i
TUGAS AKHIR
ANALISA MEKANISME LOADING SYSTEM PADA
KAWASAKI WHEEL LOADER 60ZV
Disusun Sebagai Syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
Reza Abdul Aziz Nur Rohman D200140192
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
vi MOTTO
“Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan”
(Q.S Al- Insyirah : 5)
“Kau tidak akan mampu menyebrangi lautan sampai kau berani berpisah
dengan daratan”
(Christopher Colombus)
“Saat kita memperbaiki hubungan dengan Allah, Niscaya Allah akan
memperbaiki segala sesuatunya untuk kita”
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan rasa senang hati karya sederhana ini dapat terselesaikan, yang saya persembahkan kepada :
1. Kedua orang tua dan adik tersayang, yang senantiasa mendoakan yang terbaik untuk anaknya.
2. Wijianto, S.T., M.Eng.Sc., selaku dosen pembimbing yang senantiasa memberikan arahan dan masukan-masukan yang bermanfaat bagi terselesaikannya tugas ini.
3. Teman-teman seperjuangan 2014, yang telah bersama berjuang untuk menuntut ilmu di Jurusan Teknik Mesin
4. Teman-teman program sudetan Vokasi, yang juga telah bersama-sama berjuang di program sudetan alat berat.
5. Keluarga Mahasiswa Teknik Mesin (KMTM), yang telah memberikan pelajaran serta pengalaman yang luar biasa.
6. Yayah Desy yang telah senantiasa memberikan semangat serta dukungan dalam pengerjaan laporan ini.
7. Serta seluruh pihak lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.
Semoga tugas akhir ini membawa manfaat, saya selaku penulis hanya bisa mengucapkan terimakasih
viii ABSTRAK
Loading System merupakan proses utama yang dilakukan oleh unit
wheel loader yang secara sederhana dapat dijelaskan suatu rangkaian
kombinasi kerja dari beberapa komponen. Sehingga menghasilkan kerja
pada unit, dimulai dari oli hidraulik yang dialirkan oleh pompa hidraulik dan
didistribusikan ke beberapa komponen loading system seperti aktuator
(silinder hidraulik).
Analisa mekanisme dilakukan dengan cara mengumpukan beberapa
data yang didapat dari manual book unit dan manual check unit. Langkah
selanjutnya adalah menganalisa mekanisme proses loading dan gaya yang
dihasilkan oleh silinder hidrolik serta beban maksimum yang dapat diangkat
oleh struktu boom.
Dari hasil analisa dan perhitungan menunjukan pada putaran pompa
2530 rpm dengen debit aktual 101,75 liter/menit, dari data yang didapatkan
pada analisa perhitungan pompa didapatkan pula hasil besar gaya yang
dihasilkan oleh silinder hidraulik yaitu 1 buah silinder bucket pada saat rod
keluar menghasilkan gaya sebesar 237,489 kN dan pada saat rod masuk
menghasilkan gaya sebesar 178,1283 kN, sedangkan untuk silinder boom
menghasilkan gaya per silinder sebesar 199,563 kN pada posisi rod keluar
dan menghasilkan gaya 129,8852 kN pada saat rod masuk, selanjutnya
didapatkan pula gaya breakout force yang dihasilkan sebesar 88,58 kN.
Kata kunci : Cylinder Hydraulic, pompa hidraulik, beban maksimal.
ix
ABSTRACT
Loading system is the main process carried out by the wheel loader unit which can be simply explained a series of work combinations of several components. So as to produce work on the unit, starting from hydraulic oil flowed by hydraulic pumps and distributed to several loading system components such as actuators (hydraulic cylinders)
Mechanism analysis is done by collecting some data obtained from the manual book unit and manual check unit. The next step is to analyze the mechanism of the loading process and the force produced by the hydraulic cylinder and the maximum load that can be raised by the boom structure.
From the analysis and calculation shows the pump at 2530 rpm pump rotation with an actual discharge of 101.75 liters per minute, from the data obtained in the analysis of pump calculations obtained also the results of the force generated by the hydraulic cylinder are 1 bucket cylinder when the rod exits produces a force of 237.489 kN and when the rod enters produces a force of 178.1283 kN, while for the boom cylinder produces a force per cylinder of 199.563 kN at the outgoing rod position and produce a force of 129.8852 kN when the rod enters, then the breakoutforce force produced is 88,58 kN.
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia-NYA, tak lupa shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membawa kita dari jaman jahiliyyah ke jaman terang benderang seperti saat ini. Alhamdulillahirabbil ‘aalamin penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir ini yang berjudul “ANALISA MEKANISME LOADING SYSTEM
PADA KAWASAKI WHEEL LOADER 60ZV”, Tugas akhir ini disusun
sebagai salah satu syarat kelulusan untuk memperoleh gelar sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu serta memberikan dukungan baik secara langsung maupun tidak, sehingga terselesaikannya laporan ini, yaitu kepada :
1. Kedua orang tua dan adik tersayang, yang senantiasa mendoakan yang terbaik untuk anaknya.
2. Ir. H. Subroto, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Dr. Suranto, M.M., Selaku Direktur Sekolah Vokasi.
4. Wijianto, S.T., M.Eng.Sc., selaku dosen pembimbing yang senantiasa memberikan arahan dan masukan-masukan yang bermanfaat bagi terselesaikannya tugas ini.
5. Teman-teman seperjuangan 2014, yang telah bersama berjuang untuk menuntut ilmu di Jurusan Teknik Mesin
6. Teman-teman program sudetan Vokasi, yang juga telah bersama-sama berjuang di program sudetan alat berat.
7. Keluarga Mahasiswa Teknik Mesin (KMTM), yang telah memberikan pelajaran serta pengalaman yang luar biasa.
xi
8. Yayah Desy yang telah senantiasa memberikan semangat serta dukungan dalam pengerjaan laporan ini.
9. Serta seluruh pihak lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.
Semoga Allah SWT selalu memberikan rahmat-Nya yang berlimpah serta membalas amal baik dan segala bantuan yang telah diberikan kepada penulis.
Penulis juga menyadari bahwa masih banyak kesalahan dan kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini. Maka dari itu, dengan rendah hati penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun guna hasil yang lebih baik kedepannya. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi diri sendiri maupun orang lain yang membacanya.
Surakarta, Januari 2019
xii DAFTAR ISI
TUGAS AKHIR ...i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS ...ii
HALAMAN PERSETUJUAN ...iii
HALAMAN PENGESAHAN ...iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ...v
MOTTO ...vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ...vii
ABSTRAK ...viii
KATA PENGANTAR ...x
DAFTAR IS ...xii
DAFTAR GAMBAR ...xv
DAFTAR TABEL ...xvii
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Tujuan Penulisan ...2
1.3 Rumusan Masalah ...2
1.4 Batasan Masalah ...3
1.5 Metode Pengumpulan Data ...4
1.6 Sistematika Penulisan ...4
BAB II DASAR TEORI ...5
2.1 Wheel Loader ...5
xiii
2.2.1 Tangki Hidraulik ...9
2.2.2 Engine ...10
2.2.3 Hydraulic Pump ...11
2.2.4 Control Valve ...12
2.2.5 Actuator (Hydraulic Cylinder) ...14
2.3 Gear Pump ...14
2.3.1 External Gear Pump ...15
2.3.2 Internal Gear Pump ...17
2.3.3 Perhitungan Pompa ...18
2.4 Cylinder Hydraulic ...20
2.4.1 Gaya Pada Silinder hidraulik ...21
2.4.2 Kecepatan silinder ...21 2.4.3 Debit aliran ...22 2.5 Linkage ...22 2.5.1 Pergerakan Parallel ...23 2.5.2 Breakout Force ...24 2.5.3 Z-Bar Linkage ...26 2.5.4 TP Linkage ...27 2.6 Analisa Struktur ...28 2.6.1 Momen ...28 2.6.2 Machines ...29 2.6.3 Pengungkit ...30
2.6.4 Tegangan izin dan beban izin ...32
xiv
3.1 Diagram Alir Loading system ...34
3.2 Mekanisme Loading system ...34
3.2.1 Bucket roll back position ...35
3.2.2 Bucket dump position ...36
3.2.3 Boom raise position ...37
3.2.4 Boom down position ...38
BAB IV ANALISA PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ...40
4.1 Perhitungan Hydraulic Pump ...40
4.2 Perhitungan Cylinder Hydraulic ...44
4.2.1 Perhitungan silinder bucket ...44
4.2.2 Perhitungan silinder boom ...51
4.3 Perhitungan struktur ...60 4.3.1 Perhitungan linkage ...60 4.4 Hasil perhitungan ...63 4.4.1 Pompa hidraulik ...63 4.4.2 Silinder Hidraulik ...64 4.4.3 Breakout force ...64 BAB V PENUTUP ...65 5.1 Kesimpulan ...65 5.2 Saran ...66 LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 skema wheel loader ... 5
Gambar 2.2 Dasar Sistem hidraulik ... 7
Gambar 2.2 Skema tangki hidraulik ... 10
Gambar 2.3 Diesel Engine IsuzuBB-6BG1T ... 11
Gambar 2.4 Hydraulic gear pump ... 12
Gambar 2.5 Skema multiple control valve ...13
Gambar 2.6 Actuator loading system ...14
Gambar 2.7 External Gear Pump ...16
Gambar 2.8 Internal Gear Pump ...17
Gambar 2.9 Gambar potongan silinder hidraulik ...21
Gambar 2.10 Pergerakan paralel tanpa tilt cylinder ...23
Gambar 2.11 Struktur linkage dilengkapi dengan tilt cylinder ...24
Gambar 2.12 Skema breakout force ...25
Gambar 2.13 Struktur Z-bar Linkage ...27
Gambar 2.14 Struktur TP linkage ...27
Gambar 2.15 Gaya dan Momen ...28
Gambar 2.16 tang potong ...30
Gambar 2.17 Pengungkit ...31
Gambar 3.1 Diagram Alir Loading System ...34
Gambar 3.2 skema bucket roll back positon ...35
Gambar 3.3 Overload relief valve with make up valve ...36
xvi
Gambar 3.5 Skema boom raise position ... 38
Gambar 3.6 skema boom down position ... 39
Gambar 4.1 Skema eksternal gear pump ... 40
Gambar 4.2 Skema silinder bucket ... 44
Gambar 4.3 skema silinder hidraulik ... 45
Gambar 4.4 Skema silinder hidraulik ... 50
Gambar 4.5 Skema silinder hidraulik ... 51
Gambar 4.6 Skema silinder boom ... 51
Gambar 4.7 Skema silinder hidraulik ... 52
Gambar 4.4 Skema silinder hidraulik ... 58
Gambar 4.5 Skema silinder hidraulik ... 59
Gambar 4.6 Skema linkage ... 60
Gambar 4.7 Dimensi linkage ... 61
Gambar 4.8 Sketsa linkage saat posisi digging...61
Gambar 4.9 Diagram benda bebas Linkage ... 62
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tabel spesifikasi pompa hidraulik sistem loading Kawasaki
60zv...40
Tabel 4.2 Tabel spesifikasi cylinder hydraulic Kawasaki 60zv ...44
Tabel 4.3 Tabel spesifikasi multiple control valve ...59
Tabel 4.4 Tabel spesifikasi cylinder hydraulic Kawasaki 60zv ...52
Tabel 4.3 Tabel spesifikasi multiple control valve ...57
