i
ANALISIS GAYA SILINDER STICK DAN SILINDER BUCKET PADA EXCAVATOR 375 CATERPILLAR AKIBAT GAYA
POTONG Tugas Akhir
Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Mencapai Gelar Sarjana S - 1 Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh
PITER NIM : 165214036
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2020
ii
ANALYSIS OF STICK CYLINDER AND BUCKET CYLINDER STYLES ON CATERPILLAR 375 EXCAVATORS DUE TO
CUTTING FORCE Final Project
Pressented As Partial Fullfilment Of The Requirement To Obtain The Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering
By : PITER
Student Number : 165214036
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2020
vii
ABSTRAK
Dalam sebuah excavator memiliki sistem penggerak yaitu, sistem Hidrolik yang memegang peranan yang sangat penting, karena hidrolik merupakan urat nadi pada sistem gerakan silinder stick dan gerakan silinder bucket. Penelitian pada excavator cartepillar 375 ini terletak pada lengan/tangan excavator. Bagian tangan excavator ini terbagi menjadi dua yaitu boom dan arm. Penelitian ini meninjau komponen silinder stick dan silinder bucket. Penelitian ini mencari gaya silinder stick dan silinder bucket. Pada Excavator caterpillar 375 dilengkapi jenis boom, jenis stick. Jenis boom yang dapat digunakan pada excavator 375 ada tiga yaitu : jenis reach boom dengan panjang 8800 mm dengan jenis stick R 4.4 H dan R 5.5 H, jenis general purpose boom dengan panjang 8400 mm dengan jenis stick R 3.4 J, R 4.4 J dan R 5.5 J, jenis mass boom dengan panjang 7250 mm dengan jenis stick M 2,9 J, M 3.4 J dan M 4.1 J. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pemakaian jenis boom dan pemakaian jenis stick, yang sesuai agar memperoleh hasil pekerjaan yang maksimum.
Metode yang dilakukan dengan perhitungan manual gaya silinder stick dan gaya silinder bucket dengan berbagai stick yang disesuaikan dengan jenis boom serta diameter batang silinder. Perhitungan dilakukan pada saat posisi antara boom dan arm tegak lurus, posisi bucket membentuk garis lurus terhadap arm.
Hasil yang diperoleh berdasarkan penelitian didapatkan gaya silinder stick terbesar diperoleh pada jenis general purpose boom dengan jenis stick R 3.4 J dengan nilai 387826,11 kgf dengan diameter batang silinder stick 392,874 mm.
Untuk gaya silinder bucket terbesar diperoleh pada jenis mass boom pada jenis stick M 4.1 J dengan gaya yang diperoleh 264938,296 kgf dengan diameter batang silinder bucket 324,281mm.
Kata kunci : gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diameter batang silinder stick, diameter batang silinder bucket.
x DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... vi
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 2
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah... 2
1.4. Ruang Lingkup ... 3
1.5. Tujuan Penelitian ... 3
1.6. Manfaat Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Excavator... 4
2.1.1 Sejarah Excavator ... 4
2.1.2 Defenisi Excavator ... 4
2.1.3 Kegunaan excavator ... 5
2.1.4 Bagian-bagian excavator ... 5
2.1.5 Silinder Stick dan Silinder Bucket ... 6
xi
2.16 Komponen-komponen Bagian Boom dan Arm Excavator ... 6
2.2. Sistem Yang Mendukung Pada Excavator Carterpillar 375 ... 9
2.2.1 Sistem Undercarrige ... 9
2.2.2 Sistem Engine ... 9
2.2.3 Sistem Kerangka ... 10
2.2.4 Sistem Hidrolik ... 10
2.3. Jenis Boom dan Arm Yang digunakan Pada Excavator Carterpillar 375 ... 11
2.3.1 Mekanisme Kerja Pada Excavator ... 12
2.4. Proses Gerakan Pada Backhoe ... 13
2.5. Gaya ... 15
2.6. Gaya Equivalen Pada Silinder Stick dan Silinder Bucket ... 15
2.7. Perhitungan Gaya Silinder Stick ... 16
2.8. Perhitungan Gaya Silinder Bucket ... 17
2.9. Perhitungan Diameter batang silinder stick dan Diameter batang silinder bucket ... 18
BAB III METODE PENELITIAN... 19
3.1. Objek Penelitian ... 19
3.2. Alur Penelitian ... 19
3.3. Variabel Penelitian ... 20
3.4. Metode Pengumpulan Data ... 20
3.5. Pengolahan Data... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22
4.1. Deskripsi Hasil Penelitian ... 22
4.2. Data Hasil Penelitian ... 22
4.2.1 Pengumpulan Data ... 22
4.2.2 Data Perhitungan Panjang Stick dan Panjang Equivalen ... 24
4.2.3 Perhitungan Gaya Silinder Stick ... 25
4.2.4 Data Silinder Bucket ... 26
4.2.5 Perhitungan Gaya Silinder Bucket ... 28
4.3. Pembahasan ... 29
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 41
5.1. Kesimpulan ... 41
5.2. Saran ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
LAMPIRAN ... 43
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Silinder Stick Dan Silinder Bucket Pada Excavator ... 6
Gambar 2.2 Boom... 7
Gambar 2.3 Arm ... 7
Gambar 2.4 Bucket ... 7
Gambar 2.5 Arm Cylinder ... 8
Gambar 2.6 Bucket Cylinder ... 8
Gambar 2.7 Boom Cylinder... 9
Gambar 2.8 Boom Dan Arm Pada Excavator 375 ... 11
Gambar 2.9 Gerakan Pada Backhoe... 14
Gambar 2.10 Gaya Silinder Stick Dan Silinder Bucket ... 15
Gambar 3.1 Alur Penelitian... 19
Gambar 4.1 Grafik Gaya Silinder Stick Dan Gaya Silinder Bucket Reach Boom ... 30
Gambar 4.2 Grafik Diameter Batang Silinder Stick Dan Diameter Batang Silinder Bucket Reach Boom ... 32
Gambar 4.3 Grafik Gaya Silinder Stick Dan Gaya Silinder Bucket General Pupose Boom ... 33
Gambar 4.4 Grafik Diameter Batang Silinder Stick Dan Diameter Batang Silinder Bucket General Purpose Boom ... 35
Gambar 4.5 Gaya Silinder Stick Dan Silinder Bucket Mass Boom ... 37
Gambar 4.6 Diameter Batang Silinder Stick Dan Diameter Batang Silinder Bucket Mass Boom ... 39
xiv DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Reach Boom ... 23
Tabel 4.2 Data General Purpose Boom ... 23
Tabel 4.3 Data Mass Boom ... 23
Tabel 4.4 Data Perhitungan Panjang Equivalen Reach Boom ... 24
Tabel 4.5 Data Perhitungan Panjang Equivalen General Purpose Boom .... 24
Tabel 4.6 Data Perhitungan Panjang Equivalen Mass Boom ... 24
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Stick 𝐹𝑠 Dan Diameter Batang Silinder Stick 𝑑𝑠 Pada Reach Boom ... 25
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Stick 𝐹𝑠 Dan Diameter Batang Silinder Stick 𝑑𝑠 Pada General Purpose Boom ... 26
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Stick 𝐹𝑠 Dan Diameter Batang Silinder Stick 𝑑𝑠 Pada Mass Boom ... 26
Tabel 4.10 Data Silinder Bucket Reach Boom ... 27
Tabel 4.11 Data Silinder Bucket General Purpose Boom ... 27
Tabel 4.12 Data Silinder Bucket Mass Boom ... 27
Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Bucket 𝐹𝑏 Dan Diameter Batang Silinder Bucket 𝑑𝑏 Pada Reach Boom ... 30
Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Bucket 𝐹𝑏 Dan Diameter Batang Silinder Bucket 𝑑𝑏 Pada General Purpose Boom ... 29
Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Bucket 𝐹𝑏 Dan Diameter Batang Silinder Bucket 𝑑𝑏 Pada Mass Boom ... 29
Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Stick, Gaya Silinder Bucket, Diameter Batang Silinder Stick Dan Diameter Batang Silinder Bucket Reach Boom ... 30
Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Stick, Gaya Silinder Bucket, Diameter Batang Silinder Stick Dan Diameter Batang Silinder Bucket General Purpose Boom ... 37
Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Gaya Silinder Stick, Gaya Silinder Bucket, Diameter Batang Silinder Stick Dan Diameter Batang Silinder Bucket Mass Boom ... 33
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Negara Indonesia merupakan negara kepulauan yang di dalamnya banyak memiliki hasil alam yang bisa diolah untuk memenuhi kebutuhan perekonomian manusia. Misalnya lahan hasil pertambangan, salah satu contohnya batubara. Untuk mempermudah perkerjaan manusia melakukan pertambangan batubara, maka dibutuhkan alat berat salah satunya excavator. Peran excavator di pertambangan sangat dibutuhkan guna untuk mendukung proses pertambangan yang lebih cepat dan lebih efisien. Keunggulan excavator yang mampu beroperasi pada medan yang ada di pertambangan seperti, mengambil batubara, mengangkat batubara dari satu tempat ke tempat lain. Untuk memperoleh hasil pertambangan yang banyak, tidak lupa juga untuk memilih jenis excavator yang sesuai. Semakin besar jenis excavator yang digunakan, semakin besar juga kapasitas bucket yang dipilih. Pada pemilihan excavator yang memiliki kapasitas bucket yang besar, maka gaya silinder stick dan silinder bucket juga semakin besar. Dimana komponen untuk menggerakan bucket yang terbagi menjadi dua yaitu boom dan stick (lengan/tangan) excavator. Untuk menggerakan stick membutuhkan silinder stick dan begitu juga untuk mengerakan bucket juga membutuhkan silinder bucket yang kedua silinder tersebut akan digerakan dengan tekanan fluida yang berasal dari pompa hidrolik.
Hidrolik memegang peranan yang sangat penting karena merupakan urat nadi pada sistem hidrolik, dimana hidrolik yang bisa mengerakan track drive, gerakan boom, gerakan beputar, gerakan silinder stick dan gerakan silinder bucket. Pompa hidrolik dipasang langsung pada engine sehingga menghasilkan tenaga yang efisien dan lembut.
Pada silinder stick dan silinder bucket yang memiliki peran untuk berkerjasama ketika beroperasi di pertambangan. Dimana silinder stick akan digerakan pada posisi mengeruk, silinder bucket juga melakukan posisi mengeruk.
Sehingga silinder stick dan silinder bucket bisa melakukan gerakan untuk mengangkat, mengeruk dan membuang. Pada silinder stick dan silinder bucket
2
memiliki gaya yang berbeda. Sehingga dilakukan penelitian untuk mengetahui gaya silinder stick dan silinder bucket pada jenis boom yang berbeda.
Penelitian ini dilakukan untuk menganalisa gaya pada gaya silinder stick dan silinder bucket pada Excavator Caterpillar 375. Pengambilan data ini diambil pada hand book PT. Trakindo Caterpillar 375 (2001). Dari data yang diperoleh kemudian akan diolah sehingga dapat mengetahui gaya silinder stick dan silinder bucket yang terjadi. Dari hasil yang diperoleh nantinya digunakan dalam menganalisa gaya yang terbesar pada silinder stick, silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket pada Excavator Caterpillar 375 ini. Dalam penelitian ini akan memperlihatkan bagaimana gaya silinder stick dan silinder bucket pada excavator ini akan mengetahui keuntungan pada setiap jenis boom nya.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun Permasalahan yang dihadapi ialah, Bagimana menganalisa gaya silinder stick dan silinder bucket pada Excavator Caterpillar 375 ini. Karena pada excavator caterpillar 375 ini bisa menggunakan tiga jenis boom yaitu : Reach boom, General Porpose dan Mass boom. Dimana setiap jenis Boom yang digunakan ini memiliki berbagai jenis stick yang dapat digunakan pada setiap jenis boom nya.
1.3. Batasan Masalah
Dalam menganalisa gaya silinder stick dan gaya silinder bucket pada excavator Cartepillar 375 ini dibatasi pemersalahan pada hal – hal sebagai berikut 1. Pada excavator Cartepillar 375 ini menggunakan tiga jenis boom yaitu,
Reach boom, General Purpose boom dan Mass bomm.
2. Perhitungan gaya silinder stick dan perhitungan gaya silinder bucket, pada setiap jenis boom yang digunakan.
3. Perhitungan diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket pada setiap jenis boom yang digunakan.
3 1.4. Ruang Lingkup
Untuk menghindari meluasnya masalah yang terjadi disini akan menganalisa, maka penulis akan membahas masalah yang berkaitan dengan penganalisaan, anatara lain :
1. Objek yang akan di analisa adalah Excavator Caterpillar 375.
2. Jenis boom yang digunakan adalah Reach boom, General Purpose boom dan Mass boom.
3. Jenis stick yang akan di analisa pada Reach boom R 4.4 H, R 5.5 H.
4. Jenis stick yang akan di analisa pada General Purpose boom R 3.4 J, R 4.4 J, R 5.5 J.
5. Jenis stick yang akan di analisa pada Mass boom M 2.9 J, M 3.4 J, M 4.1 J.
1.5. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang dilakukannya penelitian ini adalah ;
1. Mengetahui gaya yang terbesar pada silinder stick dan diameter batang silinder stick pada excavator cartepillar 375.
2. Mengetahui gaya yang terbesar pada silinder bucket dan diameter batang silinder bucket pada excavator caterpillar 375.
1.6. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai bahan penelitian untuk menganalisa gaya silinder stick dan gaya silinder bucket pada Excavator Caterpillar 375.
2. Untuk menambah pengetahuan dan wawasan penulis tentang gaya silinder stick dan silinder bucket Excavator Caterpillar 375.
3. Untuk mendapatkan hasil perhitungan setiap jenis boom dan jenis stick yang sesuai dengan pekerjaan yang dilakukan.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Excavator
2.1.1 Sejarah Excavator
Excavator adalah alat berat yang terdiri dari batang, tongkat, keranjang, dan rumah-rumah dalam sebuah wahana putar dan digunakan untuk penggalian.
Rumah-rumah diletakan diatas kereta bawah yang dilengkapi roda rantai atau roda. Excavator pertama kali diciptakan pada tahun 1835 oleh William Smith Otis, seseorang yang ahli mekanik asal Amerika serikat. Pada awalnya Excavator dijalankan dengan menggunakan mesin uap dan digunakan sebagai alat penggalian untuk membangun rel kereta api. Pada tahun 1839 William Smith Otis menerima patent atas karya Excavator temuanya dan kemudian meninggal dunia pada tahun yang sama (1839). Pada tahun 1840 tercatat tujuh buah Excavator dan merupakan Excavator pertama didunia yang diciptakan oleh William Smith Otis. Excavator ini menggunakan winch dan tali besi untuk bergerak. Excavator adalah perkembangan alami dari pengeruk uap dan sering juga disebut Power Shovel.
2.1.2 Defenisi Excavator
Excavator merupakan salah satu alat berat yang digunakan untuk memindahkan material. Tujuannya adalah untuk membantu dalam melakukan pekerjaan yang sulit agar menjadi lebih ringan dan dapat mempercepat waktu pengerjaan sehingga dapat menghemat waktu.
Excavator adalah alat yang bekerjanya berputar bagian atasnya pada sumbu vertikal di antara sistem roda-rodanya, sehingga excavator yang beroda ban (truck mounted), pada kedudukan arah kerja attachment tidak searah dengan sumbu memanjang sistem roda-roda, sering terjadi proyeksi pusat berat alat yang dimuati berada di luar pusat berat dari sistem kendaraan, sehingga dapat menyebabkan alat berat terguling. Untuk mengurangi kemungkinan terguling ini diberikan alat yang disebut out-triggers.
5 2.1.3 Kegunaan Excavator
Excavator banyak digunakan untuk :
1. Menggali parit, mengeruk sungai, membuat lubang dan pondasi bangunan.
2. Penghancuran gedung yang rusak.
3. Meratakan permukaan tanah.
4. Membuka lahan baru untuk pertanian dan ladang.
5. Mengangkat dan memindahkan material.
6. Untuk alat bantu pertambangan.
7. Beberapa bidang industri yang menggunakan antara lain konstruksi, pertambangan dan infrastruktur.
2.1.4 Bagian – bagian Excavator
Alat – alat yang menggali sering disebut sebagai excavator, yang mempunyai bagaian – bagian antara lain :
1. Bagian atas yang dapat berputar (revolving unit),
2. Bagian bawah yang berpindah tempat (travelling unit), dan
3. Bagian – bagian tambahan (attachment) yang dapat diganti sesuai pekerjaan yang akan dilakasanakan.
Bagaian bawah excavator ini ada yang digunakan roda rantai (track/crawler) dan ada yang dipasang di atas truck (truck mounted). Umumnya excavator mempunyai tiga pasang mesin penggerak pokok yaitu :
1. Penggerak untuk mengendalikan attachment, misalnya untuk gerakan menggali dan mengangkat dan sebagainya.
2. Penggerak untuk memutar revolving unit berikut attachment yang dipasang.
3. Penggerak untuk menjalankan excavator pindah dan satu tempat ke tempat lain.
6 2.1.5 Silinder Stick dan Silinder Bucket
Pada Gambar 2.1 dapat kita lihat, ada dua silinder yaitu silinder stick dan silinder bucket. Silinder stick yang terletak pada atas boom/lengan boom.
Silinder stick adalah aktuator hidrolik berbentuk tabung yang berfungsi untuk menggerakan arm agar dapat mengayun, sehingga arm dapat membuat gerakan pada bagian arm nya saja.
Silinder bucket yang terletak pada atas arm/lengan arm. Silinder bucket ini fungsinya hampir sama dengan silinder stick, yang membedakan hanya letak silindernya. Silinder bucket ini hanya menggerakan bucket/keranjang excavator.
Gambar 2.1 Silinder Stick dan Silinder Bucket Pada excavator ( Sumber PT. Trakindo Utama 2001)
2.1.6 Komponen Bagian Boom dan Arm Excavator Excavator terdiri dari beberapa komponen yaitu : 1. Boom
Pada Gambar 2.2 merupakan komponen Boom pada excavator. Boom merupakan suatu lengan besar yang terhubung langsung ke excavator, fungsi boom ini adalah untuk mengayunkan arm lebih jauh lagi sehingga jangkauan gerak bucket bisa lebih jauh.
7
Gambar 2.2 Boom ( Sumber PT. Trakindo Utama 2001) 2. Arm
Arm atau lengan excavator berfungsi untuk mengayunkan bucket lebih jauh, berkat adanya lengan ini jarak ayunan bucket bisa lebih jauh sehingga mampu menunjang fungsi lebih luas dapat dilihat pada Gambar 2.3. Selain sebagai pengayun, arm ini juga dijadikan tempat peletakan bucket cylinder.
Gambar 2.3 Arm
( Sumber PT. Trakindo Utama 2001) 3. Bucket
Bucket adalah keranjang yang berfungsi untuk menunjang fungsi utama excavator untuk mengeruk dapat dilihat pada Gambar 2.4. Bentuk bucket ini seperti keranjang dengan ujung bucket terdapat beberapa jari-jari. Fungsi jari-jari ini seperti garpu yang mempermudah proses pengerukan.
Gambar 2.4 Bucket
( Sumber PT. Trakindo Utama 2001)
8 4. Arm Cylinder
Arm cylinder pada Gambar 2.5 adalah aktuator hidrolik berbentuk tabung yang terletak pada boom excavator bentuk , fungsinya untuk menggerakan arm agar dapat mengayun.
Gambar 2.5 Arm Cylinder ( Sumber PT. Trakindo Utama 2001) 5. Bucket Cylinder
Bucket cylinder merupakan aktuator sistem hidrolik yang berbentuk silinder, lokasinya ada pada arm atau lengan excavator pada Gambar 2.6.
Fungsi bucket cylinder, adalah untuk menggerakan bucket agar bisa bergerak mengayun.
Gambar 2.6 Bucket Cylinder ( Sumber PT. Trakindo Utama 2001) 6. Boom Cylinder
Boom cylinder merupakan aktuator hidrolik yang terdapat pada boom pada Gambar 2.7, fungsinya untuk menggerakan boom naik turun. Silinder ini sama seperti arm cylinder dan bucket cylinder. Namun dalam sebuah excavator umumnya memiliki dua boom cylinder.
Gambar 2.7 Boom Cylinder ( Sumber PT. Trakindo Utama 2001)
9
2.2 Sistem yang mendukung pada Excavator Caterpillar 375
Dalam melakukan pekerjaan yang banyak dibidang pembangunan yang tentunya alat berat ini harus didukung oleh sistem dan komponen – komponen yang baik dan kokoh untuk menunjang pekerjaan tersebut. Pada alat berat excavator carterpillar 375 ini didukung oleh sistem dan komponen – komponen utama yang membentuk menjadi satu kesatuan yang menjadikan alat berat ini dapat dihandalkan. Seperti yang dijelaskan terdahulu bahwa sistem yang mendukung alat berat ini adalah :
2.2.1 Sistem Undercarriage
Undercarriage adalah kontruksi bagian bawah pada alat berat yang mempunyai track drive kanan dan track kiri. Fungsi kedua track tersebut adalah untuk menahan dan mendukung berat kendaraan yang ada dan bergerak maju mundur dan bergerak menyamping sesuai dengan sasaran yang kita inginkan.
Dari control valve dapat dikendalikan gerakan yang memakai tenaga sistem hidrolik yang diperoleh .
2.2.2 Sistem Engine
Engine merupakan sumber tenaga dari semua sistem pada alat berat ini yang terdiri dari beberapa komponen seperti pompa injeksi bahan bakar, sistem pendingin engine dan sistem lainya. Model engine yang digunakan pada excavator Caterpillar 375 ini adalah model engine 3406 C dari Caterpilar yang berkekuatan 428 HP/319 kW pada putaran 1800 rpm. Keuggulan dari mesin excavator ini adalah : ( Sumber Hand Book Hydarulic Excavator Cat 375 2001) 1. Pipa udara masuk dan pipa gas buang ditempatkan pada satu sisi, dimana
konstruksi bagian atas engine memiliki satu aliran (Uniflow).
2. Lokasi pada penempatan camshaf yang tertinggi memungkinkan penggunaan pendek tetapi kuat dan menjamin gerak pada katup serta penyemprotan bahan bakar dengan gerakan camshaf nya.
3. Engine kelihatan rapi karena saluran bahan bakar oli dan air berada dibagian dalam ruang engine.
10 2.2.3 Sistem Kerangka
Kerangka utama pada alat berat Excavator Caterpillar 375 ini terdiri dari dua batang baja yang memiliki daya rentang tinggi ( High Tensile Stength) dan chasis bawah ( Car Body) dengan konstruksi kuat, sedangkan box section sebagai bahan penyangga bantalan (Bearing) swing dirancang berbentuk huruf
“X” yang disempurnakan ( Modified X Shape). Bentuk ini menjamin ketahanan terhadap beban torsi, menambah kekokohan dan meninggikan jarak bebas dari permukaan tanah. ( Sumber Hand Book Hydarulic Excavator Cat 375 2001)
2.2.4 Sistem Hidrolik
Sistem hidrolik ini memegang peranan penting karena merupakan urat nadi pada sistem hidrolik excavator yang menggerakan track drive, gerakan boom, gerakan berputar, gerakan tersebut di peroleh dari dua pompa hidrolik utama dan pompa pilot sistem. Pompa hidrolik dipasang lansung pada engine sehingga menghasilkan perpindahan tenaga yang efesien dan lembut. Pompa hidrolik utama menggunakan jenis Variabel Flow sedangkan pompa pilot sistem adalah jenis pompa gear pump. ( Sumber Hand Book Hydarulic Excavator Cat 375 2001)
2.3 Jenis Boom dan Arm Yang digunakan Pada Excavator Caterpillar 375 Pada Gambar 2.8 dapat kita lihat ada dua komponen yaitu Boom dan Arm, dimana kedua komponen tersebut memilikin peran yang berbeda. Pada Gambar 2.8 Nomor 1 merupakan komponen boom yang berfungsi sebagai gagang yang menghubungkan arm dengan excavator. Boom terbuat dari baja yang berukuran lebih besar sehingga mampu menahan beban dari arm,bucket serta beban yang dibawa oleh bucket. Selain itu boom juga berfungsi untuk menambah jarak jangkauan kerja bucket.
Pada Gambar 2.8 Nomor 2 merupakan komponen arm excavator yang berfungsi gagang atau lengan dari bucket. Dengan adanya arm maka bucket dapat menjangkau area kerja yang luas sehingga meningkatkan efisiensi kerja. Selain itu
11
pada arm sebagai tempat peletakan komponen lain seperti bucket cylinder, dan lain sebagainya. ( Sumber Hand Book PT. Trakindo Utama, Caterpillar Performace Edisi Kedua 1992 )
Gambar 2.8 Boom dan Arm ( Sumber PT. Trakindo Utama 2001)
Pada excavator caterpllar 375 ini dapat menggunakan 3 jenis boom yaitu : 1. Reach Boom dengan panjang 8800 mm.
Pada jenis reach boom dapat menggunakan jenis stick R 4.4 H dan R 5.5 H 2. General Purpose dengan panjang 8400 mm.
Pada jenis general purpose boom dapat menggunakan jenis stick R3.4 J, R 4.4 Jdan R 5.5 J.
3. Mass Boom dengan panjang 7250 mm.
Pada jenis mass boom dapat menggunakan jenis stick M 2.9 J, M 3.4 J dan M 4.1 J.
2.3.1 Mekanisme Kerja Pada Excavator
Mekanisme kerja pada excavator yang digerakkan secara hidrolik adalah : a. Mesin Diesel memutar pompa yang kemudian menghadirkan fluida
hidrolik dari tangki ke dalam sistem dan kembali lagi ke tangki.
12
b. Komponen-komponen yang mendapat distribusi fluida dan pompa adalah bucket silinder, arm silinder, boom silinder, swing silinder, dan travel motor.
untuk menghasilkan suatu kondisi kerja tertentu. Kondisi yang terjadi ketika excavator berkerja dibagi menjadi 6 yaitu: ( Hendri Kurniawan, Jurnal Teknik Mesin 2006 )
1. Swing
Swing hydraulic excavator berputar sampai 360o. Sistem gerakan ini adalah dengan menggerakan lever yang membuka katup pada control valves yang berisi fluida hydraulic sehingga mengalir ke swing motor sehingga hydraulic excavator akan berputar dengan putaran tertentu.
2. Traveling Left Shoe
Pergerakan ini dibagi menjadi dua gerakan yaitu gerakan maju dan gerakan mundur yang digerakan oleh katup yang ada di control valves. Energi hydraulic dari pompa akan diubah lagi menjadi energi mekanis melalui travel motor. Travel motor memutar sprocket selanjutnya menggerakkan track shoe sehingga menghasilkan gerakan pada hydraulic excavator.
3. Traveling Right Shoe
Pergerakan ini dibagi menjadi dua gerakan yaitu gerakan maju dan gerakan mundur yang digerakkan oleh katup yang ada di control valves.
Energi hydraulic dari pompa akan diubah lagi menjadi energi mekanis melalui travel motor. Travel motor memutar sprocket selanjutnya menggerakan track shoe sehingga menghasilkan gerakan pada hydraulic excavator.
4. Boom (Raise-Down)
Pergerakan boom dilakukan oleh boom cylinder. Sistem gerakan ini dilakukan dengan menggerakkan lever di ruang operator sehingga katup boom raise dan katup boom dowm pada control valve yang berhubungan dengan boom cylinder sehingga membuka. Boom akan melakukan gerakan mengangkat jika katup boom raise terbuka sedangkan katup boom down tertutup. Fluida akan mengalir dari katup boom raise dan menekan piston dari cylinder boom sehingga boom melakukan pergerakan raise-down.
13 5. Arm (In-Out)
Pergerakan arm dilakukan oleh arm cylinder. Sistem gerakan ini diatur oleh katup arm in dan katup arm out. Arm akan melakukan gerakan mengangkat jika katup arm out terbuka sedangkan katup arm In tertutup. Fluida akan mengalir dari katup arm out dan menekan piston arm cylinder.
Sedangkan untuk gerakan arm turun, kondisi katup arm in dan arm out berlaku sebaliknya.
6. Bucket (Crawl – Dump)
Pergerakan bucket dilakukan oleh bucket cylinder. Sistem gerakan ini diatur oleh pergerakan katup bucket crawl dan katup bucket dump. Bucket akan melakukan gerakan mengangkat (dump) jika katup bucket dump terbuka sedangkan katup bucket crawl tertutup. Pada saat itu, fluida akan mengalir dari katup bucket dump dan menekan piston bucket cylinder. Sedangkan gerakan bucket menekuk (crawl) kondisi katup bucket crawl dan katup bucket dump adalah sebaliknya.
2.4 Proses Gerakan Pada Backhoe
Sebelum melakukan perkerjaan dengan backhoe sebaiknya dipelajari tentang kemampuan alat tersebut, terutama tentang jarak jangkauan, tinggi maksimal pembuangan dan kedalaman galian yang mampu dicapai agar diperoleh pemilihan alat yang tepat. Untuk mulai menggali dengan backhoe, bucket dijulurkan kedepan tempat galian posisi yang diinginkan, bucket diayunkan ke bawah seperti gerakan mencangkul kemudian lengan bucket diputar ke arah kabin tempat operator berada.
Setelah bucket terisi penuh kemudian bucket diangkat dari tempat penggalian dan melakukan swing (gerakan mengayun) bila diperlukan untuk memindahkan material, lansung ke truck atau tempat penampungan lainya. Pada Gambar 2.9 memperlihatkan kemampuan jangkauan gali maksimal backhoe dari posisi tertinggi, terjauh, dan jangkauan gali terdalam. ( Iganatius Hari Prasetyo 2010)
14
Gambar 2.9 Gerakan Pada Backhoe ( Sumber PT. Trakindo Utama 2001) Keterangan Gambar 2.9 :
A. Tinggi gali maksimal B. Tinggi buang maksimal C. Dalam gali maksimal D. Kedalaman gali permukaan E. Kedalaman gali maksimal F. Jangkauan gali mendatar
G. Jangkauan gali maksimal permukaan tanah mendatar H. Radius ayung (swing)
15 2.5 Gaya
Pengertian gaya adalah salah satu besaran fisika yang berkaitan dengan kesetimbangan dan gerak benda. Gaya termasuk kuantitas vektor yang dilambangkan dengan simbol F atau force. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton atau N. Gaya memiliki besaran dan arah dan termasuk salah satu besaran vektor yang dapat dihitung. Secara sederhana, gaya dapat diartikan sebagai dorongan atau tarikan yang dilakukan pada suatu objek yang memiliki massa. Adanya gaya dapat menyebabkan objek yang dikenai gaya akan mengalami perubahan bentuk, posisi, kecepatan, panjang, volume, atau berubah arah. Kuat lemahnya gaya yang diberikan tentu turut mempengaruhi kuantitas perubahan objek yang terjadi.
2.6 Gaya Equivalen Pada Silinder Stick dan Silinder Bucket
Gambar 2.10 Gaya Pada Silinder Stick dan Silinder Bucket ( Hand Book Caterpillar Edisi Kedua )
16 Keterangan Gambar 2.10:
𝐹𝑆 = gaya potong stick.
𝐹𝐵 = gaya potong bucket.
𝐹𝑠 = gaya silinder stick.
𝐹𝑏 = gaya silinder bucket.
f = panjang equivalen bucket ditambah panjang stick.
e = jarak pin ujung silinder batang stick sampai dengan pin ujung boom.
d = jarak pin bucket dengan pin panggung bucket (mm).
b = jarak pin ujung stick dengan ujung piston silinder bucket (mm).
b2 = panjang equivalen stick (mm) c2 = panjang equivalen bucket (mm)
a = jarak pin ujung boom dengan titik tangkap silinder (mm) F = radius terhadap equivalen bucket ditambah panjang stick.
C = jarak bucket terhadap gaya potong bucket
Pada Gambar 2.10 menunjukan posisi antara boom dan arm tegak lurus, dimana posisi bucket membentuk garis lurus terhadap arm. Ketika terjadi gerakan memanjang keluar pada batang silinder stick maka akan menggerakan batang silinder bucket yang akan mengalami gerakan maju. Dalam hal ini gaya stick 𝐹𝑆 (digging force stick) dan gaya bucket 𝐹𝐵 (digging force bucket) disesuaikan dengan data dari hand book caterpilar.
𝐹𝑆 = Merupakan nilai gaya potong maksimal stick disesuaikan dengan jenis stick yang digunakan.
𝐹𝐵 = Merupakan nilai gaya potong maksimal bucket disesuaikan dengan jenis stick yang digunakan.
2.7 Perhitungan Gaya Silinder stick
Adanya gerakan silinder stick yang melakukan gerakan keluar disebabkan karena adanya tekanan yang diperoleh dari control valve. Untuk mengetahui panjang equivalen dapat menggunakan persamaan (1) dan kemudian dilanjutkan ke persamaan (2) : (Muhammad Zuchry 2012)
17
f = (c2 + b2) ...(1) Keterangan
f = merupakan hasil perhitungan panjang equivalen bucket ditambah dengan panjang stick (mm)
c2= panjang equivalen bucket (mm) b2= panjang equivalen stick (mm)
𝐹
𝑆. (c
2+ b
2) = 𝐹
𝑠. (e)
𝐹
𝑆/
Force Stick yang disebelah kiri menggunakan huruf S kapital,𝐹
𝑆 huruf kapital ini merupakan lambang dari gaya potong stick.(
𝐹
𝑠/
gaya silinder stick yang disebelah tanda sama dengan ini menggunakan huruf s kecil,𝐹
𝑠 huruf kecil ini merupakan lambang perhitungan gaya silinder stick.Sehingga
𝐹
𝑠 = 𝐹𝑆. f𝑒 ...(2) 𝐹𝑠 merupakan hasil dari perhitungan untuk mencari gaya silinder stick, 𝐹𝑆 adalah Force Stick yaitu gaya potong maksimal silinder stick yang dapat disesuaikan dengan jenis stick, dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan e adalah jarak pin ujung silinder batang stick sampai dengan pin ujung boom (mm). Pada perhitungan 𝐹𝑠 akan memperoleh hasil (kgf) untuk gaya silinder stick.
2.8 Perhitungan Gaya Silinder Bucket
Silinder bucket juga melakukan gerakan memanjang keluar karena adanya tekanan yang diperoleh dari control valve. Untuk mengetahui gaya silinder bucket dapat dihitung dengan menggunakan persamaaan (3) (Muhammad Zuchry 2012)
𝐹
𝐵x c
2=𝐹
𝑏[
a x db]
𝐹
𝑏= 𝐹
𝐵x c
2[
a x db]
...(3)18 Dimana :
a = jarak pin ujung boom dengan titik tangkap silinder (mm) b = jarak pin ujung stick dengan ujung piston silinder bucket (mm) d = jarak pin bucket dengan pin panggung bucket (mm)
c2= panjang equivalen bucket (mm)
𝐹𝑏 merupakan hasil dari perhitungan untuk mencari gaya silinder bucket, 𝐹𝐵 Force Bucket yaitu gaya potong maksimal pada silinder bucket dapat disesusaikan dengan jenis stick bucket dapat dilihat pada Tabel 4.10.
2.9 Perhitungan Diameter Silinder Stick Dan Silinder Bucket
Untuk menghitung diameter silinder stick dan diameter silinder bucket dapat diketahui dengan menggunakan persamaan (4). (Muhammad Zuchry 2012)
d =
√
4.F.gπ.p ...(4) Dimana :F = Gaya silinder stick atau gaya silinder bucket, ketika kita ingin mencari diameter batang silinder stick, maka nilai F dimasukan pada gaya silinder stick. Jika kita ingin mencari diameter batang silinder bucket maka nilai F diganti atau dimasukan nilai gaya silinder bucket.
p = Merupakan tekanan maksimum fluida pada silinder stick atau silinder bucket dengan nilai 31,4.104 N/m2.
g = merupakan percepatan gravitasi dengan nilai 9,81 m/𝑑2.
19
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Objek Penelitian
Objek penelitian pada excavator cartepillar 375 ini terletak pada lengan/tangan excavator. Dimana tangan excavator ini terbagi menjadi dua yaitu boom dan arm, dalam penelitian ini berpusat pada komponen silinder stick dan silinder bucket. Pelenitian ini akan mencari gaya silinder stick, silinder bucket, diameter batang silinder stick dan batang silinder bucket pada setiap jenis stick yang ada pada boom.
3.2 Alur Penelitian
Pada Gambar 3.1 memperlihatkan alur penelitian yang dilakukan untuk mencari gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket. Pengambilan data secara Studi Literatur yaitu dengan cara mengambil data – data pendukung dari buku. Serta mencari pendukung data yang dibutuhkan, sehingga diperoleh data silinder stick dan silinder bucket yang diperoleh akan diolah dengan menggunakan persamaan yang ada di BAB II, sehingga dilakukan perhitungan yang akan memperoleh gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket yang nantinya akan digunakan dalam menganalisa gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket pada excavator c artepillar 375. Perhitungan ini akan memperlihatkan gaya yang terbesar pada silinder stick dan silinder bucket, serta memperlihatkan diameter batang silinder terbesar terhadapa diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket pada setiap jenis boom yang digunakan serta jenis stick yang digunakan.
20
Gambar 3.1 Alur Penelitian
3.3 Langkah – langkah Penelitian
Langkah penelitian menggunakan persamaan yang ada di BAB II. Dari persamaan yang ada di BAB II digunakan untuk menganalisa gaya silinder stick, gaya silinder bucket akibat gaya potong pada excavator carterpillar 375 serta
MULAI
Studi Literatur
Pengumpulan Data
Silinder Stick Silinder Bucket
Perhitungan Gaya Silinder Stick dan Silinder Bucket
Hasil yang Diperoleh
Analisa Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
SELESAI
Perhitungan Diameter Batang Silinder Stick dan Diameter Batang Bucket
21
mencari diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket. Untuk menghitung gaya silinder stick dapat menggunakan persamaan (1) kemudian dilanjutkan ke persamaan (2) dan untuk menghitung gaya silinder bucket dapat menggunakan persamaan (3). Sehingga dapat mengetahui gaya terbesar pada silinder stick dan gaya terbesar pada silinder bucket. Setelah mendapatkan nilai gaya silinder stick dan gaya silinder bucket, dilajutkan menggunakan persamaan (4) untuk mencari nilai diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket.
3.4 Metode Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang digunakan adalah metode literatur, dengan metode ini memperoleh berbagai macam data bersumber dari :
a. Hand Book
1. PT. Trakindo Utama 1992, excavator Caterpillar Performace, edisi kedua.
2. PT. Trakindo Utama 2001 excavator Caterpilar 375.
b. Sumber dari internet untuk menambah referensi dan pengertian teori – teori yang bisa menjadi pertimbangan untuk menganalisa komponen – komponen pendukung pada excavator caterpillar 375.
3.5 Pengolahan Data
Dari data yang diperoleh berupa hasil perhitungan gaya silinder stick dan gaya silinder bucket. Setelah memperoleh data setiap jenis boom yang digunakan dan jenis stick yang digunakan, akan di buat didalam grafik, digrafik ini akan menunjukan hasil gaya silinder stick terhadap silinder bucket dan diameter batang silinder stick terhadap diameter batang silinder bucket. Tahap ini akan menganalisa hasil gaya yang terbesar dan terendah pada silinder stick dan silinder bucket dari yang tertinggi sampai terendah pada setiap jenis stick yang digunakan. Setelah mencari gaya silinder stick dan silinder bucket dilakukan analisa, dari hasil yang didapat untuk mengetahui gaya yang diperoleh setiap jenis boom dan stick nya.
22
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Penelitian yang dilakukan pada excavator caterpillar 375 ini terpusat pada lengan/tangan excavator, yaitu pada bagian silinder stick dan silinder bucket.
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan diperoleh data panjang stick, panjang equivalen bucket serta gaya potong yang terhadap silinder stick dan silinder bucket.
Gaya potong yang sesuai dengan manual book caterpillar ini, akan mempengaruhi besar gaya yang dihasilkan pada silinder stick dan silinder bucket. Perhitungan gaya silinder stick dan silinder bucket akan menggunakan persamaan yang ada pada BAB II. Dimana persamaan tersebut akan menggunakan gaya potong stick maupun gaya potong bucket yang disesuaikan dengan manual ebook carterpillar. Sehingga hasil perhitungan nantinya akan menunjukan gaya silinder stick dan silinder bucket .
4.2 Data Hasil Penelitian 4.2.1 Pengumpulan Data
Pengumpulan data dikutip pada PT. Trakindo Utama 2001 Caterpillar 375 hand book. Pada jenis Excavator caterpillar 375 ini, dapat menggunakan tiga jenis boom yaitu, Reach boom yang memiliki dua jenis stick, General Purpose boom yang memiliki tiga jenis stick dan Mass boom yang memilik tiga jenis stick. Hasil pengumpulan data yang belum diolah untuk perhitungan gaya silinder stick dan diameter batang silinder stick akan dilampirkan dalam Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3. Pada pengumpulan data yang belum diolah untuk perhitungan gaya silinder bucket dan diameter batang silinder bucket akan dilampirkan dalam Tabel 4.10, 4.11 dan 4.12.
23
Tabel 4.1 Data reach boom Jenis
Stick
Panjang Stick (mm)
Kapasi tas Bucket
(m3)
Panjang Eqivalen
Bucket (mm)
Berat Bucket Ditambah muatan (Kg)
Gaya Potong Maksimal
Stick FS (kgf)
R 4.4 H 4400 3,2 2100 7570 25.187
R 5.5 H 5500 2,8 2210 6360 21.108
Tabel 4.2 Data general purpose boom Jenis
Stick
Panjang Stick (mm)
Kapasi tas Bucket
(m3)
Panjang Eqivalen
Bucket (mm)
Berat Bucket Ditambah muatan (Kg)
Gaya Potong Maksimal
Stick FS (kgf)
R 3.4 J 3400 3,6 2235 8550 29.673
R 4.4 J 4400 3,2 2100 8080 25.187
R 5.5 J 5500 2,8 2210 6770 21.108
Tabel 4.3 Data mass boom Jenis
Stick
Panjang Stick (mm)
Kapasi tas Bucket
(m3)
Panjang Eqivalen
Bucket (mm)
Berat Bucket Ditambah muatan (Kg)
Gaya Potong Maksimal
Stick FS (kgf)
M 2.9 J 2925 4,4 2235 11120 31.917
M 3.4 J 3400 4,4 2235 10430 29.673
M 4.1 J 4100 3,6 2235 9220 26.308
24
4.2.2 Data Perhitungan Panjang Stick dan Panjang Equivalen
Panjang equivalen bucket ditambah dengan panjang stick, dimana dari hasil perhitungan tersebut dilambangkan dengan huruf f, untuk menghitung nilai f dapat mengunakan Persamaan (1).
f = ( c2 + b2 )
Perhitungan panjang stick dan panjang equivalen pertama, f = ( 2100 + 4400)
f = 6500 mm
Tabel 4.4 Data perhitungan panjang equivalen stick reach boom
Jenis stick e (mm) f =
c
2+b2 (mm)R 4.4 H 500 2100 + 4400 = 6500
R 5.5 H 500 2210 + 5500 = 7710
Tabel 4.5 Dataperhitungan panjang equivalen stick general purpose boom
Jenis stick e (mm) f =
c
2+b2 (mm)R 3.4 J 500 2235 + 3400 = 6535
R 4.4 J 500 2100 + 4400 = 6500
R 5.5 J 500 2210 + 5500 = 7710
Tabel 4.6 Data perhitungan panjang equivalen stick mass boom
Jenis stick e (mm) f =
c
2+b2 (mm)M 2.9 J 500 2235 + 2925 = 5160
M 3.4 J 500 2235 + 3400 = 5635
M 4.1 J 500 2235 + 4100 = 6635
25 4.2.3 Perhitungan Gaya Silinder Stick
Adanya gerakan silinder stick yang melakukan gerakan keluar disebabkan karena adanya tekanan yang diperoleh dari control valve. Dimana gaya potong maksimal stick memberikan gaya, pada jenis stick R 4.4 H Reach Boom sebesar 𝐹𝑆 = 25.187 kgf dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Untuk menghitung gaya silinder stick 𝐹𝑆 dapat menggunakan persamaan (2).
𝐹𝑠 = 𝐹𝑆 x f 𝑒
hasil perhitungan gaya Silinder stick 𝐹𝑆 dengan jenis stick M 4.4 H Reach Boom.
𝐹𝑆 = 25187 𝑥 6500 500 𝐹𝑆 = 327431 kgf
dan untuk menghitung diameter batang silinder stick 𝑑𝑠 dapat menggunakan persamaan (4).
d =
√
4 x F x gπ x p
hasil perhitungan diameter batang silinder stick 𝑑𝑠 dengan jenis stick M 4.4 H.
d =
√
4 x 327431 x 9,81 3,14 x 314000d = 360,989 mm
Tabel 4.7 Hasil perhitungan gaya silinder stick 𝐹𝑠 dan diameter batang silinder stick 𝑑𝑠 pada reach boom
Jenis Stick 𝐹𝑠 (kgf) 𝑑𝑠 (mm)
M 4.4 H 327431 360,989
M 5.5 H 325485,36 359,915
26
Tabel 4.8 Hasil perhitungan gaya silinder stick 𝐹𝑠 dan diameter batang silinder stick 𝑑𝑠 pada general purpose boom
Jenis Stick 𝐹𝑠 (kgf) 𝑑𝑠 (mm)
R 3.4 J 387826,11 392,874
R 4.4 J 327431 360,989
R 5.5 J 325485,36 359,915
Tabel 4.9 Hasil perhitungan gaya silinder stick 𝐹𝑠 dan diameter batang silinder stick 𝑑𝑠 pada mass boom
Jenis Stick 𝐹𝑠 (kgf) 𝑑𝑠 (mm)
M 2.9 J 329383,44 362,064
M 3.4 J 334414,17 364,818
M 4.1 J 349107,16 372,747
4.2.4 Data Silinder Bucket
b = jarak pin ujung silinder batang stick dengan pin ujung piston silinder bucket (mm).
a = jarak pin ujung boom dengan titik tangkap silinder (mm) 𝐜𝟐= panjang equivalen bucket (mm)
d = jarak pin bucket dengan panggung bucket (mm)
27
Tabel 4.10 Data silinder bucket reach boom Jenis
stick
b (mm)
a (mm)
c
2(mm)
d (mm)
Gaya Potong Maksimal Bucket FB
(kgf)
R 4.4 H 500 400 2100 400 28.654
R 5.5 H 500 400 2210 400 28.756
Tabel 4.11 Data silinder bucket general purpose boom Jenis
stick
b (mm)
a (mm)
c
2(mm)
d (mm)
Gaya Potong Maksimal Bucket FB
(kgf)
R 3.4 J 500 400 2235 400 37.831
R 4.4 J 500 400 2100 400 28.654
R 5.5 J 500 400 2210 400 28.756
Tabel 4.12 Data silinder bucket mass boom
Jenis stick
b (mm)
a (mm)
c
2(mm)
d (mm)
Gaya Potong Maksimal Bucket FB
(kgf)
R 2.9 J 500 400 2235 400 37.729
R 3.4 J 500 400 2235 400 37.831
R 4. 1J 500 400 2235 400 37.933
28 4.2.5 Perhitungan Gaya Silinder Bucket
Silinder bucket juga melakukan gerakan memanjang keluar karena adanya tekanan yang diperoleh dari control valve. Dimana gaya potong maksimal bucket memberikan gaya, pada jenis Bucket R 4.4 H Reach Boom sebesar 𝐹𝐵 = 28.654 Kgf dapat dilihat pada Tabel 4.10.
Untuk menghitung gaya silinder Bucket 𝐹𝑏dapat menggunakan persamaan (3) 𝐹𝑏 =
𝐹
𝐵x 𝑐
2[
a x db]
hasil perhitungan gaya silinder Bucket 𝐹𝑏 dengan jenis stick M 4.4 H Reach Boom.
𝐹𝑏 =28654 x 2100
[
400 𝑥 400500]
𝐹𝑏 = 188041,875 kgf
dan untuk menghitung diameter batang silinder bucket 𝑑𝑏dapat menggunakan persamaan (4).
d =
√
4 x F x gπ x phasil perhitungan diameter batang silinder bucket 𝑑𝑏 dengan jenis stick R 4.4 H d =
√
4 x 188041,875x 9,813,14 x 314000 d = 273,566 mm
Tabel 4.13 Hasil perhitungan gaya silinder bucket 𝐹𝑏 dan diameter batang silinder bucket 𝑑𝑏 pada reach boom
Jenis Stick Fb(kgf) db(mm)
R 4.4 H 188041,875 273,566
R 5.5 H 198596,125 281,138
29
Tabel 4.14 Hasil perhitungan gaya silinder bucket 𝐹𝑏 dan diameter batang silinder bucket 𝑑𝑏 pada general purpose boom
Jenis Stick Fb(kgf) db(mm)
R 3.4 J 264225,890 324,281
R 4.4 J 188041,875 273,566
R 5.5 J 198596,125 281,138
Tabel 4.15 Hasil perhitungan gaya silinder bucket 𝑭𝒃 dan diameter batang silinder bucket 𝒅𝒃 pada mass boom
Jenis Stick Fb(kgf) db(mm)
M 2.9 J 263513,484 323,884
M 3.4 J 264225,890 324,281
M 4.1 J 264938,296 324,781
4.3 Pembahasan
Penelitian ini membahas gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diamater batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket. Jenis boom yang digunakan yaitu Reach boom, General Purpose Boom dan Mass boom. Dari hasil penelitian dibagi menjadi dua bagian yaitu :
1. Silinder stick vs silinder bucket
2. Diameter batang silinder stick vs diameter batang silinder bucket
30
Tabel 4.15 Hasil perhitungan gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket reach boom
Jenis Stick 𝐹𝑠 (kgf) 𝑑𝑠 (mm) Fb(kgf) db(mm) M 4.4 H 327431 360,989 188041,875 273,566 M 5.5 H 325485,36 359,915 198596,125 281,138
Pada Tabel 4.15 menunjukan hasil dari perhitungan gaya silinder stick, silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder buket pada jenis reach boom. Pada hasil perhitungan Tabel 4.15 akan dibuat menjadi dua perbandingan yaitu :
1. Gaya silinder stick (fs) vs gaya silinder bucket (fb)
2. Diameter batang silinder stick (ds) vs diameter batang silinder bucket (db)
Gambar 4.1 Grafik gaya silinder stick dan gaya silinder bucket reach boom Gambar 4.1 menunjukan gaya silinder stick (𝐹𝑠) pada jenis silinder stick R 4.4 H dan R 5.5 H. Pada jenis silinder stick R 4.4 H didapatkan gaya silinder stick sebesar 327431 kgf dan pada jenis silinder stick R 5.5 H didapat gaya silinder stick sebesar 325485,36 kgf. Ketika boom dan arm melakukan posisi tegak lurus didapatkan gaya silinder stick jenis reach boom terbesar pada silinder stick R 4.4
31
H, dengan memiliki panjang equivalen stick R 4.4 H sebesar 6.500 mm dan gaya potong stick R 4.4 H sebesar 25.187 kgf, sedangkan untuk panjang equivalen stick R 5.5 H sebesar 7.710 mm dan gaya potong stick sebesar 21.108 kgf. Gaya silinder stick yang diperoleh pada saat posisi boom dan arm melakukan posisi tegak lurus sangat berpengaruh terhadap gaya silinder stick yang diperoleh, maka diperoleh gaya silinder stick R 4.4 H yang lebih besar dibandingkan jenis stick R 5.5 H.
Gambar 4.1 menunjukan gaya silinder bucket (𝐹𝑏) pada silinder bucket R 4.4 H dan R 5.5 H. Pada jenis silinder bucket R 4.4 H didapat gaya silinder bucket sebesar 188041,875 kgf dan pada jenis silinder bucket R 5.5 H didapatkan nilai gaya silinder bucket sebesar 198596,125 kgf. Ketika dilakukan posisi bucket membentuk garis lurus terhadap arm, didapatkan gaya silinder bucket jenis reach boom yang terbesar pada jenis stick R 5.5 H, dengan panjang equivalen bucket R 5.5 H sebesar 2.210 mm dan gaya potong bucket R 5.5 H sebesar 28.756 kgf , sedangkan silinder bucket R 4.4 H yang memiliki panjang equivalen bucket 2.100 mm dan gaya potong bucket 28.654 kgf. Gaya silinder bucket yang diperoleh untuk posisi bucket membentuk garis lurus terhadap arm sangat berpengaruh terhadap nilai gaya silinder bucket yang diperoleh, maka gaya silinder bucket jenis stick R 5.5 H yang lebih besar dibandingkan gaya silinder bucket jenis stick R 4.4 H,
Gambar 4.2 Grafik diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket reach boom
32
Gambar 4.2 menunjukan diameter batang silinder stick (𝑑𝑠). Pada jenis reach boom ini diperoleh diameter batang silinder stick R 4.4 H lebih besar dibandingkan diameter batang silinder stick R 5.5 H. Diameter batang silinder stick R 4.4 H diperoleh sebesar 360,989 mm, sedangkan diameter batang silinder stick R 5.5 H diperoleh sebesar 359,915 mm. Ketika boom dan arm melakukan posisi tegak lurus, maka posisi batang silinder stick melakukan posisi garis lurus dari jarak pin ujung silinder batang stick sampai dengan pin ujung boom, sehingga diameter batang silinder stick akan menahan posisi boom dan arm untuk melakukan posisi tegak lurus. Diameter batang silinder stick selalu disesuaikan dengan gaya silinder stick yang diperoleh, sehingga pada jenis stick R 4.4 H memiliki diameter batang silinder stick lebih besar dibandingkan diameter batang silinder stick pada jenis stick R 5.5 H.
Gambar 4.2 menunjukan diameter batang silinder bucket (𝑑𝑏). Pada jenis reach boom ini, diameter batang silinder bucket pada jenis bucket R 4.4 H diperoleh hasil 273,566 mm. Sedangkan pada diameter batang silinder bucket jenis R 5.5 H diperoleh hasil 281,138 mm. Ketika bucket membentuk posisi garis lurus terhadap arm, maka batang silinder bucket juga membentuk posisi garis lurus dari pin bucket sampai pin ujung panggung bucket, maka batang silinder bucket akan menahan bucket untuk membentuk posisi garis lurus terhadap arm. Diameter batang silinder bucket selalu disesuaikan dengan gaya silinder bucket yang diperoleh, sehingga jenis stick R 5.5 H memiliki diameter batang silinder bucket lebih besar dibandingkan jenis stick R 4.4 H.
Tabel 4.16 Hasil perhitungan gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket general purpose boom
Jenis Stick 𝐹𝑠 (kgf) 𝑑𝑠 (mm) Fb(kgf) db(mm) R 3.4 J 387826,11 392,874 264225,890 324,281 R 4.4 J 327431 360,989 188041,875 273,566 R 5.5 J 325485,36 359,915 198596,125 281,138
33
Pada Tabel 4.16 menunjukan hasil dari perhitungan gaya silinder stick, silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder buket pada jenis general purpose boom. Pada hasil perhitungan Tabel 4.16 akan dibuat menjadi dua perbandingan yaitu :
1. Gaya silinder stick (fs) vs gaya silinder bucket (fb)
2. Diameter batang silinder stick (ds) vs diameter batang silinder bucket (db)
Gambar 4.3 Grafik gaya silinder stick dan gaya silinder bucket general purpose boom
Gambar 4.3 menunjukan gaya silinder stick (𝐹𝑠) pada jenis silinder stick R 3.4 J, R 4.4 J dan R 5.5 J. Pada jenis silinder stick R 3.4 J didapatkan gaya silinder stick sebesar 387826,11 kgf, sedangkan pada jenis silinder stick R 4.4 J didapatkan gaya silinder stick sebesar 327431 kgf dan pada jenis silinder stick R 5.5 J didapat gaya silinder stick sebesar 325485,36 kgf. Ketika boom dan arm melakukan posisi tegak lurus, didapat gaya silinder stick jenis general purpose boom terbesar pada silinder stick R 3.4 J, dengan panjang sebesar 6.535 mm dan gaya potong stick sebesar 29.673 kgf, sedangkan silinder stick R 4.4 J yang memiliki panjang equivaien stick sebesar 6.500 mm dan gaya potong stick sebesar 25.187 kgf dan untuk silinder stick R 5.5 J panjang equivalen stick sebesar 7.710 mm dan gaya potong stick sebesar
34
21.108 kgf. Ketika posisi boom dan arm melakukan posisi tegak lurus sangat berpengaruh terhadap gaya silinder stick yang diperoleh, sehingga diapatkan gaya silinder stick R 3.4 J yang lebih besar dibandingkan jenis stick R 4.4 J dan R 5.5 J.
Gaya silinder stick yang diperoleh pada posisi boom dan arm untuk melakukan posisi tegak lurus sangat berpengaruh terhadap nilai gaya silinder stick yang diperoleh setiap jenis stick pada general purpose boom.
Gambar 4.3 menunjukan gaya silinder bucket (𝐹𝑏) pada silinder bucket R 3.4 J, R 4.4 j dan R 5.5 J. Pada jenis silinder bucket R 3.4 J didapat gaya silinder bucket sebesar 264225,890 kgf, sedangkan pada jenis silinder bucket R 4.4 J didapat gaya silinder bucket sebesar 188041,875 kgf dan pada jenis silinder bucket R 5.5 J didapatkan nilai gaya silinder bucket sebesar 198596,125 kgf. Ketika bucket membentuk posisi garis lurus terhadap arm, didapatkan gaya silinder bucket jenis general purpose boom terbesar didapat pada silinder bucket R 3.4 J, dengan panjang equivalen bucket R 3.4 J sebesar 2.235 mm dan gaya potong bucket sebesar 37.831 kgf, sedangkan silinder bucket R 4.4 J yang memiliki panjang equivalen bucket 2.100 mm dan gaya potong bucket 28.654 kgf dan untuk silinder bucket R 5.5 J yang memiliki panjang equivalen bucket 2.210 mm dan gaya potong bucket 28.756 kgf. Gaya silinder bucket yang diperoleh untuk posisi bucket membentuk garis lurus terhadap arm sangat berpengaruh terhadap nilai gaya silinder bucket yang diperoleh pada setiap jenis stick pada general purpose boom, sehingga gaya silinder bucket yang diperoleh pada jenis stick R 3.4 J lebih besar dibandingkan jenis stick R 4.4 J dan R 5.5 J.
35
Gambar 4.4 Grafik diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket general purpose boom
Gambar 4.4 menunjukan diameter batang silinder stick (𝑑𝑠). Pada jenis general purpose boom ini diperoleh diameter batang silinder stick R 3.4 J lebih besar dibandingkan diameter batang silinder stick R 4.4 J dan R 5.5 J. Pada diameter batang silinder stick R 3.4 J diperoleh sebesar 392,874 mm, sedangkan diameter silinder stick jenis R 4.4 J diperoleh sebesar 360,989 mm. dan diameter batang silinder stick R 5.5 J sebesar 359,915 mm. Ketika boom dan arm melakukan posisi tegak lurus, maka posisi batang silinder stick melakukan posisi garis lurus dari jarak pin ujung silinder batang stick sampai dengan pin ujung boom, sehingga diameter batang silinder stick akan menahan posisi boom dan arm untuk melakukan posisi tegak lurus Diameter batang silinder stick selalu disesuaikan dengan gaya silinder stick yang diperoleh, sehingga pada jenis stick R 3.4 J memiliki diameter batang silinder stick lebih besar dibandingkan diameter batang silinder stick pada jenis stick R 4.4 J dan R 5.5 J.
Gambar 4.4 menunjukan diameter batang silinder bucket 𝒅𝒃 pada jenis general purpose boom, Diameter batang silinder bucket pada jenis bucket R 3.4 J diperoleh hasil 324,281 mm, sedangkan diameter batang silinder bucket R 4.4 J
36
diperoleh hasil 273,566 mm dan pada diameter batang silinder bucket jenis R 5.5 J diperoleh hasil 281,138 mm. Dimana pada diameter batang silinder bucket R 3.4 J lebih besar dibandingkan R 4.4 J dam R 5.5 J. Ketika bucket membentuk posisi garis lurus terhadap arm, maka batang silinder bucket juga membentuk posisi garis lurus dari pin bucket sampai pin ujung panggung bucket, maka batang silinder bucket akan menahan bucket untuk membentuk posisi garis lurus terhadap arm.
Diameter batang silinder bucket selalu disesuaikan dengan gaya silinder bucket yang diperoleh, sehingga pada jenis stick R 3.4 J memiliki diameter batang silinder bucket lebih besar dibandingkan jenis stick R 4.4 J dan R 5.5 J.
Tabel 4.17 Hasil perhitungan gaya silinder stick, gaya silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket mass boom
Jenis Stick 𝐹𝑠 (kgf) 𝑑𝑠 (mm) Fb(kgf) db(mm) M 2.9 J 329383,44 362,064 263513,484 323,884 M 3.4 J 334414,17 364,818 264225,890 324,281 M 4.1 J 349107,16 372,747 264938,296 324,781
Pada Tabel 4.17 menunjukan hasil dari perhitungan gaya silinder stick, silinder bucket, diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder buket mass boom. Pada hasil perhitungan Tabel 4.17 akan dibuat menjadi dua perbandingan yaitu :
1. Gaya silinder stick (fs) vs gaya silinder bucket (fb)
2. Diameter batang silinder stick (ds) vs diameter batang silinder bucket (db)
37
Gambar 4.5 Grafik gaya silinder stick dan gaya silinder bucket mass boom Gambar 4.5 menunjukan gaya silinder stick (𝐹𝑠) pada jenis silinder stick M 2.9 J, M 3.4 J dan M 4.1 J. Pada jenis silinder stick M 2.9 J didapatkan gaya silinder stick sebesar 329383,44 kgf, sedangkan pada jenis silinder stick M 3.4 J didapatkan gaya silinder stick sebesar 334414,17 kgf dan pada jenis silinder stick M 4.1 J didapat gaya silinder stick sebesar 349107,16 kgf. Ketika boom dan arm melakukan posisi tegak lurus, didapat gaya silinder stick jenis mass boom terbesar didapat pada silinder stick M 4.1 J,dengan panjang equivalen stick M 4.1 J sebesar 6.635 mm dan gaya potong stick sebesar 26.308 kgf, sedangkan panjang equivalen stick M 2.9 J yang memiliki panjang equivalen stick sebesar 5.160 mm dan gaya potong stick sebsar 31.917 kgf dan panjang equivalen stick M 3.4 J yang memiliki panjang equivaien stick sebesar 5.635 mm dan gaya potong stick sebesar 29.673 kgf. Ketika posisi boom dan arm melakukan posisi tegak lurus sangat berpengaruh terhadap gaya silinder stick yang diperoleh. Gaya silinder stick yang diperoleh pada posisi boom dan arm untuk melakukan posisi tegak lurus sangat berpengaruh terhdapat nilai gaya silinder stick yang diperoleh setiap jenis stick pada maas boom.
Gambar 4.5 menunjukan gaya silinder bucket (𝐹𝑏) pada silinder bucket M 2.9 J, M 3.4 J dan M 4.1 J. Pada jenis silinder bucket M 2.9 J didapat gaya silinder bucket sebesar 263513,484 kgf, sedangkan pada jenis silinder bucket M 3.4 J
38
didapat gaya silinder bucket sebesar 264225,890 kgf dan pada jenis silinder bucket M 4.1 J didapatkan nilai gaya silinder bucket sebesar 264938,296 kgf. Ketika bucket membentuk posisi garis lurus terhadap arm, didapatkan gaya silinder bucket jenis mass boom terbesar didapat pada silinder bucket M 4.1 J, dengan panjang equivalen bucket pada jenis stick M 4.1 J yang memiliki panjang equivalen bucket 2.235 mm dan gaya potong bucket 37.933kgf, sedangkan panjang equivalen bucket M 2.9 J yang memiliki panjang equivalen bucket 2.235 mm dan gaya potong bucket 37.729 kgf, dan untuk panjang equivalen bucket M 3.4 J yang memiliki panjang equivalen bucket 2.235 mm dan gaya potong bucket 37.831 kgf. Gaya silinder bucket untuk posisi bucket membentuk garis lurus terhadap arm sangat berpengaruh terhadap nilai gaya silinder bucket yang diperoleh pada setiap jenis stick pada maass boom, sehingga gaya silinder bucket pada jenis M 4.1 J lebih besar dibandingkan jenis stick M 2.9 J dan M 3.4 J.
Gambar 4.6 Grafik diameter batang silinder stick dan diameter batang silinder bucket mass boom
Gambar 4.6 menunjukan diameter batang silinder stick 𝒅𝒔. Pada jenis mass boom ini diperoleh diameter batang silinder stick M 4.1 J lebih besar dibandingkan diameter batang silinder stick M 2.9 J dan M 3.4 J. Pada diameter batang silinder
39
stick M 2.9 J diperoleh sebesar 362,064 mm, sedangkan diameter silinder stick jenis M 3.4 J diperoleh sebesar 364,818 mm dan diameter batang silinder stick M 4.1 J sebesar 372,747 mm. Pada diameter batang silinder stick M 4.1 J lebih besar dibandingkan diameter batang silinder stick M 2.9 J dan M 3.4 J. Ketika boom dan arm melakukan posisi tegak lurus, maka posisi batang silinder stick melakukan posisi garis lurus dari jarak pin ujung silinder batang stick sampai dengan pin ujung boom, sehingga diameter batang silinder stick akan menahan posisi boom dan arm untuk melakukan posisi tegak lurus. Diameter batang silinder stick selalu disesuaikan dengan gaya silinder stick yang diperoleh, sehingga pada jenis stick M 4.1 J memiliki diameter batang silinder stick lebih besar dibandingkan diameter batang slinder stick M 2.9 J dan M 3.4 J.
Gambar 4.6 menunjukan diameter batang silinder bucket 𝒅𝒃 pada jenis mass boom, Diameter batang silinder bucket pada jenis bucket M 2.9 J diperoleh hasil 323,884 mm, sedangkan diameter batang silinder bucket M 3.4 J diperoleh hasil 324,281 mm dan pada diameter batang silinder bucket jenis M 4.1 J diperoleh hasil 281,138 mm. Dimana pada diameter batang silinder bucket M 4.1 J lebih besar dibandingkan M 2.9 J dan M 2.4 J. Ketika bucket membentuk posisi garis lurus terhadap arm, maka batang silinder bucket juga membentuk posisi garis lurus dari pin bucket sampai pin ujung panggung bucket, maka batang silinder bucket akan menahan bucket untuk membentuk posisi garis lurus terhadap arm. Diameter batang silinder bucket selalu disesuaikan dengan gaya silinder bucket yang diperoleh, sehingga pada jenis stick M 4.1 J memiliki diameter batang silinder bucket lebih besar dibandingkan jenis stick M 2.9 J dan M 3.4 J.
40
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang didapat tentang analisa gaya silinder stick dan silinder bucket akibat gaya potong carterpillar 375 diambil kesimpulan :
1. Pada excavator caterpillar 375 ini dapat menggunakan 3 jenis boom yang dapat divariasikan dengan penggunaan stick sesuai pekerjaan yang dilakukan, sehingga didapatkan gaya silinder stick terbesar diperoleh pada jenis general purpose boom dengan jenis stick R 3.4 J dengan nilai 387826,11 kgf dengan diameter batang silinder stick 392,874 mm.
2. Pada excavator caterpillar 375 ini dapat menggunakan 8 jenis stick yang dapat disesuaikan dengan pekerjaan yang dilakukan, sehingga didapatkan gaya silinder bucket terbesar diperoleh pada jenis mass boom pada jenis stick M 4.1 J dengan gaya yang diperoleh 264938,296 kgf dengan diameter batang silinder bucket 324,281mm.
5.2 Saran
Setelah dilakukan penelitian tentang analisis gaya silinder stick dan silinder bucket akibat gaya potong, dapat diberikan saran yang dapat membantu para pembaca yang ingin meneliti gaya silinder stick dan silinder bucket akibat gaya potong sebagai berikut :
1. Lebih baik melakukan penelitian dilapangan supaya mendapatkan hasil yang lebih akurat dan wawancara terhadapat operator supaya dapat mengembangkan hasil penelitian.
2. Perlu adanya tambahan referensi yang terbaru untuk memperoleh hasil yang lebih akurat.
