PERANCANGAN MEKANISME SPREADER GANTRY CRANE DENGAN KAPASITAS 40 TON DENGAN TINGGI ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG
DIPAKAI DI PELABUHAN LAUT
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
MUHAMMAD ANHAR PULUNGAN NIM. 040401049
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia dan rahmatNya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Mesin Pemindah Bahan, yaitu “ PERANCANGAN MEKANISME SPREADER GANTRY CRANE KAPASITAS ANGKAT 40 TON DENGAN TINGGI ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG DIPAKAI PADA PELABUHAN LAUT “.
Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing.
Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Abdul Kholid Pulungan. Spd dan Ibunda Iswita, adik-adik tersayang (Muhammad Iqbal Pulungan dan Mailita Sari Pulungan) atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan tanggung jawab yang selalu menyertai penulis, dan kepada saudari Aninta Khairunnisa yang telah memberikan penulis semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Ir. Alfian Hamsi, M.SC , selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing penulis hingga Skripsi ini dapat terselesaikan,
3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,ST, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU,
4. Bapak Ir. Tugiman, MT dan Ir Jaya Arjuna MSc sebagai dosen pembanding yang dapat menyempurnakan hasil dari seminar saya.
5. Bapak/ Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.
6. Bapak Sigit selaku pembimbing dari PT. PELABUHAN INDONESIA I UNIT TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang telah banyak memberikan data survei kepada penulis,
7. Bapak Drs. H. M. Edy Zulkarnain, AK, MSi selaku pembimbing dari PT.
PELABUHAN INDONESIA I UNIT TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang telah banyak memberikan data kepada penulis
8. Teman-teman stambuk 2004 khususnya, yang menjadi teman diskusi dan menemani penulis selama mengikuti studi dan menyusun skripsi ini.
9. Serta semua pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini berguna bagi kita semua.
Semoga Allah SWT selalu menyertai kita.
Medan, Maret 2009 Penulis,
Muhammad Anhar Pulungan 040401049
DAFTAR ISI
KATA PENGHANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Perancangan... 1
1.2 Tujuan Perancangan ... 2
1.3 Batasan Masalah Perancangan ... 2
1.4 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Mesin Pemindah Bahan ... 4
2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat ... 4
2.3 Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ... 5
2.4 Gantry Crane ... 8
2.5 Cara Kerja Gantry Crane ... 11
2.5.1 Gerakan Hoist ... 11
2.5.2 Gerakan Transversal ... 11
2.5.3 Gerakan Longitudinal ... 12
2.5.4 Spesifikasi Perancangan ... 12
2.5.5 Spreader ... 12
2.5.5.1 Tali Baja ... 13
2.5.5.2 Puli dan Sistem Puli ... 14
2.5.5.3 Drum ... 16
BAB III METHODOLOGI PERANCANGAN MEKANISME SPREADER ... 20
3.1 Pengumpulan Data ... 20
3.2 Parameter yang diamati ... 21
3.2.1 Karakteristik Mesin Pengangkat ... 21
3.2.2 Number of bend Puli ... 22
3.2.3 Kondisi Operasi ... 22
3.3 Perhitungan Mekanisme Gantry ... 23
3.4 Perhitungan Mekanisme Spreader ... 28
3.4.1 Perhitungan Tali Baja ... 28
3.4.2 Perhitungan Drum... 33
3.4.3 Perhitungan Puli... 36
3.4.4 Perhitungan Spreader ... 37
3.4.5 Perhitungan Motor Penggerak Spreader ... 43
3.4.5.1 Perhitungan Transmisi Mekanisme Spreader ... 46
3.4.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I ... 47
3.4.5.3 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I ... 50
3.4.5.4 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat II ... 52
3.4.5.5 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat III ... 54
3.4.6 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Spreader ... 57
3.5 Perhitungan Mekanisme Trolley ... 60
3.5.1 Perhitungan Tali Baja ... 60
3.5.2 Perhitungan Drum... 67
3.5.3 Perhitungan Puli... 69
3.5.4 Perhitungan Motor Penggerak Trolley ... 69
3.5.5 Perhitungan Transmisi Mekanisme Trolley ... 72
3.5.5.1 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I ... 73
3.5.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat II ... 74
3.5.5.3 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat III ... 75
3.6 Perhitungan Konstruksi Boom dan Girder ... 77
3.6.1 Perhitungan Boom ... 77
3.6.2 Perhitungan Girder ... 80
3.7 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Trolley ... 83
3.8 Perhitungan Mekanisme Gantry ... 85
3.8.1 Perhitungan Roda Jalan ... 85
BAB IV PERHITUNGAN BANTALAN dan KOPLING ... 87
4.1 Pehitungan Bantalan Poros Utama Pada Spreader ... 87
4.2 Perhitungan Bantalan Poros Utama Pada Trolley ... 89
4.3. Perhitungan Kopling Pada Spreader ... 90
4.4 Perhitungan Kopling Pada Trolley ... 93
BAB V KESIMPULAN... 95
SARAN ... 97
DAFTAR PUSTAKA... 98
LAMPIRAN ... 99
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1. Effisiensi Puli
2. Harga Minimum Faktor K, e1 dan e2
3. Tipe Tali Baja
4. Jumlah Lengkungan Tali 5. Harga Faktor m, C, C1 dan C2
6. Harga a, z2
7. Sifat Mekanis Baja Paduan 8. Dimensi Alur Drum 9. Diameter Puli 10. Diameter Poros
11. Sifat-sifat Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin 12. Karakteristik Material Gesek
13. Dimensi Bantalan 14. Sifat-sifat Baja Pegas 15. Baja I Profil Normal 16. Baja L Sama Sisi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1 1.1 Gantry Crane 2
2 2.1 Crane Berpalang 7
3 2.2 Crane Girder Tunggal Overhead 7
4 2.3 Crane Girder Ganda Overhead 8
5 2.4 Crane Gantry 8
6 2.5 Crane Semi Gantry 8
7 2.6 Spreader 10
8 2.7 Trolley yang Digerakkan Motor 10
9 2.8 Mobil Crane 11
10 2.9 Gambar Kountainer 11
11 2.10 Puli Tetap Tunggal 16
12 2.11 Sistem pada Drum 17
13 2.12 Drum 18
14 2.13 Diagram Alir pada Spreader 19
15 3.1 Gantry Crane 20
16 3.2 Mekanisme perhitungan dari Gantry 23 17 3.3 Arah Gaya pada batang A dan B 24 18 3.4 Arah Gaya pada titik D 25
19 3.5 Arah Gaya pada titik C 25
20 3.6 Arah Gaya pada titik F 26
21 3.7 Arah Gaya pada titik G 26
22 3.8 Konstruksi Serat Tali Baja 29
23 3.9 Diagram Sistem Mekanisme Pengangkat 30
24 3.10 Diagram Lengkungan Tali 30
25 3.11 Puli 36
26 3.11 Spreader 38
27 3.12 Diagram Pembebanan pada Spreader 38 28 3.13 Diagram Benda Bebas pada tumpuan A 40 29 3.14 Diagram Benda Bebas pada tumpuan B 41
30 3.15 Tranmisi Mekanisme Pengangkat 46
31 3.16 Nama-nama Bagian Roda Gigi 49
32 3.17 Gaya pada Roda Gigi 50
33 3.18 Sistem Rem Pengangkat 57
34 3.19 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek 62 35 3.20 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Cakram 63
36 3.21 Diagram Sistem Trolley 64
37 3.22 Diagram Untuk Menentukan Tegangan Tali 64
38 3.23 Diagram Lengkungan 66
39 3.24 Konstruksi Boom 77
40 3.25 Pembebanan pada Boom 77
41 3.26 Kostruksi Girder 80
42 3.27 Pembebanan pada Girder 81
43 3.28 Diagram untuk menentukan tahanan Gesek 86
44 4.1 Bantalan Gelinding 87
45 4.2 Kopling Flens Kaku 91
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1 3.1 Dimensi-dimensi Puli 36
2 3.2 Tekanan yang DiizinkanDengan Kecepatan Luncur 37 3 3.3 Spesifikasi Hasil Perhitungan Roda Gigi 56 4 3.4 Dimensi Puli pada Mekanisme Trolley 69
DAFTAR NOTASI
Notasi Keterangan Satuan
Q Kapasitas Maksimum Kg
S Tegangan Tali Maksimum Kg
p Kekuatan Putus Tali Kg
K Faktor Keamanan
Pb Beban Patah Kg
W Tahanan Akibat Gesekan Kg
d Diameter Dalam mm
D Diameter Luar mm
F114 Luas Penampang Tali Baja mm2
N Daya Hp
C Faktor KonstruksiTali
r Jari-jari mm
Z Jumlah Lilitan
H Tinggi Angkat m
L Panjang mm
w Tebal mm
v Kecepatan m/s
M Momen Kg.m
n Putaran rpm
I Momen inersia mm4
g Gravitasi m/s2
t Waktu s
i Perbandingan Tranmisi
T Torsi N.m
m Modul mm
a Jarak Sumbu Poros mm
hk Tinggi Kepala Gigi mm
hi Tinggi Kaki Gigi mm
ck Kelonggaran Puncak mm
Ft Gaya Tangensial Kg
A Luas mm2
Y Faktor Bentuk Gigi
Sf Faktor Keamanan Bahan
f Lengkungan Tali Izin mm
Dw Diameter Roda Jalan mm
E Modulus Elastisitas Kg/m2
Fa Gaya Aksial N
Fr Gaya Radial N
b Tegangan Patah Kg/m2
Effisiensi
Sudut Tekan
i Tegangan Izin Kg/m2
Tegangan Geser Kg/m2
Koefisien Efek Massa Koefisien Pengereman Faktor Tahanan Puli
w Tegangan Lentur Kg/m2
Koefisien Gesek
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Perencanaan
Transport jarak jauh tetap merupakan faktor yang sangat penting saat ini sebagai sarana untuk mengangkut barang-barang yang dibutuhkan manusia.
Untuk mengangkut barang dalam jumlah yang banyak serta jarak yang terpisah oleh laut, maka pengangkutan dengan kapal laut merupakan sarana yang paling efektif.
Agar kualitas barang yang diangkut tetap baik, aman dan operasi bongkar muat lebih cepat, maka dibuatlah suatu wadah barang yang dapat diangkut dari pelabuhan ke kapal atau sebaliknya yang disebut dengan peti kemas, dimana wadah tersebut juga dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai tempat penyimpanan barang dan dengan demikian dapat mengurangi biaya pengeluaran.
Kecenderungan untuk memakai peti kemas saat ini semakin tinggi seiring dengan semakin berkembangnya pertumbuhan ekonomi indonesia yang terlihat semakin ramainya kegiatan ekspor dan impor dipelabuhan-pelabuhan besar.
Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan suatu pesawat pengangkat yang dapat mengangkat dan memindahkan peti kemas dari pelabuhan ke kapal atau sebaliknya dengan gerak dan mobilitas yang baik dan aman.
Muatan dapat dibedakan menjadi muatan curah dan muatan satuan. Bahan yang ditangani dalam bentuk curah terdiri atas banyak partikel atau gumpalan yang homogen misalnya: batubara, bijih, semen, pasir, tanah, batu, tanah liat dan sebagainya.
Fasislitas transport mendistribusikan muatan ke seluruh lokasi di dalam perusahaan, memindahkan bahan di antara unit proses yang langsung terlibat dalam produksi, dan membawa produk jadi dan limbah ke tempat produk tersebut akan di muat dan dikirim keluar perusahaan.
1.2. Tujuan Perencanaan
Perencanaan ini bertujuan untuk merancang sebuah pesawat pengangkat yaitu Gentry Crane pada Spreader dan Trolley yang berguna untuk mengangkat peti kemas pada sebuah pelabuhan laut.
1.3 Manfaat Perancangan
Manfaat dari perancangan ini adalah untuk membantu mencari seluruh kekuatan batang yang terjadi pada Gantry, Spreader dan Trolley serta mengaplikasikan ilmu mata kuliah yang berhubungan dengan perancangan ini
1.4. Batasan Masalah Perencanaan
Pada perencanaan ini, Gantry Crane yang direncanakan digunakan untuk kapasitas angkat 40 Ton. Karena luasnya permasalahan yang terdapat pada perencanaan Gantry Crane ini, maka perlu pembatasan permasalahan yang akan dibahas.
Pada perencanaan ini yang akan dibahas adalah mengenai komponen - komponen utama Gantry Crane sebagai berikut : Motor penggerak, kopling, sistem transmisi, rem, dan bantalan pada setiap gerakan gantry.
Gambar 1.1 Gantry Crane
1.5. Sistematika Penulisan
Tugas Akhir ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah, dan sistematika susunan laporan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori mengenai teori mengenai Gantry Crane, pemakaian Gantry Crane serta bagian utama Gantry Crane yang meliputi Roda jalan, Trolley dan Spreader yang dipakai pada pelabuhan laut tersebut.
Bab III : Methodologi Perancangan Mekanisme Spreader
Bab ini berisikan data-data Gantry Crane, dimana pada data-data tersebut akan
dicari perancangan dari gantry, trolley dan spreader tersebut.
Bab IV : Perhitungan Bantalan dan Kopling
Bab ini berisikan mengenai perhitungan bantalan dan kopling dari trolley dan spreader yang akan dirancang.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan yang diperoleh dan saran untuk pengembangan Gantry Crane selanjutnya.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan untuk menyusun laporan ini.
Lampiran
Lampiran berisikan tabel-tabel yang digunakan dalam perhitungan untuk menyusun skripsi yang digunakan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mesin Pemindah Bahan
Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan untuk memindahkan muatan dilokasi pabrik, konstruksi, tempat penyimpanan, pembongkaran muatan dan sebagainya.
Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap aktivitas diatas, akan meningkatkan effesiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.
Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas : 1. Pesawat Pengangkat
Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan memindahkan barang dari suatu tempat ketempat yang lain yang jangkauannya relatif terbatas. Contohnya; Crane, elevator, lift, excalator dll.
2. Pesawat Pengangkut
Pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan tanpa berhenti dan dapat juga mengangkut muatan dalam jarak yang relatif jauh. Contohnya; Conveyor.
Karena yang direncanakan adalah alat pengangkat peti kemas maka pembahasan teorinya lebih di titik beratkan pada pesawat pengangkat.
