BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengait (Hook)
Pada suatu crane hoist dibutuhkan peralatan utama yang terdiri dari
Pengait (Hook) dan Rantai (Chain) untuk mengikat maupun menarik
beban.
Pengait berfungsi sebagai alat untuk menggantung beban yang akan diangkat dimana beban dapat bergantung atau alat diturunkan oleh rantai yang digulung pada dua buah drum melalui sistem puli. Pengangkatan kait dapat dilakukan secara serentak ataupun terpisah, Pengangkatan dapat menggunakan tenaga motor maupun manual dengan orang. Untuk pengangkatan dengan tenaga motor, drum diputar oleh motor listrik yang digerakkan dengan sistem transmisi daya. Untuk menghentikan putaran motor listrik dan menjaga beban tetap pada ketinggian tertentu maka unit katrol ini dilengkapi dengan sistem pengereman elektris. Sedang untuk pengangkatan dengan tenaga manual, drum berputar karena tarikan rantai yang digerakkan oleh tenaga manusia. Supaya saat beban berhenti tidak turun kembali dilakukan penguncian terhadap drum tersebut.
Pada crane serbaguna (manual) yang mengangkat berbagai bentuk
muatanditangani dengan memakai anduh, rantai maupun tali yang diikatkan pada kait. Kait tunggal (standar) dan kait tanduk adalah jenis kait yang paling sering dipakai untuk keperluan ini.
Semua jenis kait terbuat dari baja 20. Setelah ditempa dan dimesin,
kait diproses annealing (mendinginkan logam) dengan teliti dan
dibersihkan dari kerak. Diameter dalam kait harus dapat memberi tempat pada rantai atau yang membawa muatan.
Biasanya, muatan digantung pada anduh berutas-empat dengan dua lilitan, maka didapatkanlah rumus:
Dimana : P =Tekanan pada masing-masing utas rantai/tali Q =Berat beban yang diangkat
Y= Sudut penampang tarapesium yang dibentuk tali (N. Rudenko, 1964)
2.1.1. Klasifikasi Pengait
Menurut penguraiannya Kait (Hook) diklasifikasikan menjadi tiga
macam yaitu:
a. Kait Tempa Standar
Adalah kait tempa standar sederhana, yang sering dijumpai ditempat-tempat, seperti: proyek, perbengkelan dll.
Gambar 2.1 Kait Tempa Standar
b. Kait Tanduk Ganda
Adalah jenis kait yang didesain dengan dudukan lebih kecil daripada kait tunggal dengan kapasitas angkat yang sama.
c. Kait Mata Segitiga Padat
Umumnya kait jenis ini dipakai pada crane dengan kapasitas yang besar (diatas 10 Ton), dan hanya kadang-kadang saja bisa dipakai pada crane dengan kapasitas sedang.
Gambar 2.3. Kait Mata Segitiga Padat.
d. Kait Segitiga Bersendi
Kait jenis ini adalah kait yang mengalami banyak kesulitan dalam proses produksinya. Sehingga untuk menangani beban yang besar kait segitiga bersendi rakitan lebih disukai untuk digunakan.
Gambar 2.4. Kait Segitiga Bersendi. 2.1.2. Rumah Kait
Rumah kait merupakan keseluruhan takel gantung yang mencakup: alat pengangkat (kait), batang lintang, roda puli bawah, dan pelat rumah sekal tempat gandar roda puli dan poros putar batang lintang diikat.
Ketika muatan sedang diturunkan cenderung untuk menarik anduh rantai keluar dari kait, kait tersebut dilengkapi suatu kunci pengaman.
(N. Rudenko, 1964)
Gambar 2.5. Rumah Pengait (Katrol)
2.1.3. Sistem Transmisi Roda Gigi pada Chain Block
Sistem transmisi roda gigi pada perencanaan ini memiliki fungsi untuk mereduksi putaran dari motor penggerak atau penggerak manual ke drum, dan pada umumnya putaran motor yang tersedia tinggi sedangkan putaran yang diinginkan pada drum lebih lamban sesuai dengan kecepatan angkat yang direncanakan pada perencanaan transmisi roda gigi ini. Maupun bila menggunakan penggerak manual akan terasa berat kalau kecepatan angkatnya dibuat tinggi. Untuk itu kecepatan angkat beban disesuaikan dengan tenaga manual.
Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain:
a) Putaran poros drum,
b) Ukuran utama roda gigi,
c) Poros roda gigi,
d) Bantalan yang digunakan.
2.1.4. Pencengkeram Crane Untuk Muatan Satuan
Faktor penggunaan dan kapasitas penanganan yang lebih tinggi dari perabot pengangkat berbanding langsung dengan waktu yang diperlukan untuk menggantung dan melepaskan muatan. Waktu ini dapat dikurangi dengan penggunaan pencengkeram khusus yang harus:
a) Sesuai dengan sifat dan bentuk muatan
c) Mempunyai kekuatan dan keandalan mekanis yang memadai
d) Memenuhi syarat keamanan
e) Tidak merusak muatan
f) Mempunyai bobot yang minimum
g) Mudah dalam pengoperasiannya
(N. Rudenko, 1964)
2.1.5. Katrol (Chain Block)
Katrol adalah suatu roda dengan bagian berongga di sepanjang sisinya untuk tempat tali atau kabel. Katrol biasanya digunakan dalam suatu rangkaian yang dirancang untuk mengurangi jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat suatu beban. Walaupun demikian, jumlah usaha yang dilakukan untuk membuat beban tersebut mencapai tinggi yang sama adalah sama dengan yang diperlukan tanpa menggunakan katrol. Besarnya gaya memang dikurangi, tapi gaya tersebut harus bekerja atas jarak yang lebih jauh. Usaha yang diperlukan untuk mengangkat suatu beban secara kasar sama dengan berat beban dibagi jumlah roda. Semakin banyak roda yang ada, sistem semakin tidak efisien. karena akan timbul lebih banyak gesekan antara tali dan roda. Katrol adalah salah satu dari enam jenis pesawat sederhana.
Katrol pada dasarnya sama dengan tuaskerekan (Lever Hoist), oleh
sebab itu dapat dimungkinkan mengangkat benda-benda yang lebih berat
dari kemampuan. Prinsip kerjakatrol adalah mengubah arah gaya sehingga
kerja yang dilakukan menjadi lebih mudah.
Berdasarkan jumlah katrol yang digunakan, pesawat sederhana dibedakan menjadi sistem katrol tunggal, sistem katrol ganda, dan sistem katrol banyak (takal). Selain itu, sistem katroljuga dapat dibedakan berdasarkan geraknya, yaitu katrol tetap dan katrol bebas.
Padasistem katrol tetap, katrol tidak dapat begerak naik-turun, tetapi hanya berputar pada porosnya. Sedangkan pada sistem katrol bebas, selain berputar pada porosnya katrolpun dapat bergerak naik turun.
Dalam perencanaan pemasangan Pengait dan Rantai pada proyek akhir ini dimaksudkan untuk Crane Hoist jenis tunggal dengan sistem tetap.
Macam-macam katroldi antaranya adalah katrol tetap, katrol
bergerak dankatrol ganda. Untuk memberi gambaran jenis dan sistem
crane hoist dibawah dapat dilihat perbedaannya pada gambar berikut:
Keterangan :
No 1 : Gambar 2.6.Katrol Tetap No2 : Gambar 2.7.Katrol Bergerak
No 3 : Gambar 2.8.Katrol Ganda (Katrol Kombinasi)
2.2. Rantai (Chain)
Rantai yang cocok untuk digunakan sebagai pengangkat beban ringan dengan daya tenaga manual adalah jenis Rantai Lasan. Rantai
Lasan (welded)juga disebut Rantai skalm (welded lood chain)terbuat dari
jalinan baja oval/bulat panjang (silindris) kemudian dibentuk skalm demi skalm berurutan kemudian dihubungkan satu sama lain dan terakhir di las.
Akurasi dalam pembuatan, membagi rantai lasan menjadi rantai yang dikalibrasi dengan simpangan yang diizinkan dari kisar nominal
berkisar ± 0,03d dan lebar luar ± 0,05d serta rantai yang tak terkalibrasi
dengan simpangan yang diizinkan berkisar ± 0,1d dari kisar nominal dan
lebar luarnya.
Rantai lasanterbuat dari baja AlloyCt. 2 dan Ct. 3. Mata rantai
untuk rantai lasan dibentuk dengan berbagai macam metode. Metode yang paling umum digunakan adalah pengelasan tempa dan pengelasan tahanan
listrik. Dengan pengelasan tempa mata rantai terbuat dari satu batang baja, sedangkan bila menggunakan las tahanan listrik mata rantai terbuat dari dua potong baja lengkung yang dilas temu. Pengelasan tahanan listrik menghasilkan rantai yang lebih tepat dengan kekuatan yang lebih tinggi.Rantai lasan harus diuji dengan beban satu setengah kali beban putusnya;tidak ada perubahan permanen yang diizinkan setelah pengujian.
Rantai lasan digunakan untuk mesin pengangkat kapasitas kecil (katrol, derek, dan crane yang digerakkan tangan) sebagai perabot pada kait atau alat lainnya.
Rantai lasanyang terkalibrasi dipergunakan juga untuk rantai
penggerak tangan pada roda penarik (traction wheels)-(d =5-6 mm dengan
kecepatan v = 0.6 - 0,754 m/s).
Rantai lasan mempunyai kelemahan yakni: berat, rentan terhadap sentuhan, sentakan yang tiba dan beban lebih, kerusakan yang tiba-tiba (tidak ada tanda sebelumnya), keausan yang berlebihan pada sambungan antar mata rantai, dan hanya tepat digunakan untuk kecepatan rendah.
Keunggulannya ialah fleksibel untuk semua arah, dapat menggunakan puli dan drum dengan diameter yang kecil serta desain dan pembuatan yang sederhana.
Kelemahan rantai lasan tersebut membatasi penerapannya pada keperluan pengangkatan. Rantai lasan ini hanya digunakan dalam beberapa mekanisme yang digerakkan oleh tangan dengan diameter drum dan puli
(D) yang dilingkari oleh rantai yang tidak lebih kecil dari 20d (d adalah
diameter batang rantai). Bila digunakan untuk mekanisme yang digerakkan dengan tenaga daya, diameter puli dan drumnya tidak boleh kurang dari 30d.
Bila digunakan untuk keperluan pengangkatan, pemilihan rantai lasan lebih diutamakan pada jenis yang dikalibrasi, karena perbedaan yang besar antara kisaran puli rantai yang tak dikalibrasi dan kisaran sproket yang dapat mengakibatkan kemacetan dan kejutan. Akibatnya akan terjadi kerusakan dalam waktu singkat.(Rudenko N, 1964)
Gambar 2.9. Rantai Lasan /Skalam (Welded)
2.2.1. Penggunaan Rantai Skalam pada Lever Hoist (Tuas Kerekan)
Lever Hoist atau tuas kerekan merupakan alat yang mudah digunakan oleh manusia tanpa alat bantuan (alat berat) untuk memindahkan barang atau benda yang lumayan berat, dimana pengoperasiannya cukup menggantungkan kerekan ditempat yang lebih tinggi dan kuat dan dikaitkan yang kemudian dengan mudah kita dapat memutarnya dan secara otomatis benda akan terangkat secara perlahan.
Pemilihan rantai beban, Karena gaya luar mata rantai bersifat statis tertentu dan tegangan internal bersifat statis tak tentu, maka sulit sekali untuk menentukan tegangan mata rantai, dan hanya diperkirakan saja.
Rantai lasan diuji tarik dengan tegangan aman yang lebih kecil, mengingat sifat statis tak tentu mata rantai terhadap tegangan internal dan adanya tegangan lentur tambahan ketika rantai melewati puli dan drum.
Rumus umum untuk memilih tegangan tarik rantai adalah:
=
Dimana:
S -beban aman yang diterima rantai, dalam kg
-beban putus dalam kg
K -faktor keamanan
Tabel 1. Faktor Keamanan (K), Rasio D/d, Jumlah gigi padaSprocket.
(Sumber: Rudenko,Mesin Pengangkat, hal.29, 1964)
RANTAI Digera kan oleh Faktor kea-manan (K) Rasio D/d Jumlah minimum gigi pada sprocket
Dilas dikalibrasi& tidak dikalibrasi
Dilas dikalibrasi& tidak dikalibrasi
Dilas dikalibrasi pada katrol Dilas dikalibrasi pada katrol Tidak dikalibrasitidak mengikat beban Dilas,tidak dikalibrasitidak mengikat beban Roller Tangan Daya Tangan Daya …… …… …… 3 6 4.5 8 6 5 5 20 30 20 30 …. …. …. 5 - 5 - ….. ….. ….. - ….. - 8 2.2.2. Pengikatan Rantai
Ujung-ujung rantai diikat dengan metode yang akan diterangkan sebagai berikut
Pengikatan Rantai Beban Lasan, adalah metode mengikat ujung rantai pengangkat ke rangka troli. Ujung mata rantai lasan yang dibentuk khusus diletakkan pada porosyang terikat pada pelatsamping rangka troli. Pada kedua sisi mata rantai tersebut diberi jarak untuk menetapkan mata rantai tersebut. Yang selanjutnya menunjukkan metode ujung rantai diikat ke kait dengan menggunakan baut dan pasangan bercabang.
2.2.3. Perabot Penggantung Beban
Muatan satuan dibawa dengan rantai yang dikaitkan pada kait atau pencengkeram besi.Sudut antara anduh yang diizinkanmenunjukkan muatan yang digantung oleh dua utas anduh.
Bila berat muatan yang diangkat Q, tarikan setiap utas anduh (S)
adalah:
S= Komponen horizontal dan tarikan S adalah:
S’=
Bila kita tentukan gaya S dan S’ untuk beban = 1.000 kg dan 2
sudut antaranya dari 2 = 0˚ sampai 2 = 180˚.
Bila muatan (Q) yang digantung secara simetris pada empat buah rantai dapat dianggap beban terbagi merata di antara keempat utas anduh. Dalam hal ini tarikan (S) pada utas simpul adalah:
S = = = = =
Tetapi karena,
= Rumus akhirnya menjadi:
S = Dimana:
h = proyeksi = sisi tegak segitiga siku-siku,
l = proyektem – sisi miring segitiga siku-siku.
Bila berat beban Q diketahui tarikan pada setiap utas menjadi:
S = ∙ Dimana:
S = tarikan utas simpul anduh
Q = Berat baban yanng diangkat
m =jumlah utas anduh
= sudut antara utas anduh
Bila = 0˚, 30˚, 45˚, dan 60˚, maka k =1;1.15; 1,42; dan 2.
2.2.4. Anduh Rantai
Anduh (sling) ini terbuat dari rantai lasan tak terkalibrasi biasa dengan mata rantai dan kait untuk penggantungan atau pencengkeram berbentuk capit untuk mengangkat obyek atau benda. Juga digunakan rantai tanpa ujung dan rantai lepas dengan cincin pada ujung atau pada bagian lepas rantai digantungkan pada kait crane. Anduh rantai terutama digunakan untuk pelayanan kerja berat dan selalu pada temperatur tinggi. Kecuali dipakai pelindung khusus yang terbuat dari logam lunak, anduh rantai biasanya akan merusak sudut (ujung) benda yang diangkat.
Tarikan anduh rantai dapat dihitung dengan rumus diatas dan nilai
k diasumsikan: untuk rantai tanpa ujung ataupun rantai lepas yang
dilingkarkan pada muatan,harga k ≥ 6, untuk rantai yang tidak mengitari
muatanharga k ≥ 5.
Untuk harga batas mulur dan kekuatan Tarik Baja Khrom-Nilel yang diganakan sebagai bahan rantai dapat dilihat dalam tabel 2, sedang untuk melihat grafik ilustrasiTitik Mulur dan Titik Putus Baja yang diakibatkan oleh kekuatan tarik dapat dilihat pada gambar 2.10.
(N. Rudenko, 1964)
Tabel 2. Batas Mulur dan Kekuatan Tarik Baja Khrom Nikel, JIS
(Standar Industri Jepang) G
4102(https://alisyaputra.wordpress.com/2012/08/aljabarsquad-com-kekuatan-bahan-tarikan-desakan-dan-geseran,Agustus 2012)
Lambang Batas Mulur
(kg/mm2) Kekuatan Tarik (kg/mm 2 ) SNC2 70 85 SNC3 80 95 SNC21 - 80 SNC22 - 100
Gambar 2.10. GrafikTitik Luluh dan Titik PutusBaja (Azhari
Sastranegara,
http://www.infometrik.com/2009/09/mengenal-uji-tarik-dan-sifat-sifat-mekanik-logam, 8 September 2009)
Untuk spesifikasi Rantai Lasan bahan baja alloy Grade 80 yang diaplikasikan untuk pengangkatan beban dapat dilihat dalam Tabel 3.
Tabel 3. Welded Steel Chain Specifications Grade 80 Alloy Chain
(For overhead lifting applications, only alloy chain should be used)
(Sumber: National Association of Chain Manufacturers)
Nominal Chain Size Material Diameter Working Load Limit (Max.) Proof Test** (Min.) Minimum Breaking Force** Inside Length (Max.)
Inside Width Range
in mm in mm Lb kg Lbs KN Lbs KN in mm in mm
7/32 5.5 0.217 5.5 2,100 970 4,200 19.0 8,400 38.0 0.69 17.6 0.281 - 0.325 7.14 - 8.25 9/32 7.0 0.276 7.0 3,500 1,570 7,000 30.8 14,000 61.6 0.90 22.9 0.375 - 0.430 9.53 - 10.92 5/16 8.0 0.315 8.0 4,500 2,000 9,000 40.3 18,000 80.6 1.04 26.4 0.430 - 0.500 10.92 - 12.70
**The Proof Test and Minimum Breaking Force loads shall not be used as criteria for service or design purposes.
Keterangan
1) Batas Beban Kerja(Working LoadLimit) adalah beban maksimum
yang boleh diterapkan dimana tegangan langsung tidak merusak kelurusan panjang rantai.
2) Bukti Uji (Proof Test)adalah tes ketegangan atau gaya tarik minimum yang dikenakan terhadap bahan selama dalam proses pabrikasi. Beban ini adalah pengujian manufaktur terpadu dan tidak boleh digunakan sebagai kriteria untuk layanan operasi atau tujuan disain.
3) Kekuatan Patah Minimum (Minimum Breaking Force) adalah
kekuatan minimum di mana rantai selama pembuatan telah diketahui selama pengujian rantai mengalami putus karena gaya tarik yang menimpanya. Nilai-nilai tersebut bukanlah jaminan bahwa semua
segmen rantai akan bertahan pada beban dalam daftar tersebut. Hasil Tes ini merupakan ketentuan tes produksi yang diterima dan tidak boleh digunakan sebagai kriteria untuk tujuan layanan operasi atau disain.
4) Lifting Overhead ialah proses pengangkatan (lifting)yang akan
meningkatkan beban ditahan keadaan bebas dari beban ikutan dimana untuk posisi tersebut yang dapat menjatuhkan beban dan akan terjadi kemungkinankerusakan seperti cideraatau kerusakan properti.
5) Overload ialah setiap beban statis atau dinamis yang melebihi dari
Batas Beban Kerja.
2.2.5 Sprocket untuk Rantai Lasan
Sprocket adalah sejenis roda bergerigi yang berpasangan dengan
rantai, trackatau benda panjang yang bergerigi lainnya. Sprocket berbeda
dengan roda gigi, sprocket tidak pernah bersinggungan dengan sprocket
lainnya dan tidak pernah cocok. Umumnya digunakan untuk roda penggerak pada pengangkat dan derek yang digerakkan oleh tangan.
Sprocket untuk rantai lasan dibuat dari besi cor kelabu yang dituang dengan pola presisi (hanya kadang-kadang terbuat dari baja cor). Di
sekeliling sprocket dibuat kantong-kantong khusus yang bentuk dan
ukurannya sesuai dengan mata rantai. Sproket akan menahan rantai yang
masuk ke dalamnya dan mata rantai akan menempati kantong tersebut, sehingga mencegah rantai tergelincir dari pelek tersebut. Biasanya,
sprocket dibuat dengan jumlah gigi dan ukuran yang kecil untuk mendapatkan mekanisme penggerak kompak dan murah.
Hambatan gesekan yang cukup besar terjadi ketika rantai melewati
sprocket. Hal ini akan mengurangi efisiensi dan menyebabkan keausan
pada rantai dan sprocket. Karena itu baik rantai maupun sprocket harus
sering dilumasi dengan pelumas (grease).
Efisiensinya sebesar ≈ 0.93, Hambatan lentur rantai ditentukan
dengan mengambil nilai koefisien gesekan µ yang lebih besar.Diameter
sproket dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut. (Rudenko N, 1964)
Gambar 2.11. Diameter Sprocket
Dari segitiga AOC didapatkan:sisi miring c sebagai jari-jari rsprocket
c atau ratau =
R =
Sudut = dengan z adalah jumlah gigi
Dengan menyatakan nilai a = = panjang bagian mata rantai, dan d
= diameter batang mata rantai, dengan transformasi aljabar didapatkan
diameter sprocket (D):
2R = D =
Untuk melindungi rantai dari keausan diusahakan untuk membuat gigi yang sebanyak mungkin.
Bila jumlah gigi banyak (z> 9) dan diameter batang rantai cukup
D ≈ =
Biasanya sprocket terpasang secara bebas pada gandar dan roda
gigi penggerak atau roda cacing dihubungkan dengan pasak ke nabnya
yang diperpanjang. Busur kontak antara sprocket dan rantai sedikitnya 180˚ bila busur kontaknya kurang dari 180˚, alat tersebut harus dilengkapi dengan rantai penuntun atau blok penuntun. Lempeng pengaman khusus sering digunakan untuk rantai traksi yang digerakkan tangan, yang
terpasang bebas pada as dan mencegah rantai terlepas dari sprocket.
