KARYA AKHIR
ANALISA DAYA
MESIN BELT KONVEYOR
OLEH :
MUHAMMAD FIKRI UTOMO
045202009
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 ALLAH SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya Akhir ini dengan judul “ANALISA DAYA MESIN BELT KONVEYOR”.
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 Ir. Isril Amir, sebagai Dosen Pembimbing penulis.
2. Bapak DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU.
3. Bapak Tulus Burhanuddin ST, MT selaku Sekertaris Program Studi Teknologi Mekanik Industri.
4. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, Msc selaku Koordinator Program Studi Teknologi Mekanik Industri.
5. Orang tua saya tercinta Bapak Ir. Hardi Muardi dan Ibu Ismituty yang telah banyak memberikan perhatian, nasihat, doa, dan dukungan baik moril maupun materil.
6. Kakak saya Lili Ayu Wulandhari yang telah memberikan semangat dan motivasi kepada penulis.
7. Bang Bambang dan Bang Yusuf yang telah membantu dalam menyelesaikan pembuatan Belt Conveyor.
8. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
9. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang Syawal, dan bang Izhar Fauzi.
10. Rekan satu tim dalam pengerjaan karya akhir ini Arsyi Akbar Fadly Siregar dan Franklin Ginting
11. Rekan mahasiswa Nofan Miranza, Muhammad Samsul Ginting, Jefri, Hendrik, Lekad, Tulus, Wahyu, dan Iqbal serta rekan-rekan stambuk ’04 yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu yang sudah banyak membantu.
12. Teman yang telah banyak memberi dukungan Wahyu NP, Vina Darmawan, Ari SH dan Muhammad Deni.
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 ALLAH SWT yang dapat memberikan
limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.
Medan, April 2009 Penulis
MUHAMMAD FIKRI UTOMO NIM : 045202009
DAFTAR ISI LEMBARAN JUDUL
SPESIFIKASI TUGAS
KATA PENGANTAR ………. i
DAFTAR ISI ……… iii
DAFTAR GAMBAR ……… vii
DAFTAR TABEL ……….. viii
BAB I PENDAHULUAN ………. 1
1.1 Latar Belakang ………. 1
1.2 Batasan Masalah ……….. 2
1.3 Tujuan Penulisan Laporan ………. 2
1.4 Manfaat ……….. 3
1.5 Metodologi Pengumpulan Data ………. 4
BAB II LANDASAN TEORI ………. 7
2.1 Pengertian Umum ……….. 7
2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkut ………... 8
2.3 Konstruksi Belt Konveyor ……… 14
2.3.1 Sabuk ……….. 16
2.3.2 Roller Idler ………. 19
2.3.3 Sistem Penggerak ………... 26
2.3.4 Puli (pulley) ……… 27
2.3.5 Dudukan Sabuk ……….. 29
2.3.7 Pengencang Sabuk ……….. 30
2.3.8 Alat Pemuat dan Pencurah ……….. 31
2.3.9 Pembersih Sabuk ………. 31
2.3.10 Rem Otomatis ……… 32
BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI ……….. 34
BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN ………. 35
4.1 Material Yang Diangkut ………... 35
4.1.1 Karakteristik Material Yang Diangkut ……… 35
4.1.2 Sifat Spesifik Material Yang Diangkut ………... 35
4.1.3 Bentuk Dan Ukuran Material Yang Diangkut ……… 35
4.1.4 Berat Material Yang Diangkut ……… 36
4.1.5 Kondisi Pemuatan ………... 37
4.2 Perancangan Kapasitas Konveyor ……… 38
4.2.1 Lebar Sabuk ……… 38
4.2.2 Panjang Lintasan Konveyor ………... 38
4.2.3 Penetapan Kecepatan Konveyor Sabuk ………. 39
4.2.3 Penetapan Kapasitas Konveyor ………. 39
4.3 Perhitungan Komponen Utama ……… 40
4.3.1 Perhitungan Sabuk ………. 41
4.3.2 Perhitungan Roller Idler ………. 42
4.3.2.1 Jarak Antara Roller Idler ……….. 43
4.3.2.2 Beban Pada Roller Idler ………... 44
4.3.2.3 Poros Roller Idler ………. 48
4.3.2.4 Perhitungan Bantalan Roller Idler ……… 49
4.4 Analisa Perhitungan Tahanan Dan Tegangan Sabuk ……… 53
4.4.1 Tahanan-Tahanan Gerakan Pada Konveyor……… 53
4.4.2 Perhitungan Tegangan Sabuk ………. 53 4.4.3 Pemeriksaan Kekuatan Sabuk ……… 57 4.4.4 Analisa Daya Elektro Motor ……… 57 4.6 Analisa Beban Yang Dapat Diangkut Oleh Motor Dengan Daya 0,25
HP ……… 59
4.7 Analisa Pengaruh Variasi Beban Terhadap Daya Motor ……… 60 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……… 64
5.1 Kesimpulan ……….. 64 5.2 Saran ……… 65 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
GAMBAR TEKNIK
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Belt Conveyor ……… 10
Gambar 2.2 Apron Conveyor ……… 10
Gambar 2.3 Bucket Elevator ………. 11
Gambar 2.4 Bucket Elevator Dan Bagian-Bagiannya ………... 12
Gambar 2.5 Escavator ……… 12
Gambar 2.6 Screw Conveyor ………. 13
Gambar 2.7 Roller Conveyor ………. 14
Gambar 2.8 Konstruksi Konveyor Sabuk ……….. 15
Gambar 2.9 Cara Penyambungan Sabuk ………... 17
Gambar 2.10 Potongan Melintang Sabuk ………. 19
Gambar 2.11 Trough Roller Idler ………. 20
Gambar 2.12 Flat Roller Idler ……… .. 21
Gambar 2.13 Sistem Transmisi Daya Penggerak ………. 26
Gambar 2.14 Puli (Pulley) ……… 27
Gambar 2.15 Snup Pulley ………. 28
Gambar 2.16 Bed Pada Portable Konveyor ……….. 29
Gambar 2.17 Base Dan Guard Rails ………. 30
Gambar 2.18 Scew – Type Take – Up ……….. 31
Gambar 2.19 Bentuk – Bentuk Hopper ……… 31
Gambar 2.20 Sikat Pembersih Sabuk ………... 32
Gambar 2.21 Rem Otomatis ………. 33
Gambar 4.1 Dimensi Material Yang Diangkut ………. 36
Gambar 4.2 Sabuk Yang Digunakan ……… 41
Gambar 4.3 Flat Roller Idler ……… 42
Gambar 4.4 Distribusi Beban Pada Roller Idler ……….. 46
Gambar 4.5 Bantalan (bearing) ……… 53
Gambar 4.6 Distribusi Gaya Tarik Pada Sabuk Konveyor ………... 55
DAFTAR TABEL
Table 4.1 Kondisi Pemuatan Unit Load ... 37 Tabel 4.2 Pengaruh Variasi Beban Terhadap Daya Motor ……… 63
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Setiap orang pasti menginginkan kemudahan-kemudahan didalam menyelesaikan pekerjaan dalam hidupnya, baik itu pekerjaan yang ringan maupun pekerjaan berat yang beresiko tinggi. Seperti kita ketahui bersama, dewasa ini teknologi yang begitu cepat telah dapat menggantikan pekerjaan-pekerjaan manusia dimana segala pekerjaan manusia tersebut ingin diselesaikan dengan hasil yang sesuai kita inginkan.
Mesin adalah salah satu contoh penerapan teknologi yang mempunyai peran utama dalam kehidupan kita, dimana suatu energi, seperti energi listrik diubah menjadi energi gerak yang menghasilkan suatu usaha didalam penggunaannya. Mesin selalu berkembang karena jenis pekerjaan yang semakin beragam selalu mencari alternate-alternatif yang baru dalam usaha mempermudah pekerjaan itu.
Dari banyak jenis konstruksi mesin angkut atau konveyor adalah salah satu peralatan yang memegang peranan penting di industri-industri. Mesin konveyor secara umum cara kerjanya adalah dengan menghantarkan beban dari suatu tempat ketempat lainnya. Konveyor sesuai arah gerak pemindahnya dibagi dalam dua jenis, yaitu pemindah dengan arah naik turun (vertical) dan dengan arah mendatar (horizontal).
Melihat betapa pentingnya mesin konveyor tersebut, sehingga timbul keinginan untuk mengangkatnnya sebagai objek pembahasan untuk laporan Karya
Akhir. Adapun alasan lain karena konveyor memiliki berbagai disiplin ilmu yang telah dipelajari selama bangku perkuliahan.
1.2. Batasan Masalah
Dalam penulisan Karya Akhir ini, penulis menganalisa Sistem Konveyor Spesifikasi horizontal. Karena perhitungan akan dibahas sangat banyak, disini penulis membuat batasan masalah hanya pada bagian analisa daya
1.3. Tujuan Penulisan Laporan
Adapun tujuan dibuatnya Karya Akhir ini adalah :
1. Menyelesaikan masa perkuliahan Program Studi Diploma IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara.
2. Mengetahui kerja dari Mesin Belt Konveyor.
3. Mengembangkan Ilmu Pengetahuan, baik teori maupun praktek yang diperolah di bangku perkuliahan.
4. Menambah dan mendalami ilmu tentang sistem konveyor
5. Untuk menghitung sistem transmisi, reducer speed, dan perhitungan transmisi poros
6. Mengaplikasikan ilmu yang didapat selama perkuliahan untuk digunakan dalam proses perancangan mesin belt conveyor sebagai prototipe Karya Akhir nantinya.
1.4 Manfaat
1.4.1 Bagi mahasiswa/i
1. Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis perkerjaan yang ada dilapangan.
2. Sebagai bahan untuk mengenal berbagai aspek ilmu perusahaan baik langsung maupun tidak langsung.
3. Memperoleh kesempatan untuk melatih keterampilan dalam melakukan perkerjaan atau kegiatan lapangan.
1.4.2 Bagi Program Studi
1. Sebagai sarana untuk memperkenalkan Program Studi Diploma-IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, pada lingkungan masyarakat dan perusahaan.
2. Sebagai sarana untuk memperoleh kerja sama antara pihak fakultas dengan perusahaan.
3. Sebagai masukan dari penerapan disiplin ilmu dari kurikulum tersebut, apakah masih ada relevansinya dengan keadaan dilapangan.
1.4.3 Bagi Perusahaan/Instansi
1. Sebagai bahan bandingan atau usulan bagi perusahaan di dalam usaha menyelesaikan permasalahan diperusahaan.
2. Sebagai bahan untuk mengetahui eksistensi perusahaan dari sudut pandang masyarakat khususnya mahasiswa/i yang melakukan Karya Akhir.
3. Sebagai mitra perusahaan berupa teori ilmu pengetahuan yang berguna untuk memperbaiki sistem kerja yang lebih baik.
4. Sebagai sumbangan perusahaan didalam peranannya untuk memajukan pembangunan dibidang pembangunan.
1.5 Metodologi Pengumpulan Data
Dalam melaksanakan Karya Akhir dilakukan kegiatan-kegiatan yang meliputi :
1. Persiapan dan orientasi
Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk kegiatan penelitian, pengenalan perusahaan, membuat permohonan Karya Akhir, membuat proposal dan konsultasi pada dosen pembimbing.
2. Studi Kepustakaan
Studi litaratur yaitu mempelajari buku-buku karangan ilmiah yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.
3. Peninjauan Lapangan
yaitu melihat langsung keadaan perusahaan, wawancara dengan pimpinan atau staff perusahaan sehingga dapat diperoleh gambaran perusahaan, organisasi dan menejemen dan proses produksi.
4. Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang akan digunakan penyusunan laporan Karya Akhir dengan cara :
a. Pengamatan langsung terhadap objek
b. Data yang menyangkut tentang perusahaan seperti sejarah berdirinya, lokasi perusahaan, struktur organisasi, sumber bahan buku peralatan produksi serta proses produksi.
c. Melihat buku-buku manual Operasi Pabrik.
d. Melakukan wawancara dengan pihak mekanik dan ikut serta dalam pengerjaan peralatan produksi yang rusak.
5. Analisa dan Evaluasi Data
Yakni data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing.
6. Membuat Draft Laporan
Yaitu membuat penuliasan Draft Karya Akhir sehubungan dengan data yang diperoleh dari perusahaan.
7. Asistensi
Melaporkan hasil penulisan Karya Akhir kepada dosen pembimbing siap untuk diketik dan dijilid.
Bagan alir persiapan penulisan Karya Akhir
Gambar 1.1 Diagram Alir Pengerjaan Laporan Karya Akhir Persiapan dan orientasi
Studi Kepustakaan
Peninjauan Lapangan
Analisa dan Evaluasi Data
Membuat Draft Laporan
Asistensi
Penulisan Laporan
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Pengertian Umum
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang industri memberi dampak yang positif didalam kehidupan kita. Teknologi tersebut diciptakan bertujuan untuk membantu manusia dalam melakukan aktivitas untuk memenuhi kebutuhannya secara efektif dan efisien. Hal tersebut dapat dilihat pada industri-industri dimana konveyor digunakan sebagai alat transportasi dalam proses pengolahan bahan baku menjadi bahan jadi atau bahan setengah bahan jadi.
Dalam perencanaan sebuah konveyor harus diperhatikan elemen-elemen yang digunakan terutama pada system transmisinya, dimana putaran output yang diberikan besarnya diharapkan lebih kecil dari daya penggeraknya.
Menurut N. Rudenko, 1996, Pengelompokan perlengkapan pemindah bahan berdasarkan desainnnya dibagi atas:
1. Perlengkapan pengangkatan, adalah kelompok mesin dengan peralatan pengangkat yang bertujuan untuk memindahkan muatan biasanya dalam satu bac.
2. Perlengkapan pemindah, adalah kelompok mesin yang mungkin tidak mempunyai peralatan pengangkat, tetapi yang memindahkan secara berkesinambungan.
3. Perlengkapan permukaan overhead adalah kelompok mesin yang mungkin juga tidak dilengkapi dengan peralatan pengangkat biasanya menangani muatan dalam satu bac.
Fasiltas pengangkat harus dapat memindahkan muatan ketujuan yang ditentukan dalam waktu yang dijadwalkan. Perlengkapan pengangkat harus dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan dan tugas-tugas lainnya. Alat ini harus aman dalam pengoperasiannya, dan ekonomis baik dalam biaya dan modal awalnya.
2.2. Klasifikasi Pesawat Pengangkut
Dalam pengklasifikasiannya diambil menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan memperhatikan kondisi operasi khasnya, misalnya: crane dibagi menjadi crane metalurgi, konstruksi, pelabuhan dan sebagainya.
Menurut N. Rudenko, 1996, kelompok perlengkapan pengangkat berikut ini mempunyai cirri khas yang berbeda diantarannya:
1. Mesin pengangkat, adalah kelompok mesin yang bekerja secara periodic yang didesain sebagai peralatan pesawat angkat, atau untuk mengangkat dan memindahkan muatan atau sebagai mekanisme tersendiri bagi crane atau elevator.
2. Mesin pengangkut, adalah kelompok mesin yang digunakan untuk memindahkan muatan berupa curahan (bulk material) maupun bentuk satuan (unit load) secara berkesinambungan (terus-menerus) tanpa berhenti dan dapat memindahkan muatan dalam jarak yang relative jauh. Pesawat ini pada umumnya tidak memiliki peralatan pengangkat.
Untuk pengelompokan dari pesawat pengangkut dapat didasarkan pada kelebihan atau kekurangan dari pesawat konveyor tersebut yang bersifat khusus antara lain:
1. Berdasakan Prinsip Kerjanya.
Pesawat pengangkut dibagi, pesawat yang dapat bekerja terus-menerus (continuous action), dan pesawat pengangkut yang bekerja sekarang periodic (interniten action).
2. Berdasarkan jenis material yang diangkut.
Pesawat pengangkut dapat dibagi menjadi pesawat pengangkut material curahan (bulk load), pesawat pengangkut material berbentuk satuan (unit load), atau pesawat pengangkut campuran muatan tumpahan dan muatan satuan.
3. Berdasarkan rancangan konstruksinya
Pesawat pengangkut ini dapat dibedakan dua jenis yaitu:
a. Konveyor dengan alat Bantu pembawa (with pulling member), seperti:
1. Belt Conveyor
Belt conveyor dapat digunakan untuk memindahkan muatan satuan (unit load) amupun muatan curah (bulk load) sepanjang garis lurus (horizontal) atau sudut inklinasi terbatas. Belt conveyor secara intensif digunakan disetiap cabang industri.
Gambar 2.1. Belt Conveyor 2. Apron Conveyor
Apron conveyor (disebut juga scraper flight conveyor) terdiri dari frame, penggerak, take-up sprocket, apron/ slat, traveling roller, feed hoppers, dan discharge spout. Apron conveyor digunakan untuk memindakan berbagai macam muatan curahdan satuan baik horizontal maupun membentuk sudut inklinasi. Conveyor ini secara luas digunakan di industri kimia, metalurgi, pertambangan batubara, industru permesinan, dan banyak industri lainnya.
Gambar 2.2. Apron Conveyor
3. Bucket Elevator
Bucket elevator berfungsi untuk menaikkan muatan curah (bulk loads) secara vertical atau dengan kemiringan (incline) lebih dari 700 dari bidang datar. Bucket elevator terdiri dari pulley atau sprocket penggerak, bucket yang berputar mengelilingi sprocket atas dan bawah, bagian penggerak, pengencang (take- up), casing, dan transmisi penggerak.
Gambar 2.3. Bucket Elevator
Gambar 2.4. Bucket Elevator dan Bagian-bagiannya 4. Escavator
Escavator merupakan salah satu alat berat yang digunakan untuk memindahkan material. Escavator banyak digunakan
untuk menggali parit, meratakan permukaan tanah, mengangkut dan memindahkan material, dan pertambangan.
Gambar 2.5. Escavator
b. Konveyor tanpa alat pembantu (without pulling member), seperti:
1. Screw Conveyor
Screw conveyor biasanya terdiri dari poros yang terpasang screw yang berputar dalam trough dan unit penggerak. Pada saat screw yang berputar, material dimasukkan melalui feeding hopper ke screw yang bergerak maju akibat daya dorong (thrust) screw. Poros dan screw berputar sepanjang lintasan casing berbentuk U (U-shaped), material yang dipindahkan diisikan kedalam trough oleh satu atau lebih cawan pengisi (feed hopper). Bahan dikeluarkan pada ujung trough atau bukaan bawah trough.
Gambar 2.6. Screw Conveyor 2. Roller Conveyor
Roller Conveyor adalah suatu alat pengangkutan bahan, dimana konstruksi dan sistem angkut ini terdiri dari roller-roller, Roller ini biasanya terbuat dari tabung baja yang didalamnya ada Bearing, Sistem ini mempunyai keuntungan konstruksi yang dapat berbelok-belok sesuai dengan kebutuhan modern, jarak dan kapasitas angkutnya yang terbatas.
Gambar 2.7. Roller Conveyor
Gambar 2.8 memperlihatkan, konveyor sabuk memiliki komponen utama berupa sabuk yang terdapat diatas roller-roller penumpu. Sabuk digerakkan oleh motor penggerak melalui satu puli, dimana gerakan sabuk merupakan gerakan translasi dengan lintasan datar atau miring tergantung dengan kebutuhan dan perancangannya. Material yang diletakkan diatas sabuk bersama sabuk bergerak kearah yang sama.
Pada pengoperasiannya konveyor sabuk menggunakan tenaga penggerak dari elektro motor, motor bensin atau mesin diesel sesuai dengan kondisi lapangan dan kebutuhan dari konveyor sabuk, dengan perantaraan transmisi roda gigi yang dikopel langsung ke puli penggerak.
Sabuk yang terletak diatas roller-rolller akan bergerak melintasi roller dengan kecepatan sesuai putaran dari puli penggerak.
Gambar 2.8. Konstruksi Konveyor Sabuk Keteragan gambar:
1. Drive pulley
2. Pengencang sabuk ( take-up) 3. Roller idler
4. Snup
5. Belt (Sabuk)
6. Rangka 7. Tail pulley
Menurut Spivakovsky, 1996, penetapan kapasitas konveyor bergantung pada panjang lintasan konveyor, jumlah muatan yang dapat dilayani pada saat bersamaan dan jarak antar muatan. Dengan demikian diperoleh banyaknya unit muatan yang dapat dilayani oleh konveyor terdebut pada saat yang sama adalah:
tan int PanjangMua
asan PanjangL
Z (2.1)
Sedangkan menurut Spivakovsky, 1996. Untuk menghitung jarak antara unit local load (a) dapat mengunakan persamaan sebagai berikut:
tan PanjangMua Z
gKonveyor SisaPanjan
a (2.2)
Dimana: Z = Unit Muatan
Menurut Spivakovsky, 1996, Kapasitas untuk pesawat konveyor dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut:
a V xG
Q3,6 (2.3)
Dimana: G = Berat Muatan a = Jarak Muatan
V = Kecepatan Sabuk Konveyor 2.3.1. Sabuk (Belt)
Sabuk adalah salah satu elemen utama dari konveyor sabuk. Sabuk dapat terbuat dari bahan karet, katun rayon, polyester, dan asbes. Sabuk yang baik harus memiliki kekuatan yang tinggi, flexible serta tahan lama. Ditinjau dari persyaratan ini maka jenis sabuk yang terdiri dari beberapa lapisan katun dan karet merupakan
jenis sabuk yang baik. Sabuk ini mempunyai bahan dasar katun dilapisi dengan karet dan nylon yang bertujuan untuk menahan abrasive, menahan sabuk dari kelembaban, serta memiliki kekuatan dan kekakuan agar sabuk menahan beban maksimum antara roller idler tanpa terjadi lendutan terlalu besar. Tebal lapisan karet pada lapisan atas tersebut langsung dengan material yang diangkut.
Gambar 2.9. memperlihatkan, sabuk yang digunakan memiliki sambungan, hal ini tidak dapat dihindari karena sabuk yang digunakan pada suatu konveyor sabuk sangat panjang, terhadap beberapa cara penyambungan sabuk.
Gambar 2.9. Cara Penyambungan Sabuk
Menurut Spivakovsky, 1996, untuk mencari berat sabuk persatuan panjang dapat digunakan rumus sebagai berikut:
Wb = 1,1 x B (I x δ + δ1 + δ2) (2.4)
Dimana:
δ = tebal lapisan sabuk i = Jumlah lapisan sabuk
δ1 = Tebal lapisan besar sabuk dibebani δ2 = Tebal lapisan sabuk tidak dibebani B = Lebar sabuk
Sedangkan menurut Spivakovsky, 1996, untuk pemeriksaan kekuatan dan tegangan sabuk dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Untuk menghitung kekuatan sabuk
B fk Kt Smax.
(2.5)
Dimana:
B = Lebar sabuk
Smax = Gaya tarik maksimum yang diterima sabuk
fk = Faktor keamanan disesuaikan dengan jumlah lapisan sabuk (i)
Untuk mengitung tegangan sabuk
S1 = Smin (2.6)
S2 = S1 + (qb + qm) LA . Cosβ . f (qb + qm) H (2.7)
S3 = K . S2 (2.8)
S4 = S3 + qb . LA . Cos β . f . + qb . H (2.9) Maka:
S4 = S1 . eμθ (hokum euler) (2.10) Dimana:
LA = Panjang keseluruhan konveyor
L = Panjang konveyor sabuk terhadap sumbu horizontal H = Tinggi konveyor sabuk terhadap sumbu vertical
qm = Berat muatan per meter F = Koefisien gesek sabuk θ = Susut belit sabuk
μ = Faktor gesekan antara sabuk dan puli
Pada bagian sambungan ini, kekuatan sabuk berkisar antara 80% sampai dengan 85% dari kekuatan sabuk keseluruhannya.
Pada perencanaan ini dipilih bahan sabuk adalah karet (rubber) yang dilapisi polyester pada permukaannya untuk memperhalus bagian permukaan tersebut dan diperkuat dengan lapisan nylon fiber pada lapisan dalamnya.
Gambar 2.10. memperlihatkan, potongan melintang dari sabuk dengan bahan karet yang dilapisi polyester dan diperkuat dengan nylon fiber.
Gambar 2.10. Potongan Melintang Sabuk 2.3.2. Roller Idler
Berupa sebuah silinder atau rol yang dapat berputar pada porosnya yang berfungsi untuk menumpu (supported) belt dan beban. Roller Idler dipakai pada belt konveyor yang memindahkan material berbentuk unit (load). Pada umumnya bahan roller dapat dibuat dari pipa atau besi cor atau bahan yang lebih ringan (plastic).
Terdapat sua macam bentuk susunan roller idler, yaitu flat roller idler dan throughed roller idler.
a. Throughed Roller Idler
Gambar 2.11. Trough Roller Idler
Roller idler jenis ini disebut juga roller pembawa (earrying) roller yang berfungsi sebagai penyokong sabuk bersama material yang diangkut agar tidak tertumpa. Throghed roller idler ini memiliki sudut kemiringan yang dapat mencapai 400 terhadap sumbu horizontal, namun untuk mencegah terjadinya tekukan sabuk terlau tajam, umumnya besarnya sudut ini adalah 200 - 300.
b. Flat Roller Idler
Gambar 2.12. memperlihatkan, roller jenis ini dipasang secara horizontal.
Roller jenis ini digunakan unruk membawa muatan yang tidak dikhawatirkan tertumpah atau terjatuh dari konveyor. Biasanya roller jenis ini digunakan pada konveyor yang menangani muatan satuan (unit load). Pada konveyor yang menggunakan thoughed roller idler, roller ini dipakai sebagai roller pembalik
(return roller) yang kegunaannya sebagai pendukung sabuk pada sisi balik dimana tidak terdapat lagi muatan.
Gambar 2.12. Flat Roller Idler
Jarak untuk roller dengan berat muatan yang diangkut dan kekuatan sabuk.
Jarak roller pembalik tidak membawa muatan diatasnya. Pada roller ini digunakan bantalan yang berfungsi untuk menumpu roller idler pada poros. Maka perlu diperhatikan system pelumasan yang akan digunakan pada bantalan agar operasi komponen tetap lancar. Oli merupakan pelumasan yang ukup baik untuk ini, tetapi oli dapat merusak sabuk yang terbuat dari karet, sehingga pelumasan yang kental (viscos lubricant) lebih disukai.
Pada pembuatan ini diketahui roller idler yang digunakan dalah jenis flat roller idler.
Menurut Spivakovsky, 1996, untuk mencari dimensi dari plat roller plat roller idler menggunakan rumus:
Diameter flat roller idler - Diameter dalam
2 DR
D (2.11)
Dimana:
DR = Diameter roller idler Dimana:
t = (0,02.D) + 10
Panjang flat roller idler
Lr = 1,2 x B (2.13)
Dimana:
B = Lebar sabuk
Jarak antara roller idler
2
tan PanjangMua
L (2.14)
Sedangkan menurut Spivakovsky, 1996, untuk menghitung gaya-gaya yang terjadi pada roller idler menggunakan rumus:
Berat roller idler
) 4 (
. 2 2
d D L l
W
(2.15) Dimana:
L = panjang roller idler l = berat jenis roller idler D = diameter luar roller idler d = diameter dalam roller idler
Berat roller idler persatuan panjang
L
Wr W (2.16)
Dimana:
W = berat roller idler L = jarak antara roller idler
Berat muatan yang diterima dari masing-masing roller idler
L erIdler JumlahRoll Wmr G
(2.17)
Dimana:
G = berat muatan
Gaya yang diterima satu roller idler
Wtot = (Wmr + Wb + Wr) . L (2.18) Dimana:
Wmr = berat muatan yang diterima Wb = berat sabuk per satuan panjang Wr = berat roller idler
L = jarak antara roller idler
Menurut Ir. Sularso, 1983, besarnya gaya pada baja tumpuan dapat dihitung dengan dengan rumus:
2 ) (l RB W
RA tot
(2.19)
Dimana:
Wtot = gaya yang diterima satu roller idler l = panjang flat roller idler
Sedangkan menurut Ir. Sularso, 1983, untuk menghitung besarnya momen lentur yang terjadi pada tengah batang roller idler menggunakan rumus:
8 ) ( 2
max
l M Wtot
(2.20)
Menurut Shigley, 1986, tegangan lentur yang terjadi pada roller idler dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Z Mmax
max
(2.21)
Dimana:
Mmax = Momen lentur maximum Z = Modulus elastis
Sedangkan menurut Shigley, 1986, momen lentur yang terjadi pada poros roller idler dapat dihitung dengan rumus:
) 2 (
.
max RcX Lp X
M (2.22)
Dimana:
Rc = Gaya raksi tumpuan Lp = Panjang poros roller idler X = Lp/2
Menurut Ir. Sularso, 1983, untuk mencari dimensi dari bantalan untuk roller idler dapat menggunakan rumus:
3 max max
2 , 10
ds
T M
(2.23)
Sedangkan menurut Ir. Sularso, 1983, untuk mencari dimensi dari bantalan untuk roller idler dapat menggunakan rumus:
Berat Poros
l ds Lp
Wp . .
4 . 2
(2.24)
Dimana:
Lp = Panjang poros
l = Berat jenis bahan poros
Beban yang diterima masing-masing bantalan
2 RA Wp
Fr (2.25)
Beban ekivalen pada bantalan Fa
Fr V
X. . 1.
Pr (2.26)
Dimana:
X = Faktor pembebanan radial
V = Faktor pembebanan untuk cincin luar yang berputar Fa = Gaya aksial
Beban nominal dinamis spesifik Pr
Fn.
Cr Fh (2.27)
Dimana:
Fh = Faktor unsure pemakaian Fn = Faktor besaran
2.3.3. Sistem Penggerak
Gambar 2.13. Sistem Transmisi Daya Penggerak
Dalam pengoperasian konveyor sabuk menggunakan tenaga penggerak motor listrik, dimana poros motor listrik dirangkaikan dengan system transmisi melalui kopilng fleksibel, dari system transmisi roda gigi reduksi gaya penggerak diteruskan kepuli penggerak dengan menggunakan penggerak flens.
Menurut Spivakovsky, 1996, untuk mengetahui daya elektro motor yang dibutuhkan unuk menggerakkan pesawat konveyor dapat menggunakan rumus:
Menghitung tahanan pada drive puli )
(
' S4 S1 K
Wdr (2.28)
Dimana:
K’ = Faktor tahanan puli
Menghitung gaya tangensial pada drive puli
dr
o S S W
W ( 4 1) (2.29)
Menghitung daya motor penggerak
102 .v
N Wo (2.30)
Dimana:
v = Kecepatan sabuk 2.3.4. Puli (Pulley)
Gambar 2.14. Puli (pulley)
Pada suatu konveyor sabuk terdapat puli yang terletak diujung-ujung konveyor yang berfungsi untuk menumpu sabuk. Puli terletak pada ujung dimana berkaitan dengan sumber daya penggerak disebut puli penggerak (drive puli) dan puli yang terletak pada ujung yang lainnya disebut puli yang digerakkan (tail pulley). Dimana kedua puli ini pada dasarnya sama saja yang terdiri dari roller yang berbentuk silinder terbuar dari besi cord an ditumpu pada poros dengan bantalan,
Pada penggerak berfungsi sebagai penggerak sabuk, dimana gerak putar dari roda gigi diubah ke gerak linier pada sabuk. Koefisien gerak sabuk dan puli
harus cukup besar agar sabuk dapat digerakkan oleh puli penggerak untuk mengatasinya maka pili dilapisi denagn lapisan semacam karet.
Gambar 2.15. memperlihatkan. Puli yang digerakkan berfungsi sebagai penggerak sabuk, dan juga dapat mengencangkan sabuk. Fungsi dari puli ini adalah memperbesar sudut kontak antara sabuk dengan puli penggerak sehingga dapat mengatasi terjadinya slip pada puli penggerak.
Gambar 2.15. Snup Pulley Dimana:
α = Sudut balik sabuk
Menurut Spivakovsky, 1996, untuk menghitung dimensi puli (pulley) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
Dimeter puli
Dp ≥ K.1 Dimana:
K = factor perbandingan
Tebal puli
Tp = 0,02.Dp + 1
Diameter tali puli Dtp = 80%.Dp
Diameter snup puli
Dsp = 60%.Dp 2.3.5. Dudukan Sabuk (bed)
Gambar 2.16. memperlihatkan, bed adalah tempat atau dudukan komponen-komponen portable belt conveyor, seperti sabuk, roller idler, drive pulley, tail pulley dan lain sebagainya. Bed biasanya terbuat dari baja yang dikombinasikan atau di design dengan proses pengelasan, dikeling atau dengan sambungan baut.
Gambar 2.16. Bed Pada Portable Belt Conveyor 2.3.6. Base dan Guard Rails
Gambar 2.17, memperlihatkan, base dan guard rails berfungsi untuk menempatkan atau menumpu semua komponen-komponen dari konveyor sabuk dan juga mengacuhkan perpindahan dari material yang diangkut. Base dan guard
rails biasanya terbuat dari plat baja ber profil yang dikombinasikan atau dirakit dengan proses pengelasan, dikeling atau dengan sambungan baut.
Gambar 2.17. Base dan Guard Rails 2.3.7. Pengencang Sabuk
Gambar 2.18. memperlihatkan, pengencang sabuk dapat dilakukan dengan menarik puli dan terminalnya dengan menggunakan alat mekanis misalnya ulir dengan roda gigi ruch pinion, kombinasi ulir dengan pegas atau dengan menggunakan pemberat. Hal ini dilakukan untuk menghindari gesekan yang berlebihan akibat terjadinya lendutan dan menyesuaikan tegangan tegangan yang diinginkan serta mereduksi tegangan yang terjadi agar terjadi tidak slip antara sabuk dan puli. Alat Bantu untuk perancangan sabuk ini disebut take up.
Pada pembahasan ini diketahui pegencang sabuk yang digunakan jenis ulir (screw) dengan pertimbangan konstruksi yang sederhana dan perawatan yang mudah.
Gambar 2.18. Scew – Type Take – Up 2.3.8. Alat Pemuat dan Pencurah
Gambar 2.19. memperlihatkan, system pemuatan dan pencurahan pada suatu konveyor digunakan hooper ini mempunyai konstruksi yang hamper sama.
Dimana alat ini terdiri dari tiga bagian yang berbentuk silinder atau prismatic yang menyempit kebawah. Alat ini berfungsi sebagai alat penampung dan mengarahkan material dan pemuat menuju pengangkut.
Gambar 2.19. Bentuk – bentuk Hopper 2.3.9. Pembersih Sabuk (belt clean)
Gambar 2.20. memperlihatkan pembersih sabuk digunakan untuk membersihkan permukaan sisi balik sabuk, dimana mungkin saja masih terdapat
sisa-sisa muatan menempel. Untuk material yang kering dapat digunakan pembersih dengan mempergunakan alat yang berbentuk plat yang dilapisi karet dan untuk material-material yang basah dan melekat biasanya digunakan alat berupa sikat dan serat kapron yang berputar.
Tetapi karena konveyor yang digunakan ini melayani muatan berbentuk satuan (unit load), maka pembersih sabuk ini tidak termasuk dalam pembahasan.
Gambar 2.20. Sikat Pembersih Sabuk 2.3.10. Rem Otomatis
Apabila terjadi sesuatu hal yang menyebabkan terhentinya operasi dari portable konveyor, maka kemungkinan beban akan meluncur kembali bersama belt. Hal ini akan terjadi apabila komponen longitudinal dari berat beban lebih besar dari gaya tahanan gesek untuk bergeraknya belt. Untuk mengatasi hal ini dapat ditempatkan rem otomatis (special hold back brake) pada poros utama, atau pada tempat-tempat yang menanjak (incline)
Gambar 2.21. Rem Otomatis
Pada konveyor menggunakan motor listik yang ditransmisikan ke V-puli melalui V-belt. Putaran dari V-puli selanjutnnya menggerakkan roda gigi pinion dari dalam
BAB III
PENETAPAN SPESIFIKASI 3.1 Pendahuluan
Dalam perancanaan Portable Belt Conveyor 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 performance pada Portable Belt Conveyor ini.
3.2 Penetapan Kapasitas Belt Conveyor
Kapasitas mesin belt conveyor direncanakan mampu mengangkut 17,3 ton/ jam bahan yang akan didiangkut dengan menggunakan belt (sabuk).
3.3 Perencanaan Sistem Transmisi
Untuk memindahkan putaran motor ke poros penggerak direncanakan menggunakan sistem transmisi poros dan reducer (menggunakan Roda Gigi) dan disesuaikan dengan kebutuhannya. Dalam perencanaan mesin belt konveyor ini direncanakan putaran akhirnya adalah 37 rpm dan kecepatan sabuk 0,11 m/s.
3.4 Spesifikasi Perencanaan.
Jenis Material : Unit load termasuk dalam krat, karung, kotak.
Kapasitas : 17,3 ton/ jam
Sistem transmisi : Poros dan reducer
BAB IV
ANALISA DAN PERHITUNGAN
4.1 Material Yang Diangkut
Peninjauan terhadap material yang diangkut perlu dilakukan dalam pembahasan konveyor. 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 konveyor sabuk ini adalah material yang termasuk dalam 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 konveyor. Material dengan ukuran maksimum yang dapat diangkut adalah krat minuman yang merupakan jenis material yang berbentuk satuan (unit), dari hasil survey studi yang dilakukan
300
400
350
dilapangan diperoleh bahwa untuk kemudahan memindahkan material. Jadi salah satu ukuran material yang akan diangkut adalah panjang = 350 mm, lebar = 400 mm, tinggi = 300 mm
Gambar 4.1. Dimensi Material Yang Diangkut 4.1.4. Berat Material Yang Diangkut
Berat material yang diangkut oleh konveyor sabuk sangat penting untuk diketahui, karena karakteristik ini sangat berpengaruh pada kekuatan dan kemampuan konveyor sabuk tersebut dalam pengoperasiannya. Dari hasil pengujian yang dilakukan didapatkan beban efisien yang dapat diangkut oleh belt konveyor ini adalah 20 kg. Apabila digunakan beban diatas 20 kg motor dapat mengangkut beban tersebut namun suhu motor menjadi tinggi atau motor mengalami overheating sehingga demi keamanan digunakan hanya beban 20 kg kebawah.
Dengan demikian berat muatan (G) adalah 20 kg, dan berat tersebut ditetapkan sebagai berat maksimal yang akan diangkut oleh pesawat konveyor tersebut.
4.1.5. Kondisi Pemuatan
Kondisi pemuatan adalah cara yang dilakukan dalam memuat material ke konveyor. Apakah muatan/ material yang dibuat dengan cara manual, yaitu mengangkat muatan dengan tangan dan meletakkannya diatas sabuk konveyor, atau muatan yang diterima dari konveyor lain atau juga muatan yang dimuat ke konveyor dengan menggunakan peralatan lain seperti crane atau robot.
Jarak antara muatan juga merupakan cakupan dari karakteristik ini. Selain itu juga tentang cara peletakan atau menyusun muatan diatas sabuk.
Berikut adalah kondisi pemuatan pada konveyor sabuk menangani muatan pada unit load pada table 4.1.
Table 4.1. Kondisi Pemuatan Unit Load
Pada konveyor sabuk dibahas, ditetapkan bahwa kondisi pemuatan adalah pemuatan maksimal, muatan dimuat pada konveyor secara manual dan tidak boleh ditumpuk meningkat bahwa konveyor yang dirancang memiliki kemiringan 100 – 300 yang akan mengakibatkan muatan yang diangkut akan terjatuh dan pecah sedangkan jarak antar muatan bergantung pada jumlah muatan yang dapat
dilayani oleh konveyor pada saat bersamaan. Hal ini akan dibahas pada pembahasan selanjutnya.
4.2 Perancangan Kapasitas Konveyor 4.2.1 Lebar Sabuk (weight belt)
Pada umumnya ukuran lebar sabuk menurut ASTM adalah 14, 20, 24, 30, 36, 42, 48, 50, 54, 60, dan 108 inchi. Sedangkan lebar sabuk yang diproduksi di eropa mempunyai ukuran 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2200, 2400, 2600, 2800, dan 3000 mm.
Ada beberapa hal yang menjadi bahan pertimbangan dalam pemilihan lebar sabuk, yaitu:
1. Lebar sabuk dari suatu system konveyor merupakan factor penentu dari kecepatan dan kapasitas konveyor tersebut.
2. Lebar dari sabuk ditentukan oleh ukuran material yang diangkut.
Dengan mempertimbangkan factor ekonomis, solusi dan situasi dari konveyor serta bentuk dan ukuran dimensi muatan, dari data yang ada lebar sabuk konveyor serta bentuk dan ukuran dimensi muatan, dari data yang ada lebar sabuk konveyor (b) yang digunakan adalah: 500 mm.
4.2.2. Panjang Lintasan Konveyor
Untuk menentukan panjang lintasan konveyor sabuk, perlu dipertimbangkan kondisi pemuatan disekitar konveyor tersebut dan pengembangannya dimasa yang akan mendatang.
Mengingat konveor ini dapat digunakan dimana saja selama dalam proses pengangkutan horizontal tanpa ada sudut kemiringan. Maka digunakan konveyor dengan panjang lintasan belt 1375 mm.
4.2.3. Penetapan Kecepatan Konveyor Sabuk
Menurut Spivakovsky, 1996, untuk kecepatan sabuk konveyor (v) yang melayani unit load pada umumnya ditetapkan sebesar 0,1 – 0,7 m/s.
Hal ini dimaksudkan unutk memudahkan soal pemuatan dan pembongkaran muatan dari konveyor, dan juga harus dipertimbangkan bahwa muatan dapat diambil sebelum muatan tersebut mencapai ujung konveyor, maka kecepatan sabuk konveyor (v) untuk mengangkut unit loads tersebut ditetapkan:
0,11 m/s.
4.2.3. Penetapan Kapasitas Konveyor
Penetapan kapasitas konveyor bergantung pada panjang lintasan konveyor, jumlah muatan yang dapat dilayani pada saat bersamaan dan jarak antar muatan.
Panjang lintasan konveyor yang digunakan adalah 1375 mm. dari ketentuan pemuatan muatan konveyor diketahui panjang muatan berhubungan dengan lebar lintasan konveyor yang digunakan adalah: 500 mm. Dengan demikian berdasarkan persamaan 2.1 maka diperoleh banyaknya unit muatan yang dapat dilayani oleh konveyor tersebut pada saat yang sama adalah:
9 , 350 3
1375 tan
int
mm
mm PanjangMua
asan PanjangL
Z
Untuk mendapatkan jarak antara unit load (a) maka diasumsikan Z = 3 unit, sehingga dibutuhkan pesawat konveyor sepanjang: 3 x 350 = 1050 mm
Berarti panjang lintsan pesawat konveyor yang digunakan bersisa sepanjang : 1375 – 1050 = 325 mm
Jarak sebesar 325 mm ini digunakan sebagai jarak antara unit load (a), menurut persamaan 2.2. maka diperoleh jarak muatan unit load adalah:
tan PanjangMua Z
gKonveyor SisaPanjan
a
mm mm
a 350
3
325
= 458 mm = 0,458 m
Menurut persamaan 2.3. untuk menghitung kapasitas pesawat konveyor dapat diketahui dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
a V xG Q3,6 Dimana:
G = Berat muatan = 20 kg a = Jarak muatan = 0,458 m
v = kecepatan sabuk = 0,11 m/s (lampiran 5)
ms m
x kg
Q 0,11
458 , 0 6 20 ,
3
= 17,3 ton/jam
Maka didapat kapasitas dari konveyor sebesar 17,3 ton/jam.
4.3. Perhitungan Komponen Utama
Komponen utama portable belt konveyor yang dianalisa antara lain 1. Sabuk (belt)
2. Roller Idler 3. Motor Penggerak
4.3.1. Perhitungan Sabuk
Pada umumnya didalam pemilihan jenis sabuk, hal-hal yang harus diperhitungkan adalah:
a. Pemilihan bahan sabuk b. Berat Sabuk
c. Dimensi sabuk
Menurut spivakovsky, 1996, bahan sabuk (belt) yang digunakan adalah bahan sabuk jenis Nylon, bahan ini memiliki kekuatan tarik patah tiap lapisan sebesar 100 kg/cm.
Menurut persamaan 2.4. Untuk mencari berat sabuk per satuan panjang dapat digunakan rumus sebagai berikut:
Wb = 1,1 x B (I x δ + δ1 + δ2) Dimana:
δ = tebal lapisan sabuk = 1,5 mm
i = Jumlah lapisan sabuk = 1 lapis (lampiran 3)
δ1 = Tebal lapisan besar sabuk dibebani = 1 mm (lampiran 3) δ2 = Tebal lapisan sabuk tidak dibebani = 1,5 mm (lampiran 3) B = Lebar sabuk = 500 mm
Gambar 4.2 Sabuk Yang Digunakan
Maka diperoleh:
Wb = 1,1 x B (I x δ + δ1 + δ2)
= 1,1 x 0,5 (1 x 1,5 + 1 mm + 1,5 mm)
= 2,2 kg/m x 9,81 m/s2
= 21,6 N/m
Massa sabuk dihitung dengan menggunakan timbangan seberat = 2 kg 4.3.2. Perhitungan Roller Idler
Yang perlu diperhatikan dalam memilih roller idler adalah mempertimbangkan bentuk dari material yang diangkut, pada konveyor sabuk yang dibahas diketahui bentuk material yang diangkut muatan satuan, maka pada konveyor sabuk ini dipilih roller jenis flat roller idler, seperti terlihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Flat Roller Idler
Menurut Spivakovsky, 1996, diameter roller idler D = 60 mm, untuk lebar sabuk 500 mm, tetapi ada ketentuan bahwa pada konveyor yang melayani
unit load, muatan harus ditumpu setidaknya oleh dua roller idler pada saat bersamaan, maka dengan menetapkan bahwa muatan ditumpu oleh dua roller.
Diameter dalam dapat dihitung menggunakan persamaan 2.11
2 DR
d
2
60
d = 30 mm
Namun pada saat perancangan alat portable Belt Conveyor tidak menggunakan roller idler dengan ukuran yang berbeda-beda, besar diameter roller idler yang dipergunakan sama dengan besar diameter puller penggerak sabuk.
Bedasarkan persamaan 2.13. Untuk mencari panjang Flat Roller Idler dapat menggunakan rumus:
Lr = 1,2 . B
= 1.2 . 500 = 600 mm 4.3.2.1. Jarak Antara Roller Idler
Jarak antara roller idler (L) untuk konveyor sabuk melayani unit load dikaitkan dengan ketentuan bahwa muatan harus ditumpu, setidaknya dua roller pada saat bersamaan, berdasarkan persamaan 2.14. maka jarak antara roller idler adalah sebesar:
2
tan PanjangMua L
mm
L 175
2 350
Hal ini disesuaikan dengan referensi literature yang ada bahwa untuk pemindahan beban bentuk satuan (unit), untuk berat muatan diatas 10 kg – 50 kg,
jarak tumpu rollernya ditetapkan sebesar 0,1 – 0,4 m, dan harus ditumpu oleh dua roller idler.
4.3.2.2. Beban Pada Roller Idler
Beban pada roller idler merupakan daya lintang yang terdiri dari berat roller idler, berat sabuk dan berat muatan, untuk beban unit sabuk merupakan beban merata, sedang untuk berat muatan unit merupakan beban terpusat.
Bedasarkan persamaan 2.15. Berat roller idler dapat diasumsikan dengan berat silendris maka dapat digunakan rumus:
) 4 (
. 2 2
d D L l
W
Dimana:
Lr = Panjang roller idler = 600 mm
l = Berat jenis roller idler = 7,15 x 10-6 kg/mm3 D = Diameter luar roller idler = 60 mm
d = Diameter dalam roller idler = 30 mm Maka:
) 30 60 ( 6 - 10 x 4 7,15
600
. 2 2
W
= 2,77 kg
Sedangkan bersamaan 2.16. berat roller idler persatuan panjang sabuk dapat dicari menggunakan rumus:
L Wr W
Dimana:
L = jarak antara roller
= 175 mm = 0,175 m
W = Berat roller idler = 2,77 kg Maka:
m Wr kg
175 , 0
77 ,
2
= 15,8 kg/m x 9,81 m/s2
= 155,3 N/m
Menurut persamaan 2.17. Berat Muatan yang diterima oleh masing-masing roller idler adalah:
L erIdler JumlahRoll Wmr G
Dimana:
G = Berat muatan = 20 kg l = Jarak roller idler = 0,175m Maka:
) 175 , 0 ( 2
20 Wmr
= 57,14 kg/m x 9,81 m/s2 = 560,6 N/m
Sedangkan menurut persamaan 2.18. Gaya yang diterima satu roller idler adalah:
Wtot = (Wmr + Wb + Wr) . L Dimana:
Wmr = Berat muatan yang diterima = 560,6 N/m
Wb = Berat sabuk per satuan panjang = 21,6 N/m
Wr = Berat roller idler = 155,3 N/m
L = Jarak antara roller idler = 0,175 m
Maka:
Wtot = (560,2 + 21,6 + 155,3) . 0,175 = 128,99 N
Diasumsikan beban terdistribusi merata pada roller idler seperti pada gambar 4.4
Gambar 4.4 Distribusi beban Pada Roller Idler
Berdasarkan persamaan 2.19. untuk mencari besarnya gaya pada baja tumpuan dapat dicari dengan rumus:
2 ) (l RB W
RA tot
Dimana:
Wtot = Gaya yang diterima satu roller idler = 128,99 N l = Panjang roller idler = 600 mm = 0,6 m
Maka:
2
) 6 , 0 ( 99 ,
128 N m
RB
RA
= 38,7 N.m
Sedangkan berdasarkan persamaan 2.20. Untuk mencari besar momen lentur maksimum yang terjadi pada tengah batang menggunakan rumus:
8 ) ( 2
max
l M Wtot
8
) 6 , 0 ( 99 ,
128 2
max
m
M N
= 5,8 N.m
Menurut persamaan 2.21. Untuk mencari tegangan lentur yang terjadi pada roller idler adalah:
Z Mmax
max
Dimana:
Z = Modulus penampang silinder/ pipa
= ( )
. 32
4
4 d
D D
Maka:
) (
. . 32
4 4
max
max D d
D M
= (0,03 0,0088 ) 03 , 0 8 , 5 32
4 4
= 22,04 x 105 N/m2
4.3.2.3. Poros Roller Idler
Berdasarkan standard ukuran poros dan dimensi roller idler, diasumsikan poros roller idler (ds) = 24,3 mm, panjang poros (Lp) = 700 mm, maka beban yang bekerja pada poros idler adalah:
a. Reaksi tumpuan
Berdasarkan persamaan 2.19 besarnya gaya pada reaksi tumpuan dapat dihitung menggunakan rumus:
2 Lp RB W
RA tot
Dimana:
W tot = Gaya yang diterima satu roller idler = 128,99 N Lp = Panjang poros = 700 mm = 0,7 m
Maka:
2 7 , 0 99 ,
128
Rc
= 45,15 N.m
b. Momen Lentur Maksimum
Berdasarkan persamaan 2.22 untuk menghitung momen lentur yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
) 2 (
.
max RcX Lp X
M
Dimana:
Rc = Gaya reaksi tumpuan = 45,15 N.m X = Lp/2
= 0,7/2 = 0,35 m
Maka:
) 35 , 0 7 , 0 2 (
35 , 0 15 , 45
max
M
= 2,8 N.m
c. Tegangan Lentur Maksimum pada Poros
Berdasarkan persamaan 2.23 tegangan lentur yang terjadi pada poros roller idler dapat dihitung menggunakan rumus:
3 max max
2 , 10
ds
T M
Dimana:
Mmax = Momen lentur maksimum = 2,8 N.m ds = Poros roller idler = 24,3 mm = 0,0243 m
Maka:
max 3
0243 , 0
8 , 2 2 , 10
T
= 1,99 x 106 N/m2
Bahan poros dipilih dari bahan konstruksi mesin S45C (sularso 1939), dengan kekuatan tarik sebesar 4,9 x 107 N/m2, maka dari analisis dapat disimpulkan bahwa poros aman untuk digunakan, karena 4,9 x 107 N/m2 > 1,99 x 106 N/m2 .
4.3.2.4 Perhitungan Bantalan Roller Idler
Perhitungan bantalan roller idler didasarkan pada beban yang diterima masing-masing bantalan, karena bantalan didalam penggunaannya diketahui
hanya menerima beban radial saja, maka gaya yang bekerja pada bantalan adalah gaya-gaya pada poros ditambah dengan berat poros itu sendiri.
a. Berdasarkan persamaan 2.24. untuk encari berat poros adalah sebagai berikut:
l ds Lp
Wp . .
4 . 2
Dimana:
ds = Diameter poros roller idler = 24,3 mm Lp = Panjang poros = 700 mm
l
= Berat jenis bahan poros = 7,84 x 10-6 kg/mm3Maka:
10 x 7,84 . 700 4 .
3 , 24
. 2 -6
Wp
= 1,72 kg x 9,81 m/s2 = 16,9 N
b. Berdasarkan persamaan 2.26. untuk mencari beban yang diterima masing- masing bantalan adalah:
2 RA Wp Fr
2
9 , 15 16 , 45
= 53,6 N
c. Berdasarkan persamaan 2.26. untuk mencari beban ekivalen dapat dicari dengan persamaan:
Fa Fr V
X. . 1.
Pr
Dimana:
X = Faktor pembebanan radial = 0,56 untuk baris tunggal
V = Faktor pembebanan untuk cincin luar yang berputar = 1,2 Fa = 0, karena tidak terjadi pembebanan aksial pada bantalan Maka:
Pr = (0,56 . 1,2 . 53,6) + 1 . 0 = 36,02 N
d. Berdasarkan persamaan 2.27. Untuk mencari beban nominal dinamis spesifik dapat menggunakan rumus:
Pr Fn. Cr Fh
Dimana:
Fh = Faktor umur pemakaian = (Lh/500)1/2
Dimana:
Lh = Umur bantalan = 50.000 jam Maka:
Fh = (50.000/500)1/2 = 4,57
Fn = Faktor besaran = (3,33/n)1/3 Dimana:
n = Putaran roller idler
= D v .
. 60
v = Kecepatan belt = 0,11 m/s
D = Diameter roller idler = 60 mm = 0,06 m Maka:
n = .0,06 11 , 0 . 60
= 37 rpm Maka:
Fn = (3,33/37) 1/3
= 0,45 Maka:
Cr = .36,02 45 , 0
57 , 4
= 365,6 N
Dari perhitungan diatas, diketahui bahwa besarnya beban nominal dinamis dinamis spesifik yang terjadi (365,6 N) lebih kecil dari beban nominal spesifik bantalan (3120 N).
Dengan demikian bantalan jenis ini aman untuk digunakan. Berdasarkan kapasitas dinamis spesifik (C) dapat dipilih dalam tabel jenis dan ukuran bantalan.
Gambar 4.5. Bantalan (Bearing) 4.4 Analisa Perhitungan Tahanan Dan Tegangan Sabuk
Beban yang dibutuhkan oleh sabuk adalah beban yang terdiri dari muatan yang diangkut, berat sabuk itu sendiri, serta tahanan-tahanan yang terjadi pada system pesawat konveyor.
4.4.1. Tahanan-tahanan Gerakan Pada Konveyor
Ketika sabuk bergerak terjadi tahanan-tahanan yang disebabkan oleh:
a. Gesekan antara sabuk dengan roller idler
b. Akibat lengkungan sabuk yang terjadi pada gulungan puli
c. Gesekan antara sabuk dengan landasan diam (stationary run way)
Tahanan yang terjadi akibat gesekan antara sabuk dengan roller idler pada konveyor sabuk dibagi atas tahanan pada bagian sisi pembebanan dan pada bagian sisi tidak berbeban return idler (kembali tanpa beban)
4.4.2. Perhitungan Tegangan Sabuk
Untuk menghitung tegangan sabuk (belt) dari sebuah system konveyor sabuk, terlebuh dahulu menentukan titik 1 (S1 = Smin)
S1 = Smin
S2 = S1 + (qb + qm) LA . Cosβ . f + (qb + qm) H S3 = K . S2
S4 = S3 + qb . LA . Cosβ . f + qb . H
Dari hukum Euler, dimana tidak terjadi slip antara sabuk dan pulley maka berlaku persamaan:
S4 = S1 . eµθ Dimana:
LA = Panjang keseluruhan konveyor
L = Panjang konveyor sabuk terhadap sumbu horizontal H = Tinggi konveyor sabuk terhadap sumbu vertical qb = Berat sabuk per meter = 2,2 kg/m
qm = Berat muatan per meter
= m
kg m
kg a
G 43,67
458 , 0
20
f = Koefisien gesek sabuk = 0,02 (lampiran 6) θ = Sudut belit sabuk = 1800 (lampiran 4)
µ = Faktor gesekan antara sabuk dan puli = 0,30, untuk sudut belit sabuk sebesar α = 1800 dan bahan puli terbuat dari besi cor atau puli baja dengan kondisi operasi normal, maka harga µ = 0,30 (lampiran 4) K = K > 1 (lampiran 5)
(min)
S1
(max)
S4
S2
S3
Distribusi gaya tarik pada sabuk dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4.6. Distribusi Gaya Tarik Pada Sabuk Konveyor
“Analisa Perhitungan Untuk Sudut β0 = 00 (posisi datar)”
Berdasarkan persamaan 2.6 untuk mencari besarnya harga S1 dapat dicari dengan menggunakan rumus:
S1 = Smin
Berdasarkan persamaan 2.7 untuk mencari besarnya harga S2 dapat dicari dengan menggunakan rumus:
S2 = S1 + (qb + qm) LA . Cosβ . f + (qb + qm) H
= S1 + (2,2 + 43,67) 1,375m . Cos 00. 0,02 + (2,2 + 43,67) 1,375m x Sin 00
= S1 + 1,26 kg
Berdasarkan persamaan 2.8 untuk mencari besarnya harga S3 dapat dicari dengan menggunakan rumus:
S3 = K . S2
= 1. (S1 + 1,26)
= 1 S1 + 1,26 kg
Berdasarkan persamaan 2.9 untuk mencari besarnya harga S4 dapat dicari dengan menggunakan rumus:
S4 = S3 + qb . LA . Cosβ . f + qb . H
= S3 + (2,2 . (1,375 . Cos00) . 0,02) + (2,2 . (1,375m x Sin 00))
= 1 S1 + 1,26 kg + 3,025 kg
= 1 S1 + 4,285 kg
Sedangkan berdasarkan persamaan 2.10, hubungan S4 dengan S1
dinyatakan dalam persamaan euler, sehingga:
S4 = S1 . eµθ
Dimana harga eµθ = 2,56, sehingga:
1 S1 + 4,285 kg = S1 . 2,56 (1 – 2,56) S1 = - 4,285
S1 = 1,56 -
4,285 -
= 2,75 kg Maka dari persamaan diatas didapat:
S1 = 2,75 kg
S2 = 2,75 kg + 1,26 kg
= 4,01 kg
S3 = 1. (2,75 kg + 1,26 kg)
= 4,01 kg
S4 = 1 . (2,75 + 4,285 kg)
= 7,035 kg
4.4.3. Pemeriksaan Kekuatan Sabuk
Setelah dimensi bahan beban yang terjadi pada sabuk diketahui, kekuatan sabuk perlu diperiksa dengan menentukan factor keamanannya.
Berdasarkan persamaan 2.5, untuk pemeriksaan kekuatan tegangan sabuk dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
B fk Kt Smax.
Dimana:
Kt = Kekuatan tarik izin sabuk persatuan lebar B = Lebar sabuk = 500 mm
Smax = Gaya tarik maksimum yang diterima sabuk
= 7,035 kg/m (untuk sudut β = 00 )
fk = Faktor keamanan disesuaikan dengan jumlah lapisan sabuk (i)
= 9 (ditentukan untuk i = 1 sampai 4) Maka:
m Kt kg
5 , 0
9 . 035 ,
7
= 126 kg/m
= 1,26 kg/cm
4.4.4. Analisa Daya Elektro Motor
Untuk dapat mengetahui besar daya elektro motor yang dibutuhkan dalam menggerakkan pesawat konveyor, maka terlebih dahulu dilakukan perhitungan terhadap beberapa parameter utama dari pesawat konveyor tersebut antara lain,
a. Berdasarkan persamaan 2.28, untuk menghitung tahanan pada drive pulley (Wdr) dapat menggunakan rumus:
) (
' S4 S1 K
Wdr Dimana:
K’ = Faktor tahanan puli = 0,03 Maka:
) 75 , 2 035 , 7 ( 03 ,
0
dr W
= 0,12 kg
b. Berdasarkan persamaan 2.29, untuk menghitung gaya tangensial pada drive pulley (Wo) dapat menggunkan rumus:
12 , 0 ) 75 , 2 035 , 7
(
o W
= 4,405 kg
c. Berdasarkan persamaan 2.30, untuk menghitung daya elektro motor penggerak (N) dapat dicari dengan menggunakan rumus:
102 .v N W
Dimana:
Wo = Gaya tangensial pada drive pulley = 152,17 kg v = Kecepatan belt konveyor
= 0,11 m/s
Maka daya motor penggerak adalah:
102 11 , 0 . 405 ,
4 kg ms
N = 0,022 KW = 0,03 hp
Dari hasil analisa perhitungan yang telah dilakukan ternyata daya motor yang digunakan pada konveyor ini masih cukup mengangkut beban diatas 20 kg, namun pada saat pengujian belt konveyor motor bekerja pada beban 20 kg lebih
efisien dibandingkan beban diatas 20 kg sehingga ditetapkan beban yang efisien diangkut adalah 20 kg.
4.5. Analisa Beban Yang Dapat Diangkut Oleh Motor Dengan Daya 0,25 hp Berdasarkan persamaan 4.1 untuk menghitung beban maksimal yang dapat diangkut oleh motor 0,25 hp, dapat dicari dengan menggunakan rumus:
VG
G 75.Pm
max (4.1)
Dimana:
Gmax = Beban maksimum Pm = Daya Motor Vg = Kecepatan Beban
Sebelum mengetahui berapa beban maksimun konveyor kita terlebih dahulu menghitung kecepatan konveyor yang berpengaruh pada kecepatan beban (benda yang diangkut).
Diketahui:
Daya Motor (Pm) = 0.25 Hp Putaran Motor (nm) = 1480 Rpm Reducer dengan perbandingan Ratio 1 : 40
Sehingga putaran pada Roda Gigi 1 (RG1) = Putaran Motor = 1480 Rpm Putaran pada Roda Gigi 2 (RG2) = n2 = 1480 : 40 = 37 Rpm
Diameter roller conveyor = 60 mm = 0,06 m
Putaran roller pada belt conveyor (nr) = n2 = 37 Rpm
Untuk mencari kecepatan belt konveyor (Vc) dan kecepatan beban (Vg) dengan menggunakan rumus:
