TUGAS SARJANA
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERANCANGAN BELT CONVEYOR SEBAGAI ALAT PENGANGKUT BUTIRAN PUPUK DARI PENGOLAHAN AKHIR KE BULK STORAGE PADA SEBUAH PABRIK PUPUK
KAPASITAS 87 TON/JAM
OLEH :
020401076 GABE PANDAPOTAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN
2008
TUGAS SARJANA
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERANCANGAN BELT CONVEYOR SEBAGAI ALAT
PENGANGKUT BUTIRAN PUPUK DARI PENGOLAHAN AKHIR KE BULK STORAGE PADA SEBUAH PABRIK PUPUK DENGAN
KAPASITAS 87 TON/JAM
OLEH :
NIM : 02 0401 076 GABE PANDAPOTAN
Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing
NIP. 131 654 258 Ir.ALFIAN HAMSI, Msc
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2008
TUGAS SARJANA
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERANCANGAN BELT CONVEYOR SEBAGAI ALAT
PENGANGKUT BUTIRAN PUPUK DARI PENGOLAHAN AKHIR KE BULK STORAGE PADA SEBUAH PABRIK PUPUK DENGAN
KAPASITAS 87 TON/JAM
OLEH :
NIM : 02 0401 076 GABE PANDAPOTAN
Telah Diperiksa dan Disetujui dari Hasil Seminar Tugas Sarjana Periode ke-518 Tanggal 19 Juni 2008
Disetujui Oleh :
Dosen Pembanding I, Dosen Pembanding II,
Ir. Raskita S,Meilala
NIP. 130 353 111 NIP. 130 905 356 Ir. Mulfi Hazwi, MSc
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini yang merupakan syarat dalam masa studi di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penulis memilih tugas sarjana ini dalam bidang Mesin Pemindah Bahan dengan judul spesifikasi tugas : “Perancangan Belt Conveyor Sebagai Alat Untuk Memindahkan Butiran Pupuk Urea Dari Pengolahan Akhir ke Bulk Storage pada Pabrik Pupuk Dengan Kapasitas Angkut 87 Ton/jam. Tugas
sarjana ini disusun berdasarkan survey lapangan serta melakukan pembahasan dan studi literatur.
Pada kesempatan ini ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar- besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, F. Situmorang(+) dan R. Br Tompul, kakak, abang dan adik penulis yang telah memberikan doa, kasih sayang, perhatian dan dukungan moril maupun materil yang tak ternilai besarnya.
2. Bapak Ir.Alfian Hamsi Siregar, MSc selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan pikiran untuk penulis didalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
3. Ibu Ir. Raskita Meilala selaku dosen pembanding I yang telah bersedia meluangkan waktu dalam memberikan masukan kepada penulis.
4. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, Msc selaku dosen pembanding II yang telah bersedia meluangkan waktu dalam memberikan masukan kepada penulis.
5. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin FT. USU.
6. Bapak Ir. Katamulia Sembiring selaku dosen wali.
7. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin USU yang telah memberikan ilmu dan pembinaan kepada penulis.
8. Pimpinan dan seluruh jajaran staf karyawan PT.PUPUK ISKANDAR MUDA Kotamadia Lhoksemawe NAD yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis berupa wawasan dan bimbingan dilapangan dan data-data yang dibutuhkan penulis untuk penyelesaian Tugas Sarjana ini.
9. Teman-teman khususnya stambuk 2002, T. Dedy, Heriman, Chen. ST, Polem, Dani’04, Raja’05, Andre’05, Martin’05 dan Maycold’05 atas segala bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
10. Euro 2008 yang menghibur penulis menyelesaikan Tuga Sarjana ini.
Penulis sadar bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mohon maaf dan mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan tugas sarjana ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih, semoga tugas sarjana ini bermanfaat bagi kita, Tuhan memberkati kita semua.
Medan, Juli 2008 Penulis,
Gabe Pandapotan
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ... i
SPESIFIKASI TUGAS ……… iii
KARTU BIMBINGAN ……… iv
EVALUASI SEMINAR TUGAS SARJANA ………. v
DAFTAR PEMBANDING BEBAS SEMINAR ……… vi
DAFTAR ISI ………. viii
DAFTAR GAMBAR ……… xii
DAFTAR TABEL ………. xiv
DAFTAR NOTASI ……….. xv
DAFTAR LAMPIRAN ……… xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perencanaan ……… 1
1.2 Tujuan penulisan ... ………. 2
1.3 Batasan masalah ... ………... 2
1.4 Metode Penulisan ...……… 3
1.5 Sistematika Penulisan..……….. 3
BAB II PEMBAHASAN MATERI 2.1 Mesin Pemindah Bahan ………. 5
2.2 Klasifikasi Pesawat Pegangkut ……….. 5
2.3 Dasar Pemilihan Pesawat Angkut ……….. 5
2.4 Konveyor Sabuk ………. 6
2.4.1 Komponen-Komponen Utama Pada Konveyor Sabuk .. 7
2.4.1.1 Sabuk ………. 8
2.4.1.2 Rol Penumpu (Roller Idler) ……….. 10
2.4.1.3 Sistem Penggerak ……….. 12
2.4.1.4 Puli ………. 12
2.4.1.5 Pengencang Sabuk (Belt Take-Up) ……… 13
2.4.1.6 Rangka Penumpu (Frame) ... 14
2.4.1.7 Pembersih Sabuk (Belt Cleaner) ... 15
BAB III PERENCANAAN KONTRUKSI KONVEYOR SABUK 3.1 Material Yang Diangkut ... 16
3.1.1 Karakteristik Material ... 16
3.1.1.1 Bentuk Dan Ukuran Material ... 16
3.1.1.2 Berat Material ... 17
3.1.1.3 Penetapan Variabel-Variabel Material ... 17
3.2 Perencanaan Kapasitas ... 19
3.2.1 Kapasitas Butiran pupuk Yang Dipindahkan ... 19
3.2.2 Penetapan Lebar Sabuk ... 19
3.2.3 Penetapan Kecepatan Sabuk ... 19
3.2.4 Penetapan Panjang Lintasan Konveyor ... 20
3.2.5 Perencanaan Kapasitas Konveyor ... 20
3.3 Perencanaan Komponen-Komponen Utama ... 21
3.3.1 Perencanaan Sabuk ... 22
3.3.2 Perencanaan Roller Idler ... 23
3.3.2.1 Dimensi Material Tumpukan ... 24
3.3.2.2 Dimensi Roller Idler ... 27
3.3.2.3 Jarak Antara Roller Idler ... 29
3.3.2.4 Beban Pada Roller Idler ... 29
3.3.2.5 Perencanaan Bantalan Roller Idler ... 38
3.3.2.6 Pelumasan Bantalan Roller Idler ... 43
3.3.3 Perhitungan Tahanan Dan Tegangan Pada Sabuk ... 43
3.3.3.1 Tahanan-Tahanan Gerakan Pada Konveyor Sabuk 44 3.3.3.2 Perhitungan Tegangan Sabuk ... 46
3.3.3.3 Pemeriksaan Kekuatan Sabuk ... 50
3.3.4 Perencanaan Puli ... 51
3.3.4.1 Dimensi Puli ... 51
3.3.4.2 Pemeriksaan Kekuatan Puli ... 52
3.4 Perencanaan Elemen Pembantu ... 53
3.4.1 Pengencang Sabuk (Belt Take-up) ………. 53
BAB IV PERENCANAAN SISTEM TRANSMISI 4.1 Daya Motor Penggerak ……… 55
4.2 Pemilihan Motor Pengerak ………... 59
4.3 Perencanaan Transmisi Roda Gigi ………... 61
4.4 Perencanaan Roda Gigi Cacing ……… 61
4.4.1 Bagian Utama Dan Ukuran Roda Gigi Cacing ... 62
4.4.2 Perencanaan Bahan Gigi Cacing ... 68
4.4.3 Pemeriksaan Kekuatan Bahan Gigi Cacing ... 70
4.4.4 Analisa Gaya Roda Gigi Cacing ... 71
4.5Perencanaan Poros Transmisi ... 77
4.6 Perhitungan Pasak ... 79
4.6.1 Pemilihan Ukuran Pasak ... 79 4.6.2 Pemilihan Bahan Pasak dan Pemeriksaan Ukuran
Pasak ... 81
4.6.3 Perencanaan Bantalan Pada Poros Transmisi ... 83
4.7 Perencanaan Kopling Flens ... 86
4.7.1 Kopling Pada Poros Output Sistem Transmisi Roda Gigi ... 87
4.7.2 Perencanaan Flens ... 87
4..7.3 Perencanaan Baut Pengikat ... 88
BAB V PERENCANAAN STRUKTUR PENUMPU 5.1 Perencanaan Batang Penumpu Trough Roller Idler ... 91
5.2 Perencanaan Batang Penumpu Return Roller Idler ... 94
5.3 Perencanaan Batang Tegak Rangka ... 96
BAB VI KESIMPULAN ... 99 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 Konstruksi konveyor sabuk ... 7
2. Gambar 2.2 Cara penyambungan sabuk ... 9
3. Gambar 2.3 Potongan melintang sabuk ... 10
4. Gambar 2.4 Flat roller idler ... 11
5. Gambar 2.5 Trugh roller idler ... 11
6. Gambar 2.6 Sistem transmisi daya penggerak ... 12
7. Gambar 2.7 Puli ... 13
8. Gambar 2.8 Berbagai Cara pengencangan sabuk ... 14
9. Gambar 2.9 Pembersih sabuk ... 15
10. Gambar 3.1 Sudut repose ... 17
11. Gambar 3.2 Sudut surcharge ... 18
12. Gambar 3.3 Sudut incline pada dimensi roller idler ... 21
13. Gambar 3.4 Konstruksi konveyor ... 21
14 . Gambar 3.5 Potongan melintang sabuk ... 23
15. Gambar 3.6 Roller idler ... 24
16. Gambar 3.7 Material tumpukan pada roller idler ... 24
17. Gambar 3.8 Gambar tumpukan material ... 26
18. Gambar 3.9 Gambar tumpukan material untuk mencari h ... 26
19. Gambar 3.10 Gambar tumpukan material untuk mencari h’ ... 26
20. Gambar 3.11 Dimensi roller idler ... 27
21. Gambar 3.12 Gambar distribusi beban pada roller ... 32
22. Gambar 3.13 Gaya yang terjadi pada Ra dan Rb di incline ... 32 23. Gambar 3.14 Gaya yang terjadi pada Rc dan Rd di horizontal. 33
24. Gambar 3.15 Gaya yang terjadi pada Re dan Rf di incline ... 33
25. Gambar 3.16 Momen lentur yang terjadi pada roller ... 35
26. Gambar 3.17 Deep groove ball bearings ... 39
27. Gambar 3.18 Distribusi gaya tarik pada sabuk ... 47
28. Gambar 3.19 Konstruksi puli ... 51
29. Gambar 3.20 Belt take up (vertical gravity type) ... 54
30 Gambar 4.1 Nama-nama roda gigi cacing ... 62
31 Gambar 4.2 Analisa gaya roda gigi cacing ... 73
32 Gambar 4.3 Grafik hubungan koefisien gesek dan kecepatan luncur ... 76
33 Gambar 4.4 Ukuran pasak... ... 81
34. Gambar 4.5 Penampang Pasak... 81
35. Gambar 4.6 Bantalan rol kerucut baris tunggal ... 83
35. Gambar 4.7 Bantalan rol kerucut ... 84
37. Gambar 4.8 Kopling flens ... 86
38. Gambar 5.1 Struktur rangka penumpu ……….. 90
39. Gambar 5.2 Penampang batang profil L 80 x 80x 10…………. 92
41. Gambar 5.3 Diagram pembebanan yang dialami batang penumpu roller idler ……… 93
42. Gambar 5.4 Pembebanan pada batang penumpu roller idler …... 95
43. Gambar 5.5 Gaya yang bekerja pada batang tegak rangka …….. 97
44. Gambar 5.6 Penampang batang profil kanal 254 x 89 …………. 98
DAFTAR TABEL
1. Tabel 3.1 Ukuran partikel material... 17
2. Tabel 3.2 Hubungan antara kemampuan alir, sudit repose dan sudut surchange ... 18
3. Tabel 3.3 Kecepatan belt... 19
4. Tabel 3.4 Tabel standar jumlah lapisan sabuk... 22
5. Tabel 3.5 Jarak maksimum antara carrying roller idler... 29
6. Tabel 3.6 Faktor resistan untuk idler pada roller bearings... 45
7. Tabel 4.1 Hubungan jumlah kutub dengan putaran ... 60
8. Tabel 4.2 Faktor sudut kisar Kγ ... 64
9 Tabel 4.3 Harga faktor keamanan ... 70
10. Tabel 4.4 Ukuran pasak ... 80
DAFTAR NOTASI
X, y, z, a, D, B, C Satuan panjang m, mm
v Kecepatan m/s
Q Kapasitas konveyor ton/jam
G Berat muatan kg
Q, Wb’, Wp’, Wp’’ Berat persatuan panjang N/m
RA, RB, RC, Rd,
τ σ ,
Gaya reaksi N
M Momen Lentur Nm
Tegangan N/m
γ
2
Berat jenis kg/m3
Lh Umur bantalan jam
Nn Putaran rpm, fpm
C Beban nominal dinamis kg
Crl Beban nominal dinamis spesifik kg
D, d Diameter m, mm
R, r Jari-jari m, mm
F Frekuensi Hz
p Jumlah kutub motor -
m Modul mm
z Jumlah gigi -
P Daya Watt
z Momen inersia m4
Pr Beban ekuivalen dinamik kg
X, Y Faktor pembebanan -
Lh Umur bantalan Jam
Fc Faktor koreksi -
T Momen torsi Nm
F Tebal mm
Sf Faktor keamanan -
B Jarak sumbu mm
A Luas penampang m2
DAFTAR LAMPIRAN
1. Bantalan untuk Pemesinan Dan Umurnya 2. Bahan Kopling Flens dan Baut
3. Bantalan Rol Kerucut 4. Klasifikasi Bantalan 5. Ukuran kopling
6. sifat-sifat dari beberapa pilihan tampang siku sama kaki 7. sifat-sifat dari beberapa pilihan tampang kanal
