2. analisis tenaga alat berat

III. ANALISIS TENAGA ALAT BERAT

Menganalisa tenaga alat berat merupakan langkah penting yang harus dilakukan sebelum menghitung menghitung produksi kerja alat berat terutama alat angkut seperti dump-truck dan wheel tractor scraper. Tenaga alat berat akan menentukan sanggup tidaknya sebuah alat bergerak melintasi permukaan lintasan,tenaga alat juga sangat menetukan cepat atau lambatnya waktu penyelesaian pekerjaan.

Jadi tenaga merupakan salah satu faktor yang cukup menetukan berhasil tidaknya alat angkut dalam melaksanakan pekerjaannya, maka ada tiga tenaga yang harus dipertimbangkan dalam mengoperasikan alat berat yaitu :

1. TENAGA YANG DIBUTUHKAN ( Power Required )

2. TENAGA YANG TERSEDIA ( Power Available)

3. TENAGA YANG DAPAT DIGUNAKAN ( Power Usable )

1. Tenaga Yang dibutuhkan Tenaga yang dibutuhkan adalah tenaga

yang diperlukan untuk menggerakkan alat berat pada permukaan lintasan.

Tenaga yang dibutuhkan dipengaruhi oleh dua faktor :

a. Berat Total Alatb. Daya Hambat yang terjadi

antara roda dan permukaan Jalan

a. Berat total alat adalah berat alat kosong ditamba dengan

berat muatan

Gross Vehicle Weight = Emty Weigh + Load Weight

G V W = E W + L W

Berat Total Alat = Berat Alat Kosong + Berat Muatan = Berat Alat Kosong + Kapasitas * Berat isi

b. Daya Hambat yang terjadi antara roda dan permukaan Jalan

Daya hambat adalah daya yang terjadi antara roda dan permukaan jalan yang biasanya disebut Total Resistance ( TR ) dipengaruhi oleh dua faktor :

1). Tahanan Gelinding atau Tahanan Guling

( Rolling Resistance = RR )

2). Tahanan Kelandaian atau Tahanan Kemiringan

( Grade Resistence = GR )

1). Tahanan Gelinding ( Rolling Resistance = RR )

Tahanan gelinding adalah daya hambat yang terjadi antara roda dan permukaan jalan. Besar atau kecilnya tahanan gelinding tergantung dari beberapa faktor antara lain :

◦Jenis permukaan jalan◦Penetrasi ban◦Beban pada roda◦Kelenturan roda◦Gesekan pada bahagian dalam

Untuk menentukan berat angka faktor rolling resistance permukaan jalan memang sulit. Bila tidak dilakukan pengujian lansung dilapangan. Namun sebagai pedoman dalam perhitungan telah ditetapkan berat angka faktor rolling resistance beberapa jenis permukaan jalan yang sering dijadikan patokan dalam industri pemindahan tanah lihat (tabel 3.1). Bila data tentang faktor rolling resistence suatu jenis permukaan jalan tidak diketahui dapat dihitung dengan menggunakan rumus umum berikut :

Rolling Resistence = 2 % X GVW Tahanan Gelinding = 20 kg/ton x GVW RR = 20 kg/ton x GVW

Secara umum :

RR = Rolling Resistance r = Faktor Rolling

Resistance GVW = Berat total alat

RR = r x GVW

Rolling Resistance dalam % dalam kg/ton RR = 3 % = 30 kg/ton RR = 4 % = 40 kg/ton

Penetrasi Ban

Penetrasi ban terjadi akibat lunaknya permukaan jalan yang dilintasi, akan mengakibatkan penambahan daya hambat.

Setiap Penetrasi 1 inci menimbulkan RR =15

kg/ton ( 1,5 % )

Setiap Penetrasi 1 cm menimbulkan RR = 6 kg/ton ( 0,6 % )

2). Tahanan Kelandaian ( Grade Resistence = GR ) dan

( Grade Asistence = GA )

Tahanan kelandaian adalah daya hambat yang terjadi atau dialami oleh setiap alat yang melewati lintasan yang mempunyai kemiringan ini timbul akibat adanya pengaruh gravitasi bumi.

Tahanan Kelandaian ( Grade Resistance )

GR = Tahanan Kelandaian k = faktor Kelandaian % GVW = Berat total alat

GR = % k x GVW

Suatu kemiringan seperti dibawah ini :

C

1/10 1

A B 10

kelandaian = 10 % GR = 10 % = 100 kg/ton

Tenaga yang dibutuhkan untuk alat dapat

bergerak :

Tenaga Yang dibutuhkan = Kg atau ton

GVW = Kg atau ton

Total Resistance ( TR ) = % atau kg /ton

Tenaga dibutuhkan = GVW X Total Resistance ( TR ) = GVW X ( RR + GR + Pen. Ban )

Example :

Sebuah Wheel Tractor Scraper dengan berat kosong 40 ton, kapasitas muat adalah 30 m3 dan membawa tanah berpasir dengan berat isi 2000 kg/m3. alat ini beroperasi pada suatu proyek dengan kondisi jalan angkut mempunyai Rolling Resistance ( RR = 4% ), serta kemiringan jalan GR = 3 %, jalan dalam kondisi becek dengan penetrasi sedalam 3 cm. Berapakah tenaga yang dibutuhkan oleh alat tersebut untuk bergerak.

Solusi : RR = 4 % GR = 3 % Pen = 3 cm

Tenaga yang Dibutuhkan = GVW X Total Resistance ( TR )

Berat Total Alat = Berat alat Kosong + berat Muatan GVW = 40 ton + Berat isi x Kapasitas bak = 40 ton + 2000 kg/m3 x 30 m3

= 40 ton + 60000 kg = 100 ton

Total Resistance

Rolling Resistance ( RR ) = 4 %Grade Resistance ( GR ) = 3 %Penetrasi Ban = 3 x 0,6 % = 1,8 %

Total Resistance ( T R ) = 8,8 % = 88

kg/ton

Jadi Tenaga dibutuhkan = GVW X TR = 100 ton X 88

kg/ton = 8800 kg = 8,8 ton

Soal-soal

1. Sebuah alat berat yang memiliki berat kosong = 35 ton dan

mampu membawa beban seberat 25 ton diatas jalan dengan rolling resistance 40 kg/ton dan dengan tanjakan kemiringan 5 % dan 7 % berapakah total resisten dari kondisi di atas.

2. Sebuah Dump-Truck tipe 769 c / 450 Hp dengan berat

kosong 45 ton dengan kapasitas bak 30 m3 membawa

material dengan berat isi 1800 kg/m3 dengan kondisi

lintasan seperti gambar di bawah ini.

A B

CD

E

RR = 40 kg/ton

GR = 0 %Pen = 2 cm

RR = 50 kg/ton

GR = 3,5 %

RR = 45 kg/ton

GR = 4 %

RR = 55 kg/ton

GR = 4,5 %

Hitunglah tenaga yang dibutuhkan untuk masing-masing section.

A --- B B --- C C --- D D --- E

2. Tenaga yang Tersedia

Tenaga yang tersedia adalah tenaga yang

dapat disediakan oleh mesin alat berat untuk melakukan pekerjaan, dimana tenaga yang tersedia ini merupakan tenaga yang didisein untuk sebuah alat berat agar mampu untuk melakukan jenis pekerjaan tertentu atau kemampuan maksimum alat untuk melakukan pekerjaan.

Jika dalam pekerjaan “ tenaga yang tersedia lebih kecil dari tenaga yang dibutuhkan maka alat tidak akan mampu untuk bergerak”.

Faktor yang mempengaruhi tenaga yang tersedia :

1. Tenaga Kuda atau Hourse Power ( HP ) 2. Kecepatan dan gigi ( Gear )

1. Tenaga Kuda ( HP ) adalah waktu rata-rata untuk melakukan

pekerjaan pekerjaan dan merupakan nilai konstan bagi setiap alat. ( Spesifikasi alat )

Tenaga Kuda ( HP ) = kg / pound Kecepatan = km / jam atau mill /

jam

Tenaga Kuda ( HP ) = Tenaga tarik x Kecepatan

jadi Tenaga tarik atau Tenaga tersedia

Tenaga Kuda ( HP ) Tenaga Tarik = Kecepatan

Tenaga tarik yang tersedia pada alat berat ada dua macam :

1. Drawbar Pull ( Tenaga Tarik pada alat berat

beroda rantai )

atau tenaga tarik yang biasanya digunakan oleh traktor untuk menarik suatu muatan di acu sebagai tarikan batang gandeng traktor

2. Rimpull

Rimpull adalah gaya traksi atau tenaga tarik yang disediakan oleh mesin untuk menggerakkan roda pada Wheel tractor ( roda ban karet dan biasanya dinyatakan dalam “ Kg “

Kecepatan

Effisiensi x HP x 375 Rimpull

Rimpull = Tenaga Tersedia (kg atau ton)HP = Tenaga Kuda ( kilowatt )

Effisiensi = eff ( 80 % -- 85 % ) Kecepatan = Km / jam 375 = angka konstanta untuk

merobah satuan HP dari Kw

menjadi Kg Km/jam

( Kw x 375 kg km/jam )

Rimpull = ( kg atau ton )

Example :1. Sebuah dump-truck model 769

c / 450 HP dengan effisiensi 85 %. Hitunglah

tenaga tarik yang tersedia untuk masing-masing kecepatan berikut ini : No Gigi atau Gear Kecepatan (

km/jam)

1 1 11

2 2 14

3 3 21

4 4 28

5 5 37

6 6 51

Solusi Tenaga tersedia ( Rimpull )

Gear 1

Kecepatan

Effisiensi x HP x 375 Rimpull

ton 13,04

kg 13039,77 11

0 x x 375 Rimpull

85,450

gear 2

gear 3

gear 4

ton 10,245

kg 10245,54 14

0 x x 375 Rimpull

85,450

ton 6,830

kg 6830,357 21

0 x x 375 Rimpull

85,450

ton 5,313

kg 5312,5 27

0 x x 375 Rimpull

85,450

Gear 5

Gear 6

ton 2,813

kg 2812,5 51

0 x x 375 Rimpull

85,450

ton 2,813

kg 2812,5 51

0 x x 375 Rimpull

85,450

Soal 1. Sebuah dump-truck model 773 B/650

HP dengan berat kosong 60 ton, mempunyai kapasitas bak 50 m3 dan membawa sirtu dari suatu lokasi ke lokasi lain seperti tertera pada gambar dibawah ini ;

Berat isi material = 2000 kg/m3

jarak A – B = 1200 m B – C = 1000 m C – D = 800 m D – E = 900 m

A B

CD

E

RR = 40 kg/ton

GR = 0 %Pen = 3 cm

RR = 50 kg/ton

GR = 3,5 %

RR = 50 kg/ton

GR = 4 %

RR = 55 kg/ton

GR = 4,5 %

Hitunglah a. Tenaga yang dibutuhkan untuk masing- masing section b. Tenaga tersedia c. Kecepatan maximum tiap section d. Waktu tempuh dari A ke E dan dari E ke A e. Total Waktu tempuh. Pergi dan pulang.

3. Tenaga Yang Dapat Digunakan

Tidak seluruhnya “ Tenaga yang Tersedia “

dapat digunakan secara penuh untuk menggerakkan alat. Karena ada beberapa kondisi kerja yang membatasinya. Keterbatasan pemanfaatan tenaga tarik inilah yang disebut “ Tenaga Yang Dapat Digunakan “

Tenaga yang dapat digunakan dipengaruhi oleh dua faktor :

1. Faktor Traksi2. Ketinggian Lokasi Pekerjaan dari

permukaan laut

Untuk menentukan beratnya “ tenaga yang dapat digunakan “ dapat dihitung dengan persamaan berikut :

TENAGA YANG DAPAT DI GUNAKAN = BERAT PADA RODA PENGGERAK X FAKTOR TRAKSI X FAKTOR KETINGGIAN LOKASI

1. Koefisien Traksi

Traksi adalah daya cengkeram antara roda atau track dengan permukaan jalan pada waktu kendaraan bergerak . Cengkeraman inilah yang memungkinkan roda dapat bergerak melewati jalan sehingga terjadi slip. Jadi cengkraman akan membatasi tenaga yang dapat digunakan.

Berapapun beratnya tenaga yang tersedia untuk menggerakkan alat , tetapi bila cengkraman atau traksi ( untuk menahan agar roda tidak slip ) kurang mencukupi. Maka alat tidak akan dapat berpindah tempat.

Koefisien Traksi Adalah perbandingan beratnya tenaga

yang dapat dikerahkan pada roda penggerak dengan beban yang bekerja pada roda penggerak tersebut sebelum terjadi slip. Beratnya tenaga yang dimaksud di atas adalah tenaga tarik maksimal yang digunakan sebelum terjadi slip. Sedangkan beban yang bekerja pada roda penggerak merupakan persentase dari berat seluruh kendaraan.

Example :1. Sebuah Dump-truck dengan berat total (GVW) 100

ton ternyata slip setelah ditarik dengan tenaga 40 ton. Berapakah faktor traksi permukaan jalan tersebut jika distribusi berat pada roda penggerak adalah 60 %.

Penyelesaian :Berat alat pada roda penggerak

= 60 % x 100 ton= 60 ton

Faktor Traksi Tenaga tarik sebelum terjadi Slip 40 ton= = =

0,66 Beban pada roda penggerak 60 ton

2. Sebuah Dump-Truck model 769c/450 Hp dengan berat total (GVW) 60 ton, beroperasi pada jalan angkut yang memiliki faktor traksi 0,40 ( jalan tanah liat penuh bekas roda). Berdasarkan spesifikasi diperoleh distribusi berat pada roda penggeraknya 66,7 %. Berapakah tenaga tarik yang dapat digunakan.

Penyelesaian :Tenaga yang dapat digunakan

= Berat alat pada roda penggerak x Faktor Traksi

= ( 66,7 % x 60 ton ) x 0,40= 16,0 ton

Tabel Koefisien Faktor Traksi

N0 Jenis Permukaan Jalan

Jenis Roda

Ban Karet

Rantai( track

)

1 Beton 0,90 0,45

2 Tanah Liat Kering 0,55 0,90

3 Tanah Liat Basah 0,45 0,70

4 Tanah Liat Penuh Bekas Roda Kendaraan 0,40 0,70

5 Pasir Kering 0,20 0,30

6 Pasir Basah 0,40 0,50

7 Penambangan Batu 0,65 0,55

8 Jalan Kerikil ( Gembur / Tidak Padat ) 0,36 0,50

9 Tanah Padat 0,55 0,90

10 Tanah Gembur 0,45 0,60

11 Batubara Timbunan 0,45 0,60

2. Ketinggian Lokasi Dari Permukaan laut

Ketinggian lokasi kerja dari permukaan laut merupakan salah satu faktor yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan tenaga yang tersedia maupun tenaga yang dapat digunakan.

Hilangnya tenaga tarik akibat ketinggian lokasi kerja dari permukaan laut hanya terjadi pada batas-batas tertentu. Secara umum ketinggian lokasi kerja ini akan berpengaruh bila melebihi angka 3000 kaki atau sekitar 900 m, artinya sebelum mencapai ketinggian tersebut tenaga tarik pada alat tidak akan berpengaruh.

Besarnya pengurangan tenaga akibat ketinggian lokasi kerja adalah :

Pengurangan tenaga tarik sebesar 3 % untuk setiap penambahan ketinggian 1000 kaki ( setelah 3000 kaki yang pertama )

Example :Sebuah alat beroperasi pada ketinggian 5000 kaki diatas permukaan laut, berapakah berkurangnya tenaga alat tersebut.Tenaga akan berkurang (5000 – 3000)/1000 x 3%

(2000/1000) x 3 % = 6 %Tenaga dapat digunakan = 100 % - 6 % = 94 % dan dapat dinyatakan dalam angka faktor ketinggian lokasi = 0,94

Ketr.

+ 4000 kaki berkurang (3 %)



+ 3000 kaki

Muka Laut

Pegunungan

Example :

Sebuah Wheel Tractor Scraper dengan berat total 90 ton, bergerak pada suatu permukaan jalan tanah yang cukup keras dengan rolling resistance 40 kg/ton. Disamping itu jalan angkut tersebut juga menanjak 2,5 %, hitunglah tenaga yang dibutuhkan dan tenaga yang dapat digunakan, bila faktor traksi 0,35 dan ketinggian lokasi kerja 7500 kaki dari permukaan laut dengan distribusi berat pada roda penggerak 60 %

Solusi

Tenaga yang dibutuhkan= 90 ton x ( 40 kg/ton + 2,5 % )= 90 ton x ( 40 kg/ton + 25

kg/ton )= 90 ton x ( 65 kg/ton )= 5850 kg = 5,85 ton

Tenaga yang dapat digunakan= ( 90 ton x 0,60 )x 0,35 x ( 100%

- 13,5% )= 16,35 ton

Soal-soal1. Sebuah wheel Tractor scraper dengan berat total 100

ton, bergerak pada suatu permukaan jalan tanah yang cukup keras dengan rolling resistance 60 kg/ton. Disamping itu alat ini juga harus mengatasi tanjakan dengan kemiringan 4%. Hitung tenaga yang dibutuhkan dan tenaga yang dapat digunakan, jika faktor traksi 0,40 dan ketinggian lokasi dari permukaan laut 8000 kaki serta distribusi berat pada roda penggerak 65 %.

2. Sebuah Wheel Tractor Sraper model 651E/550 HP digunakan untuk memindahkan material dari lokasi A ke likasi E dengan potongan memanjang jalan angkut seperti gambar berikut ini :

D E

B C

A

Dengan data :

Model alat : 651E/550 HP

Kapasitas muat bwol : 70 m3

Berat Kosonng alat : 60 ton

Faktor Traksi : A---C = 0,30 C---E = 0,50

Distribusi berat

-bermuatan : 66,7 %

- kosong : 49,0 %

Berat isi material : 1200 kg/m3

Effisiensi mesin : 85 %

Kecepatan Rata-rata

Gear 1 = 7,93 km/jam Gear 2 = 10,26 km/jam



N0 Ruas RR GR Jarak

1 A----B 55 kg/ton 4,0 % 1000 m

2 B----C 80 kg/ton 4,5 % 1500 m

3 C----D 40 kg/ton 3,0 % 1800 m

4 D----E 0 kg/ton 0 % 2000 m

Pertanyaan :

1. Hitung tenaga yang dibutuhkan dari A ke E dan dari E ke A

2. Hitung tenaga yang tersedia pada setiap tingkatan gigi ( gear )

3. Hitung tenaga yang dapat digunakan dari A ke E dan dari

E ke A dalam keadaan kosong.

4. Tentukan kecepatan maksimal dari A ke E dan dari E ke A

5. Tentukan Waktu tempuh dari A ke E dan dari E ke A

2. analisis tenaga alat berat

Documents

Transcript of 2. analisis tenaga alat berat