakan motor penggerak baik itu, pada mekanisme pengangkat, trooley ataupun slewing

(30)

2.4.2 Cara Kerja Tower Crane

Cara kerja dari tower crane ini dapat dibagi atas 3 gerakan, yaitu : 1. Gerakan Angkat dan Turun (Hoisting)

Gerakan mengangkat dan menurunkan beban ini diatur oleh kerja elektro motor yang berfungsi memutar drum yang akan menggulung tali baja. Tali baja ini akan menggerakkan puli agar rumah puli yang diujungnya memiliki kait (hook) akan bergerak naik-turun. Beban yang akan dipindahkan digantungkan pada kait. Bila posisinya telah sesuai dengan yang dikehendaki maka gerakan drum ini akan dihentikan oleh operator dengan menarik tuas (handle) yang terhubung dengan rem.

2. Gerakan Jalan Mendatar (Trolling)

Gerakan ini adalah gerakan trolley yang berjalan / berpindah dalam arah mendatar (horizontal) atau melintang. Gerakan ini diatur oleh elektro motor yang berfungsi untuk memutar drum untuk menggulung tali baja yang akan memutar puli sehingga trolley berjalan disepanjang rel yang terletak diatas girder dan boom. Gerakan ini dihentikan dengan memutuskan arus listrik pada elektro motor melalui tombol operator dan sekaligus rem bekerja.

3. Gerakan Berputar (Slewing)

Gerakan ini terjadi akibat putaran elektro motor yang memutar gigi jib sehingga jib dapat berputar ke arah kanan atau kiri dengan sudut 3600

(31)

Keterangan Gambar :

1. Rangka tower Crane 6. trolley 2. Boom tower crane

3. Bobot imbang (Couter weight) 4. Spreader

(32)

2.5 Spesifikasi Perencanaan

Dari data yang diperoleh dari Proyek Pembangunan Hotel Grand Antareas Jln. S. M. Raja Medan, sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat pengangkat ini, dibawah ini tercantum spesifikasi tower crane yang diperoleh dari hasil survey :

Jenis mesin : Tower Crane

Kapasitas angkat maks : 6.000 kg

Tinggi angkat maks : 45 m

(33)

BAB III

PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT

Komponen utama mekanisme pengangkat meliputi

perencanaan-perencanaan :

1. Tali Baja (Steel Wire Rope) 2. Puli (Rope Sheave)

3. Drum (Rope Drum) 4. Kait (Hook)

5. Motor Penggerak 6. Sistem Transmisi 7. Sistem Rem

3.1 Perancangan Tali Baja

Tali baja berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan beban serta memindahkan gerakan dan gaya. Tali baja adalah tali yang dikonstruksikan dari kumpulan jalinan serat-serat baja (steel wire) dengan kekuatan σb = 130-200

kg/mm2. Beberapa serat dipintal hingga menjadi satu jalinan (strand), kemudian beberapa strand dijalin pula pada suatu inti (core) sehingga membentuk tali.

Tali baja banyak sekali digunakan pada mesin pengangkat karena dibandingkan dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan antara lain :

1. Lebih ringan dan lebih murah harganya

2. Lebih tahan terhadap beban sentakan, karena beban terbagi rata pada semua strand

(34)

3. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi 4. Keandalan operasi yang tinggi

5. Lebih fleksibel dan ketika beban lengkungan tidak perlu mengatasi

internal stress

6. Sedikit mengalami fatigue dan internal wear karena tidak ada kecenderungan kawat untuk menjadi lurus yang selalu menyebabkan

internal stress

7. Kurangnya kecenderungan untuk membelit karena peletakan yang tepat, pada drum dan puli, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit (clip), atau ditekuk (socket)

8. Kawat yang patah setelah pemakaian yang lama tidak akan menonjol keluar sehingga lebih aman dalam pengangkatan dan tidak akan merusak kawat yang berdekatan

Gambar 3.1 Konstruksi serat tali baja

Dalam perencanaan ini kapasitas maksimum berat muatan yang diangkat adalah 6 ton. Karena pada pengangkat dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti

overload, keadaan dinamis dalam operasi dan perubahan udara yang tidak

terduga, maka diperkirakan penambahan beban 10 % dari beban semula sehingga berat muatan yang diangkat menjadi :

(35)

Kapasitas angkat total pesawat adalah :

Q = Q0 + q

dimana : q = Berat spreader = 300 kg (Hasil survei) maka : Q = 6.600 + 300 = 6.900 kg Drum 1 6-7 10 9 8 5 4 3 2 11 12 13 14 15 16

Gambar 3.2 Diagram lengkungan tali baja mekanisme hoist

Dari gambar 3.2 dapat dilihat diagram lengkungan tali pada mekanisme gerak hoist dapat ditentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi. Sistem pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 7 buah puli yang menyangga (suspensi), sehingga : 7 6 5 4 3 2 1 S S S S S S S Q= + + + + + +

Tegangan tarik maksimum pada tali dari sistem puli beban dihitung dengan rumus : 1 . .ηη n Q S = ………..…(Lit.1, Hal 41)

dimana : n = Jumlah puli yang menyangga (suspensi) = 7 η = Efisiensi puli = 0,905 (Lampiran 1)

η1= Efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya ketika

(36)

Kekuatan putus tali sebenarnya (P) dapat dicari dengan rumus :

K P

S = ………...…………..…(Lit.1, Hal 40)

atau : P = S . K

dimana : K = Faktor keamanan dengan jenis mekanisme dan kondisi operasinya

= 5,5 (Lampiran 2)

maka : P = 1111,42 . 5,5 = 6112,81 kg

Dari hasil kekuatan putus tali (P), maka pada perencanaan ini dipilih tipe tali baja menurut United Rope Works Standard, Rotterdam Holland yaitu 6 x 37 + 1 fibre core (Lampiran 2) dengan :

Diameter tali (d) = 18,6 mm Berat tali (W) = 1,15 kg/m Beban patah (Pb) = 15.400 kg

Tegangan patah (σb) = 140-159 kg/mm2

Jenis tali ini dipilih dengan pertimbangan bahwa semakin banyak kawat baja yang digunakan konstruksi tali maka akan lebih aman dari tegangan putus tali dan dapat menahan beban putus tali.

Tegangan maksimum tali baja yang diizinkan adalah :

K P

S_izin = b ………...………...…………..…(Lit.1, Hal 40)

maka : 2800 kg 5 , 5 400 . 15 = = izin S

(37)

Tegangan pada tali yang dibebani pada bagian yang melengkung karena tarikan dan lenturan adalah :

K b σ σ_∑ = ………....………...…………..…(Lit.1, Hal 39) maka : 28,9 kg/mm2 5 , 5 159 = = ∑ σ

Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :

(

36.000

)

min 222 D d K S F b − = _σ ..………….………....…(Lit.1, Hal 39)

Dengan perbandingan diameter drum dan diameter tali baja       d Dmin untuk

jumlah lengkungan (NB) = 16, seperti terlihat pada gambar 3.2 adalah 38 (Lampiran 2), maka luas penampang dari tali baja adalah :

2 222 0,57cm 000 . 36 38 1 5 , 5 900 . 15 1111,42 = × − = F

Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :

222 F S t = σ ………...………....…(Lit.1, Hal 83) maka : 1946kg/cm2 19,46 kg/mm2 571 , 0 42 , 1111 = = = t σ

Dari hasil perhitungan diatas terlihat bahwa perencanaan tali baja aman untuk digunakan karena tegangan maksimum tali (S) yang direncanakan lebih kecil dari tegangan maksimum izin (S_izin) yaitu : 1111,42 kg < 2181,81 kg. Dan

(38)

tegangan tarik (σ ) yang direncanakan lebih kecil dari tegangan tarik yang _t diizinkan (σ ) yaitu : 19,46 kg/mm_∑ 2 < 28,9 kg/mm2.

Kerusakan tali baja disebabkan oleh kelelahan bahan dan mengalami jumlah lengkungan tertentu. Umur pakai tali tergantung pada ukuran puli atau drum, beban, konstruksi tali, faktor metalurgi, produksi, desain dan kondisi operasi. Ketahanan (batas kelelahan) tali baja ditentukan berdasarkan umur operasi tali baja tersebut.

Faktor yang bergantung pada jumlah lengkungan berulang selama periode keausannya sampai tali tersebut rusak (m) yang dihitung dengan persamaan :

A = m. .C.C₁.C₂ d

D ₌ _σ

……...……….…(Lit.1, Hal. 43)

dimana : A = Perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali, A = 38 σ = Tegangan tarik sebenarnya pada tali, σ = 19,46 kg/mm2

C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi dan tegangan patah tali baja, C = 0,93 (Lampiran 3)

C1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, C1 = 0,97 (Lampiran 3)

C2 = Faktor yang menentukan produksi dan operasi tambahan, C2 = 1,37

(Lampiran 3) maka : 2 1 . .CCC A m σ = 56 , 1 37 , 1 . 97 , 0 . 93 , 0 . 46 , 19 38 = = m

Dari Tabel 6 (Lampiran 3), untuk m = 1,56 dan dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh nilai z1, yaitu :

(39)

Jadi, jumlah lengkungan berulang yang diizinkan z = 242.500 yang menyebabkan kerusakan pada tali baja. Untuk mencari umur tali baja (N) diperoleh dengan rumus :

z1 = a.z2.N.β ………...…(Lit.1, Hal. 48)

dimana : z1 = Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan, z = 242.500

a = Jumlah siklus rata-rata per bulan, a = 3400 (Lampiran 4) z2 = Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja (mengangkat dan

menurunkan) pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan satu sisi, z2 = 5 (Lampiran 4)

β = Faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkut muatan lebih

rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh, β = 0,3 (Lampiran 4)

φ = Perbandingan jumlah lengkungan dengan jumlah putus tali, φ = 2,5

maka : ϕ β. . . 2 1 z a z N = 19 5 , 2 . 3 , 0 . 5 . 3400 500 . 242 ₌ = N bulan 3.2 Perancangan Puli

(40)

kepingan bundar, terbuat dari logam ataupun nonlogam. Pinggiran cakra diberi alur (grove), berfungsi sebagai laluan tali untuk memindahkan gaya dan gerak. Puli ada 2 jenis yaitu :

1. Puli Tetap

Puli tetap terdiri dari sebuah cakra dan sebuah tali yang dilingkarkan pada alur di bagian atasnya dan pada salah satu ujungnya digantungi beban, sedangkan ujung lainnya ditarik ke bawah sehingga beban terangkat keatas.

2. Puli Bergerak

Puli bergerak terdiri dari cakra dan poros yang bebas. Tali dilingkarkan dalam alur di bagian bawah. Salah satu ujung tali diikatkan tetap dan di ujung lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, beban digantungkan pada kait yang tergantung pada poros.

Gambar 3.3 Puli

Diameter drum atau puli minimum untuk pemakaian tali baja yang diizinkan diperoleh dengan rumus :

D ≥ e1 . e2 . d ….…...……….…(Lit.1, Hal. 41)

(41)

d = Diameter tali baja (mm) = 18,6 mm

e1 = Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat dan kondisi

operasinya = 25 (Lampiran 2)

e2 = Faktor yang tergantung pada konstruksi tali = 0,9 (Lampiran 2)

maka : D ≥ 25 . 0,9 . 18,6

D ≥ 418,5 mm

Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh ukuran-ukuran dari puli yang ditabelkan pada Tabel 3.1 dibawah (Dari Lampiran 4) dengan diameter tali 18,6 mm.

Tabel 3.1 Dimensi Puli

Diameter a b c E h l r r1 r2 r3 r4

18,6 52 38 9,4 1,4 29 14 11,3 4,8 3,6 16 9,6

Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.

Puli dipasang pada poros (gandar) yang terdapat bantalan tak terbebani didalam roda puli sehingga bushing roda puli mengalami tekanan yang dicari dengan rumus : g d l Q p . = ….…...……….…(Lit.1, Hal. 72)

dimana : p = Tekanan bidang pada poros/gandar roda puli (kg/mm2) Q = Beban (kg/mm2)

l = Panjang bushing (mm)

(42)

Harga tekanan yang tergantung pada kecepatan keliling permukaan lubang roda puli ini tidak boleh melebihi nilai yang tercantum didalam Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Tekanan Bidang Yang Diizinkan

V (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

P (kg/cm2) 75 70 66 62 60 57 55 54 53 52 51 50 49

Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.

Kita mengambil kecepatan keliling υ = 0,3 m/s karena kecepatan angkat = 0,28 m/s, maka tekanan bidang poros sebesar P = 66 kg/cm2.

Perbandingan panjang bushing dengan diameter gandar untuk roda puli kerja adalah : 8 , 1 5 , 1 − = g d l

(Lit.1, Hal. 72) diambil 1,65

atau : l = 1,65 . dg maka : l p Q d_g . = ) 65 , 1 ( . 66 900 . 6 g g d d = = 5,68 cm = 56,88 mm maka : l = 1,65 .56,88 = 93,852 mm 3.3 Perancangan Drum

Drum pada mekanisme pengangkatan digunakan untuk menggulung tali atau rantai. Drum untuk tali baja terbuat dari besi cor, tapi terkadang dari besi tuang atau konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan efisiensi gesekan pada bantalannya η ≈ 0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali.

(43)

Gambar 3.4 Drum

Untuk drum penggerak daya (digerakkan dengan mesin), drum harus dilengkapi dengan alur heliks sehingga tali akan tergulung secara seragam dan keausannya berkurang. Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu arah heliks ke kanan. Drum yang didesain untuk dua tali diberi dua arah heliks, ke kanan dan ke kiri.

Drum 1 6-7 10 9 8 5 4 3 2 11 12 13 14 15 16

Gambar 3.5 Diagram lengkungan tali baja

Berdasarkan jumlah lengkungan (NB) yang terjadi pada tali baja diperoleh hubungan perbandingan diameter minimum untuk puli dan drum dengan diameter tali. Untuk NB = 16, maka :

(44)

2 .. + = D i H z π ...……….…(Lit.1, Hal. 74)

dimana : H = Tinggi angkat muatan, angka 2 ditambahkan untuk lilitan yang menahan muatan = 110 m

i = Perbandingan sistem tali = 2

D = Diameter drum minimum = 706,8 mm

maka : = × +2= 8 , 706 . 2 000 . 45 π z 42 lilitan

Panjang alur spiral (helical grove) dihitung dengan rumus :

l = z . s...………..…(Lit.1, Hal. 75)

Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh nilai s dari drum (Lampiran 5) dengan diameter tali 18,6 mm, maka : s = 26 mm

l = 112 . 26 = 2.912 mm

Panjang drum (L) seluruhnya dapat dicari dengan persamaan :

s D i H L       ₊ = 7 . . π ………...……….………...……..…(Lit.1, Hal. 75) maka : 7 26 8 , 706 . 2 . 45000       + = π L = 1,236 mm

Tebal dinding drum (ω) dapat ditentukan dengan rumus :

ω = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0 cm); diambil 0,8 cm…....……..…(Lit.1, Hal. 75)

maka : ω = 0,02 . 70,68 + 0,8

(45)

Tegangan tekan (σ t) pada permukaan dinding drum adalah :

s S t . ω ο = ………...…...………..…(Lit.1, Hal. 76)

dimana : S = Tegangan tarik maksimum pada tali baja = 1111,42 kg

maka : 35 , 2 . 1 , 2 42 , 1111 = t ο = 225,21 kg/cm2

Jadi, bahan drum dipilih dari besi cor dengan kekuatan tekan maksimum bahan 1000 kg/cm2. (Lit.1, Hal. 76)

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh tegangan tekan izin lebih besar dari tegangan tekanσ ti > σt , maka drum aman untuk digunakan.

3.4 Perancangan Kait

Kait adalah perlengkapan yang digunakan untuk menggantung beban yang diangkat. Pada ujung tangkainya terdapat ulir yang digunakan untuk mengikat bantalan aksial agar kait tersebut dapat berputar dengan leluasa. Kait dapat mengangkat mulai dari 25-100 ton. Kait terdiri atas beberapa jenis, yaitu :

1. Kait Tunggal (Single Hook) / Kait Standar

Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup. Kait standar dapat mengangkat sampai 50 ton,

2. Kait Ganda (Double Hook)

Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup Kait ganda dapat mengangkat mulai dari 25-100 ton Kait ganda didesain dengan dudukan yang lebih kecil dari kait tunggal dengan kapasitas angkat yang sama

3. Kait Mata Segitiga (Triangular Hook)

Kait mata segitiga digunakan pada crane untuk mengangkat muatan diatas 100 ton

(46)

Gambar 3.6 Kait tunggal/standar

Dalam perencanaan ini, jenis kait yang digunakan adalah kait tunggal. Karena beban yang diangkat masih dalam batas kemampuan kait tunggal yaitu 12 ton. Bahan kait yang diambil dari bahan S 45 C dengan sifat-sifat material : batas mulur = 5000 kg/cm2, kekuatan tarik (σt) = 7000 kg/cm2.

Perencanaan dimensi kait dapat diambil dari standar N 661 (Kait Tunggal) dari bahan baja (Lampiran 6). Untuk beban angkat 12 ton dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh dimensi kait :

d1 = Diameter dalam ulir kait = 59,5 mm

d2 = Diameter tangkai kait = 82 mm

Tangkai kait diperiksa tegangan tariknya pada bagian yang berulir dengan rumus :

2 1 0 . 4 d Q t π σ = < 500 kg/cm2 ………..…(Lit.1, Hal. 86)

dimana :Qo = Kapasitas angkat maksimum = 6.900 kg

maka : = ₂ = ) 95 , 5 ( ) 900 . 6 ( 4 π σ_t 248,28 kg/cm2

(47)

Tegangan tarik yang terjadi pada bagian yang berulir dari tangkai kait : 248,28 kg/cm2 < 500 kg/cm2, masih dalam batas yang diizinkan sehingga kait aman untuk digunakan

Karena kait yang digunakan untuk mengangkat muatan diatas 5 ton jenis ulir yang dipakai adalah ulir trapesium. Dengan diameter dalam ulir 59,5 dari Standar 364 (Lampiran 7) diperoleh :

d0 = Diameter luar ulir kait = 70 mm

t = Kisar ulir = 10

Tinggi minimum mur kait (H) ditentukan oleh tegangan tekan yang diizinkan pada ulir yang dicari dengan rumus :

p d d t Q H ) ( . 4 2 1 2 0 0 − = π …...………..…(Lit.1, Hal. 86)

dimana : p = Tegangan tekan aman untuk baja; 300-350 kg/cm2, diambil 325 kg/cm2 maka : 2,02cm 325 . ) 95 , 5 0 , 7 ( . 1 ) 900 . 6 ( 4 2 2− = = π H Jumlah ulir/lilitan (z) : t H z= ………..…(Lit.3, Hal. 156)

dimana : t = Jarak puncak ulir/pitch = 10 mm

maka : = = 1 02 , 2 z 2,02 ≈ 2 ulir

(48)

Gambar 3.5 Penampang Kait

Luas penampang berbentuk trapesium :

(

1 2

)

2 b b h A= + *………..………..…(Lit.3, Hal. 163) dimana : h = 2,4 d1 = 2,4 (5,95) =14,28 cm b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm b2 = 2,2 d1 = 2,2 (5,95) = 13,09 cm

Jadi luas penampang I-II :

AI-II = 1,2 d1 (0,9 d1 + 2,2 d1)

maka : AI-II = 3,72 d12……….…….(Lit.3, Hal. 163)

AI-II = 3,72 (5,95)2 = 131,69 cm2

Dalam menentukan luas penampang III-IV, juga menggunakan rumus (*): dimana : h = 2 d1 = 2 (5,95) = 11,9 cm

b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm b2 = 1,9 d1 = 1,9 (5,95) = 11,31 cm

maka : AIII-IV = d1 (0,9 d1 + 1,9 d1)

(49)

AIII-IV = 2,8 (5,95)2 = 99,13 cm2

Tegangan geser (τ) yang terjadi dicari dengan rumus :

A Q = τ …..………....……...…….(Lit. 3, Hal. 164) maka : = = = − − 69 , 131 900 . 6 II I II I A Q τ 50,40 kg/cm2 = = = − − 13 , 99 900 . 6 IV III IV III A Q τ 69,60 kg/cm2

Pemeriksaan tegangan pada bagian kait. Dari konstruksi secara grafis diperoleh (Lampiran 7) : luas penampang kritis (F) = 104 cm, faktor x = 0,12; dan

Jari-jari mulut kait       2 a = 6,5 cm 2 1 2 1 1 2 3 b b b b h e + + = ………....………...(Lit. 3, Hal. 163) maka : = + + = 09 , 13 36 , 5 09 , 13 ) 36 , 5 ( 2 3 28 , 14 1 e 6,14 cm

Tegangan tarik maksimum di bagian terdalam pada penampang tersebut adalah :

a e x F Q I 1 2 1 =

σ < σ aman = 1500 kg/cm2……….(Lit. 1, Hal. 88)

maka : = = 13 ) 14 , 6 ( 2 12 , 0 1 104 900 . 6 I σ 521 kg/cm2 2 1 2 1 2 2 3 b b b b h e + + = ………....………...(Lit. 3, Hal. 162) maka : = + + = 09 , 13 36 , 5 ) 09 , 13 ( 2 36 , 5 3 28 , 14 2 e 8,14 cm

(50)

σ < σaman……….(Lit. 1, Hal. 88)

maka : = + = 28 , 14 5 , 6 14 , 8 12 , 0 1 104 900 . 6 II σ 216,57 kg/cm2

3.5 Perancangan Motor Penggerak

Gambar 3.6 Motor penggerak

Dalam perancangan ini, tenaga penggerak yang digunakan untuk mengangkat berasal dari daya motor listrik dengan memakai sebuah elektromotor. Pada kecepatan angkat yang konstan (V = const, gerakan yang seragam), besarnya daya (N) yang dihasilkan oleh elektromotor dapat dihitung dengan rumus :

η . 75 .V Q N = …………...……….….…(Lit.1, Hal. 234)

dimana : Q = Kapasitas angkat muatan = 6.900 kg

η = Effisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan 3 pasangan roda gigi penggerak (Lit. 1, Hal 299)

V = Kecepatan angkat muatan, V = 17 m/min = 0,28 m/det

maka : = × = 8 , 0 . 75 28 , 0 900 . 6 N 33 HP

(51)

Maka dipilih elektromotor dengan daya motor ternilai, Nrated = 75 HP,

putaran (nrated) = 1000 rpm disesuaikan dengan standar, jumlah kutub 6 buah,

momen girasi rotor (GDrot = 4,08 kg.m2).

Momen tahanan statik pada poros motor (M) adalah :

n N x M_st =71.620 ………...…...(Lit. 1, Hal 234) maka : = = 1000 63 620 . 71 x M_st 4.512 kg.cm = 45,12 kg.m

Bahan poros penggerak dipilih S30C dengan kekuatan tarik bahan σt =

5500 kg/cm2. (Lampiran 5).

Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

K

t ti

σ

σ =

dimana : K = Faktor keamanan, diambil K = 8

5 , 687 8 5500 = = ti σ kg/cm2

Tegangan puntir yang diizinkan adalah :

(

)

2 / 25 , 481 5 , 687 7 , 0 7 , 0 cm kg p ti p = = = σ σ σ

Diameter poros penggerak dapat dicari dengan rumus :

3 . 2 , 0 p rated p M d σ ≥ maka : 3,81 ) 25 . 481 .( 2 , 0 5 , 5371 3 = ≥ p d cm = 38,1 mm

Diameter poros penggerak dp diambil sebesar 40 mm (Lampiran 8), maka

(52)

GD2coupl =4. . ……….………...(Lit. 1, Hal 289)

dimana : g = Percepatan gravitasi, g = 9,81 m/s2 I = Momen inersia kopling = 0,01 kg.cm/s2 (Lampiran 8)

maka : GD2coupl = 4 (9,81)(0,0001) = 0,039 kg.m2

Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :

GD2 = GD2rot + GD2coupl

GD2 = 4,08 +0,003 = 4,083 kg.m2

Momen gaya dinamis (Mdyn) ketika start, diperoleh dengan rumus :

η δ s s dyn t n V Q t n GD M 2 2 975 , 0 375 + = .………….…...………...….(Lit. 1, Hal 293)

dimana : δ = Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 s/d 1,25) n = Kecepatan poros motor dalam keadaan normal = 1000 rpm Q = Berat penuh muatan pada peralatan pengangkat =6.900 kg

V = Kecepatan normal atau tetap dari mekanisme pengangkat = 0,28 m/s η = Efisiensi mekanisme pengangkat =0,8

ts = Waktu start pada mekanisme pengangkat (1,5-5), diambil =3,25

maka :

(

)(

)

(

)

( )

= + = 8 , 0 ) 25 , 3 ( 1000 28 , 0 900 . 6 975 , 0 ) 25 , 3 ( 375 ) 1000 ( ) 08 , 4 ( ) 15 , 1 ( 2 dyn M 4,04 kg.m

Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start adalah :

dyn st

mot M M

M = + ……...……….……….………...(Lit. 1, hal 296)

maka : Mmot = 45,12 + 4,04 = 49,16 kg.m

(53)

Pemeriksaan motor terhadap beban lebih motor selama start (Mmaks = Mmot)adalah

5 , 2 max < rated M M ……….(Lit. 1, Hal 296) 85 , 0 71 , 53 16 , 49 max = = rated M M

Harga 0,85 berada jauh dibawah batas aman yang diizinkan 2,5 maka motor aman untuk digunakan.

3.6 Perancangan Transmisi Mekanisme Pengangkat

Pada perancangan transmisi mekanisme pengangkat ini digunakan sistem roda gigi yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak. Roda gigi yang dipakai adalah roda gigi lurus 3 tingkat yang terpasang pada poros elektromotor. Pada sistem pengangkat ini digunakan sebuah elektromotor yang dipasang pada satu poros yang diantaranya dipasang transmisi roda gigi yang meneruskan putaran ke drum.

Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa untuk mekanisme pengangkat diperoleh :

Daya motor penggerak, N1 = 75 HP = 55,95 kW

Putaran motor, n1 = 1000 rpm.

Kecepatan angkat, V = 0,28 m/s.

(54)

Roda Gigi 3 Roda Gigi 5

Poros IV

Gambar 3.6 Sistem transmisi roda gigi

Kecepatan tali baja pada drum adalah :

Vd = V . i puli ………(Lit. 1, Hal 234)

dimana : i puli = Perbandingan transmisi puli, i puli >1, diambil 2

V = Kecepatan angkat motor maka : Vd = 0,28 . 2 = 0,56 m/s.

Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus :

nd = D V_d . . 60 π ……….…..………...(Lit. 1, Hal 235) nd = 62 , 0 . 56 , 0 . 60 π = 17,25 rpm

Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah :

i = d n n ……….….(Lit. 1, Hal 234) i = 25 , 17 1000 = 58

Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, kedua dan ketiga diambil i1 = 5;

(55)

Gambar 3.7 Nama-Nama Bagian Roda Gigi

3.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat I

Daya dari poros elektromotor diteruskan ke poros roda gigi tingkat I, sehingga dapat direncanakan ukuran-ukuran roda gigi 1 dan 2, transmisi tingkat I yaitu :

 Sudut tekan : α = 200

 Modul : m = 6

 Jumlah gigi roda gigi : z1 = 12

: z2 = i1 . z1 .…....………….…….(Lit.2 , Hal 216) = 5 x 12 = 60

 Lebar gigi : b = (6-10) m …...………...…..(Lit.2 , Hal 240)

= 8.(6) = 48 mm

 Tinggi kepala gigi : hk = m = 6 mm ..……..………..(Lit.2 , Hal 219)

 Tinggi kaki gigi : hf = 1,25 . m .………..………..(Lit.2 , Hal 219)

= 1,25 (6) = 7,5 mm

 Kelonggaran puncak : ck = 0,25 . m ……….……..…....(Lit.2 , Hal 219)

(56)

 Tinggi gigi : H = 2 m + ck …...……...………(Lit.2 , Hal 219)

= 2 (6) + 1,5 = 13,5 mm

 Jarak sumbu poros : a =

(

)

2 2 1 z z m + ………….……(Lit.2 , Hal 216) =

(

)

2 60 12 6 + = 216 mm

 Diameter jarak bagi : d01 = m . z1 ……….……….(Lit.2 , Hal 216) = 6 x 12 = 72 mm

: d02 = m . z2

= 6 x 60 = 360 mm

 Diameter kepala : dh1 = (z1 + 2) m ……….……...…(Lit.2 , Hal 219) = (12 + 2) 6 = 84 mm

: dh2 = (z2 + 2) m

= (60 + 2) 6 = 372 mm

 Diameter kaki : df1 = dh1 – H……….…..…..……(Lit.2 , hal 249) = 84 – 13,5 = 70,5 mm

: df2 = dh2 – H

= 372 – 13,5 = 358,5 mm

 Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = π.m……….…………(Lit.2 , Hal 214) = π . 6 = 18,84 mm  Tebal gigi : So1 = So2 = m . 2 π ……….…....….(Lit. 4, Hal 30) = 6 . 2 π = 9,42 mm