5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mesin Pengangkat

Mesin Pengangkat atau mesin pemindah bahan digunakan untuk

memindahkan muatan dilokasi atau area, departemen, pabrik, lokasi

konstruksi, tempat penyimpanan dan pembongkaran muatan dan sebagainya.

Berbeda dengan transport jarak jauh (kereta api, mobil, melalui air dan udara)

yang memindahkan muatan pada jarak yang cukup jauh, perlengkapan

penanganan bahan memindahkan muatan pada jarak yang jauh lebih pendek.

Pada prakteknya jarak yang ditempuh hanya terbatas pada puluhan sampai

ratusan meter. Jarak ribuan meter hanya kadang-kadang dilakukan ntuk

memastikan perpindahan muatan yang konstan antara lokasi atau lebih yang

dihubungkan oleh kegiatan produksi yang sama. (Rudenko, N. 1996)

Fasilitas transport didalam pabrik kemudian dibagi lagi menjadi

fasilitas pemindah muatan antar departemen dan fasilitas pemindah muatan

dalam departemen. Pada lokasi konstruksi fasilitas transport dapat dibagi

menjadi fasilitas luar, dalam area, dan dalam bagian. (Rudenko, N. 1996)

2.2 Crane

Crane adalah peralatan yang digunakan untuk memindahkan

muatan dengan cara mengangkat muatan secara vertical, menahannya apabila

perlu, dan kemiduan menurunkan muatan ke tempat yang telah ditentukan

dengan mekanisme angkat (lifting), pendongak (luffing), pemutar (slewing),

6

dan penjalan (travelling). Crane digunakan untuk memindahkan material atau

hasil produksi dalam ukuran berat yang besar dari satu tempat ke tempat lain

dalam jarak yang tidak jauh. Crane memiliki kapasitas angkat (lifting

capacity), kecepatan dari beberapa gerakan (moving velocity), dan tinggi

pengangkatan (lifting height) yang bermacam-macam tergantung jenis

aplikasi yang diinginkan. (Zainuri, Ach. Muhib. 2008).

2.3 Jenis-jenis Crane

Pesawat pengangkat atau Crane dapat ditemukan dalam berbagai

jenis, antara lain berdasarkan jenis gerakan (kinematic characteristic),

rancangan, dan kegunaan di suatu industry. Berdasarkan konstruksinya, crane

dikelompokkan menjadi crane mobil (mobile crane), crane menara (tower

crane), dan crane lintasan (travelling type crane). Mobile crane adalah jenis

pesawat pengangkat yang dapat bekerja pada areal yang luas (tetapi dalam

satu areal pabrik atau lokasi konstruksi). Tower crane adalah crane berbentuk

menara, sementara crane lintasan hanya menjangkau area yang ada dalam

lintasannya. (Zainuri, Ach. Muhib. 2008).

2.4 Dasar Pemilihan Crane

Mesin pemindah bahan harus dapat memindahkan muatan ke

tujuan yang ditentukan dalam waktu yang dijadwalkan, dan harus diantarkan

departemen atau unit produksi dalam jumlah yang ditentukan. Mesin harus

dapat dimekaniskan sedemikian rup, sehingga memerlukan sesedikit mungkin

operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan dan tugas-tugas

tambahan lainnya. Alat ini tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan

7

ataupun menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman

dalam operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi maupun modal

awalnya.

Faktor-faktor teknis yang harus diperhatikan dalam pemilihan jenis mesin

pemindah bahan antara lain:

1. Jenis dan sifat bahan yang akan ditangani

2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan

3. Arah dan jarak perpindahan

4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir dan antara

5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindah muatan

6. Kondisi local yang spesifik

7. Jangka waktu penggunaan alat

Pemilihan peralatan juga didasarkan atas factor-faktor ekonomis, antara lain:

1. Biaya pengeluaran modal (capital outlay), meliputi biaya peralatan (cost

of equipment), biaya pengangkutan, pemasangan (erection), biaya

konstruksi yang diperlukan dalam operasinya.

2. Biaya operasional (operation cost), mencakup upah pekerja, biaya bahan

bakar (energy), biaya perawatan dan perbaikan, biaya pelumasan,

pembersihan, dan perbaikan menyeluruh (overhaul).

Perlu dipertimbangkan parameter teknis dalam pengoprasian crane, antara

lain:

1. Kapasitas pemindahan dan kecepatan (ton/jam)

2. Berat mati peralatan (dead weight of equipment)

8

3. Kecepatan berbagai gerakan peralatan

4. Tinggi angkat (lifting height)

5. Ukuran geometris peralatan, antara lain bentangan, panjang, dan lebar.

(Zainuri, Ach. Muhib. 2008).

2.5 Gantry Crane

Gantry Crane adalah jenis crane yang palang atau girdernya

ditumpangkan pada baja pro dan kosong oleh pilar-pilar tegak yang

mengangkat benda dengan hoist yang dipasang disebuah troli hoist dan dapat

bergerak secara horizontal pada rel atau lantai kerja. Crane ini biasa di

aplikasikan pada pabrik atau industri yang membutuhkan transportasi

material dan hanya di area dalam pabrik. (Muin, Syamsir A. 1990).

Gambar 2.1: Gantry Crane

9

2.6 Komponen Utama Crane

2.6.1 Tali Baja (Steel wire rope)

Tali baja digunakan secara luas pada mesin mesin pengangkut

sebagai alat pengangkat. Dibanding dengan rantai, tali baja mempunyai

keunggulan sebagai berikut:

Lebih ringan

Lebih tahan terhadap gesekan

Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan tinggi

Keandalan operasi yang lebih tinggi

(Rudenko, N. 1996)

Gambar 2.2: Tali Baja

2.6.1.1 Pemilihan Tali Baja

Pemilihan tali baja sangat penting karena fenomena yang sangat

rumit terjadi pada pengoprasian tali, karena banyak parameter yang tidak

10

dapat ditemukan dengan tepat. Setiap kawat didalam tali yang ditekuk

mengalami tegangan yang rumit, yang merupakan gabungan tegangan

tarik, lentur dan punter serta ditambah saling menekan dan bergesekan

diantara kawar dan untaian. Akibatnya tegangan total yang terjadi dapat

ditentukan secara analitis hanya pada tingkat pendekatan tertentu, yaitu:

a). Beban statis yang ditahan oleh kawat

Q∑ = (Q + G) (Kg) ……………..………...Rudenko, N. 1996

dimana:

Q = berat muatan

G = berat ember atau penahan (Kg)

b). Gaya terbesar pada bagian tali

Sw =

𝑞

𝑛.𝜂.𝜂1 (Kg) ……………………………………... Rudenko, N. 1996

dimana:

n = jumlah puli yang menyangga muatan

𝜂 = efisiensi puli

𝜂1 = efisiensi akibat kekuatan tali baja pada saat menggulung

drum = 0,98

c). Diameter Tali

d = 1,5 d1 √𝑖 (mm) ………………….….. Rudenko, N. 1996

11

dimana:

d1 = diameter 1 kawat

i = jumlah kawat dalam tali

d). Tegangan Maksimum yang diijinkan

σ∑ = σb / K (Kg/cm2)

dimana :

σb = kekuatan putus tarikan kawat tali (kg/mm2)

K = faktor keamanan tali

Tabel 2-1

Tali Untuk Crane dan Pengangkat

12

Tabel 2-2

Daftar Jumlah Kawat Rusak untuk Pengganti Tali Crane

Tabel 2-3

Harga Tegangan Maksimum untuk Kawat Baja Tarik Keras JIS

13

2.6.2 Puli dan Sistem Puli

2.6.2.1 Puli (Tackle)

Puli disebut juga katrol yaitu cakra yang dilengkapi dengan tali

atau rantai. Puli terbagi menjadi dua macam yaitu:

a. Puli tetap

Puli ini terdiri dari dua cakra dengan seutas tali yang dilingkarkan

pada alur (groove) dibagian atasnya yang pada ujungnya

digantungi oleh beban, sedangkan ujung yang lain ditahan atau

ditarik, sehingga beban terangkat keatas.

b. Puli bebas

Puli bebas adalah puli yang mempunyai cakra yang bebas dan

poros yang bebas juga. Talia tau rantai yang dilingkarkan pada alur

(groove) pada bagian bawah ujung tali diikatkan tetap dan ujung

launnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan. Persamaan

puli tersebut adalah:

diameter puli

D ≥𝐷𝑚𝑖𝑛

𝑑 . d (mm) ……………………Rudenko, N. 1996

dimana:

14

𝐷𝑚𝑖𝑛

𝑑 = perbandingan diameter drum atau puli dengan

diameter tali untuk NB = …. 𝐷𝑚𝑖𝑛

𝑑 = 23

d = diameter tali

2.6.2.2 Sistem Puli

Sistem puli adalah gabungan dari beberapa puli tetap dan puli

bebas atau puli rantai. Ada system puli untuk bati gaya dan ada untuk bati

kecepatan alat pengangkat ini kelebihan kecepatan. Alat pengangkat yang

menggunakan puli untuk bati kecepatan, misalnya pada lift hidrolik dan

pneumatic. SIstem puli yang berfungsi sebagai perabot pengangkat bebas

tidak begitu penting; penggunaan system puli yang terutama untuk

mentransmisikan daya terdapat pada Derek dan crane

Sistem puli yang menguntungkan pada gaya ada tiga, yaitu:

a. Sistem puli dengan tali penarik dari arah puli tetap

b. Sistem puli dengan tali penarik dari arah puli bebas

c. Sistem puli berganda

(Rudenko, N. 1996)

2.6.3 Tromol (Drum)

15

Pada pesawat angkat, Tromol atau drum berfungsi untuk

menggulung tali. Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu

arah heliks ke kanan. Drum yang didesaim untuk dua tali diberi dua arah

heliks, ke kanan dank e kiri. (Zainuri, Ach. Muhib. 2008).

Sedangkan untuk persamaan dari drum tersebut adalah sebagai berikut:

a). Diameter minimum puli

D ≥ e1.e2.d (mm)……………………………….. Rudenko, N. 1996

dimana:

e1 = factor yang tergantung pada alat pengangkat dan kondisi

kerja

e2 = factor yang tergantung pada konstruksi tali

b). Jumlah lilitan tali pada tiap sisi drum

z = 𝐻𝑖

𝜋𝐷 + 2 (lilitan) …………………………… Rudenko, N. 1996

dimana :

D = diameter drum (m)

Hi = tinggi pengangkatan muatan (m)

c). Tebal dinding drum (𝜔)

16

𝜔 = 0,02.D + (0,6 s/d 1,0) (cm) ……….… Rudenko, N. 1996

dimana:

D = diameter drum (cm)

d). Panjang total drum

L = |2.𝐻𝑖

𝜋.𝐷+ 12| s1+ l1 (mm) …………. Rudenko, N. 1996

dimana:

s1 = jarak antara alur kanan dan alur kiri (mm)

l1 = jarak antara dua titik pusat tali (mm)

e). Tegangan maksimum pada permukaan drum

σcomp = 𝑆

𝜔.𝑆1 (kg / mm2) …………………… Rudenko, N. 1996

dimana :

ω = tebal dinding drum (mm)

f). Tenaga penggerak

Nm = 𝑊.𝑣

75.𝜂 (hp) ………………………. Rudenko, N. 1996

dimana :

Z = gaya yang bekerja pada akhir system (kg)

17

𝜂m = rendemen motor (0,6) ……………... Rudenko, N. 1996

Sedangkan untuk perhitungan poros drum, persamaannya adalah sebagai

berikut :

a). Tegangan geser yang diijinkan

𝜏ɑ = 𝜎𝑏

𝑠𝑓1.𝑠𝑓2 (kg / mm2) ……………………... Rudenko, N. 1996

dimana:

σ = kekuatan tarik (kg/mm2)

Sf1 = factor keamanan satu (baja=6)

Sf2 = factor yang tergantung pada kekerasan permukaan 1,3 – 3

b). Diameter poros

ds = [5,1

𝜎𝑎 √(𝐾𝑚. 𝑀)2 + (𝐾𝑡. 𝑇)2]1/3 (mm)

dimana:

σ𝑎 = Tegangan geser yang diijinkan (kg/mm2)

T = Torsi yang terjadi atau momen punter (kg.mm)

M = momen yang terjadi (kg.mm)

Km = factor lentur

Untuk pembebanan tetap Km = 1,5

18

Dengan tumbukan ringan Km = 1,5~2,0

Dengan tumbukan besar Km = 2,0~3,0

Kt = factor punter

Untuk pembebanan secara halus Kt =1,0

Dengan sedikit kejutan dan tumbukan Kt = 1,0~1,5

Dengan kejutan dan tumbukan besar Kt = 1,5~3,0

Gambar 2.3: Tromol Tunggal

Tabel 2-4

Daftar Ukuran Alur Standar untuk Tromol

19

Sumber : Rudenko, N. 1996

2.6.4 Kait (Hook)

Pada crane serbaguna yang mengangkat berbagai bentuk muatan

ditangani dengan memakai tali atau rantai yang diikatkan pada kait. Jenis

kait yang sering digunakan adalah kait tunggal (standar) dan kait tanduk.

Semua kait tersebut dari baja 20 dan persamaan perhitungan dari kait

tersebut adalah sebagai berikut :

a). Beban rencana kait

Q = G.fc (kg)

dimana:

fc = factor frekuensi untuk beban rata-rata

G = Kapasitas angkat (Kg)

b). Tegangan tarik ijin

[σ𝑎] = σ𝑏

𝑠𝑓 (kg/mm2)

dimana:

σ𝑏 = Kekuatan tarik beban (kg/mm2)

20

Sf = factor keamanan (baja = 6)

c). Titik berat e1 dan e2

e1 = 𝑟1

3.

𝑝+2.0

𝑝+0 (mm)

e2 = r1 – e2 (mm)

dimana:

P = lebar mulut kecil (mm)

O = lebar mulut besar (mm)

d). Luas penampang P-O

Ap-o = 𝑟1

2 .(p + o) (mm2)

e). Jarak titik berat penampang terhadap beban (w)

C = 0,5 (a + e1) (mm)

dimana:

a = ukuran jenis kait N 661 (mm)

e1 = titik berat terhadap titik O (mm)

f). Momen Inersia penampang P – O (lp-o)

lp-o = 𝑟1

3.

(𝑝+𝑜)2+2.𝑝.𝑜

𝑝+𝑜 (mm)

g). Momen akibat berat beban

21

M = Q . C (kg.mm)

dimana:

Q = beban rencana yang ditanggung oleh kait (kg)

C = jarak titik berat penampang terhadap beban (kg)

h). Dudukan kait (crosspiece)

Momen lengkung maksimum

Mlmaks = 1/4. Q (L – 0,5.d1) (kg.cm)

dimana:

Q = beban maksimum yang ditanggung oleh dudukan kait (kg)

L = panjang dudukan kait (cm)

d1 = diameter luar dari gelang dudukan kait (cm)

22

Gambar 2.4: kait

2.6.5 Rem (Brake)

Brake yang akan digunakan memakai tipe elektro magnetic.

Dimana rem ini berfungsi untuk menahan beban atau mengerem dengan

cara otomatis meskipun motor berhenti secara mendadak. Rem jenis ini

digerakkan oleh pemberat dan dilepaskan secara otomatis apabila elektro

magnetic dinyalakan. Untuk persamaan dari rem adalah:

a). Gaya total brake

T = 2.𝑀𝑏𝑟

𝐷 (kg)

dimana :

23

Mbr = Momen pengereman (kg.cm)

D = Diameter roda rem (cm)

b). Gaya diperlukan untuk pengereman

P1 = 𝑀𝑏𝑟.(𝐿1.2𝜇2.𝑏2)

𝜇.𝐷.𝜂𝑟.𝑙.𝐿1 (kg)

dimana :

𝜂r = Efisiensi system tues rem (0,95)

μ = Koefisien gesek (0,45)

c). Tekanan normal sepatu pada tuas kiri dengan roda yang berputar

N1 = 𝑃1.𝐿

𝐿1− 𝜇.𝑏 (kg)

dimana :

P1 = Gaya yang diperlukan untuk pengereman (kg)

d). Luas permukaan antara sepatu dan roda rem

F = 𝜇.𝐷

360 . 𝐵. 𝛽 (cm2)…………………... Rudenko, N. 1996

dimana:

B = lebar sepatu (cm)

β = sudut kontak antara roda dan sepatu rem (°)

24

e). Tekanan satuan rata-rata antara sepatu dan roda

P = 𝑁

𝐹 ≤ 𝑃 aman (kg)……………………….. Rudenko, N. 1996

dimana :

N = Tekanan normal total antara antara sepatu dan roda

(kg/cm2)

F = Luas permukaan antara sepatu dan roda rem (cm2)

Paman = Satuan aman untuk rem (1,25 kg/cm2)

Tabel 2-5

Daftar Koefisien Gesek dan Tekanan yang diijinkan

Sumber : Josep E. Sigley. 1996

25

2.6.6 Rangka (Girder)

Girder yang akan direncanakan dipilih gelagar jenis profil I dengan

ukuran yang ditunjukan dibawah ini

Gambar 2.5: Girder Profil I

Untuk persamaan pada gelagar atau girder itu adalah:

Perhitungan defleksi pada gelagar

a). Defleksi Maksimum karena bebannya sendiri

δ’ = ( 𝐺

𝐸.I ) 𝑥 (

5𝐿3

384 ) (cm) ……………… Rudenko, N. 1996

dimana :

G = bobot girder (kg)

E = modulus elastisitas = 2.200.200 kg/cm2

I = momen inersia

26

b). Defleksi karena beban yang bekerja

δ’ = 𝑃

48.𝐸.𝐼 (𝐿 − 𝑏)[𝐿2 + (𝐿 + 𝑏)2] (cm) ...Rudenko, N. 1996

dimana :

P = beban yang bekerja pada girder (kg)

L = panjang girder (cm)

b = lebar profil (cm)

c). Defleksi total

δt = δ’ + δ” ……………….………………… Rudenko, N. 1996

dimana :

δ’ = defleksi maksimum karena beban sendiri (cm)

δ” = defleksi karena beban bekerja (cm)

2.7 Teori Pengelasan

Pengertian pengelasan menurut Widharto (1996) adalah salah satu cara

menyambung benda padat dengan jalan mencairkannya melalui

pemanasan.

Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) las adalah

ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilaksanakan dalam

keadaan lumer atau cair. Penyambungan dua buah logam menjadi satu

dilakukan dengan jalan pemanasan atau pelumeran. Kedua ujung logam

yang akan disambung dibuat lumer atau dilelehkan dengan busur nyala

atau dengan logam itu sendiri sehingga kedua ujung atau bidang logam

merupakan bidang masa yang kuat tidak mudah dipisahkan. Jenis

pengelasan dibedakan menjadi dua kelompok yaitu pengelasan lebur dan

27

padat. Adapun macamnya yaitu Pengelasan busur (Arc Welding, AW),

Pengelasan Resistansi Listrik (Resistance Welding, RW), Pengelasan Gas

(Oxyfuel Gas Welding, OFW), dan macam pengelasan padat yaitu

Pengelasan Difusi (Diffusion Welding, DFW), Pengelasan Gesek (Friction

Welding, FW), Pengelasan Ultrasonik (Ultrasonic Welding, UW).

Adapun berbagai jenis cara pengelasan sebagai berikut:

a. Pemanasan tanpa tekanan

b. Pemanasan dengan tekanan

c. Tekanan tanpa memberikan panas dari luar (panas diperoleh dari

dalam material itu sendiri).

d. Tanpa logam pengisi dan dengan logam pengisi

Pengelasan pada umumnya dilakukan dalam penyambungan logam,tetapi

juga sering digunakan untuk menyambung plastik tetapi pembahasan

iniakan difokuskan pada penyambungan logam. Pengelasan merupakan

prosesyangpenting baik ditinjau secara komersial maupun teknologi,

karena :

a. Pengelasan merupakan penyambungan yang permanen.

b. Sambungan las dapat lebih kuat dari pada logam induknya, bila

digunakanlogam pengisi yang memiliki kekuatan lebih besar

dari pada logaminduknya.

c. Pengelasan merupakan cara yang paling ekonomis dilihat dari

segipenggunaan material dan biaya fabrikasi.