BAB III PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA

(1)

BAB III

PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA

1.1 Pengumpulan Data

Sebelum melakukan analisa perlu adanya dilakukan pengumpulan data. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai gambaran secara analitik terhadap bahasan yang akan dihitung.

Data yang dikumpulkan akan menjadi acuan dalam perhitungan yang akan dilakukan. Maka perlu adanya beberapa perimeter yang harus diperhatikan untuk mendapatkan data yang mencukupi. PT. Hitachi Construction Machinery Indonesia adalah salah satu perusahaan manufaktur alat berat yang menggunakan peralatan angkat dalam proses produksinya yaitu jenis Overhead Crane.

Gambar 3.1 Bagian utama Overhead Crane

(2)

Keterangan : 1. Unit Hoisting 2. Cross Travel Girder 3. Unit End Carriage

3.1.1 Parameter yang diamati

Metode perhitungan yang dilakukan adalah suatu syarat mutlak untuk memperhitungkan keamanan system dari kerja alat pengangkat yang berhubungan langsung dengan penanganannya, Dalam perancangan alat pengangkat ini diperlukan ketelitian dalam memilih dan menguji kekuatannya dengan pengujian dan penggunaan rumus perhitungannya.

3.1.2 Langkah-langkah Perancangan

Dalam perancangan suatu alat diperlukan langkah-langkah yang harus dilakukan untuk memudahkan dalam proses pembuatan serta rencana proses. Adapun langkah-langkah tersebut adalah sebagai berikut :

1. Melakukan pemilihan hoist yang tepat

2. Perhitungan struktur kait, tali baja, roda puli, drum dan motor penggerak. 3. Perhitungan troli, roda gigi dan motor troli

4. Perhitungan struktur jembatan girder

(3)

Langkah – langkah Perancangan

3.1.3 Data Umum

 Jenis Alat Pengangkat : Overhead Travelling Crane  Merk / tipe : Hitachi, type V-Series LH Hoist  Kapasitas Angkat : 5 [Ton] = 5000 [kg]

 Tinggi Angkat : 6 [m]

 Panjang Span : 20 [m]

 Batang girder : Steel Beam tipe profil I  Kecepatan Hoisting : 6,7 [m/menit]

 Kecepatan Traveling : 21 [m/menit]

Start

Input

(Spesifikasi Overhead Crane 5 Ton)

1. Daya angkat maksimal Q = 5 Ton 2. Kecepatan angkat = 5m/min 3. Kecepatan hoist troli = 17m/min 4. Kecepatan End carriage = 21m/min 5. Ketinggian angkat = 10 meter 6. Span (wheel to wheel) = 20 meter (Spesifikasi Overhead Crane 5 Ton)

Standar Crane ? Non standar crane

Klasifikasi Teknis Pemilihan Hoist

Perhitungan struktur kait dan wire rope

A Tidak Ya A Perhitungan sistem puli Perhitungan struktur sistem troli Perhitungan struktur girder Finish Perhitungan daya motor hoist & troli

(4)

3.2 Perhitungan Kehandalan Kerja

Kapasitas alat pengangkat ini adalah sebesar 5 ton, dengan jam kerja adalah 21 jam setiap harinya. Maka kehandalan kerja dapat dihitung menjadi :

1) Kehandalan alat pengangkat terhadap beban, dimana diketahui :

Q

nbeban = beban nominal, dari pembebanan sebesar 5000 kg

K

beban = pemakaian kapasitas angkat rata-rata 0,5 (pustaka 5 hal, 15)

K

beban = = 0,5 =>

Q

mbeban = 0,5 . 5000 = 2500 kg = 2,5 ton

Maka untuk mengangkat beban sebesar 5 ton, diambil nilai pembebanan paling aman yaitu beban rata-rata untuk pengangkatan sebesar 2,5 ton.

2) Kehandalan alat pengangkat terhadap kapasitas kerja selama 1 hari, diketahui:

Q

aman =

Q

mbeban, yaitu : 2,5 ton atau 2500 kg

Jam kerja (

jk

) diambil nilai = 21 jam

Σ

f1 = waktu kerja satu siklus yang diinginkan yaitu 10 menit = 600 detik

Maka dapat dicari jumlah siklus per jam adalah :

n

= = = 6 siklus /jam

Sehingga siklus total dalam 1 hari kerja adalah :

n

total =

n

x

jk

=

6 x 21

=126 siklus/hari

Jadi dalam satu hari kerja , produktivitas penggunaan crane adalah :

P

tot =

Q

aman .

n

total = 2,5

.

126 ton/hari = 315 ton/hari.

Q

mbeban

Q

nbeban ________ 3600

Σ

f1 3600 600

(5)

3.3 Perhitungan Kait

Kait yang digunakan adalah kait tunggal yang terbuat dari baja 20 yang memiliki tegangan aman tidak boleh melebihi 500 kg/cm². pasitas alat pengangkat ini adalah sebesar 5 ton atau 5000 kg, jam kerja, untuk mencari tegangan tarik yang terjadi pada leher kait

(

σ

t

)

adalah :

Gambar 3.2 Gambar tegangan tarik pada kait

(Pustaka 2, hal 20)

Keterangan gambar :

do = diameter ulir bagian luar

d1 = diameter ulir bagian dalam

h = tinggi kait

t = tinggi ulir

Ρ = diameter dalam kait

H d1 do t T ρ P

(6)

Sehingga perhitungan yang ada meliputi :

1) Massa terbagi pada tali tanduh, dalam penggunaan alat angkat beban tidak langsung terpasang pada kait, tapi menggunakan alat bantu berupa tali anduh yang beruas empat dengan dua lilitan pada kait.

P

= --- ( Pustaka 5 hal, 85 )

Q = beban muatan = 5000 kg = 5 ton



P

= = 2500 kg

2) Perhitungan dimensi kait : kait diperiksa tegangan tariknya pada daerah yang berulir ( terhadap

d

1 yang lebih kecil).

d

1 = diameter minimum ulir M 52 = 46 mm ( Pustaka 6 hal, 290) Sehingga tegangan tariknya dapat dihitung dengan rumus :

σ

t = = = =

3,01

kg/mm²

3) Tinggi minimum kait ditentukan oleh tegangan tekan yang diijinkan pada ulir, yang didapat dengan rumus berikut :

H = --- ( Pustaka 5 hal, 86)

t

= jarak pitch ulir = 5 mm --- ( Pustaka 6 hal, 290)

d

o = diameter luar ulir untuk M52 = 52 mm --- ( Pustaka 6 hal, 290) Q

_______

4.cos45º 4.cos45º 5000 ________ Q _________

¼.л.(d

1

)²

5000 _________

¼.л.(46)²

5000 1660 ______ 4.Q.t Л.(

d

o

²-d

i²

)

.P

____________

(7)

P = tegangan tekanan aman untuk baja, 300 s/d 350 kg/cm²

diambil 350 kg/cm² = 3,5 kg/mm2 --- ( Pustaka 5 hal, 86 )

 H

=

= 2,32 mm

Dalam hal ini tinggi kait dibuat 3 cm.

4) Tinjauan kekuatan tarik terhadap tegangan tarik dan tekan, dari tabel 19 standar kait tunggal (pustaka 5 hal, 90), diketahui dimana :

F = luas bagian kritis = 58 cm = 580 mm

Xc

= jarak antara centroid dan kontur dalam = 4,61 cm = 46,1 mm.

f1 = luas desain daerah 1 = 2,93 cm = 29,3 mm

f2 = luas desain daerah 2 = 5,72 cm = 57,2 mm

ρ

= jari-jari kelengkungan kait = 9,36 cm = 93,6 mm

Sehingga faktor (x) didapat :

x

= = = 0,1 mm

5) Jarak antara garis nol dengan titik pusat (

γ

) didapat dengan rumus :

γ

= = = 8,5 mm

Sehingga jarak antara bagian terdalam dengan garis nol adalah :

e

1 =

X

c –

γ

= 46,1 - 8,5 = 37,6 mm --- ( Pustaka 5 hal, 91 ) = 4,75 cm = 47,5 mm --- ( Pustaka 5 hal, 90 ) h = 95 mm (asumsi) 4

.

7500

.

0,5

π.

(52

²

-46

²

)

.

3,5 _______________ _____________

2.(f

1

– f

2

)

- F

____________ 2.(29,3- 57,2) - 58

ρ

.x

____ 1+

x

93,6 . 0,1 1 + 0,1 ________ __ a 2’

(8)



e

2 = h –

e

1 = 95 – 37,6 = 57,4 mm

6) Tegangan tarik satuan maksimum pada bagian terdalam (

σ

1 ) :

σ

1 =

. .

--- ( Pustaka 5 hal, 88 )

σ

1 =

.

= 341,2 => 345 kg/mm²

7) Tegangan tarik satuan maksimum pada bagian terluar (

σ

11 ) :

σ

11 =

.

--- ( Pustaka 5 hal, 88 )

σ

11 =

.

= 100,6 kg/mm²

Tegangan maksimum yang diijinkan pada leher kait untuk jenis baja 20 adalah

σ

t = 500 kg/mm² sedangkan tegangan tarik nyang terjadi adalah sebesar

σ

t = 345 kg / mm², maka kait yang digunakan aman terhadap beban maksimum.

3.4 Perhitungan Tali Baja ( Wire Rope )

Didalam perhitungan tali baja ini menggunakan sistem yang memakai 3 lengkungan ( pustaka 5; hal 38 ), maka fungsi perbandingan jumlah lengkungan untuk (n) 3 lengkungan adalah ( Dmin/d ) = 23.

Jumlah lengkungan (n) Dmin/d Jumlah lengkungan (n) Dmin/d Jumlah lengkungan (n) Dmin/d 1 16 4 25 7 30 2 20 5 26,5 8 31 3 23 6 28 9 32

Tabel 1.2 Nilai Dmin/d sebagai fungsi jumlah lengkungan

________ e1 Q __ F

1

a ___ ___

x

5000 ____ 580 1 95 ___ 0,1 37,6 2

.

e

2 Q __ F

1

a ______ ___

x

2 __ + h 5000 ____ 580 1 4,75 + 93,6 ___ 0,1 2

.

57,4 _________

(9)

1) Untuk mengetahui kekuatan tarik pada tali baja terhadap beban, dapat dicari dengan rumus berikut, dimana :

Q = kapasitas maksimum = 5000 kg

K = faktor keamanan = 5,5 --- ( Pustaka 5 hal, 42 ) n = jumlah alur puli penyangga muatan = 4 --- ( Pustaka 5 hal, 38 )

η = efesiensi sistem puli = 0,971 --- ( Pustaka 5 hal, 41 ) η1 = efesiensi kerugian tali akibat kekekuannya ketika menggulung

= 0,98 --- ( Pustaka 5 hal, 41 )

σ

b = tali baja netral = baja 18000 kg/cm² --- ( Pustaka 4 hal, 33 )

d = diameter tali baja = 12,5 mm --- ( data spesifikasi ) i = jumlah kawat dalam tali = 6x29 = 174 --- ( data spesifikasi ) E = modulus elastisitas yang dikoreksi

= yang dikoreksi x 2.100000 = 800000 kg/cm² ... ( Pustaka 4 hal, 39 )

Gambar 3.3 Grafik efisiensi puli – jumlah puli

( Pustaka 5 hal, 41 ) 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 jumlah puli ef is ie ns i __ 3 8

(10)

Diameter untuk 1 kawat tali (

δ) :

d = 1,5 .

δ

. √i ;

δ

= = 0,6 mm ... ( Pustaka 5 hal, 38 )

2) Tegangan tarik maksimum pada tali baja

(S)

adalah :

S = = = 1313 kg/cm² ... ( Pustaka 5 hal, 38 )

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

σ

Σ = = = 3272 kg/cm² ... ( Pustaka 5 hal, 39 )

4) Untuk penampang tali, dapat dicari dengan mengambil desain tali dengan jumlah kawat (i) = 174, maka didapatkan :

F

(174) = --- ( Pustaka 5 hal, 41 )

F

(174) = = 0,87 cm² = 86,7 mm²

5) Pemeriksaan kekuatan tali baja

P

putus =

σ

b . F = 18000 . 0,87 = 15601 kg ... ( Pustaka 5 hal, 41 ) Sehingga untuk menentukan tegangan tarik maksimum yang diijinkan adalah :

S

maks = = = 2836,5 kg /cm² --- ( Pustaka 5 hal, 40 ) 12,5 1,5√174 ________ Q n.

η

.

η

1 ______ ___________ 5000 4.0,971.0,98 ___

σ

b K 18000 5,5 _____ K P ___ 15601 5,5 ______ S _____________________ ___

σ

b K _____ d Dmin 1,5

.

√174 - . ______ E’ . _1,5

.

√174 _______ 800000 1313 __________________ _____ 1800 5,5 ___ 1 23 -

(11)

Didapat tegangan tarik maksimum tali baja

(S)

sebesar 1313 kg/cm² , beban tarik maksimum tali baja yang terjadi adalah sebesar 2836,5 kg/ , dengan demikian untuk beban sebesar 5,0 ton tali baja ini dinyatakan aman dipakai.

3.5 Perhitungan Puli

Sistem puli adalah gabungan beberapa puli bebas, puli tetap dan puli rantai. Penggunaan sistem ini adalah untuk mentransmisikan daya yang terjadi pada crane. Digunakan jenis puli majemuk dengan tujuan mengurangi beban yang bekerja pada tali sehingga dapat menggunakan tali dan drum yang juga lebih kecil sehingga bobot mekanisme keseluruhan bisa berkurang.

Gambar 3.4 Gambar tegangan tarik pada kait puli

( Pustaka 5, hal 63 )

1) Sistem puli untuk bati gaya didesain dengan tali yang lepas dari puli tetap, dengan usaha ideal pada bagian tali yang lepas; adalah :

Z

0 = --- ( Pustaka 5 hal, 40 )

Dimana :

____ Q z + 1

(12)

Q

= beban angkat = 5000 kg

z = jumlah puli yang digunakan (puli bebas) = 2

ɛ

= faktor hambatan = 1,05 --- ( Pustaka 5 hal, 40 )

Maka didapat :

Z

0 = = 1667 kg

2) Efisiensi resultan pada sistem puli :

η

Σ =

.

--- ( Pustaka 5 hal, 40 ) maka didapat :

η

Σ =

.

= 0,763

3) Untuk menentukan gaya tarik yang dikenakan pada sistem puli, didapat :

s = z.h ... ( Pustaka 5 hal, 63 )

dimana :

h = lintasan pada puli = 25,0 --- ( Pustaka 5 hal, 71 ) v = kecepatan angkat = 6,7 m/menit --- ( data spesifikasi )

maka didapat :

s = 2 . 25,0 = 50 kg

4) Untuk menentukan kecepatan tali didapat :

c = z . v = 2 . 6,7 = 13,4 m/menit --- ( Pustaka 5 hal, 63 )

5) Usaha yang sebenarnya adalah :

Z = = = 2184 kg --- ( Pustaka 5 hal, 71 ) ____ 5000 2 + 1 __________ 1 (ɛ)² . (z + 1) _________ (ɛ) - 1 z+1

ɛ

- 1 1 ____________ (1,05)² . (2+1) _____________ (1,05) - 1 2+1 1,05- 1 ________ Q

η

Σ (z + 1) ___________ 5000 0,763 . (2+1)

(13)

Usaha sebenarnya pada puli adalah Z = 2184 kg, sedangkan usaha ideal Z0 =

1667 kg. Sehingga ukuran puli sesuai standar ditentukan oleh ukuran diameter tali baja yaitu d = 12,5 mm.

Gambar 3.5 Roda puli untuk tali baja

( Pustaka 5, hal 71 )

Ukuran roda puli (tabel 16 pustaka 5 hal 71) : Diameter

Tali Baja

a b c e h l r r1 r2 r3 r4

12,5 40 30 7 1,0 25,0 10 8,5 4,0 3,0 12 8

3.6 Perhitungan Drum

Drum digunakan unutk tempat menggulung tali baja pada saat pengangkatan. Gesekan pada bantalan efisiensinya (η) = 0,95

(14)

Gambar 3.6 Gambar Drum

( Ilustrasi gambar )

Keterangan gambar :

P = panjang drum P0 = panjang lilitan tali

P1 = lebar roda penggulung

H = tinggi drum d0 = diameter luar drum

d1 = diameter dalam drum

Sehingga perhitungannya meliputi :

1) Untuk menentukan diameter drum :

d

drum =

D

min .

d

tali = 23 . 12,5 = 287,5 mm --- ( Pustaka 5 hal, 38 )

Dimensi alur drum standar (tabel 17 pustaka 8; hal 74), yaitu :

Gambar 3.7 Roda Puli untuk tali baja

( Pustaka 5, hal 74 ) P

P0

P1

(15)

Standar

Diameter tali (mm)

r

1

s

1

c

1

12,5 7,5 14 3,5

2) Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali adalah :

z

= + 2 = + 2 = 18,6 --- ( Pustaka 5 hal, 74 )

dimana :

H = tinggi angkat crane = 6 m = 6000 mm i = perbandingan sistem tali = 3

3) Menentukan panjang drum (L) :

L

= + 7

.

s

1 = +7

.

14 = 377 mm

4) Tebal dinding drum ditentukan secara empiris sebagai berikut :

ω

= 0,02

.

Dd + (0,6 sampai dengan 10) mm

...

( Pustaka 5 hal, 75 )

ω

= 0,02

.

287,5 + 10 =

15,8 mm.

5) Pemeriksaan tegangan pada drum

(σ

comp

)

:

σ

comp = = = 8,9 kg/mm² _________ 6000

.

3 3,14

.

287,5 ____ H

.

i

π

Dd _________ 6000

.

3 3,14

.

287,5 ____ H

.

i

π

Dd 15,8

.

14 ____

S

ω.

S

1 ______ 1970

(16)

Material yang digunakan untuk drum ini adalah baja cor dengan tegangan drum diizinkan

σ

comp = 16 kg/mm² , sedangkan hasil perhitungan pada drum adalah 8,3 kg/cm²; sehingga dapat disimpulkan drum yang digunakan sangat aman.

3.7 Motor Penggerak Drum

Motor penggerak yang digunakan adalah motor dengan penggerak elektrik. Untuk mendapat daya yang dihasilkan dari motor elektrik, digunakan rumus : 1) Daya yang ditransmisikan dari motor elektrik melalui tiga pasang roda

gigi ke drum tempat tali pengangkat digulung.

N =

dimana :

Q = daya angkat maksimal, diperhitungkan dengan tegangan tali baja pada

puli sewaktu penurunan => Q = G/2 = 5000/2 = 2500 kg.

v = kecepatan angkat standar = 3 m/menit = 0,1 m/detik

η

= efisiensi transmisi ≈ 0,85

Sehingga daya yang dihasilkan motor adalah :

N = = = 3,9 hp = 2,8 kW

2) Untuk memindahkan putaran ke drum dipergunakan kopling flens tetap. Untuk mendapatkan kecepatan angkat sebesar 7,2 m/menit, maka besar putaran drum (Nd) adalah :

v =  Nd = Q

.

v ____ 75

.

η Q

.

v ____ 75

.

η 2500

.

0,1 ________ 75

.

0,85 π

.

Dd

.

Nd 1000 _______ π

.

Dd 1000

.v

______

(17)

dimana :

v = kecepatan angkat = 6,7 m/menit Dd = diameter drum = 287,5 mm

Maka,

Nd = = 8,0 rpm

3) Momen statis yang didapat pada poros motor (M’st) adalah :

M’st = 71620

.

--- ( pustaka 5 hal, 292 )

dimana :

Nmot = daya motor = 3,9 hp

n

mot = putaran motor = 145 rpm

maka didapat :

M’st = 71620

.

= 19,26 kgm

4) Momen dinamik (Mdyn) pada waktu awalan atau start adalah :

Mdyn = + --- ( pustaka 5 hal, 293 )

dimana :

δ = koefisien pengaruh komponen transmisi mekanis 1,1 sampai 1,25

= diambil 1,25 --- ( pustaka 5 hal, 293 )

t

s = waktu awalan start dengan rata-rata 1,5 sampai 5 detik

= 3 detik --- ( pustaka 5 hal, 294 )

π

.

287,5 1000

.

6,7 ________ ______ Nmot

n

mot 145 3,9 ____ ________ δ

.

GD²

.

n 375

.t

s _____________ __ 0,975

.

(Q+G0)

.

v² n

.t

s

.η

m

(18)

v = kecepatan angkat = 6,7 m/menit = 0,112 m/detik -- ( data spesifik)

n = putaran motor = 145 rpm Q = bobot muatan = 5000 kg G0 = berat total hoisting = 685 kg

maka GD² didapat :

I = ; GD² = 4

.

g

.

I --- ( pustaka 5 hal, 289 )

dimana :

g = kecepatan gravitasi = 9,81 m/detik

I = momen inersia = 0,28 kg

.

m/detik² --- ( pustaka 5 hal, 295 )

Sehingga didapat :

GD² = 4

.

g

.

I = 4

.

9,81

.

0,28 = 10,99 kgm²

Sehingga untuk mencari momen dinamis pada waktu awal start didapat :

Mdyn = + = 9,82 kgm

5) Momen total starting motor (Mmotor) yang terjadi :

Mmotor = M’st + Mdyn --- ( pustaka 5 hal, 291 )

Mmotor = 19,26 + 9,82 = 29,08 kgm ____ GD² 4

.

g ____________ 1,25

.

10,99

.

145 375

.

3 ____________________ 0,975

.

(5000+685)

.

0,112² 145

.

3

.

0,89 1

(19)

6) Momen gaya ternilai motor adalah :

Mrated = 716,2

.

--- ( pustaka 5 hal, 300 )

Maka didapat :

Mrated = 716,2

.

= 19,26 kgm

7) Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih. Beban berlebih motor selama start dimana, Mmaks = Mmot

dan Mdaya = Mrated ialah :

Beban berlebih = --- ( pustaka 5 hal, 300 )

Beban berlebih = = = 1,51 = 151% < 200%

Tegangan motor diperiksa terhadap besarnya beban berlebih pada saat starting motor. Beban berlebih yang diizinkan tidak oleh melebihi 175% s/d 200%. Dalam hal ini untuk amannya diambil besarnya 200%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kekuatan motor sudah aman dari kebakaran akibat kelebihan beban saat starting dan batas yang diizinkan dari faktor pelayanan.

3.8 Perhitungan Troli

Troli adalah komponen yang menggerakkan hoisting unit searah lebar ruangan dengan menggunakan roda penggerak diatas jembatan girder. Material yang digunakan adalah baja 55JI dengan kekuatan bahan 6000 kg/cm² .

____ Nmot

n

mot ____ 3,9 145 ____ Mmaks Mdaya Mdaya _19,26 Mmaks _____ _______ 29,08

(20)

Gambar 3.8 Roda Troli

Keterangan gambar :

D = diameter roda troli bagian luar L = lebar roda gigi

l1 = jarak roda gigi

d1 = diameter roda troli bagian dalam d2 = diameter as roda

l0 = lebar pengunci

deangan mengambil asumsi beban merata pada empat roda, maka perhitungannya adalah sebagai berikut :

1) Beban vertikal yang diterima setiap roda (Pv) adalah :

Pv = --- ( Pustaka 5 hal, 75 )

Dimana :

Q = bobot maksimum = 5000 kg --- ( Data spesifik ) G0 = berat total hoisting unit = 750 kg --- ( Data spesifik )

_____ Q+G0

(21)

Pv = = 1437,5 kg

2) Gaya tekan normal (

P

N) yang terjadi karena kemiringan flens α = 8º adalah :

PN = = = 1451,6 kg --- ( Pustaka 5 hal, 251 )

3) Perhitungan untuk roda troli diameter 128 mm pada girder , maka tegangan tekan satual lokal ditentukan dengan rumus :

σ

Rmaks = 600 --- ( Pustaka 5 hal, 260 )

dimana :

P = Pv = beban pada setiap roda = 1437,5 kg

k = koefisien kecepatan gelinding roda 25 m/menit = 0,5 m/detik

= (1-0,2)

.

0,5 = 0,4 --- ( Pustaka 5 hal, 261 )

b = lebar permukaan kerja beban = 40 mm (direncanakan ) R = jari-jari roda = 128 / 2 = 64 mm

Sehingga didapat :

σ

Rmaks = 600

.

= 268,3 kg/cm² < 3800 ~ 4500 kg/cm²

Tegangan tekan maksmum roda tidak boleh melebihi tegangan tekan ijin dari bahan roda yaitu sebesar 3800 sampai 4500 kg/cm² (pustaka 5; hal 261). Sehingga dapat disimpulkan bahwa roda penggerak troli mampu menahan beban angkat maksimum yang diterima.

________ 5000+750 4 _____ Pv cosα ______ 1437,5 cos8 ____ P

.

k b

.

R _________ 1437,5

.

0,4

40

.

6,4

(22)

4) Roda penggerak juga mengalami resistensi / tahanan gerak total pada jalur laluan. Untuk menentukan tahanan jalur

(W

Σ

)

digunakan rumus :

W

=

(

Q

+

G0

)

μ

.

+ +

μ1

+

μ

1

²

+

.

β

’

dimana : Q = bobot muatan = 5000 kg

G0 = bobot troli = 685 kg --- ( data spesifik )

μ

= koefisien gesek antalan luncur = 0,1 - ( Pustaka 5 hal, 238 )

μ

1 = koefisien tahanan gelincir = 0,2 --- ( Pustaka 5 hal, 249 ) d = diameter bantalan roda = 55 mm --- ( data spesifik ) D = diameter roda = 128 mm --- ( data spesifik ) k = koefisien gesek roda = 0,05 --- ( Pustaka 5 hal, 238 ) δ = besar kelonggaran roda = sin 8

.

128 = 17,8

h/R = faktor pemusatan tegangan = 1,0 ---- ( Pustaka 4 hal, 508 )

β’ = faktor koefisien untuk rpda bergerak pada bantalan luncur diambil 1,4 --- ( Pustaka 5 hal, 239 )

Sehingga besar nilai resistansi dari gerak total :

W

Σ =

(

5000 + 750

)

0,1

+ +

0,2

+

0,2²

.

1,0

+

.

1,4

W

Σ = 892,5 kg Σ __ d ___ 2_D

.

k D ______ 0,024 R __

δ

D __ h R _____ 2.0,05 128 __ 55 128 ______ 0,024 64 ___ 17,8 128

(23)

3.9 Transmisi Putaran Roda Gigi Troli

Kecepatan troli didapat dari transmisi roda gigi lurus yang mereduksi putaran motor penggerak.

Gambar 3.9 Transmisi putaran roda troli

Perhitungan transmisi roda gigi adalah :

1) Putaran dari roda penggerak (Nroda) adalah :

Vroda =  Nroda =

dimana :

Vroda = kecepatan traveling roda = 21 m/menit --- (data spesifik )

Droda = diameter roda troli = 128 mm --- ( data spesifik )

Sehingga didapat : Nroda = = = 52,2 rpm π

.

Droda

.

Nroda ___________ 1000 ___________ 1000

.

Vroda π

.

Droda ___________ 1000

.

Vroda π

.

Droda _______ 1000

.

21 π

.

128

(24)

Perbandingan transmisi roda gigi (i) :

i = = = =

dimana :

Z1 = jumlah roda gigi lurus 1 = 32 buah (direncanakan)

Z2 = jumlah roda gigi lurus 2 = 80 buah (direncanakan) Maka didapat :

i = = 2,5 ; m = = = 1,6

Sehingga putaran rodagigi pinion (Np) adalah :

Np = i

.

Nroda = 2,5

.

52,2 = 130,5 rpm --- ( Pustaka 6 hal, 238 )

2) Kecepatan Linear pitch (V) adalah :

V = --- ( Pustaka 3 hal, 1007 )

dimana :

m = modul gigi

Zp = jumlah gigi pinion = 32 buah (direncanakan)

Np = putaran pinion = 130,5 rpm maka didapat : V = = = 13,1

.

m m/menit = 0,22

.

m m/detik Z2 Z1 ___ ___ 32 80 __________ _________ π

.

m

.

Zp

.

Np 100 ____________ π

.

m

.

32

.

130,5 1000 ___ Nrd Np m

.

Z2 Drd Dp ____ ___ m

.

Z1 Drd Zrg ___ 80 128 ___ 13112

.

m 1000

(25)

3) Beban Tangensial gigi (WT) adalah :

WT =

.

Cs --- ( Pustaka 3 hal, 1007 )

dimana :

P = daya yang terpasang pada motor listrik

= 0,63 kW --- ( Data spesifik )

Cs = faktor pelayanan = 1,25 (untuk beban steady 24 jam per hari) V = kecepatan linear pitch = 13,13

.

m m/menit = 0,22

.

m m/detik

maka didapat :

WT =

.

1,25 =

4) Faktor bentuk gigi (Y) unutk 20º full depth involute sistem :

Y = 0,154 - --- ( Pustaka 3 hal, 1001 )

Sehingga untuk pinion didapat (Yp) :

Yp = 0,154 - = 0,1255

Sehingga untuk gear didapat (YG) :

YG = 0,154 - = 0,143 _______ 4500

.

P V __________ 4500

.

0,63 13,13

.

m _____ 269 m _______ 0,912 Z _____ 0,912 32 _____ 0,912 80

(26)

5) Karena bahan pinion dan gear sama, maka perhitungan beban gigi diambil pada (Yp), sehingga untuk faktor kecepatan (Cv) nilainya adalah :

Cv = --- ( Pustaka 3 hal, 1002 ) dimana :

V = 0,22

.

m m/detik  Cv =

Dengan menggunakan persamaan lewis untuk pinion adalah :

WT = (

f

op

.

Cv)

.

b

.π.

m

.

Yp --- ( Pustaka 3 hal, 1008 )

dimana :

f

op = tegangan lentur yang diizinkan pinion = 19 kg/mm²

Cv = faktor kecepatan =

b = lebar gigi = 40 mm = 4 cm m = modul gigi

Yp = faktor bentuk gigi pinion = 0,1255

maka didapat :

WT = 19

. .

4

.

π

.

m

.

0,1255 =

=  89,85

.

m² = (807 + 59,2

.

m)

Dengan menggunakan percobaan perhitungan hit and trial diatas, maka harga standar modul didapat (m) = 3,5, sehingga untuk mencari diameter pinion

(Dp) dan diameter gear (DG), perhitungannya didapat :

____ 3 3+V ________ 3 3+0,22

.

m ________ 3 3+0,22

.

m ________ 3 3+0,22

.

m __________ 89,85

.

m 3+0,22

.

m _____ 269 m ________ 89,85

.

m 3+0,22

.

m

(27)

Diameter pinion (Dp) = m

.

Zp = 3,5

.

32 = 112 mm Diameter gear (DG) = m

.

ZG = 3,5

.

80 = 280 mm

> Perencanaan roda gigi lurus 1 pinion ( pustaka 6 hal, 241 ) :

Bahan : Besi Cos/ cast iron tipe SC 46

Jumlah roda gigi (ZP) : 32 buah

Kekuatan tarik (

σ

t) : 46 kg/mm² Tegangan lentur yang diizinkan (

σ

0

) :

19 kg/mm²

Kekerasan (brinell) : 46

Putaran (Np) : 10,5 rpm

Lebar gigi : 40 mm

Profil gigi : 20º full depth involute system

3.10 Motor Listrik Penggerak Troli

Troli merupakan suatu roda jalan yang berfungsi untuk menggerakkan hoisting unit. Untuk pergerakan ini dibutuhkan motor listrik. Adapun besaran daya minimal motor untuk menggerakkan troli didapat dari :

1. Daya minimal motor penggerak troli (Ptroli) adalah :

Ptroli = --- ( pustaka 5 hal, 292 )

dimana :

WΣ = W = tahanan terhadap gerak = 685 kg _______ W

.

v

(28)

η

mot = 0,891

maka didapat :

Ptroli = = 3,59 hp = 2,68 kW

Keterangan : 1 kW = 1,34 hp

2. Momen statis yang didapat pada poros motor (M’st) adalah :

M’st = 71620

.

--- ( pustaka 5 hal, 292 )

dimana :

Ptroli = daya minimum motor penggerak troli = 3,59 hp

n = putaran motor = 145 rpm

maka didapat :

M’st = 71620

.

= 1773,21 kg.cm = 17,73 kg.m

3. Momen dinamik (Mdyn) pada waktu awalan atau start adalah :

Mdyn = + --- ( pustaka 5 hal, 293 )

dimana :

t

v = kecepatan angkat = 6,7 m/menit = 0,112 m/detik -- ( data spesifik)

________ 685

.

0,35 75

.

0,891 ______ Ptroli n 145 3,59 ____ ________ δ

.

GD²

.

n 375

.t

s _____________ __ 0,975

.

(Q+G0)

.

v² n

.t

s

.η

m

(29)

n = putaran motor = 145 rpm Q = bobot muatan = 5000 kg G0 = berat total hoisting = 685 kg

maka GD² didapat :

I = ; GD² = 4

.

g

.

I --- ( pustaka 5 hal, 289 )

dimana :

I = momen inersia = 0,28 kgcm/detik² --- ( pustaka 5 hal, 295 )

Sehingga didapat :

GD² = 4

.

g

.

I = 4

.

9,81

.

28 = 1098,7 kgm²

Sehingga untuk mencari momen dinamis pada waktu ae\wal start didapat :

Mdyn = + = 3,13 kgm

Momen total starting motor (Mmotor) yang terjadi :

Mmotor = 17,73 + 3,13 = 20,68 kgm

4. Momen gaya ternilai motor adalah :

Mrated = 716,2

.

--- ( pustaka 5 hal, 300 ) dimana : Nmot = Ptroli = 3,59 hp / 2,6 kW ____ Nmot

n

piniont ____ GD² 4

.

g ____________ 1,25

.

1099

.

145 375

.

3

.

60 ____________________ 0,975

.

(5000+685)

.

0,112² 145

.

3

.

0,89 1

(30)

Maka didapat :

Mrated = 716,2

.

= 19,67 kgm

5. Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih. Beban berlebih motor selama start dimana, Mmaks = Mmot

Beban berlebih = = = 1,046 = 104,6% < 200%

Tegangan motor diperiksa terhadap besarnya beban berlebih pada saat starting motor. Beban berlebih yang diizinkan tidak oleh melebihi 175% s/d 200%. Dalam hal ini untuk amannya diambil besarnya 200%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kekuatan motor sudah aman dari kebakaran akibat kelebihan beban saat starting dan batas yang diizinkan dari faktor pelayanan. Untuk pemilihan motor listrik pada spesifikasi diambil motor dengan tipe YTOG-K, motor AC 3 phase dengan spesifikasi sebagai berikut :

 Model = High speed

 Daya = 3,0 kW  Putaran output = 145 rpm  Frwekwensi = 50 Hz  Voltase = 380 V  Berat Motor = 26 kg ___ 3,59 130,5 ____ Mmaks Mdaya Mdaya _19,67 Mmaks _____ _______ 20,68

(31)

F

RA RB

L 3.11 Jembatan Jalan / Girder Troli

Jembatan jalan pada umumnya yang dipakai adalah tipe profil I beam, berdasarkan data spesifikasi pemilihan profil dan kapasitas angkut maksimum. Untuk analisa kekuatan girder dimana bahan girder dipilih jenis baja 45JI

(pustaka 8 hal, 24) yang mempunyai kekuatan tarik 55 kg/mm², sehingga untuk

ukuran beam berdasarkan standar spesifik yaitu I = 450x175x11 N0. profil 45 dengan berat 65,2 kg/m. Sehingga perhitungannya didasari pada :

1. Girder akan menerima beban momen akibat bebanangkat, sehingga momen yang terjadi bentangan RA dan RB adalah :

Gambar 3.10 Gambar diagram momen

Mencari RB :

ΣMA = 0

F = beban angkat maksimum

= (berat girder + berat hoisting + berat beban

.

1,25) = 8.240 kg.

F

.

10 – RB

.

20 = 0

8240

.

10 - RB

.

20 = 0  RB = 82400 / 20 = 4.120 kg

Mencari RA :

(32)

Mmaks

RA RB

Maka diperiksa :

(RA + RB) = F = 8.240 kg

Disimpulkan bahwa girder akan mendapatkan beban seberat 8.240 kg

2. Beban momen terbesar akan terjadi ditengah girder, sehingga untuk mencari momen maksimum (Mmaks) dengan memperhatikan faktor dinamis adalah :

Gambar 3.11 Gambar momen maksimum pada beban

Mmaks = 1/4

.Ψ.(

Q

+

Go

).

L

+

1/8

. Ψ.φ.q.

L

²

... ( Pustaka 4 hal, 265 ) dimana :

Q = berat angkat maksimum (+75%) = 5000

.

1,75 = 8750 kg

G0 = berat total hoisting = 685 kg

L = panjang span = 20 m

q = berat jenis girder = 65,2 kg

Ψ

= faktor golongan (diambil 1,4 untuk penggunaan industri)

φ

= koefisien dinamik akibat beban diam = 1,0 ---- ( Pustaka 5 hal, 319 )

(33)

Mmaks = 1/4

.

1,4

.(

8750

+

685

).

20

+

1/8

.

1,4

.

1,0

.

65,2

.

20 = 66273,2 kg.m = 66,27 ton.m

3. Untuk analisa kekuatan girder dimana bahan girder dipilih jenis baja 45JI

(Pustaka 8 hal, 24) mempunyai kekuatan tarik 55 kg/mm² perhitungan

momen lentur girder yang diizinkan (Mq) didapat dengan rumus :

Mq = G --- ( Pustaka 5 hal, 315 )

dimana :

G = q = berat jenis girder = 65,2 kg L = panjang span = 20 m

maka didapat :

Mq = 65,2 = 163 ton.m = 163000 kg.m = 163 ton.m

Dapat disimpulkan bahwa girder mampu menahan momen maksimum yang terjadi, Mmaks < Mq yang diizinkan = (66,27 ton.m < 163 ton.m).

4. Tinjauan besar lendutan atau defleksi pada rangka batang girder akibat beban gerak :

Gambar 3.12 Gambar defleksi pada batang beam

( Ilustrasi gambar ) __ L 8 ___ 20 8 δ"

(34)

Besar defleksi (δ”) digunakan rumus sebagai berikut :

δ” = 1,2

.

--- ( Pustaka 5 hal, 331 )

dimana :

M = momen akibat beban gerak L = panjang span = 20 m

e = modulus elastisitas untuk baja = 2,2x10 --- ( Pustaka 5 hal, 78 )

Untuk mencari momen inersia pada girder adalah :

I = (Fatas + Fbawah)

. ---

( Pustaka 5 hal, 332 )

dimana :

Fatas = lebar penampang atas = 160 mm Fbawah = lebar penampang bawah = 160 mm h = tinggi batang rangka = 450 mm maka didapat :

I = (160 + 160)

.

= 16200000 mm

Untuk mencari momen akibat beban gerak adalah :

M = L - --- ( Pustaka 5 hal, 339 )

dimana :

b = jarak troli = 1225 mm

L = panjang span = 20 m (direncanakan)

__ h² 4 ____ 450² 4 ________ _ 40

.

M

.

L² 384

.

e

.

I 6 __ P 2L __ b 2 4

(35)

Untuk mencari gaya yang timbul oleh roda troli :

P = --- ( Pustaka 5 hal, 339 )

dimana :

Q = berat muatan = 8750 kg

Gt = berat troli = 685 kg --- ( data spesifik ) Maka didapat :

P = = 4718 kg

Sehingga untuk mencari momen akibat beban gerak :

M = 20

-

= 41407 kg/cm

Maka untuk mencari besar defleksi (δ”) didapat :

δ" = 1,2

.

= 0,058 cm = 0,58 mm

Sedangkan defleksi yang diizinkan adalah :

δ" =

.

20000 = 4 mm

Dapat disimpulkan defleksi maksimum yang terjadi tidak lebih dari defleksi yang ditentukan (δ” = 0,58 mm < 4 mm), sehingga jembatan jalan atau gider aman terhadap terjadinya defleksi / lendutan.

_____ 1 5000 _____ _ Q + Gt 4 __________ 8750 + 685 4 _____ 4718 2

.

20 _____ 1225 2 ___________________ 40

.

41407

.

20² 384

.

2,2

.

10 6

.

16200000

(36)

3.12 Pembawa Crane (End Carriage)

End carriage adalah bagian crane yang bertugas menggerakkan girder maju dan mundur, berikut perhitungan dari bagian end carriage adalah sebagai berikut :

1. Roda Jalan, adalah bagian dari end carriage, dengan bahan material adalah baja 55JI dengan kekuatan bahan 6000 kg/cm² dengan kekerasan 170

(pustaka 8 hal, 261).

Roda ini menerima gaya reaksi pembebanan yaitu : a. Gaya reaksi tumpuan pada ujung span (RA + RB ) b. Beban end carriage itu sendiri

Setiap end carriage mempunyai dua buah roda jalan, dengan beban rata pada setiap roda, sehingga tiap roda menerima beban gaya berikut :

Proda =

dimana :

RA = gaya reaksi tumpuan A = 4.120 kg

GE = berat end carriage tipe THL5-56 = 310 kg --- ( data spesifik )

Maka didapat :

Proda = = 2.215 kg

1. Tegangan tekan satuan (

σ

Rmaks) roda terhadap rel jalan dihitung :

σ

Rmaks = 400 --- ( Pustaka 5 hal, 260 )

_______ RA + GE 2 __________ 4120 + 310 2 ____ P

.

k

b

.

r

(37)

dimana :

P = beban yang diterima tiap roda = 2.215 kg

b1 = lebar roda bagian dalam = 70 mm --- ( data spesifik )

b2 = lebar roda bagian luar = 94 mm

r = jari-jari roda jalan = 125 mm = 12,5 cm

Mencari koefisien kecepatan gelinding roda :

k = 0,5

.

Vroda

dimana :

Vroda = kecepatan traveling roda

= 21 m/menit = 0,35 m/detik --- ( data spesifik )

maka didapat :

k = 0,5

.

0,35 = 0,175

Sehingga untuk mencari tegangan satuan roda terhadap rel jalan didapat :

σ

Rmaks = 400

.

= 230 kg/cm²

Tegangan tekan satuan lokal aman maksimum tidak boleh melebihi dari tegangan tekan yang diizinkan bahan baja 55JI, yaitu 6000 kg/cm². Sehingga dapat disimpulkan bahwa roda penggerak mampu menahan beban angkat maksimum yang terjadi.

___________ 2215

.

0,175 94

.

12,5

(38)

3.13 Transmisi Putaran Roda Gigi pembawa crane (end carriage)

Kecepatan roda penggerak end carriage didapat dari transmisi roda gigi yang mereduksi putaran output motor penggerak. Roda gigi yang digunakan adalah roda gigi lurus.

Gambar 3.13 Transmisi putaran roda gigi pembawa crane

Perhitungan dari transmisi putaran roda gigi end carriage adalah sebagai berikut : 1. Putaran dari roda jalan (Nroda) adalah :

Vroda =  Nroda =

dimana :

Vroda = kecepatan traveling roda = 21 m/menit --- ( data spesifik )

Droda = diameter roda bagian dalam = 250 mm --- ( data spesifik ) Dgear = diameter gear roda = 299,6 mm --- ( data spesifik ) maka perhitungannya didapat :

Nroda = = 26,75 rpm

motor reduser Roda gigi 1 (pinion) Roda gigi 1 (gear) Roda jalan (wheel) π

.

Dd

.

Nd 1000 _______ ___________ 1000

.

Vroda π

.

Droda _________ 1000

.

21 π

.

250

(39)

Perbandingan transmisi roda gigi (i) :

i =

dimana :

Z1 = jumlah roda gigi lurus 1 = 45 = Zp

Z2 = jumlah roda gigi lurus 2 = 88 = Zrg

 i = = 1,96 ; m = = = 3,4

Sehingga putaran rodagigi pinion (Np) adalah :

Np = i

.

Nroda = 1,96

.

26,75 = 52,3 rpm --- ( Pustaka 6 hal, 238 )

2. Kecepatan Linear pitch (V) adalah :

V = --- ( Pustaka 3 hal, 1007 ) dimana :

m = modul gigi = 3,4

Zp = jumlah gigi pinion = 45 buah (direncanakan)

Np = putaran pinion = 52,3 rpm maka didapat : V = = = 25,606 m/menit = 0,427 m/detik _____

Z2

Z1 _____

88

45 __________ _________ π

.

m

.

Zp

.

Np 100 ____________ π

.

3,4

.

45

.

53,3 1000 ______ 25606,39 1000 Dgear Zrg _____ 299,6 88

(40)

3. Beban Tangensial gigi (WT) adalah :

WT =

.

Cs --- ( Pustaka 3 hal, 1007 )

dimana :

P = daya yang terpasang pada motor listrik

= 0,7 kW --- ( Data spesifik )

Cs = faktor pelayanan = 1,25 (untuk beban steady 24 jam per hari) V = kecepatan linear pitch = 25,606 m/menit = 0,427 m/detik

maka didapat :

WT =

.

1,25 = 153,77

4. Faktor bentuk gigi (Y) unutk 20º full depth involute sistem :

Y = 0,154 - --- ( Pustaka 3 hal, 1001 )

Sehingga untuk pinion didapat (Yp) :

Yp = 0,154 - = 0,134

Sehingga untuk gear didapat (YG) :

YG = 0,154 - = 0,144

5. Karena bahan pinion dan gear sama, maka perhitungan beban gigi diambil pada

(Yp), sehingga untuk faktor kecepatan (Cv) nilainya adalah :

_______ 4500

.

P V _________ 4500

.

0,7 25,606 _______ 0,912 Z _____ 0,912 45 _____ 0,912 88

(41)

Cv = --- ( Pustaka 3 hal, 1002 ) dimana :

V = 25,606 m/detik

 Cv = = 0,105

Dengan menggunakan persamaan lewis untuk pinion adalah :

WT = (

f

op

.

Cv)

.

b

.π.

m

.

Yp --- ( Pustaka 3 hal, 1008 )

dimana :

f

op = tegangan lentur yang diizinkan pinion = 19 kg/mm²

Cv = faktor kecepatan = 0,105 b = lebar gigi = 80 mm = 8 cm m = modul gigi = 3,4

Yp = faktor bentuk gigi pinion = 0,1255

maka didapat :

WT = 19

.

0,105

.

8

.

π

.

3,4

.

0,1255 = 21,384

Dengan m = 3,4 ; sehingga untuk mencari diameter pinion (Dp) dan diameter gear (DG), perhitungannya didapat :

Diameter pinion (Dp) = m

.

Zp = 3,4

.

45 = 153 mm Diameter gear (DG) = m

.

ZG = 3,4

.

88 = 299,2 mm

> Perencanaan roda gigi lurus 1 & 2 pinion ( pustaka 6 hal, 241 ) :

Bahan : Besi Cos/ cast iron tipe SC 46

____ 3 3+V

________ 3 3+25,606

(42)

Jumlah roda gigi (ZP) : 45 buah

Jumlah roda gigi (ZG) : 88 buah

Kekuatan tarik (

σ

t) : 46 kg/mm² Tegangan lentur yang diizinkan (

σ

0

) :

19 kg/mm²

Kekerasan (brinell) : 46

Putaran (Np) : 52,3 rpm

Lebar gigi : 80 mm

Profil gigi : 20º full depth involute system

3.14 Motor Listrik Penggerak End Carriage

Untuk menentukan besarnya daya listrik yang butuhkan, perlu ditentukan besar tahanan (resistensi) jalan roda. Perhitungannya adalah :

1) Rumus tahanan jalan (W) adalah :

W =

dimana :

ω = koefisien tahanan gerak atau faktor traksi (kg/ton) Q = beban angkat maksimum = 5000

.

1,25 = 6250 kg

G0 = berat total hoisting = 685 kg

GG = berat jenis girder x panjang span = 62,5 x 20 = 1250 kg

GE = berat end carriage tipe THL5-56 = 2

.

310 = 620 kg

___________________ 1000

(43)

Menentukan faktor traksi (ω) :

ω = --- ( pustaka 5 hal, 238 )

dimana :

μ = koefisien gesek bantalan roda = 0,1 --- ( pustaka 5 hal, 238 ) d = diameter bantalan roda = 80 mm

k = koefisien gesek roda = 0,05 --- ( pustaka 5 hal, 238 ) D = diameter roda = 282 mm

Dp = diameter roda bagian dalam = 250 mm

maka didapat :

ω = = 0,0287

Bila koefisien tahanan gerak ini dihitung dalam satuan kg/ton, maka besarnya akan dikalikan dengan 1000. /Sehingga koefisien tahanan gerak adalah 28,7

kg/ton; sehingga besar tahanan jalan (W) didapat :

W = = 252,7 kg

2) Daya minimum terpasang pada motor untuk menggerakkannya adalah :

Pcrg = --- ( pustaka 5 hal, 292 )

dimana :

W = tahanan jalan terhadap gerak horizon = 252,7 kg v = kecepatan traveling = 21 m/menit = 0,35 m/detik

η

mot = 0,891 _______ W

.

v 75

.η

mot ________ μ

.

d + 2

.

k D ___________ μ

.

80+ 2

.

0,05 282 ___________________________ 1000 28,7

.

(6250 + 685 + 1250 + 620)

(44)

maka didapat :

Pcrg = = 1,324 hp = 0,99 kW

Keterangan : 1 kW = 1,34 hp

3) Perhitungan motor, momen girasi total motor yang terjadi adalah :

I = ; MD² = 4

.

g

.

I --- ( pustaka 5 hal, 289 )

dimana :

I = momen inersia = 0,28 kgm/detik² --- ( pustaka 5 hal, 295 )

Sehingga didapat :

MD² = 4

.

g

.

I = 4

.

9,81

.

0,28 = 1099 kgm²

4) Momen statis yang didapt pada poros motor (M’st) adalah :

M’st = 716,2

.

--- ( pustaka 5 hal, 292 )

dimana :

Pcrg = daya minimum motor penggerak end carriage = 0,99 kW =1,324 hp

n = putaran motor = 145 rpm maka didapat : M’st = 716,2

.

= 6,54 kgm __________ 252,7

.

0,35 75

.

0,891 ______ Pcrg n 145 1,324 _____ ____ MD ² 4

.

g

(45)

5) Momen dinamik (Mdyn) pada waktu awalan atau start adalah :

Mdyn = + --- ( pustaka 5 hal, 293 )

dimana :

t

v = kecepatan travel = 21 m/menit = 0,35 m/detik ---- ( data spesifik) n = putaran motor = 145 rpm

Q = bobot muatan = 6250 kg G0 = berat total hoisting = 685 kg

MD² = 4

.

g

.

I = 4

.

9,81

.

0,28 = 10,99 kgm²

η

mot = 0,891

Sehingga untuk mencari momen dinamis pada waktu awal start didapat :

Mdyn = + = 3,91 kgm

6. Momen total gaya starting motor (Mmot) adalah :

Mmotor = 6,54 + 3,91 = 10,45 kgm ________ δ

.

GD²

.

n 375

.t

s _____________ __ 0,975

.

(Q+G0)

.

v² n

.t

s

.η

m ____________ 1,25

.

10,99

.

145 375

.

3 ____________________ 0,975

.

(6250+685)

.

0,35² 145

.

3

.

0,891

(46)

7. Momen total gaya starting motor (Mmot) adalah :

Mrated = 716,2

.

--- ( pustaka 5 hal, 300 ) dimana :

Nmot = Pcrg = 1,324 hp

Maka didapat :

Mrated = 716,2

.

= 18,13 kgm

8. Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih. Beban berlebih motor selama start dimana, Mmaks = Mmot

Beban berlebih = = = 0,576 = 57,6% < 200%

Tegangan motor diperiksa terhadap besarnya beban berlebih pada saat starting motor. Beban berlebih yang diizinkan tidak oleh melebihi 175% s/d 200%. Dalam hal ini untuk amannya diambil besarnya 200%.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa kekuatan motor sudah aman dari kebakaran akibat kelebihan beban saat starting dan batas yang diizinkan dari faktor pelayanan.

Untuk pemilihan motor listrik pada spesifikasi diambil motor dengan tipe YTOG-K, motor AC 3 phase dengan spesifikasi sebagai berikut :

a. Model = High speed

b. Daya = 1,5 kW _____ 1,324 52,3 ____ Mmaks Mdaya Mdaya _18,13 Mmaks _____ _____ 10,45 ____ Nmot npinion

(47)

c. Putaran output = 145 rpm

d. Frekwensi = 50 Hz

e. Voltase = 380 V

f. Berat Motor = 26 kg

3.15 Hasil Perhitungan

Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada komponen alat pengangkat, kemudian dimasukkan dalam data hasil pokok yang berisi tabel spesifikasi dasar alat angkat yang dirancang. \

Adapun hasil perhitungan tersebut dapat disajikan menjadi : 3.15.1 Data Spesifik

Spesifikasi Satuan Data

Kapasitas angkat ton 1 ~ 5

Tinggi angkat m 6

Kecepatan angkat m/menit 6,7

Kecepatan jalan m/menit 21

Jam kerja yang dibutuhkan Hari/jam 24

Kondisi operasi Medium

Temperatur kerja ºC 25

(48)

3.15.2 Tabel Hasil Perhitungan Kehandalan Kerja

Notasi Data yang dihitung Hasil perhitungan

Spesifikasi

data Keterangan

Q Kapasitas angkat 5000 kg SD

Qmaman Beban rata-rata aman 2500 kg P

n

total Waktu kerja perhari 24 jam SD

Qhr Kapasitas per jam 15000 kg/jam P

Ptot Produktifitas satu hari 315000 kg/hari P

n

Siklus per jam 6 siklus/jam P

Keterangan :

SD = berdasarkan data spesifik P = berdasarkan data perhitungan

Diberikan kapasitas pembebanan yang paling aman yaitu : Qringan = 1000 kg ; Qmedium = 3000 kg ; Qberat = 5000 kg

1.15.3 Tabel Hasil Perhitungan Kait

Spesifikasi

data Keterangan

D1 Dia. Min ulir M 52 46 mm SD

d0 Dia. Luar ulir M 52 2500 kg 52 mm SD

Q Beban maksimal 5000 kg SD

t Jarak pitch ulir-ulir 5 mm SD

(49)

σ

t1 Tegangan diizinkan 500 kg/mm² SD

H Tinggi kait 150 mm P

a Jari-jari mulut kait 47,5 mm SD

σ

1

Tegangan max. Bagian

dalam kait 345 kg/mm² P

σ

11

Tegangan max. Bagian

luar kait 100,6 kg/mm² P

γ

Jarak antara garis nol

dan titik pusat 8,5 mm P

1.15.4 Tabel Hasil Perhitungan Tali Baja

Spesifikasi

data Keterangan

K Faktor keamanan 5,5 SD

n Jumlah alur puli yang

menyangga muatan 2500 kg 4 SD

η Efisiensi sistem puli 0,971 SD

d Diameter tali baja 12,5 mm P

δ

Diameter untuk 1

kawat tali 0,6 mm P

S Tegangan tarik

maksimum tali baja 1970 kg P

σ

Σ Tegangan pada tali _{yang melengkung} 1313 kg/mm² P

F(174) Luas penampang tali 86,7mm² P

Smaks Tegangan tarik

maksimum dizinkan 2836,5 kg/mm² P

Tegangan tarik maksimum pada tali baja = 1313 kg/mm² sedangkan tegangan tarik maksimum diizinkan adalah = 2836,5 kg/mm² (aman)

(50)

1.15.5 Tabel Hasil Perhitungan Puli

Spesifikasi

data Keterangan

Z0 Usaha ideal pada

bagian tali lepas 1667 kg P

Z Usaha sebenarnya 2184 kg P

η

Σ Efisiensi resultan 0,763 P

ɛ Faktor hambatan 1,05 SD

s Gaya tarik yang

dikenakan pada puli 50 kg P

c Kecepatan tali 13,4 m/menit P

z Jumlah puli yang

digunakan (puli bebas) 2 SD

h Lintasan pada puli 25 SD

v Kecepatan angkat 6,7 m/menit SD

Usaha yang sebenarnya adalah = 2184 kg , sedangkan usaha ideal = 1667 kg. Diameter tali baja didapatkan = 12,5 mm.

Tabel ukuran roda puli (tabel 16 pustaka 8 hal 71) : Diameter Tali

Baja a b c e h l r r1 r2 r3 r4

(51)

1.15.6 Tabel Hasil Perhitungan Drum

Spesifikasi

data Keterangan

dtali Diameter tali 12,5 mm SD

ddrum Diameter drum 287,5 mm P

dmin Untuk 3 lengkungan 3 SD

z Jumlah lilitan pada

drum untuk satu tali 18,6 P

L Panjang drum 431 mm P

ω Tebal dinding drum 15,8 mm P

σ

comp Tegangan pada drum 8,3 kg/mm² P

σ

compi Tegangan yang _diizinkan 16 kg/mm² P

Tegangan pada drum = 8,3 kg/mm², sedanga drum yang diizinkan adalah = 16

kg/mm² , makaa drum aman digunakan..

1.15.7 Tabel Hasil Perhitungan Motor penggerak drum

Spesifikasi

data Keterangan

N Daya yang dihasilkan 3,9 hp 2,8 kW P

η

puli Efisiensi puli 0,975 SD

η

drum Efisiensi drum 0,95 SD

η

gigi Efisiensi roda gigi 0,99 SD

GD² Momen girasi 10,99 kg.m P

v Kecepatan angkat 6,7 m/menit SD

(52)

Mst Momen statis 19,26 kg.m P

Mrated Momen gaya ternilai

motor 19,26 kg.m P

Mdyn Momen dinamis 9,82 kg.m P

Mmot Momen total start 29,08 kg.m P

Wberlebih Beban lebih motor

selama start 152% P

Wizin Beban lebih motor

selama start izin 175% ~ 200% SD

1.15.8 Tabel Hasil Perhitungan Roda Troli

Spesifikasi

data Keterangan

Pv Beban vertikal yang

diterima 1437,5 kg P

PN Reaksi gaya vertikal roda 1451,6 kg P

D Diameter roda 128 mm SD

σ

Rmaks Tegangan tekan roda troli 268,3 kg/cm² P

σ

R Tegangan tekan yang _diizinkan 4500 kg/cm² P

G0 Bobot troli 685 kg SD

k Koefisien gesek roda 0,05 SD

WΣ Nilai tahanan gerak total 892,5 kg P

Tegangan tekan maksimum roda = 268,3 kg/cm² sedangkan tegangan tekan yang diizinkan adalah sebesar = 4500 kg/cm². Maka aman dipakai

(53)

1.15.9 Tabel Hasil Perhitungan Transmisi Putaran Roda Gigi Troli

Spesifikasi

data Keterangan

Nroda Putaran roda penggerak

troli 52,2 rpm P

Vroda Kecepatan traveling 21 m/menit SD

D Diameter roda 128 mm SD

i

Perbandingan transmisi _{roda gigi} 1,6 P

Np Putaran nroda gigi pinion 130,5 rpm P

V Kecepatan linear pitch 13,1 m/menit P

P Daya motor listrik 0,63 SD

yP Faktor pembentuk gigi

pinion 0,1255 P

yG Faktor pembentuk gigi

gear 0,143 P

m Modul 3,5 P

Dp Diameter pinion 112 mm P

DG Diameter gear 280 mm P

Didapatkan modul = 3,5 , sehingga :

Diameter pinion (Dp) = 3,5

.

Zp = 3,5 x 32 = 112 mm

Diameter gear (DG) = 3,5

.

ZG = 3,5 x 80 = 280 mm

1.15.10 Tabel Hasil Perhitungan Motor Troli

Spesifikasi

data Keterangan

Ptroli Daya minimal troli 3,6 hp / 2,6kW P