ANALISA PENGUJIAN PERFORMANSI MINI FORKLIFT KAPASITAS MAKSIMUM 5 KG

KARYA AKHIR

ANALISA PENGUJIAN

PERFORMANSI MINI FORKLIFT KAPASITAS MAKSIMUM 5 KG

OLEH :

INAL SYAHPUTRA 045202017

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH IJAZAH SARJANA SAINS

TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2009

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya Akhir ini dengan judul “ANALISA PENGUJIAN PERFORMANSI MINI FORKLIFT KAPASITAS MAKSIMUM 5 KG’’.

Penyusunan laporan Karya Akhir ini dilakukan guna untuk menyelesaikan Studi di Program Studi Teknologi Mekanik Industri Universitas Sumatera Utara, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan.

Dalam kegiatan penulis untuk menyelesaikan Karya Akhir ini, penulis telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan saran dari berbagai pihak.

Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Tulus B Sitorus, ST MT, sebagai Dosen Pembimbing penulis.

2. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, Msc, selaku Ketua Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU.

3. Keluarga saya yang telah banyak memberikan perhatian, nasihat, doa, dan dukungan baik moril maupun materil.

4. Teman – teman kost yang selalu memberikan dukungan semangat dan selalu mendoakan saya.

5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

6. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang Syawal, bang Izhar Fauzi.

7. Rekan satu tim dalam pengerjaan karya akhir ini Muhammad Zulfan‘04 dan Wahyu aulia rahman’04.

8. Rekan mahasiswa stambuk ’04 yang sudah banyak membantu.

9. Rekan sepenangungan Franklin’04, Fikri ’04, Ajo’04, Endrik’04, Ade’04, dan semua yang tidak bisa disebut satu per satu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini.

Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan, menghaturkan terima kasih dan hanya Tuhan Yang Maha Esa yang dapat memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.

Medan, 20 April 2009 Penulis

INAL SYAHPUTRA NIM : 045202017

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan ... 2

1.3 Manfaat ... 2

1.4.Batasan Masalah ... 3

1.5.Metode Perancangan ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gambaran Umum ... 5

2.2 Bagian Utama Forklift ... 6

2.3.1 Fork ... 6

2.3.2 Carrige ... 6

2.3.3 Mast ... 6

2.3.4 Overhead Guard ... 6

2.3.5 Counter Wieght ... 7

2.3 Analisa daya motor penggerak ... 9

2.3.1 Motor DC ... 9

2.4 Dasar – dasar perancangan ... 19

2.4.1 Poros ... 19

2.4.2 Baut ... 23

2.4.3 Analisa kekuatan garpu (fork) ... 25

2.4.4 Bantalan ... 33

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI 3.1 Pendahuluan ... 35

3.2 Penetapan Kapasitas Forklift ... 35

3.3 Prinsip kerja ... 35

3.4 Bagian – bagian utama mini forklift ... 35

3.5 Perencanaan sistem transmisi ... 40

3.6 Spesifikasi Perencanaan ... 40

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN 4.1 Material yang Diangkat ... 41

4.1.1 Karakteristik Material Angkut ... 41

4.1.2 Sifat Spesifik Material Angkut ... 41

4.1.3 Bentuk Dan Ukuran yang Diangkut ... 41

4.1.4 Berat Material Angkut ... 42

4.1.5 Kondisi Pemuatan ... 43

4.2 Analisa Kekuatan Garpu ( Fork) ... 44

4.2.1 Momen Pada Batang Fork ... 44

4.2.2 Tegangan Tarik ... 45

4.2.3 Lendutan (_maks ) pada Fork ... 46

4.3 Analisa Pengujian Daya Motor ... 49

44 Grafik Analisa Penujian Motor ... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 53 5.2 Saran ... 54 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Forklift ... 5

Gambar 2.2 Counterweight ... 7

Gambar 2.3 Forklift diesel ... 7

Gambar 2.4 Forklift electric ... 8

Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Motor DC Magnet Permanen... 9

Gambar 2.6 Motor DC Magnet Permanen ... 12

Gambar 2.7 Fungsi Transfer Open Loop Torsi Motor DC ... 12

Gambar 2.8 Rangakaian Driver Motor DC Steeper 4 fasa ... 14

Gambar 2.9 Diagram Skema Motor DC brushless ... 15

Gambar 2.10 Rangakian Switching dalam Motor DC Brushless ... 16

Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Motor DC servo ... 17

Gambar 2.12 Motor DC Servo ... 17

Gambar 2.13 Motor DC Direct Drive ... 18

Gambar 2.14 Motor Linear ... 19

Gambar 2.15 Poros... 20

Gambar 2.16 Baut ... 23

Gambar 2.17 Batang Fork beban seluruhnya ... 26

Gambar 2.18 fork dengan beban di tengah ... 27

Gambar 2.19 Penampang Fork ... 28

Gambar 2.20 Grafik Proses Tegangan ... 29

Gambar 2.21 Beban P di ujung ... 29

Gambar 2.22 Beban di tengah da di ujung ... 29

Gambar 3.1 Motor Penggerak Forklift... 36

Gambar 3.2 Motor roda belakang... ... 36

Gambar 3.3 Rangka Forklift.... ... 37

Gambar 3.4 Garpu ( Fork )... 37

Gambar 3.5 Lift... 38

Gambar 3.6 Roda Depan... 38

Gambar 3.7 Roda Belakang... 39

Gambar 3.8 Tali Baja... 39

Gambar 4.1 Dimensi Material... 42

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel. 2.1 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan. ... 21

Tabel 2.2 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir ... 25

Tabel 2.3 Tegangan pada bahan arcylic polimer ... 26

Tabel 2.4 Faktor-faktor X,V dan Y ... 34

Tabel 2.5 Harga C ... 34

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Selama pembangunan jangka panjang hingga sekarang produk-produkmesin industri menunjukkan kemajuan sangat pesat, baik segi volume maupun keragaman produk yang dihasilkan. Perkembangan produk ini tidak hanya ditandai dengan terpenuhnya kepentingan masyarakat, tetapi juga mengarah kepada kemampuan dalam memasuki ekspor untuk meningkatkan devisa negara.

Forklift banyak ditemukan di daerah Pabrik atau perusahaan dengan maksud untuk mempermudah memindahkan barang dari gudang ke ruang produksi dan sebaliknya dari ruang produksi yang sudah jadi ke gudang untuk di kemas. Hal ini menjadi sangat dibutuhkan di pabrik, dan seiring perkembnagan zaman forklift semangkin lama semngkin moderen.

Forklift atau yang juga sering disebut sebagai lift truck adalah salah satu material handling yang paling banyak digunakan di dunia logistic. Tujuan utama dari penggunaan forklift adalah untuk transportasi dan mengangkat. Sejarah forklift pertama kali diawali pada tahun 1906. Pennsylvania Railroad memperkenalkan sebuah batery platform truck untuk memindahkan barang. Perkembangan selanjutnya banyak terjadi pada saat perang dunia I. Konon menurut sejarah, dunia logistik sangat dipengaruhi oleh adanya perang. Forklift modern sekarang sudah berbeda jauh dengan sejarah awal forklift yang ada. Forklift modern benar-benar difokuskan untuk kedua hal utama, yaitu transportasi dan mengangkat.

Forklift berguna sebagai mesin pemindah bahan yang memiliki daya angkat beban maksimum yang sudah ditentukan, bergerak mengangkat barang yang ditopang pada garpu (fork ) dengan sistem lift sebagai naik dan turun.

Forklift yang banyak digunakan di perusahaan dan pabrik adalah forklift mengunakan hydroulik booster yang menggunakan 2 tabung yaitu :

1. Booster untuk mengangkat dan menurunkan beban

2. Booster untuk meringankan frame pada posisi 6° dan 12° dengan arah kedepan dan belakang.

Dengan menggunakan forklift pekerjaan menjadi mudah, praktis dan efisien dengan berbagai alasan. Melihat dan meninjau masalah yang dihadapi pemakai maka penulis membuat suatu peralatan yang lebih berguna dan efisien mempermudah dalam mengetahui forklift yaitu Mini forklift dengan beban maksimum 5 Kg.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari perancangan mesin Mini Forklift adalah :

1. Untuk mewujudkan mesin Mini Forklift yang mempunyai sistem sederhana, murah, mudah dioperasikan dan dipelihara, serta dapat meningkatkan penggunaan alat mesin tersebut.

2. Motivasi buat para Mahasiswa untuk mengoptimalkan penggunaan alat ini dalam mata kuliah.

1.3. Manfaat

Laporan karya akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :

1. Untuk mendukung pengembangan teknologi tepat guna bagi Pabrik dan kampus.

2. Bagi para mahasiswa yang ingin dan tertarik untuk mengembangkan dari alat ini.

3. Penulis sendiri untuk menambah wawasan tentang proses pembuatan mesin mini forklift dan mengaplikasikan ilmu yang didapat selama perkuliahan yang digunakan untuk merancang alat mesin mini forklift.

1.4. Batasan Masalah

Akibat luasnya permasalahan yang terjadi pada perancangan ini, maka penulis menganggap perlu untuk membatasi masalah ini. Adapun masalah yang dibahas dalam karya akhir ini adalah :

1. Analisa perhitungan daya motor pada mini forklift.

2. Analisa pengujian daya motor dengan beban maksimum 5 Kg.

3. Kapasitas maksimum mini forklift yang dirancang adalah 5 Kg.

1.5. Metode Pengumpulan Data

Adapun metode pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini adalah :

1. Studi pustaka, yaitu mempelajari buku-buku referensi, literatur melengkapi teori-teori dalam laporan ini.

2. Metode konsultasi, dengan pembimbing tugas akhir, maupun orang bengkel tempat penulis menyelesaikan rancang bangun ini.

3. Melakukan survey lapangan, dengan melihat dan membandingkan mesin- mesin teknologi tepat guna yang telah ada.

1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematis penulisan karya akhir ini adalah sebagai berikut:

I. Pendahuluan. Pada bab ini akan dibahas mengenai pengusaha Latar belakang, Tujuan dan Manfaat Perancangan, Sistematika Penulisan, Batasan Masalah dan Metode Pengumpulan data.

II. Tinjauan Pustaka. Pada bab ini akan dibahas mengenai mesin mini forklift, namun lebih bertitik berat pada analisa perhitungan daya motor DC, Dasar- dasar perhitungan perancangan.

III. Penetapan Spesifikasi. Bab ini terdiri dari rancangan spesifikasi alat yang

meliputi material yang diangkat, kapasitas angkat, sistem transmisi dan cara kerja alat.

IV. Perhitungan Komponen Bagian-Bagian Utama. Bab ini membahas tentang perhitungan Daya motor, analisa pengujian motor pada mini forklift.

V. Kesimpulan. Pada bab ini akan memaparkan kesimpulan dari perancangan mesin mini forklift.

Daftar Pustaka. Referensi yang mendukung karya akhir ini akan secara lengkap disajikan untuk kemudahan dalam mencari data maupun bahan kajian berikutnya.

Lampiran. Segala data hasil survey, data pendukung rancangan serta beberapa lampiran yang digunakan dalam penulisan Karya Akhir ini dilampirkan guna memudahkan dalam mencari maupun sebagai bahan kajian berikutnya.

1.7 Metode Perancangan

Metode yang dilakukan dalam perancangan yaitu penetapan spesifikasi dan penentuan ukuran-ukuran utama serta dalam perencanaan ini penulis menentukan dan memilih material/bahan berdasarkan syarat-syarat yang harus dipenuhi material tersebut. Perumusan syarat-syarat tersebut ditentukan berdasarkan konstruksi mesin dan fungsi elemennya agar konstruksi itu dapat bekerja dengan baik dan layak.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gambaran Umum

Forklift adalah sejenis pesawat angkat dengan sistem dinamis atau selalu berpindah untuk mengangkat dan memindahkan beban ( barang ) pada tempat yang ditentukaan atau rak. Sumber tenaga pada forklift adalah motor dimana tenaga motor digunakan untuk menggerakkan naik dan turun forklift serta gerak arah mobil forklift melalui perantaraan sabuk dan roller.

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai mesin Forklift, mesin Forklift ini biasanya sering kita jumpai di pabrik dan perusahaan.

Mesin Forklift dapat dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 Forklift (www.wikipedia.com) Keterangan Gambar :

1. Overhead guard (Rak penahan) 2. Pulley (Puli)

3. Mast (Tuas kendali) 4. Lifting chain (Rantai lift)

5. Mast operating lever (Tuas pengendali operasi) 6. Hydraulic system (Sistem hidrolik)

7. Fork (Garpu pengangkat) 8. Carriage (Penghubung) 9. Engine compartment (Mesin) 10. Frame (Rangka)

Mesin Mini Forklift yang akan dibuat mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Listrik : 12 V / 1 A

Putaran Motor : 105 rpm

2.2 Bagian Forklift

Forklift merupakan salah satu mesin pemindah bahan yang di desain untuk mengakut barang dari bawah keatas atau sebaliknya. Adapun bagian bagian utama dari forklift dijelaskan dibawah ini,

2.3.1 Fork / Garpu Angkat

Adalah bagian utama dari sebuah forklift yang berfungsi sebagai penopang untuk membawa dan mengangkat barang. Fork berbentuk dua buah besi lurus dengan panjang rata-rata 2.5 m. Posisi peletakan barang di atas pallet masuk ke dalam fork juga menentukan beban maksimal yang dapat diangkat oleh sebuah forklift

2.3.2 Carriage / Penghubung

Carriage merupakan bagian dari forklift yang berfungsi sebagai penghubung antara mast dan fork. Ditempat inilah fork melekat. Carriage juga berfungsi sebagai sandaran dan pengaman bagi barang-barang dalam pallet untuk transportasi atau pengangkatan.

2.3.3 Mast / Batang penghubung

Mast adalah bagian utama terkait dengan fungsi kerja sebuah fork dalam forklift. Mast adalah satu bagian yang berupa dua buah besi tebal yang terkait dengan hydrolic system dari sebuah forklift. Mast ini berfungsi untuk lifting dan tilting.

2.3.4 Overhead Guard / pelindung

Overhead guard merupakan pelindung bagi seorang forklift driver. Fungsi pelindungan ini terkait dengan safety user dari kemungkinan terjadinya barang yang jatuh saat diangkat atau diturunkan, juga sebagai pelindung dari panas dan hujan.

2.3.5 Counterweight / penyeimbang

Counterweight merupakan bagian penyeimbang beban dari sebuah forklift.

Letaknya berlawanan dengan posisi fork, seperti terlihat pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Counterweight (www.wikipedia.com)

Menurut sumber energi yang digunakan, ada 2 macam jenis forklift yang saat ini populer digunakan.

a. Forklift diesel

Gambar 2.3 Forklift diesel (www.wikipedia.com)

Forklift ini menggunakan mesin diesel sebagai penggeraknya. Secara otomatis, forklift ini berbahan bakar solar dan biasanya memiliki jenis ban yang terbuat dari karet seperti ban kendaraan pada umumnya, terlihat pada gambar 2.3

b. Forklift electric

Gambar 2.4 Forklift electric (www.wikipedia.com)

Forklif ini menggunakan tenaga batery sebagai sumber energinya. Batery ini mempunyai lifetime sehingga diperlukan sebuah alat untuk mer-recharge sehingga batery dapat berfungsi kembali. Fungsi perawatan ini sangat penting untuk kelangsungan hidup dari sebuah batery.terlihat pada gambar 2.4

Beberapa forklift manufacture yang cukup terkenal di dunia antara lain:

1. Toyota

2. Jungheinrich

3. Komatsu

4. Mitsubishi

Beberapa pertimbangan yang biasanya digunakan dalam memilih sebuah forklift antara lain:

1. Jenis medan yang ditempuh oleh forklift

2. Jenis barang dan berat barang

3. Layout gudang

Sampai saat ini, fungsi forklift masih belum dapat tergantikan. Dengan perubahan perkembangan dunia logistik yang begitu cepat, keberadaan sebuah forklfit masing sangat diperlukan. Persaingan kecepatan menjadi salah satu pertimbangan mengapa orang masih memilih menggunakan forklift sebagai satu-satunya material handling yang digunakan.

2.3 Analisa Daya Motor Penggerak

Pada perancangan Forklift mini ini mengunakan motor sebagai penggerak utama, adapun jenis motor yang digunakan pada perancangan Forklift mini yaitu :

2.3.1 Motor DC

Motor DC (direct current) adalah peralatan elektronika dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekaniik menjadi yang disain awalnya diperkenalkan oleh Michael Faraday lebih dari seabad yang lalu. Adapun jenis-jenis motor DC (direct current) antara lain :

1. Motor DC Magnet Permanen

Prinsip kerja motor DC magnet permanen yaitu pembankitan medan magnet untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya lawan dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/kumparan.

Rangkaian ekivalen dari sebuah motor DC magnet permanen dapat ditunjukan seperti dalam gambar 2.5 berikut ini.

Gambar 2.5 Rangkaian ekivalen Motor DC magnet permanen

Notasi: Va = Tegangan armature, Ia = Arus motor, R = resistansi armatur, L = induktansi lilitan armatur, V b = tegangan induksi balik, emf (elektro motive force),

 = torsi motor, ω = kecepatan putar motor, θ = sudut putaran poros motor.

Persamaan tegangan Va adalah, _a ^a RI_a K_b

dt LdI

V = + + (2.1)

Dengan Kb adalah konstanta yang diukur dengan tegangan yang dihasilkan oleh motor ketika berputar setiap satuan kecepatan (Volt.det/rad). Magnitude dan polaritas Kb

adalah fungsi dari kecepatan angular, ω dan arah putar poros motor. Persamaan (2.1) dikenal dengan persamaan DC motor secara umum. Dalam domain waktu dapat dituliskan,

( ) ( )

)

( RI V t

dt t LdI t

V_a = ^a + _a + _b dengan V_b =K_b(t) (2.2)

Sesuai dengan hukum Kirchoff, V = I.R atau I = V/R, dan dengan menggunakan transformasi Laplace, persamaan arus motor DC magnet permanen dapat ditulis,

sL R

s sK s

I_a V^{a b}

+

= ( )− ( )

(2.3)

Dengan mensubsitusikan persamaan (2.3) kedalam persamaan umum torsi output motor terhasil,  (t) = Km.Ia.(t), denga km adalah konstanta proporsional torsi motor, dalam transformasi Laplace didapat,





+

= −

= R sL

s sK s K V

s I K

s _{m a m} ^a( ) ^b ( )

) ( . )

( 

 (2.4)

Dengan memperhatikan persamaan torsi output motor ditinjau dari pembebanan,

(t) J_e (t) f_ef f (t)

ff 

 = + (2.5)

Jeff = Jm + JL, Jm adalah momen inersia poros (rotor) motor, JL adalah momen inersia beban pada poros motor, dan f eff = fm + fL, fL adalah koefisien friksi viscous pad poros motor, maka fungsi transfer tegangan armature Va terhadap pergerakan sudut poros motor θ dapat ditulis,

( )



eff eff ef m b



m

a ss J L Lf RJ f K K

K s

V s

+ +

= + ) 2

( )

(

(2.6) Secara singkat persamaan (2.6) dapat ditulis,

( )

  (

¹

)

) (

) (

2 = +

+ +

= +

s T s

K K

K f RJ Lf

L J s s

K s

V s

m b

m ef

eff eff

m

a

 (2.7)

Dengan

b m eff

m

K K Rf K K

= + , konstanta penguatan motor (gain),

Dan

b m eff

eff

m Rf K K

T RJ

= + ,konstanta waktu motor.

Jika motor menggunakan gearbox denga rasio, n = N1/N2, maka persamaan (2.7) dapat ditulis,



eff eff m b



m

a L

K K Rf sRJ

s

nK s

V s

+

= + ) (

)

 (

(2.8)

Dengan θL adalah sudut poros output gearbox.

Daya motor dapat dihitung dengan dengan menggunakan rumus sebagai berikut ini :

P = T. (2.9) Dimana :

P = daya [watt]

T = momen puntir/torsi [Kg.mm]

 = kecepatan sudut [rad/det]

Gambar 2.6 adalah sebuah contoh motor DC magnet permanen tanpa gearbox yang mempunyai karakteristik seperti linear torsi motor.

Gambar 2.6 Motor DC magnet permanen

Jika motor DC dianggap linear, yaitu torsi berbanding lurus dengan arus yang dikenakan pad motor, seperti motor torsi ideal, maka model matematik dapat disederhanakan dengan memperhatikan konstanta proporsional motor (Km) saja.

Dengan asumsi bahwa motor DC adalah dari jenis torsi motor dan inputnya dipertimbangkan sebagai arus maka fungsi transfer open loop dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.7 Fungsi transfer open loop torsi Motor DC

Dengan menggunakan model seperti pada gambar diatas maka model matematik inersia rotor motor dan beban pada ujung poros dapat dimasukan sebagai bagian dari model sistem yang dikontrol. Hal ini karena pada dasarnya fisik rotor adalah menyatu dengan porosnya dan dengan demikian juga menyatu dengan beban.

2. Motor DC Stepper

Pada dasarnya prinsip kerja motor DC stepper ini sama dengan motor DC magnet permanen. Perbedaannya terletak pada, bila motor DC magnet permanen menngunakan gaya lawan untuk “menolak” atu mendorong “fisik kutub magnet” yang dihasilkan,maka pada motor DC stepper, justru menggunakan daya tarik untuk menarik “fisik kutub magnet yang berlawanan” sedekat mungkin keposisi kutub magnet yang dihasilkan oleh kumparan.oleh karena itu gerakan rotor pada motor DC stepper lebih terkendali, karena kutub yang berlawanan tadi sudah tarik menarik dalam posisi yang paling dekat, gerakan akan terhenti dan “di rem”.

Rangkaian Driver Motor DC Stepper :

Motor DC stepper memiliki beberapa kebutuhan standar yang harus dipenuhi agar dia bekerja dengan baik :

1. Tegangan/Arus yang memadai untuk setiap lilitan untuk langkah setiap step,dan

2. Lama Tegangan/Arus harus diberikan untuk setiap langkah atau step. Hal ini di butuhkan untuk memberikan waktu yang cukup bagi torsi (tarikan antar kutub yang berlawanan) untuk memindah posisi kutub tadi keposisi yang palig dekat dengan kutub stator (lilitan).

Kebutuhan ini berbeda – beda dengan untuk setiap motor DC stepper. Semakin singkat waktu pemberian tegangan/arus yang dibutuhkan, maka tinggi kecepatan maksimum motor DC stepper tersebut dapatdi operasikan.

Gambar 2.8 Rangkaian Driver DC Motor DC Stepper 4 fasa (Pitowarno; Robotika; Hal 83)

Pada gambar 2.8 diberikan sebuah contoh rangkaian dapat digunakan untuk mengemudikan motor DC Stepper dengan tegangan +5V/+12V dan arus 1A untuk tiap lilitan. Rangkaian ini memiliki 4 buah penguat transistor tipe Darlington yang dioperasikan sebagai rangkaian switching. 4 buah input pada rangkaian ini masing- masing telah diperkuat dengan buffer CMOS gate IC 74HC04 yang dirangkai seri untuk menurunkan impedansi output. Dengan demikian rangkaian ini memerlukan arus yang relative sangat kecil (2-10)uA agar transistor dapat bekerja pada kondsi switch “on”. Resistor yang dipasang pada basis dapat disesuaikan dengan kebutuhan penguatan DC dari transistor yang berkenaan, namun nilai 1K2 adalah batas yang cukup aman untuk membuat transistor tidak terlalu saturasi ketika “on” untuk menghindari panas yang berlebihan. Impedansi input rangkaian cukup kompatibel dengan output port. Dengan demikian dapat dihubungkan langsung ke output port standar pada level TTL, misalnya PPI 8255. Pada tiap lilitan motor DC Stepper perlu dipasang diode secara paralel dengan maksud membuang arus balik emf yang dihasilkan oleh lilitan pada saat perubahan kondisi dari “on” ke “off”. Bila tidak diberi diode kompensasi dapat mengakibatkan kerusakan pada transistor, karena mendapat catu tegangan pulsa yang lebih tinggi dari catu tegangan yang normal dan dengan

polaritas yang terbalik. Tegangan pada arus balik emf ini dapat mencapai 2-3 kali tegangan Vcc, tergantung dari tingkat medan magnet yang dihasilkan.

3. Motor DC Brushless

Perbedaan motor DC brushless dengan motor DC magnet permanen adalah terletak pada pembangkitan medan magnet untuk menghasilkan gaya gerak. Jika pada motor DC magnet permanen medan magnet yang dikontrol berada dirotor dan medan magnet tetap berada distator, maka sebaliknya, motor DC brushless menggunakan pembangkitan medan magnet stator untuk mengkontrol geraknya sedang medan magnet tetap berada dirotor.

Prinsip kerja motor DC brushless mirip seperti motor AC asinkron. Putaran yang diperoleh dari perbedaan kutub medan magnet yang dihasilkan oleh fasa tegangan yang berbeda.

Gambar 2.9 Diagram skema Motor DC brushless (Pitowarno; Robotika; Hal 85)

Sebauh contoh motor DC brushless yang mengunakan rangkaian switching transistor untuk secara berurutan mengaktifkan pembangkit medan magnet di lilitan.rangkaian ditunjukan pada gambar 2.10 berikut ini.

Gambar 2.10 Rangkaian switching dalam sebuah Motor DC brushless (Pitowarno; Robotika; Hal 85)

Keterangan :

• Rangkaian pewaktu : terdiri dari rangkaian logika sekuensial yang berfungsi memberikan sinyal aktif yang berurutan dengan konfigurasi tertentu kepada input rangkaian switching (basis transistor).

• Rangkaian switching : terdiri dari 6 buah transistor bipolar atau komponen solid – state switching yang lain.

• Kontruksi motor : terdiri dari tiga buah lilitan stator dalam konfigurasi U, V dan W (membentuk sudut 120◦ satu sama lain).

• Sensor dan piringan pengaktif : jika rotor berputar, piringan akan menutupi cahaya yang menuju ke phototransistor tertentu.

4. Motor DC Servo

Motor DC servo pada dasarnya adalah motor DC magnet permanen dengan kualifikasi khusus yang disesuaikan dengan aplikasi “servoing” di dalam teknik kontrol. Tidak ada spesisifikasi baru yang disepakati untuk menyatakan bahwa suatu motor DC magnet permanen adalah motor DC servo. Namun secara umum didefinisikan bahwa motor DC servo harus memiliki kemampua yang baik dalam mengatasi perubahan yang sangat cepat dalam posisi, kecepatan dan akselerasi. Motor DC servo jug dikehendaki handal beroperasi dalam lingkup torsi yang berubah – ubah.

Beberapa tipe motor DC servo yang memiliki rangkaian drivernya juga memiliki rangkaian control kecepatan yang menyatu didalamnya. Putaran motor tidak lagi berdasarkan tegangan supply ke motor, namun berdasarkan tegangan input khusus berfungsi sebagai referensi kecepatan ouput. Dalam diagram skema dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.11 Skema ekivalen Motor DC Servo dengan Kontrol kecepatan

Dalam tata rangkaian, skema dalam gambar 2.11 dapat dinyatakan sebagai,

Gambar 2.12 Motor DC Servo dengan kontrol kecepatan

Dalam gambar nampak bahwa kecepatan putar motor tidak di atur oleh tegangan supply DC, namun melalui tegangan referensi yang diartikan sebagai θref dalam beberapa tipe produk, nilai tegangan sebagai θref ini mempunyai karakteristik yang linier terhadap θact.

5. Motor DC Direct Drive

Motor DC direct drive di disain khusus untuk sistem hubungan beban secara langsung ke poros tanpa melalui belt atau gir. Tidak seperti motor DC magnet permanen dan motor DC brushless yang menggunakan sitem reduksi gir untuk meningkatkan torsi, putaran motor DC direct drive tidak perlu direduksi karena torsi dan kecepatan putar poros telah dirancang sedemikian hingga dapat di bebani secara langsung. Dengan demikian masalah backlash dapat dihindari

Gambar 2.13 Motor DC direct drive

Terlihat pada gambar 2.13 bahwa bagian rotor berlubang yang dimaksudkan agar poros beban dapat langsung dihubungkan ke rotor.

6. Motor linear

Tidak seperti motor DC umumnya yang memiliki poros atau rotor yang berputar,motor linier ada;ah motor DC yang rotornya bergerak secara translasi. Jadi tidak ada bagian yang berputar pada motor linier ini. Motor ini khusus dirancang untuk keperluan permesinan atau manufakturing yang memiliki kepresisian sangt tinggi. Misalnya mesin CNC (computer numerical control), EDM (electric discharge

machine) dsb. Dengan menggunakan motor linier maka tidak diperlukan lagi sistem gear dan perangkat sistem transmisi lainnya.

Gambar 2.14 motor linear Gambar 2.14 adalah sebuah contoh motor linear. Memiliki struktur yang unik dan tidak ada lagi bagian yang menunjukan bahwa perangkat ini adalah “motor”

seperti pada pandangan awam. Yaitu terdiri dari stator (bagian statis) dan rotor

(bagian berputar secara rotasi). Bagian yang bergerak pada motor linear ini juga sering disebut sebagai “rotor”, tapi pergerakannya bukan rotasi melainkan translasi.

2.2 Dasar – dasar Perhitungan Perancangan

Pada perancangan mini Forklift juga dirancang beberapa bagian yang mendukung bangun mini Forklift antara lain :

2.2.1 Poros

Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka perencanaan diameter porosnya seperti terlihat pada gambar 2.15

Gambar 2.15 Poros

3 3

4

16 16.

32. .2 .

d T d

T d T d I

C T

p

 



 



=

=

=

=

Maka , ₃

. . 16

ds

T

 =

Supaya konstruksi aman maka _izin(_a)_timbul (kg/mm²)

. 3

. 16

s

a d

T

 

3 1

. . 16 



 





a s

d T



 ( Sularso, Element Mesin;Hal 8 )

3 1

. 1 ,

5 



 





a s

d T



T

C

d

Dimana : ds = Diameter poros (mm) T = Torsi (kg.mm)

 = Tegangan geser izin (kg/mm_a ²)

 = Tegangan geser yang timbul (kg/mm²) C = konstanta, d/2

I_p = Momen Inersia

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak (kW), maka berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah fc, maka daya perencana adalah :

P fc P_d = .

Dimana P = Daya perencana (kW) _d

Harga fc dapat dilihat pada tabel 2.1

Tabel 2.1 faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan

Daya yang Akan Ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 - 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2

Daya normal 1,0 - 1,5

(Sularso;Elemen Mesin; Hal 7)

Untuk menghitung Torsi T (kg.mm) dapat dihitung dari daya perencana (kW) sebagai berikut :

 . T

P = ( Kamarwan, Mekanika Bahan, Hal 27 )



 T P

I T

=

= .

Dimana :  = kecepatan sudut, 60 2 n

rad/s P = Daya ( kW )

T = Torsi ( kg.mm )

Dari penjabaran rumus diatas, maka di dapat :

^d

T = P ( Sularso, Elemen Mesin; Hal 7 )

n T Pd

 2

1000 60 102 

= 

n

T =9,7410⁵P^d

Tegangan izin dapat dihitung sebagai berikut :

2

1 sf

sf

B

a = 

 ( Sularso, Elemen Mesin; Hal 8 )

Dimana : _B = Kekuatan tarik bahan (kg/mm²)

Sf1 = Faktor keamanan bahan, untuk bahan baja karbon S30C Sf = 5,6

S-C = 6,0

Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,33,0)

Dalam perencanaan diameter poros, ada faktor-faktor lain seperti faktor koreksi akibat momen puntir (Kt) dan faktor akibat beban lentur (Cb), maka persamaan menjadi :

3 1

. . . 1 ,

5 



 



  

 T Kt CbT

d

a

s  (Sularso ;Elemen mesin;hal:8)

Dimana harga Kt = 1,0 (jika beban halus)

1,0 1,5 (Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan) 1,5 3,0 (Jika beban dikenakan dengan kejutan) Cb = 1,22,3(jika tidak ada beban lentur maka Cb = 1)

2.2.2 Baut

Baut disini berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan pada motor, Lift dan fork penggerak tetapi selain itu berfungsi juga untuk pengikat poros terhadap puli.

Jika momen rencana dari poros adalah T(Kg.mm) dan diameter poros adalah ds (mm), maka gaya tangensial F (Kg) Pada permukaan poros diperlihatkan pada gambar 2.16

Gambar 2.16 Baut

R F T= . =F.ds2

) 2 / (d_s

F = T

Tegangan geser yang ditimbulkan adalah :

4 2

/ d

F

k= 

 

Dimana : _k = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm²) d = Diameter luar baut (mm)

Tegangan geser izin didapat dengan :

2

1 fk

fk b ka = S S



Dimana : Sfk1 = Faktor keamanan (umumnya diambil 6) Sfk2 = Faktor keamanan

= 1,0 – 1,5 (jika beban dikenakan perlahan-lahan)

= 1,5 – 3,0 (jika beban dikenakan tumbukan ringan)

= 2,0 – 5,0 (jika beban dikenakan secara tiba-tiba dengan tumbukan berat)

Dari tegangan geser izin, panjang pasak yang diperlukan dapat diperoleh dengan :

4 2

/ d

F

ka  

 

Gaya keliling F (kg) yang sama seperti diatas dikenakan pada luas permukaan samping pasak. Maka tekanan permukaannya adalah :

t1

d P F

= 

Dimana : P = Tekanan permukaan (kg/mm²) t = kedalaman baut pada poros (mm)

dari harga tekanan permukaan yang di izinkan, panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dengan :

t1

d P_a F

= 

Dimana : Pa = Tekanan permukaan izin (kg/mm²) Harga Pa dapat dilihat pada tabel 2.2

Tabel 2.2 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir

Bahan Tekanan permukaan yang diizinkan Pa

(kg/mm²)

Ulir luar Ulir dalam Untuk pengikat Untuk penggerak

Baja liat Baja liat atau perunggu 3 1

Baja keras Baja liat atau perunggu 4 1,3

Baja keras Besi cor 1,5 0,5

(Sularso;elemen mesin;hal 298)

2.2.3 Analisa Kekuatan Garpu ( Fork )

Dimana dasar pemilihan beban untuk pembuatan garpu aadalah sebagai berikut : 1. Kekuatan dan dynamis dari beban

2. Bentuk profil yang sesuai dengan penggunaannya 3. Proses pembuatan

4. Biaya pembuatan

Garpu suatu alat / sarana dari forklift yang bekerja menyekrap beban dengan beban maksimum yang telah di tentukan. Fork sesuai dengan sifat beban tersebut pada umumnya terdiri dari beban terpadu ( unit load ) misalnya :

1. Peti kemas 2. Pipa besar 3. Besi profil 4. Gulungan besi 5. Plat

Fork ini diikutkan pada rangka ( frame ) dengan gerak yang ditimbulkan dengan sistem katrol yang terhubung dengan motor penggerak untuk naik dan turun, seperti terlihat pada gambar 2.17

Gambar 2.17 Fork dengan beban seluruhnya Pd = ( 1 + % ) Q

Dimana : Pd = beban rencana ( kg ) 1 = constanta

% = keseimbangan

Q = kapasitas angkat ( kg )

Maka : Pm = ½ x Pd ... kg Dimana : Pm = beban mekanis

Pd = beban rencana

Dimana beban fork ini dipilih dari table Element of streght of materials, denagn bahan arclyic dimana terlihat pada tabel 2.3.

\Tabel 2.3 Tegangan pada bahan arcylic polimer

1. Tension Ultimate strenght 13,3 kg/mm²

2. thear Ultimate 8,4 kg/mm²

3. Module Elastis 45 x 10 ²

(surdia; Pengetahuan Bahan Teknik: Hal 184) L

10 mm

200 mm P

a. Momen pada batang Forklift ( Mt )

Pembebanan yang terjadi pada titik tengah batang fork dengan pembagian L menjadi L/2 yang sangat berbeda pada saat pembebanan di ujung fork seperti terlihat pada gambar 2.18.

. L2 P

Mt = ( Timosenckho, Penghitungan Kekuatan Bahan, Hal 95 ) Dimana : P = besar beban ( kg )

L = panjang lengan dari forklift dengan beban di tengah menjadi L/2 2 ( mm )

Gambar 2.18 fork dengan beban di tengah

b. Tegangan Tarik penampang fork (_t )

Tegangan tarik penampang fork di analisa untuk mencari dan mengetahui kekuatan bahan dari penampang fork ini yang terbuat dari bahan Arylic seperti terlihat pada gambar 2.19

L/2

10 mm

200 mm P

L/2

Gambar 2.19 Penampang Fork

P V

L P M M

x x

=

=

= .

x x

t I

C

=M .

 ( Kamarwan, Mekanika Bahan; Hal 33 ) Luas penampang fork : A = b x h

Dimana : M = Momen yang terjadi _x I = Momen perlawanan _x C = Kontanta, (

h2 ) b = Lebar, 150 mm h = Tinggi, 5 mm

Dengan ³

112xbxh I_x =

. 3

112 . 2

h b M_x h

t =



. 2

16bh M_x

= L P Mx

Nx Vx L

h b



b

.

^b

Dan Tegangan yang di izinkan (_a) adalah

f s

tu

a 

 =

Dimana :  = tegangan ultimate strenght (tu kg mm² ) sf = safety factor ( 1 s/d 5 )

Gambar. 2.20 Grafik proses tegangan

c. Lendutan Maksimum Pada Batang Forklift

Pada perencanaan sebuah penampang fork akan melibatkan tegangan dan lendutan. Apabila pada penampang fork di beri beban di ujung dan di tengah, maka besar kemungkinan terjadi lendutan akibat tegangan yang terjadi. Seperti gambar 2.21 dan 2.22.

Gambar 2.21.di ujung beban Gambar 2.22 di tengah beban dan ujung P

dmaks



L

P

dmaks

L A

B B A

P





Vx 1. Lendutan yang terjadi pada beban di ujung adalah :

Sudut pada potongan di A adalah :

EI l Pl 12

 = , ( Kamarwan, Mekanika Bahan; Hal 73 )

Maka di dapat

EI Pl 2

2

 =

Dimana :  = Sudut pada potongan l = Panjang Lengan

E = Modul Elastisitas ( dari Tabel 2.3 ) I = Momen Inersia, . ³

112bh

Lendutan Maksimum di titik A adalah :

EI l Pl d_A .23

12 ²

= ( Kamarwan, Mekanika Bahan; Hal 73

)

Maka di dapat

EI d_A Pl

3

3

= A

P

B l

x

P.l

2/3 l L = ½ P P.x

Mx

A B

C

b C A

dcp dbo dbp

 cp

 bk dbk

dck

A

 cp

Vx

2. Lendutan yang Terjadi pada beban di tengah dan di ujung

Masing – masing dapat di jabarkan menjadi : 1. db = dbp + dbk

2. dc = dcp + dck

3. b = bp + bk

4. ^c = ^cp + ^ck

P

a

l K

Pa

Bid.M akibat P

Kl

Bid.M akibat K

Mx

Dengan keterangan :

dbp = Lendutan di B akibat P, ^bp = Putaran sudut di B akibat P dbk = Lendutan di B akibat K, bk = Putaran sudut di B akibat K dcp = Lendutan di C akibat P, ^cp = Putaran sudut di C akibat P dck = Lendutan di C akibat K, ^ck = Putaran sudut di C akibat K

maka dapat dirinci sebagai berikut :

1. Lendutan di titik B akibat beban P dan K db = dbp + dbk,

dbp = dcp + dbo

) 3 6 (

) 3 3 2 6 ( ).2

3 (

2

2 2

3

a EI l

Pa

a l EI a

Pa EI a Pa EI l

Pa

−

=

− +

=

− +

=

dbk

EI Kl 3

= 3

jadi, db

EI a Kl EI l

Pa

) 3 3 6 (

3

2 − +

= ( Kamarwan, Mekanika Bahan; Hal 86 )

2. Lendutan di titik C akibat beban P dan K dc = dcp + dck

dcp

EI Pa 3

= 3

dck (3 )

6

2

a EI l

Ka −

=

dc (3 )

6 3

2 3

a EI l

Ka EI

Pa + −

= ( Kamarwan, Mekanika Bahan; Hal 86 )

3. Sudut pada titik B akibat Beban P dan K

^b = ^bp + ^bk

bp = cp

EI Pa 2

2

=

^bk EI Kl 2

= 2

b

EI Kl EI Pa

2 2

2 2

+

= ( Kamarwan, Mekanika Bahan; Hal 87 )

4. Sudut pada titik C akibat beban P dan K

c = cp + ck

^cp EI Pa 2

= 2

^ck (6 3 )

6 ) 3 3

6 ( ²

2 2

x EI lx

K dx

x EI lx

K

−

− =

=

bila x = a, Maka

^ck (2 )

2 l a

EI

Ka −

=

Jadi, ^c (2 )

2 2

2

a EI l

Ka EI

Pa + −

= ( Kamarwan, Mekanika Bahan; Hal 87 )

2.4.4 Bantalan

Tujuan merencanakan bantalan adalah untuk mendapatkan umur bantalan.

Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya disebut beban ekivalen dinamis. Misalkan sebuah bantalan membawa beban radial Fr (kg) dan beban aksial Fa (kg), maka beban ekivalen dinamis P (kg) adalah :

YFa XVFr +

=

Pr (Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)

Dimana : X,V dan Y = faktor-faktor beban, Harga X,V dan Y dapat dilihat pada Lampiran 7 untuk faktor-faktor X,V dan Y

Umur nominal L dapat ditentukan sebagai berikut :













 



=



 



=

10 / 3

3 / 1

3 , , 33

3 , , 33

f n rol bantalan untuk

f n Bola bantalan untuk

n n

(Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)

Faktor umur :

Untuk kedua bantalan,fh = P

f_n C (Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)

Umur nominal Lh adalah







=

=

10 / 3

3 / 1

500 ,

500 ,

h h

h h

f f

rol bantalan untuk

f L

Bola bantalan untuk

(Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)

Dimana C = Beban nominal dinamik spesifik (kg) P = Beban ekivalen dinamis (kg)

Harga C dapat dilihat pada Lampiran 1

BAB III

PENETAPAN SPESIFIKASI 3.1 Pendahuluan

Dalam pembuatan forklift mini ini, penulis terlebih dahulu memahami metode-metode dalam perancanaan dalam tahap penyusunan maupun dalam teoritisnya, yakni dengan melakukan analisa terhadap perancanaan, karena dalam perancanaan juga dibutuhkan kemampuan menganalisa perencanaan untuk mendapatkan performansi pada mini Forklift ini.

3.2 Penetapan Kapasitas mini Forklift

Kapasitas mesin mini forklift direncanakan mampu mengangkat maksimum 5 kg beban yang akan diangkut pada fork.

3.3 Prinsip Kerja

Baterai mengalirkan arus listrik ke motor penggerak forklift, dimana motor memutar drum (pengulung tali) untuk menggulung tali baja yang terhubung ke garpu (fork) maka fork akan terangkat keatas. Sebaliknya motor penggerak akan berbalik arah untuk mengulur tali baja yang terhubung pada garpu (fork), maka garpu (fork) kembali ke posisi semula.

3.4 Bagian-bagian Utama Mini Forklift 1. Baterai

Baterai sebagai sumber energi pada mini forklift untuk menggerakan motor penggerak lift dan motor roda. Baterai yang digunakan adalah baterai kering jenis charge yang dapat di gunakan kembali.

2. Motor

Motor sebagai alat penggerak yang merubah arus listrik menjadi gaya gerak mekanis dimana motor yang di gunakan pada mini forklift berfungsi untuk menggerakaan forklift dan roda pernggerak. Pada mini forklift terdapat 3 motor untuk sebagai penggerak utama forklift adalah :

a. Motor Penggerak forklift

Gambar 3.1 Motor Penggerak Forklift

Jenis Motor DC magnet Permanent

Daya 12V / 1 A

Putaran 105 rpm

b. Motor penggerak roda belakang kanan

Gambar 3.2 Motor roda belakang

c. Motor penggerak roda belakang kiri

3. Rangka Forklift

Sebagai dudukan utama untuk Baterai, Motor, Rell, roda. Rangka forklift di desain dengan merekatkan setiap komponen menggunakan baut dan bukan di Las.

Gambar 3.3 Rangka Forklift

Jenis Rangka Forklift

Bahan Acrylic

Ukuran 300 mm x 195 mm

Tebal : 5mm

4. Fork ( Garpu )

Berfungsi sebagai alat pengangkut barang dari tempat awal ke tempat yang di inginkan dengan sistem naik turun. Adapun beban maksimum angkatan mini forklift adalah 5 Kg dan di lengkapi dengan 4 roller sebagai pengerak terhubung pada rell.

Gambar 3.4 Garpu ( Fork )

Jenis Fork ( garpu )

Bahan Acrylic

Ukuran 205mm x 150mm

5. Lift

Sebagai perantara antara tali baja ke fork ( garpu ) dimana lift berfungsi untuk menaikan dan menurunkan garpu ( fork ).

Gambar 3.5 Lift

Jenis Lift

Bahan Arcylic dan aluminium

Ukuran 300mm x 155mm x 40mm

6. Roda

Sebagai media pemindah mini forklift dari suatu tempat ke tempat yang lain.

Adapun roda mini forklift terbagi atas 2 bagian : a. roda depan

Gambar 3.6 Roda Depan

Jenis Roda Depan

Bahan Fiber

Ukuran 2 inchi

b. roda belakang

Gambar 3.7 Roda Belakang

Jenis Roda Belakang

Bahan Karet

Ukuran 4 Inchi

7. Tali Baja

Merupakan lilitan serabut baja yang berfungsi untuk menarik fork yang terhubung ke motor penggerak dengan kekuatan yang telah di tentukan

Gambar 3.8 Tali Baja

Jenis Tali Baja

Ukuran 2mm

Lilitan 1 inti 6 lilitan

3.5 Perencanaan Sistem Transmisi

Untuk memindahkan putaran motor ke poros penggerak direncanakan menggunakan sistem transmisi poros dan puli dan disesuaikan dengan kebutuhannya.

Dalam perencanaan mini forklift ini direncanakan putaran maksimum putaran Motor adalah 105 rpm.

3.6 Spesifikasi Perencanaan.

Jenis Material : Unit load peti, pipa, besi,kardus dan plat

Kapasitas : maksimum 5 kg

Sistem transmisi : Poros dan puli

BAB IV

ANALISA DAN PERHITUNGAN

4.1 Material Yang Diangkut

Peninjauan terhadap material yang diangkut perlu dilakukan dalam pembahasan mini Forklift. Peninjauan ini bertujuan untuk mendapatkan data-data mengenai karakteristik dari material yang diangkut dan variable-variabel yang dilakukan dalam pembahasan yang dilakukan ini.

4.1.1. Karakteristik Material Yang Diangkut

Material yang diangkut oleh forklift ini adalah material yang termasuk diam klasifikasi satuan (unit load), merupakan beban satuan yang biasanya dapat diangkat satu persatu atau berkelompok, termasuk beban curah yang sudah dikemas menjadi satu kesatuan, misalnya semen dalam sak, biji-bijian dalam goni, atau minyak dalam kaleng.

4.1.2. Sifat Spesifik Material Yang Diangkut

Sifat spesifik dari material yang diangkut adalah temperature dan kelambaban yang sama dengan lingkungannya, non abrasive, tidak mudah meledak atau terbakar, tidak mengandung bahan kimia yang berbahaya dan diasumsikan mudah sobek atau pecah.

4.1.3. Bentuk Dan Ukuran Material Yang Diangkut

Bentuk dan ukuran material merupakan karakteristik material yang berhubungan langsung dengan ukuran forklift. Material yang diangkut adalah material

yang berbentuk kotak (Box) yang merupakan jenis material yang berbentuk satuan (unit), dari hasil survey studi yang dilakukan dilapangan diperoleh bahwa untuk kemudahan memindahkan material. Jadi salah satu ukuran material yang akan diangkut adalah panjang = 20cm, lebar = 10cm, tinggi = 10cm

Gambar 4.1. Dimensi Material Yang Diangkut

4.1.4. Berat Material Yang Diangkut

Berat material yang diangkut oleh mini Forklift sangat penting untuk diketahui, karena karakteristik ini sangat berpengaruh pada kekuatan dan kemampuan mini Forklift tersebut dalam pengoperasiannya. Dari hasil perhitungan dari daya motor menggunakan rumus:

Vg

G 75.Pm

max = (4.1)

Dimana:

Gmax = Beban maksimum Pm = Daya Motor Vg = Kecepatan Beban

Sebelum mengetahui berapa beban maksimun mini Forklift kita terlebih dahulu menghitung kecepatan angkat/turun forklift yang berpengaruh pada kecepatan beban (benda yang diangkut).

Diketahui:

Tegangan = 12 V DC

Kuat Arus = 1 A

Daya Motor (Pm) = 12 Watt = 0,0089 Hp Putaran Motor (nm) = 105 Rpm

Dari hasil pengujian langsung pada mini Forklift didapat data,Kecepatan angkat/turun beban (Vg) forklift = 0,1 m/s

kg ms

G Hp 6,675

1 , 0

0089 , 0 .

max=75 =

Untuk Factor keamanan beban maksimum diambil 75%

Sehingga beban maksimum 6,675 x 75% = 5,00625 kg ~ 5 kg

Dengan demikian berat muatan (G) adalah 5 kg, dan berat tersebut ditetapkan sebagai berat maksimal yang diangkut oleh mini Forklift.

4.1.5 Kondisi Pemuatan

Kondisi pemuatan adalah cara yang dilakukan dalam memuat material ke Forklift. Beban diletakan diatas rak yang miliki ukuran 12 cm x 6cm x 0,5 cm, yang meliki empat kaki dengan tinggi 2 cm. kemudiam lengan fork (garpu) masuk kedalam sela rak, akibatnya ketika fork (garpu) ditarik keatas lengan fork (garpu) akan mengangkat rak yang telah berisi beban.

4.2 Analisa Kekuatan Garpu ( Fork )

Fork ini diikutkan pada rangka ( frame ) dengan gerak yang ditimbulkan dengan sistem katrol yang terhubung dengan motor penggerak untuk naik dan turun, seperti terlihat pada gambar 2.17.

Di bagian ini akan mengahitung dan menganalisa berat fork, momen fork, tegangan geser dan tarik serta juga lendutan yang terjadi pada batang fork.

W = ( 1 + % ) Q d

Dimana : W = beban rencana ( kg ) _d 1 = constanta

% = keseimbangan diambil 20%

Q = kapasitas angkat ( kg )

W = ( 1 + 20% ) 5 d

= 6 kg

Maka : W = ½ x _m W ... kg _d Dimana : W = beban mekanis _m

W = beban rencana _d W = ½ x 6 m

= 3 kg

4.2.1 Momen yang terjadi pada batang Fork

1. Momen yang terjadi pada keseluruahan panjang lengan fork L

W Mt= .

200 .

=5 Mt

= 1000 kg.mm

2. Momen yang terjadi pada saat P di posisi tengah . L2

W Mt =

2002 .

=5 Mt

= 500 kg.mm

4.2.2 Tegangan Tarik penampang fork (_t )

Tegangan tarik penampang fork di analisa untuk mencari dan mengetahui kekuatan bahan dari penampang fork ini yang terbuat dari bahan Arylic seperti terlihat pada gambar 2.19.

x x

t I

C

= M .



. 2

16bh M_x

t =



Maka tegangan tarik untuk panjang lengan keseluruhan ( L )

2 2

6 , 1

) 5 ( 6 150

1

1000

mm kg

x x

t t

=

=





Tegangan tarik izin yang terjadi (_a ) :

sf

b a

 =

Dengan _b = 13,3 kg mm² diambil dari tabel 2.3, dan sf = 1 s/d 5 diambil = 5

2 2

, 2

5 3 , 13

mm

a kg

a

=

=





Tegangan lengkung untuk panjang lengan di beri beban ( P ) di titik tengah

2 2

8 , 0

) 5 ( 6 150

1

500

mm kg

x x

kg

t t

=

=





Tegangan tarik izin yang terjadi (_a ) :

sf

b a

 =

Dengan _b = 13,3 kg mm² diambil dari tabel 2.3, dan sf = 1 s/d 5 diambil = 5

Vx

2 2

2 , 2

5 3 , 13

mm kg

mm kg

a a

=

=





Untuk beban di _a _t

L/2 2,26 0,8

L 2,26 1,6

Dengan _a > ₁maka konstruksi dari fork aman

4.2.3 Lendutan Maksimum Pada Batang Forklift

Pada perencanaan sebuah penampang fork akan melibatkan tegangan dan lendutan. Apabila pada penampang fork di beri beban di ujung dan di tengah, maka besar kemungkinan terjadi lendutan akibat tegangan yang terjadi. Seperti gambar 2.21 dan 2.22.

1. Lendutan yang terjadi pada beban di ujung adalah :

Sudut pada potongan di A adalah :

EI l l M 12

 = ,

Maka di dapat

EI Pl 2

= 2

 A

P

B l

x

P.l

2/3 l L = ½ P P.x

Mx

A B

C

b C A

dcp dbo dbp

 cp

Vx

0

3 2

2 3

2

07 , 0

5 . 12 150 . 1 10 x 45 . 2

) 200 ( . 1000 12 .

2 1

=

=

=

h b E

l

 M

Lendutan Maksimum di titik A atau berada di ujung adalah :

mm EI x d_A Pl

01 , 0

5 . 150 12 . . 1 10 45 3

200 . 1000

3 ^{2 3}

3 3

=

=

=

2. Lendutan yang Terjadi pada beban di tengah dan di ujung

P

a

l K

Pa

Bid.M akibat P

Kl

Bid.M akibat K

Mx

 bk dbk

dck

A

 cp

Masing – masing dapat dijabarkan menjadi : 1. db = dbp + dbk

2. dc = dcp + dck

3. b = bp + bk

4. ^c = ^cp + ^ck

a. Lendutan di titik B akibat beban P dan K db = dbp + dbk,

mm

x x

EI a Kl EI l

d_b Pa

8 , 41

5 . 150 12 . . 1 10 45 . 3

200 . ) 500

100 200

. 3 ( 5 . 150 12 . . 1 10 45 . 6

100 . 1000

) 3 3 6 (

3 2

3

3 2

2 3 2

=

+

−

=

+

−

=

b. Lendutan di titik C akibat beban P dan K dc = dcp + dck

) 3 6 ( 3

2 3

a EI l

Ka EI

d_c = Pa + −

mm d

x x

d

c c

7 , 17

) 100 200

. 3 ( 5 . 150 12 . . 1 10 45 . 6

100 . 500 5

. 150 12 . .1 10 45 . 3

100 . 1000

3 2

2

3 2

3

=

− +

=

c. Sudut pada titik B akibat Beban P dan K

b = bp + bk

EI Kl EI Pa

b 2 2

2 2

+

 =