elevator design
description
Transcript of elevator design
-
RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK HOME
LIFT
TUGAS AKHIR
Oleh:
Hot Belfran LBN Binanga Sinurat
2007 041 057
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYA
2011
-
RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK HOME
LIFT
TUGAS AKHIR
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SarjanaTeknik dari Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya
Oleh:
HOT BELFRAN LBN BINANGA SINURAT
2007 041 057
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYA
2011
-
UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA
FR-UAJ-07-46/R0
FORMULIR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
LEMBAR PENGESAHAN Yang bertanda Tangan dibawah ini menyatakan bahwa Mahasiswa: Nama : Hot Belfran LBN Binanga Sinurat
NIM : 2007-041-057
Judul Tugas Akhir : Rancang Bangun Sistem Penggerak Home Lift Tanggal Ujian : 11 November 2011 Telah dinyatakan lulus ujian mata kuliah Tugas Akhir dan Buku Tugas Akhir tersebut
telah diperbaiki, diperiksa dan disetujui oleh dosen pembimbing tugas akhir.
Jakarta, Mengetahui : Menyetujui. Ketua Jurusan Dosen Pembimbing Tugas Akhir, (....................................................) (Ir. Isdaryanto Iskandar, M.Sc)
-
FR-UAJ-10-17/R0
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Hot Belfran LBN Binanga Sinurat NPM/NIP : 2007-041-057 Program Studi : Teknik Mesin Fakultas : Teknik Jenis karya : Skripsi/tugas akhir/tesis/disertasi/ laporan penelitian/makalah/ menyatakan bahwa demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya hak menyimpan, mengalih-media/format, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, dan menampilkan/mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta atas karya ilmiah saya berjudul: Rancang Bangun Sistem Penggerak Home Lift Segala tuntutan hukum yang timbul atas pelanggaran Hak Cipta dalam karya ilmiah ini menjadi tanggungjawab saya pribadi. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di : Jakarta Pada tanggal : 17 Oktober 2011
Yang menyatakan
( Hot Belfran LBN Binanga Sinurat )
-
UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA
FR-UAJ-07-47/R0
FORMULIR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini mahasiswa : Nama : Hot Belfran LBN Binanga Sinurat
NIM : 2007-041-057
Judul Tugas Akhir : Rancang Bangun Sistem Penggerak Home Lift
Menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri dan bukan
merupakan duplikasi sebagaian atau seluruhnya dari karya orang lain yang
sudah pernah dipublikasikan atau yang sudah pernah dipakai untuk
mendapatkan gelar di Universitas lain, kecuali pada bagian dimana sumber
informasi dicantumkan dengan cara referensi yang semestinya.
Pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya secara sadar dan bertanggung
jawab dan Saya bersedia menerima sanksi berupa pembatalan Tugas Akhir Saya
apabila terbukti melakukan duplikasi terhadap Tugas Akhir yang sudah ada.
Jakarta, 17 Oktober 2011 Meterai Rp 6000,- (Hot Belfran LBN Binanga Sinurat)
-
iii
ABSTRAK
Pada saat ini banyak konstruksi kabin lift dibuat seberat mungkin untuk
mengatasi terjadinya slip pada sistem penggerak lift. Pada home lift sistem
penggeraknya menggunakan winding drum tetapi membutuhkan motor dengan
daya yang besar dan biaya yang besar juga. Dalam tugas akhir ini dirancang
suatu sistem pengangkat baru pada home lift dengan menggunakan beban
penyeimbang sehingga dapat mengurangi daya keluaran motor dan mengurangi
biaya pemakaian listrik. Rancangan sistem pengangkat ini dapat mengurangi
daya motor yang digunakan dan mengurangi biaya listrik adalah dengan
melilitkan tali baja pada traction sheave. Alat ini dilengkapi dengan
mikrokontroller sehingga sistem ini bisa bergerak dan mampu menggerakkan
kabin lift dan beban penyeimbang.
Kata kunci: sistem pengangkat home lift, desain traction sheave
-
iv
ABSTRACT
Nowday, lift cabin was made more severe to overcome slip at elevator
drive system. For drive system, home elevator uses winding drum type but the
shortage of this system is require big power and too much cost of electricity. In
this mini thesis will be designed a new drive system for home elevator with add
counterweight, so this system can decrease power and decrease cost of electricity.
This drive system can reduce big power and reduce cost of electricity with wrap
the sling at traction sheave. This appliance is equipped with a control mechanism
with a microcontroller, so this system can move and able to move the cabin
elevator and counterweight.
Keywords: drive system home lift, traction sheave design
-
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat dan kasih-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul Rancang Bangun
Sistem Penggerak Home Lift. Adapun tugas akhir ini merupakan syarat yang
ditetapkan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Unika Atma Jaya Jakarta untuk
memperoleh gelar sarjana teknik.
Penulis sadar banyak mendapatkan bantuan dalam penyusunan tugas akhir
ini. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima
kasih kepada :
1. Kedua Orang Tua dan Adik-Adik saya yang tercinta yang telah memberikan
segala bentuk kasih sayang dan dukungan baik secara moril maupun materiil.
2. Bapak Ir. Isdaryanto Iskandar, M.Sc., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir
atas segala masukan, bimbingan dan pengarahan selama proses pembuatan
Tugas Akhir.
3. Bapak Ir. Markus Makdin Sinaga, M.Sc., selaku penasehat akademik atas
segala bentuk pengarahan selama proses belajar di Unika Atma Jaya Jakarta.
4. Bapak Ir. Sarwono Kusasi, selaku Consultant Engineers di bidang elevator
atas segala bentuk informasi selama proses pembuatan Tugas Akhir.
5. Bapak Ir. Suhendar, selaku Manager Installation di PT. MITSUBISHI JAYA
atas segala bentuk informasi selama proses pembuatan Tugas Akhir.
-
vi
6. Riky Sutrisno sebagai rekan seperjuangan dalam proses pembuatan Tugas
Akhir.
7. Harini Febrina karena selalu menemani dan memberikan dukungan selama
proses pengerjaan Tugas Akhir.
8. Rekan-Rekan Workshop Mesin, Junang Tumanggor S.T., Aryo Yuwono S.T.,
Elbert Sukandar S.T., Cornelius S.T., Aldebaran S.T., Nanda Wenik S.T.,
Jerry S.T., Clemen S.T., Nikodemus S.T., Dharma Panggupito S.T., Maradu
S.T., Rudi S.T., Novianto, Mario Pratomo S.T., Aryodewo S.T., Leo, Win,
Robby, Evan, Toni, Muliyadi, Adi, Gunandri, Vicky, Doni, dan seluruh
rekan-rekan Workshop Mesin yang tidak bisa disebutkan satu per satu.
9. Rekan-rekan Fakultas Teknik Mesin angkatan 2007 yang telah memberikan
dorongan serta menemani penulis dalam suka maupun duka selama kuliah di
Unika Atma Jaya maupun dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih sangat jauh dari sempurna, oleh
karena itu penulis akan sangat senang menerima kritik dan saran yang bersifat
membangun dari tugas akhir ini.
Jakarta, 13 Oktober 2011
Penulis,
Hot Belfran
-
vii
DAFTAR ISI
JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN
LEMBAR PERNYATAAN
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR GAMBAR xiii
DAFTAR ISTILAH xv
DAFTAR LAMPIRAN xvii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Tujuan 2
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Manfaat Perancangan 3
1.6 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 Pesawat Lift 5
2.2 Tali Baja 7
-
viii
2.2.1 Perhitungan Daya (Kekuatan Batas Kelelahan) Tali
Kawat Baja dengan Metode Professor Zhitkov 19
2.3 Puli dan Drum 21
2.3.1 Puli 21
2.3.2 Drum 22
2.4 Keseimbangan 27
2.4.1 Pengertian 27
2.4.2 Manfaat 28
2.4.3 Pelaksanaan Lapangan 29
2.5 Tarikan dan Slip 30
2.5.1 Gaya Gesek 30
2.5.2 Hubungan Traksi 31
2.5.3 Batas Slip Dinamis 33
2.6 Efisiensi dan Daya 34
2.6.1 Pengertian 34
2.6.2 Efisiensi 34
2.6.3 Daya atau Output 35
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 37
3.1 Pokok Bahasan 37
3.2 Penjabaran Tugas 37
3.3 Struktur Fungsi 39
3.3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan 39
3.3.2 Sub Struktur Fungsi 39
-
ix
3.4 Prinsip Solusi Untuk Sub Fungsi 40
3.4.1 Kombinasi Prinsip Solusi 41
3.4.2 Pemilihan Varian Terbaik 46
3.5 Perancangan Wujud 48
3.5.1 Prinsip Kerja Alat 48
3.5.2 Rancangan Tata Letak dan Bentuk 49
3.5.3 Perancangan Detil 50
3.6 Perwujudan Alat 55
BAB 4 PERHITUNGAN SISTEM 59
4.1 Pembuktian Slip Pada Home Lift 59
4.1.1 Perhitungan Hubungan Traksi 59
4.1.1.1 Perhitungan Sistem Traksi Winding Drum
Type 60
4.1.1.1.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat
Dibandingkan Beban Penyeimbang 60
4.1.1.1.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih
Berat Dibandingkan Kabin Lift 64
4.1.1.2 Pembuktian Sistem Traksi Menggunakan
Sistem Penggerak Baru 67
4.1.1.2.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat
Dibandingkan Beban Penyeimbang 67
4.1.1.2.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih
Berat Dibandingkan Kabin Lift 70
-
x
4.2 Biaya Listrik 73
4.2.1 Daya Keluaran Motor 73
4.2.2 Biaya Listrik 75
4.3 Biaya Listrik 69
4.3.1 Daya Keluaran Motor 73
4.3.2 Biaya Listrik 75
4.3 Perancangan Sistem Penggerak Lift yang Baru 75
4.4.1 Diameter Tali Baja 75
4.4.2 Tarikan Kerja Maksimum Pada Tali Baja 76
4.4.3 Luas Penampang Tali Baja 76
4.4.4 Kekuatan Putus Tali 77
4.4.5 Nilai Beban Putus Pada Tali 78
4.4.6 Perhitungan Diameter Drum 78
4.4.7 Jumlah Lilitan Pada Tiap Sisi Drum 79
4.4.8 Tebal Dinding Drum yang Digunakan 80
4.4.9 Perhitungan Panjang Total Drum 80
4.4.10 Pengujian Tegangan Tekan 81
4.4.11 Mesin Traksi yang Digunakan 81
4.4.12 Perhitungan dan Perancangan Pada Poros
Bertingkat 83
4.4.12.1 Menghitung Diameter Poros Kecil 83
4.4.12.2 Menghitung Diameter Poros Besar85
4.4.12.3 Total Berat yang Menimpa Poros 87
-
xi
4.4.12.4 Gaya yang Bekerja Pada Poros 88
4.4.12.5 Distribusi Gaya Merata Pada
Poros 88
4.4.12.6 Reaksi Tumpuan 88
4.4.12.7 Diagram Momen Lentur 90
4.4.12.8 Diagram Gaya Geser 91
4.4.13 Perencanaan Bearing Pada Poros 91
4.4.14 Biaya Listrik yang Digunakan 92
4.4.14.1 Daya Keluaran Motor 93
4.4.14.2 Biaya Listrik 94
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 95
5.1 Kesimpulan 95
5.2 Saran 96
DAFTAR PUSTAKA xviii
LAMPIRAN A DESAIN SISTEM PENGGERAK HOME LIFT A-1
B GAMBAR TEKNIK POROS BERTINGKAT B-1
C GAMBAR TEKNIK TRACTION SHEAVE C-1
D GAMBAR TEKNIK DEFLECTION SHEAVE D-1
E GAMBAR TEKNIK BEARING PADA POROS
BERTINGKAT E-1
-
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Wire rope components 9
Gambar 2.2. Tali baja 8 x 19 9
Gambar 2.3 Types of lay 12
Gambar 2.4 Konstruksi Tali Baja 14
Gambar 2.5 Dimensi Alur Drum 23
Gambar 2.6 Posisi T1 dan T2 32
Gambar 3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan 39
Gambar 3.2 Struktur Sub Fungsi 40
Gambar 3.3 Desain Sistem Penggerak Home Lift 47
Gambar 3.4 Motor Home Lift yang digunakan 48
Gambar 3.5 Desain traction sheave 48
Gambar 3.6 Desain Poros Bertingkat 49
Gambar 3.7 Desain Bearing 50
Gambar 3.8 Desain mur 50
Gambar 3.9 Desain deflection sheave 51
Gambar 3.10 Desain tali baja 52
Gambar 3.11 Desain beban penyeimbang 52
Gambar 3.11 Rangka utama 53
Gambar 3.12 Sistem penggerak 54
Gambar 3.13 Pillow Block pada deflection sheave 55
Gambar 3.14 Pillow Block pada Traction Sheave 55
-
xiv
Gambar 3.15 Posisi Beban penyeimbang 56
Gambar 3.16 Kabin Lift 57
Gambar 3.17 Diagram alir perancangan 58
Gambar 4.1 Desain Sistem Penggerak Home Lift 59
Gambar 4.2 Kabin lift lebih berat dibandingkan dengan beban penyeimbang 61
Gambar 4.3 Beban Penyeimbang Lebih Berat Dibandingkan Dengan Kabin
Lift 64
Gambar 4.4 Dimensi Motor yang Digunakan 82
Gambar 4.5 Desain Poros Bertingkat 86
Gambar 4.6 DBB poros bertingkat 87
Gambar 4.7 Tata Ulang Gaya yang bekerja pada poros 89
Gambar 4.8 Diagram momen lentur 90
Gambar 4.9 Diagram gaya geser 91
Gambar 4.10 Bearing Pada Poros Bertingkat 92
-
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Batas Patah Tali Baja Tarik 8 x 19 10
Tabel 2.2. Jumlah Lengkungan 16
Tabel 2.3 Dimensi Alur Drum 23
Tabel 3.1 Spesifikasi Rancangan 38
Tabel 3.2 Prinsip Solusi Sub Fungsi 41
Tabel 3.3 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 1 42
Tabel 3.4 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 2 43
Tabel 3.3 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 3 44
Tabel 3.3 Matriks Solusi Sub Fungsi 45
Tabel 3.7 Pemilihan Solusi Terbaik 47
-
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pesawat pengangkat merupakan perangkat yang digunakan untuk membantu
manusia dalam melakukan suatu pekerjaan. Pesawat pengangkat banyak digunakan
untuk memindahkan muatan di suatu lokasi atau area seperti pabrik, lokasi
konstruksi, tempat penyimpanan dan pembongkaran muatan, dsb.
Lift ditujukan khusus untuk mengangkat barang dan penumpang secara
vertikal didalam sangkar yang bergerak pada rel penuntun tetap. Lift banyak
digunakan pada industri, gedung bertingkat, toserba dan rumah tinggal. Lift
diklasifikasikan menjadi lift untuk penumpang dan elevator untuk barang. Jenis
penggerak yang digunakan untuk lift adalah lift elektrik, hidrolik, dan yang
dioperasikan dengan tangan (N. Rudenko, 1996).
Lift elektrik menggunakan kemampun tarik (traction ability) dari mesin yang
mengandalkan gaya gesekan antara tali baja dengan roda puli (traction sheave) untuk
menggerakkan sangkar elevator. Sistem pergerakan ini disebut juga dengan traction
system dimana pergerakan elevator bergantung pada gesekan (traction) antara tali
baja dengan roda puli (traction sheave).
Home lift (elevator rumah) di Indonesia banyak menggunakan sistem winding
drum type walaupun untuk desain winding drum type harga pemasangan elevator
-
2
murah tetapi untuk biaya pemakaian listrik sangat mahal. Faktor yang mempengaruhi
meningkatnya pemakaian listrik selain memakai sistem winding drum type adalah
beratnya sangkar lift.
1.2 Rumusan Masalah
Mendapatkan rancangan sistem penggerak home lift dengan menambahkan beban
penyeimbang.
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari Tugas Akhir ini adalah:
1. Melakukan rancang bangun sistem penggerak home lift dengan bantuan
beban penyeimbang.
2. Mewujudkan rancang bangun dalam bentuk miniatur.
1.4 Batasan Masalah
Beberapa pembatasan masalah yang dilakukan agar ruang lingkup
pembahasan permasalahan menjadi terfokus dan tidak menyimpang dari penelitian
antara lain adalah sebagai berikut:
1. Menggunakan sistem winding drum type yang sudah diteruskan ke beban
penyeimbang.
-
3
2. Menggunakan sistem roping tali baja (sling) sesuai dengan yang biasa
digunakan.
3. Menggunakan car lift yang lebih ringan, kokoh, dan aman.
4. Rancang bangun sistem penggerak home lift ini digunakan pada bangunan 3
lantai (home lift).
5. Kapasitas angkut sangkar elevator yang telah diperingan adalah 4 - 5 orang.
6. Pada perencanaan tidak membahas sistem kontrol pada home lift.
1.5 Manfaat Perancangan
Mendapatkan rancang bangun sistem penggerak home lift yang diteruskan ke beban
penyeimbang untuk mengurangi kerja motor dan mengurangi biaya pemakaian
listrik.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan, maka dalam penulisan tugas akhir ini
dibagi menjadi lima bab sebagai berikut:
1. BAB 1 PENDAHULUAN
Pada bab ini dijelaskan mengenai latar belakang pemilihan topik, rumusan
dan batasan masalah yang akan dibahas, tujuan dalam penulisan tugas akhir
ini, serta sistematika penulisan yang digunakan.
-
4
2. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini berisi teori pendukung yang menjadi dasar penulisan tugas akhir
ini, antara lain mengenai perhitungan terjadinya slip dalam lifti, perhitungan
daya motor, perhitungan biaya listrik, perhitungan tegangan tali, perhitungan
diameter puli, perhitungan banyaknya ulir, perhitungan diameter poros, dan
analisis gaya pada poros.
3. BAB 3 PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini berisi tentang tahapan dalam perancangan yang terdiri dari:
Metode perancangan yang digunakan, perancangan struktur, varian dan
pemilihan varian yang digunakan
4. BAB 4 PERHITUNGAN
Pada bab ini akan dihitung dan dirancang hasil dari sistem pengangkat yang
sudah dimodifikasi, seperti panjang total puli, banyaknya ulir, diameter puli,
diameter poros, total berat beban penyeimbang, dan terakhir biaya konsumsi
listrik.
5. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini disampaikan simpulan dari seluruh penelitian yang dilakukan
dan saran-saran yang kiranya dapat menjadi bahan pertimbangan untuk tugas
akhir yang berhubungan.
-
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pesawat Lift
Rekayasa pesawat lift telah banyak mengalami perbaikan sejak ditemukannya
pesawat pengaman oleh Eisha Graves Otis pada tahun 1852. Bertahun-tahun manusia
senantiasa berusaha mencari cara memindahkan barang ke atas dengan mudah dan
aman. Banyak yang gagal oleh sebab tidak dilengkapi alat pengaman bentuk apapun.
Pesawat pengaman ciptaan Otis sangat sederhana dibanding yang didapati
sekarang. Pada waktu itu kereta lift langsung ditarik dengan tali serat melalui roda
dan ujung tali digulung pada tabung silinder (sistem tarikan langsung). Tenaga
penggerak untuk memutar tabung pada waktu itu ialah mesin uap.
Peralatan paling utama pada instalasi pesawat lift ialah menyangkut
keselamatan pengguna yaitu rel pemandu, pesawat pengaman (safety device), speed
governor, saklar batas lintas (final limit switches) dan penyangga (peredam) atau
buffer untuk kereta dan bobot imbang. Sedangkan pintu, penggerak pintu, instalasi
jaringan kawat listrik dann kendali (controller) adalah komponen yang penting juga.
Pesawat lift yang umum digunakann pada masa sekarang adalah sistem
tarikan tidak langsung, jika tidak direkayasa dan direncanakan dengan betul, yaitu
gaya traksi puli, bahan dan struktur tali baja, keseimbangan berat kereta dan berat
bobot penyeimbang.
-
6
Pesawat lift jenis tarikan gesek (tidak langsung) yang digerakkan oleh
motor listrik (electric traction elevator) atau disingkat saja lift traksi. Hal ini untuk
membedakan lift dengan transmisi hidrolis dan tarikan langsung (drum drive lift).
1. Komponen pesawat lift sebagai elemen penggerak yang terpenting ialah:
a) Roda tarik (traction sheave) atau sering disebut roda puli atau
teromol. Teromol berarti kepingan benda bulat bentuk cakram,
biasanya untuk roda katrol atau rem. Sedangkan puli berasal dari kata
pulley yaitu roda penarik untuk mengangkat barang dengan bantuan
tali. Roda puli diputar oleh sumbu (as) yang berhubungan langsung
dengan as motor sebagai sumber tenaga; atau tidak langsung,
melainkan melalui transmisi roda gigi reduksi.
b) Roda gigi reduksi dipakai jika kecepatan lift lebih rendah dari 180
m/min. Oleh karena putaran motor listrik terlalu besar, maka
dibuthkan gigi reduksi untuk menyesuaikan antara kebutuhan putaran
as, dan putaran roda tarik
c) Motor listrik penggerak sebagai sumber tenaga lift yaitu motor-motor
AC induksi (induction AC motor) dimana besaran putarannya
dikontrol oleh frekuensi dan jumlah pole (pasangan kutub-kutub)
d) Tali baja tarik (steel hoist rope) sebagai transmisi atau penyalur
tenaga, menggerakkan kereta naik-turun sepanjang lintas dalam ruang
luncur.
2. Komponen pesawat lift sebagai pelengkap pengangkat terdiri dari:
-
7
a) Kereta yang diimbangi dengan bandul atau bobot imbang. Kedua
komponen tersebut diikat oleh beberapa lembar tali baja tarik pada
kedua sisi ujung tali tersebut, dan tali meingkar atau memeluk
sebagian permukaan roda puli. Masing-masing tali duduk pada
alurnya dalam keadaan tegang. Bentuk alur direncana khusus untuk
puli tertentu sesuai dengan perencanaan sistem tarikan. Jika roda tarik
berputar, maka atas gaya gesek yang terjadi anatar roda dengan tali-
tali, akan menarik dan mengangkat kereta serta bersamaan
menurunkan bandul pada ujung tali yang lain, atau sebaliknya jika
arah putaran roda terbalik.
2.2 Tali Baja
Tali baja digunakan secara luas pada mesin-mesin pengangkut sebagai
perabot pengangkat. Dibandingkan dengan tali, tali baja mempunyai keunggulan
sebagai berikut:
1. Lebih ringan.
2. Lebih tahan terhadap sentakan.
3. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi tinggi.
4. Keandalan operasi yang lebih tinggi.
Tali baja terbuat dari kawat baja dengan kekuatan b = 130 sampai 200 kg/mm2.
Didalam proses pembuatannya kawat baja diberi perlakuan panas tertentu dan
-
8
digabung dengan penarikan dingin, sehingga menghasilkan sifat mekanis kawat baja
yang tinggi.
Tali baja dibuat dengan mesin khusus; pertama-tama kawat dililitkan menjadi
untaian dan kemudian dianyam lagi menjadi tali bulat. Kedua proses berlangsung
secara bersamaan untaian dililitkan pada inti yang terbuat dari rami, asbes, atau
kawat baja yang lunak. Inti asbes dan kawat baja digunakan untuk tali yang
beroperasi pada suhu yang tinggi. Akan tetapi, inti kawat akan mengurangi
kefleksibelan tali dan biasanya hanya digunakan untuk tali yang mengalami gaya
tekan yang tinggi, misalnya digulung beberapa lapis pada drum.
Tali baja tarik khusus untuk elevator harus dibuat dari kawat baja yang cukup
kuat, tetapi cukup lemas tahan tekukan, dimana tali tersebut bergerak bolak-balik
melalui roda. Batas patah kawat baja ialah kira-kira 19.000 kgf/cm2 atau 190
kgf/mm2. Konstruksi tali terdiri dari 8 pintalan yang dililitkan dengan inti di tengah
dari serat manila henep, yang mengandung miyak lumas. Tiap-tiap pintalan terdiri
dari 19 kawat yaitu 9.9.1, artinya 9 kawat diluar, 1 dipusat dan 9 lagi diantaranya.
Biasanya 9 kawat yang diluar dibuat dari baja lunak (130 kgf/mm2) agar
menyesuaikan gesekan dengan roda besi tuang, tanpa menghasilkan keausan
berlebihan. Konstruksi tali sering disebut atau ditulis 8 x 19 atau 8 x 9.9.1.
-
9
Gambar 2.1 Wire Rope Components [2]
Gambar 2.2 Tali baja 8 x 19 [2]
-
10
Keselamatan penumpang elevator sangat bergantung dari tali baja tarik. Oleh
karena itu faktor keamanan cukup besar, yaitu untuk 12 untuk lift berkecepatan 420
m/m, dan menurun sampai 8 untuk elevator berkecepatan 45 m/m.
Tabel 2.1 Batas Patah Tali Baja Tarik 8 x 19 [2]
Dilihat dari segi arah pilinan, tali dibedakan atas 2 jenis yaitu :
1. Regular lay, jika arah pilinan kawat berlawanan dengan arah lilitan dan
strand
2. Lang lay, jika arah pilinan kawat sama searah dengan lilitan dan stand.
Diameter Nominal
(mm)
Perkiraan Berat
(kg/m)
Batas Patah Maximal
(Kawat 130/160 kgf/mm2)
6.30 0.13 1.650
8.00 0.21 2.500
9.50 0.30 3.690
11.00 0.42 5.000
12.70 0.54 6.500
14.30 0.68 8.100
15.90 0.83 10.050
19.00 1.65 14.400
-
11
Keuntungan dari lang lay ialah kemuluran tali lebih kecil yaitu 0.1 % hanya
dibanding dengan regular lay 0.5%. Tekanan pada alur puli lebih kecil sehingga
lebih awet dan lebih luwes, tidak mempunyai sifat kaku (menendang) saat mau
dipasang. Lang lay dipakai untuk instalasi elevator berkecepatan tinggi diatas 300
m/menit, dan jarak lintas diatas 200 m.
Lang lay juga lebih tahan terhadap fatigue, tetapi batas patah lebih kecil kira-
kira 10% dibanding dengan regular lay. Umpama pada tali berdiameter 13 mm,
untuk regular lay batas patah 6500 kgf, sedangkan pada lang lay sebesar kira-kira
5800 kgf.
Gambar 2.3 Types of lay [4]
Kabel baja yang merupakan sarana untuk pengangkatan mempunyai sifat-
sifat yang berbeda dengan rantai, yaitu :
-
12
Kelebihan :
a) Tahan terhadap beban kejut.
b) Bila akan putus memperlihatkan tanda-tanda.
c) Elastis.
d) Tidak berisik bila digunakan.
e) Dapat digunakan untuk kecepatan angkat yang tinggi.
Kekurangan :
a) Tidak tahan terhadap korosi.
b) Sukar untuk ditekuk-tekuk, sehingga memerlukan drum atau teromol
penggulung yang besar.
c) Dapat mulur atau memanjang.
d) Cenderung untuk berputar.
Tali baja mempunyai umur. Panjang umur tergantung hal-hal berikut ini:
a) Cara pentalian (roping) atau jumlah tekukan selama dioperasikan. Roping 1 :
1 lebih awet dibanding roping 2 : 1
b) Tekanan/tegangan (dalam kgf) dan hubungannya dengan kecepatan
c) Diameter roda tarik (traction sheave) dan diameter roda lain yang dilalui tali
d) Keseragaman tegangan dari tiap-tiap tali
e) Jenis konstruksi tali dianjurkan jumlah minimal lilitan (strands) adalah 8 agar
lemas (flexible)
-
13
f) Jumlah Start stop Per Hour (SPH)
g) Besaran hubungan traksi (traction relation) terhadap bata slip
h) Lingkungan (corrosive environtment)
i) Cara penanganan (handling) dan cara penyimpanan
Dalam perencanaan, maka tali harus berumur minimal 5 tahun, sedangkan roda
tarik dapat berumur 10 s/d 15 tahun. Dalam kenyataannya banyak roda tarik berumur
sampai 20 tahun, dan banyak tali baja berumur dibawah 5 tahun. Berikut beberapa
contoh konstruksi (bentuk) tali baja.
Gambar 2.4 Konstruksi Tali Baja [4]
Fenomena yang sangat rumit terjadi dalam pengoperasian tali, banyak
parameter yang tidak dapat ditentukan dengan tepat. Setiap kawat didalam tali yang
ditekuk mengalami tegangan yang rumit, yang merupakan gabungan tegangan tarik,
-
14
lentur dan puntir, serta ditambah dengan saling menekan dan bergesekan diantara
kawat dan untaian. Akibatnya, tegangan total yang terjadi dapat ditentukan secara
analisis hanya pada pendekatan tingkatan tertentu. Lagipula bila tali melewati puli
dan drum, kawat pada bagian terluar akan mengalami kikisan yang akan mengurangi
kekuatan tali tersebut.
Percobaan - percobaan menunjukkan bahwa umur tali sangat dipengaruhi
oleh kelelahan. Diketahui juga bahwa setiap tali hanya dapat mengalami lengkungan
tertentu yang telah melewati batas ini akan rusak dengan cepat.
Tergantung pada jumlah lengkungan, umur tali dapat ditentukan dengan
memakai perbandingan
(Dmin adalah diameter minimum puli atau drum dan d
ialah diameter tali) dan
( diameter kawat pada tali). Penyelidikan
menunjukkan bahwa dengan perbandingan
yang sama, umur tali kira-kira
berbanding terbalik dengan jumlah lengkungan. Satu lengkungan diasumsikan
sebagai perubahan tali dari kedudukan lurus menjadi kedudukan melengkung atau
dari kedudukan melengkung menjadi kedudukan lurus. Lengkungan berbalik yakni
menuju arah berlawanan dengan lengkungan sebelumnya mengurangi umur tali
sebanyak setengahnya, atau kira-kira sebanding dengan dua buah lengkungan ke arah
yang sama. Jumlah lengkungan yang ditentukan oleh jumlah titik (puli,drum) tepat
tali lewat, lengkungan dalam satu arah pada titik tersebut setara dengan lengkungan
variabel setara dengan lengkungan ganda.
-
15
Untuk mendapatkan umur tali yang seragam, pengaruh jumlah lengkungan
harus dikompesasikan dengan suatu perubahan pada perbandingan
.
Tabel 2.2 Jumlah Lengkungan [4]
Jumlah
Lengkungan
Jumlah
Lengkungan
Jumlah
Lengkungan
1 16 7 30 13 36
2 20 8 31 14 37
3 23 9 32 15 37,5
4 25 10 33 16 38
5 26,5 11 34
6 28 12 35
Pemeriksaan umur tali dilakukan sebagai berikut. Berdasarkan metode
penggantungan muatan menggunakan tabel 2 untuk mencari
. Dengan
menyatakan diameter tali dengan rumus: , maka diperoleh
(1)
Keterangan:
= Diameter satu kawat
i = Jumlah kawat dalam tali
-
16
Setiap wayar dalam lengkungan tali yang dibebani suatu tekanan yang
komplit yaitu tension, bending stress, dan twisting stress dikombinasikan dengan
tekanan dan gosokan (rubbing) timbal balik dari wayar dan strand. Pengalaman
menunjukkan bahwa umur tali baja sangat tergantung pada fatigue (kelelahan).
Jadi umur tali akan sangat tergantung pada frekuensi pembengkokan dari tali
tersebut, jadi dari jumlah pembengkokan /nomor bengkokan (Number of Bent, NB)
didefinisikan sebagai jumlah titik-titik pada puli atau drum sebagai titik tolak datang
atau pergi dari tali. Untuk mengetahui besarnya tegangan pada tali dalam keadaan
terbeban dapat digunakan :
(2)
Keterangan:
= Ultimate breaking strength dari wayar (kg/cm2)
K = Faktor keamanan dari tali
S = Tegangan tali (Kg)
A = Luas penampang (m2)
E = Modulus elastis tali = 2.100.000 kg/cm2
E = 3/8 E (Modulus elastis tali yang telah dikoreksi)
E = 800.000 kg/cm2
-
17
Dari rumus (2) diatas, dapat diperoleh rumusan sebagai berikut:
(3)
Keterangan:
S = Ditentukan berdasarkan spesifikasi pesawat angkat (mekanisme sistem puli)
(Kg)
b = Ditetapkan berdasarkan material wayar (Kg/cm2)
K = Ditentukan berdasarkan jumlah wayar yang patah tiap jarak antara (t)
d/Dmin = Ditentukan berdsarkan NB dari sistem puli
E = Ditentukan berdasarkan material wayar (Kg/cm2)
i = Ditentukan berdasarkan konstruksi dari tali
Tali hanya boleh diperiksa satu kali terhadap pengecekan tegangan tarik
sesuai dengan rumus:
(4)
Keterangan:
S = Tarikan maksimum yang diinginkan pada tali (Kg)
P = Kekuatan putus tali sebenarnya,, (Kg)
-
18
K = Faktor keamanan tali
Tarikan kerja maksimum pada bagian tali dari sistem puli beban Sw dihitung
dengan rumus:
(5)
Keterangan:
Q = Berat muatan yang diangkat (Kg)
n = Jumlah muatan tali yang menyangga muatan
= Efisiensi puli
1 = Efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya ketika menggulung
pada drum yang diasumsikan sebesar 0,98.
2.2.1 Perhitungan Daya (Kekuatan Batas Kelelahan) Tali Kawat Baja dengan
Metode Profesor Zhitkov
Bermula dri kenyataan bahwa kerusakan tali diakibatkan oleh kelelahan
bahan dan setiap tali hanya dapat mengalami lengkungan dalam jumlah tertentu, para
peneliti telah melakukan percobaan untuk mencari hubungan antara umur tali dengan
berbagai faktor yang menyebabkan keausan dan menentukan jumlah lengkungan
yang telah melampaui batas yang akan terjadi kerusakan tali pada tali kasus.
-
19
Metode perhitungan daya tahan tali kawat harus dilakukan secara ilmiah dan
berguna dalam prakteknya. Dalam mendesain peralatan pengangkat, pendesain
peralatan pengangkat, pendesain harus selalu memperhatikan ketergantungan umur
pakai tali pada ukuran puli dan drum, beban, konstruksi tali dan faktor lainnya.
Metode perhitungan daya tahan tali kawat yang dijelaskan berikut dihasilkan
oleh penelitian bertahun-tahun yang dilakukan di Hammer dan Sikcle Works.
Berbagai konstruksi tali yang berdiameter dari 3 mm sampai 28 mm diuji dengan tiga
buah mesin khusus untuk menentukan metalurgi, produksi, desain, dan operasi yang
menentukan kekuatan tali.
Pada tahap pertama, karakteristik umur tali dikumpulkan dari semua
pengujian dalam bentuk grafik yang menghasilkan hubungan:
z = f1 () dan z = f2
data ini kemudian dipakai untuk menggambarkan suatu diagram akan menunjukkan
hubungan
dengan berbagai jumlah lengkungan tali dan untuk
mendapatkan secara matematis rumus desain:
(6)
Keterangan:
= Perbandingan diameter drum dan puli dengan diameter tali
-
20
m = Faktor tergantung pada jumlah lengkungan berulang tali z selama periode
keausannya sampai tali tersebut rusak
= Tegangan tarik sebenarnya pada tali (Kg/mm2)
C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali dan kekakuan tali dan
kekuatan tarik maksimum bahan kawat
C1 = Faktor yang tergantung pada tali
C2 = Faktor ini menentukan faktor produksi dan operasi tambahan, yang tidak
diperhitungkan oleh faktor C dan C1.
2.3 Puli dan Drum
2.3.1 Puli
Puli dibuat dengan desain tetap dan bebas. Puli dengan as yang tetap disebut
juga dengan puli penuntun karena berfungsi untuk mengubah arah peralatan
pengangkat.
Suatu sistem puli adalah gabungan beberapa puli bebas dan puli tetap atau
puli-rantai. Ada sistem puli untuk bati gaya dan untuk bati kecepatan alat pengangkat
ini kelebihan kecepatan. Alat pengangkat yang menggunakan puli untuk bati
kecepatan, misalnya pada lift hidrolik dan pneumatik. Sistem puli yang berfungsi
sebagai perabot pengangkat bebas tidak begitu penting; penggunaan sistem puli
yang terutama untuk mentransmisikan daya terdapat pada derek dan crane.
Roda puli tali terdapat berupa desain tetap, bergerak dan kompensasi.
Biasanya roda puli ini terbuat dari coran (besi kelabu atau baja) atau lasan. Efisiensi
-
21
0,96 -0,97 dengan memperhitungkan gesekan pada bantalan. Diameter roda puli
untuk tali rami tidak boleh kurang dari 10 d , dengan d = diameter tali. Untuk tali
kawat diameter minimum roda pulinnya ditentukan dari rumus D 1 2 d. Keliling
pelek roda puli dibuat sedemikian rupa sehingga tali tidak akan macet pada alurnya
dan dapat bergerak cukup bebas terhadap bidang pusat roda puli tersebut. Untuk
mencegah agar tali yang keluar menyimpang dari alur sisi dalam roda puli tanpa
terjadi perlengkungan yang tajam (sudut simpang a), titik pusat e dari penampang tali
harus berada di dalam alur.
2.3.2 Drum
Biasanya drum untuk tali rami termasuk jenis polos dengan flens yang tinggi
yang memungkinkan tali tergulung atas beberapa lapis. Hal ini memungkinkan
panjang drum dapat diperpendek. Diameter drum dipilih dengan perbandingan yang
sama dengan rda puli: D 10 d.
Drum untuk tali kawat baja terbuat dari besi cor, kadang dari besi tuang atau
konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan gesekan pada bantalan efisiensi
0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali. Untuk drum penggerak daya,
drum harus selalu dilengkapi dengan alur heliks sehingga tali akan tergulung secara
beragam dan keausannya akan berkurang. Jari-jari alur heliks harus dipilih tidak
menyebabkan kemacetan tali.
-
22
Gambar 2.5 Dimensi Alur Drum [4]
Tabel 2.3 Dimensi Alur Drum [4]
Diameter
Tali
d
r1 Standar Dalam
S1 C1 S2 C2 R2
4,8 3,5 7 2 9 4,5 1,0
6,2 4,0 8 2 11 5,5 1,5
8,7 5,0 11 3 13 6,5 1,5
11,0 7,0 13 3 17 8,5 1,5
13,0 8,0 15 4 19 9,5 1,5
15,0 9,0 17 5 22 11 2,0
19,5 11,5 22 5 13,5 13,5 2,0
24,0 13,5 27 6 16,0 16,0 2,5
28,0 15,5 31 8 18,0 18,0 2,5
34,5 19,0 38 10 22,0 22,0 3,0
-
23
39 21,0 42 12 24,5 24,5 3,5
Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu arah heliks ke kanan;
drum yang didesain untuk dua tali diberi dua arah heliks ke kanan dan ke kiri.
Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali adalah
(7)
Keterangan:
i = Perbandingan sistem tali
H = Tinggi angkat (mm)
D = Diameter drum (mm)
Angka 2 ditambahkan untuk lilitan yang menahan muatan.
Standar ini diterapkan pada drum untuk crane yang dicor. Dengan menyisakan
panjang sebesar 5s untuk menahan tali dan untuk kedua sisi flens didapat
keseluruhan panjang drum
.... (8)
Bila dua tali digulung pada satu drum (sistem puli majemuk) panjang toal
drum akan menjadi
+ I1 ... (9)
-
24
Dengan lame ialah jarak pada bagian tengah drum, antar heliks ke kanan dan
ke kiri yang sesuai dengan desainnya. Karena jarak dua lilitan penahan harus
disediakan pada setiap sisinya, dan mengambil 4s untuk tali yang diikat pada tiap
setiap sisi dan flens sisinya. Nilai ini telah diperhitungakan dengan rumus diatas.
Tebal dinding drum dari besi cor dapat ditentukan dari rumus empiris berikut:
= 0,02 D + (06 sampai dengan 1,0) cm (10)
keterangan:
D = diameter drum
Selama beroperasi drum mengalami gabungan pembebanan torsi, lentur dan
tekan. Kedua regangan pertama akan menyebabkan tegangan yang cukup
berpengaruh pada drum yang sangat panjang.
Karena pembebanan tekan lebih berpengaruh maka harus diperkirakan
terlebih dahulu. Anggaplah memisahkan dari badan drum satu cincin setengah
lingkaran dengan tebal , dengan lebar kisar tali s: pengaruh setengah cincin yang
terpisah ini digantikan dengan gaya tarik 2s.
Gaya yang terjadi pada elemen luas dF = Rds akan berjumlah: ds = Rdsp,
dengan p adalah tekanan normal pada satuan permukaan drum. Jumlah proyeksi
semua gaya elementer pada bidang vertikal akan menjadi:
2S = 2
cos = 2 Rsp
cos d = 2 Rsp
Sehingga
-
25
P =
Karena permukaan drum dikenai gaya yang didistribusikan secara merata
dengan intensitas sebesar p, maka drum dapat dianggap sebagai silinder dengan
tekanan luar, yang tegangan pada dindingnya ditentukan dengan rumus Lame yang
terkenal itu.
Tegangan pada permukaann dalam silinder menurut rumus Lame adalah:
Dan pada permukaan luarnya
Bila Pmasuk = 0, Pkeluar = p dan d = D - 2, maka akan didapatkan setelah transformasi
sebenarnya, tegangan tekan maksimal pada permukaan dalam drum.
Dengan mengangap pecahan
1 didapatkan rumus pada umumnya untuk
perhitungan
(11)
-
26
Nilai yang diijinkan untuk kelas (C4) 15-32 (besi-cor) = 1000 kg/cm2, untuk
nilai baja cor sampai dengan 1600 Kg/cm2 dan untuk lasan sampai 1800 kg/cm
2.
Ketika menghitung pengaruh tegangan kompleks pada drum akibat beban
lentur dan torsi yang terjadi bersamaan, tegangan yang diijinkan dapat untuk
besi cor kelabu sampai 230 Kg/cm2. Untuk baja cor sampai 1200 Kg/cm
2 dan untuk
drum lasan sampai 1400 Kg/cm2.
2.4 Keseimbangan
2.4.1 Pengertian
Pengertian keseimbangan ada 2 macam yaitu: static balance dan dynamic
balance
a. Static balance ialah keseimbangan badan kereta duduk pada rangka dan
landas, yang ditumpu oleh karet isolasi peredam getaran. Bagian ujung atas
badan kereta ditumpu dengan rol-rol karet pada sisi kiri-kanan dan
bersandar pada rangka kereta (stiles). Jika kereta dalam keadaan seimbang
betul, maka rol-rol tersesbut tidak atau hampir tidak menekan rangka, kecuali
jika terjadi getaran. Begitu pula roda luncur pemandu (guide roller) tidak
terlalu menekan pada permukaan rel, sehingga hambatan (friction) sangat
minim.
b. Dynamic balance ialah keseimbangan antara berat kereta kosong plus beban
tertentu (overbalance) terhadap berat bobot imbang (counterweight). Faktor
keseimbangan (overbalance atau OB) biasanya sebagai berikut:
-
27
Lift berkapasitas Q = 1200 kg keatas, OB = 0,42 sampai 0,40
Lift berkapasitas Q = 600 kg s/d 1150 kg, OB = 0,45
Lift berkapasitas Q = 300 kg s/d 580 kg, OB = 0,50 sampai 0,55
2.4.2 Manfaat
Angka-angka keseimbangan tersebut diatas diperoleh dari rata-rata beban
didalam kereta yang diangkut naik maupun turun sepanjang hari, dengan demikian
lift diharapkan lebih banyak (sering) bekerja dalam keadaan seimbang, dengan
penghematan tenaga listrik yang terpakai. Pada saat lift bekerja naik maupun turun
dalam keadaan sempurna seimbang, maka besaran arus (Ampere) umpan tenaga
listrik yang terpakai paling rendah dan nilainya persis sama, saat naik dan turun.
Tenaga listrik yang minimm tersebut hanya dipakai untuk mengatasi
hambatan/gesekan (friction) yang mungkin timbul antara sepatu luncur dengan rel
pemandu dan hambatan pada bantalan-bantalan roda puli, roda kereta, roda pemandu,
juga akibat tekukan-tekukan tali dan heat loss dalam motor.
Jika lift dalam keadaan penuh arah turun, maka sebenarnya motor diputar
oleh gerakan kereta turun, dengan gaya sebesar (1 - 0,425) x kapasitas. Motor
berubah menjadi generator, yang menghasilkan tenaga listrik untuk lift sebelahnya
atau peralatan lain dalam bangunan (regenerating system dalam close loop circuit).
Jika tinggi lintas lift melebihi 30 meter (kira-kira 8 lantai), maka berat tali
baja tarik harus diimbangi dengan tali baja kompensasi. Tali kompensasi tersebut
dipasang dibawah kereta ujung yang satu dan dibawah bobot imbang pengikatan
-
28
ujung yang lain. Ujung lengkungan tali ada di pit melalui roda penegang yang diikat
ke dasar pit.
Untuk lift kecepatan tinggi mulai 240 m/min pengikatan roda penegang
dilengkapi dengan shock-breaker jenis minyak hidrolis. Dengan cara tersebut, maka
berat tali baja tidak mempengaruhi keseimbangan sepanjang lintas.
2.4.3 Pelaksanaan Lapangan
Pada waktu pelaksanaan pekerjaan pemasangan bobot imbang sementara
dibuat seimbang sama berat dengan bobot kereta kosong yaitu tidak semua filler
weight dipasang dalam rangka bobot imbang. Dengan demikian kereta dapat dipakai
oleh teknisi pemasang untuk bekerja didalam ruang luncur naik maupun turun.
Kemudian setelah testing awal selesai, maka filler weight sisanya dapat dimasukkan
dalam rangka secukupnya.
2.5 Tarikan dan Slip
2.5.1 Gaya Gesek
Kemampuan traksi (traction ability) dari mesin hanya mengandalkan gaya
gesek antara tali baja dengan roda puli (traction sheave) dari besi tuang. Besarnya
gaya gesek ialah selisih antara tegangan pada tali tegang dikurangi oleh tegangan
pada tali kendor atau G = T1 T2 (statis). Faktor yang menentukan kekuatan gaya
gesek ialah:
-
29
a. Dua jenis bahan yang bergesek. Dalam hal ini antara baja dengan besi tuang.
Koefisien gesek f = 0,11 jika kering, dan 0,9 jika berminyak. Tarikan akan
lebih baik jika tali tidak diminyaki berlebihan.
b. Sudut kontak (arc of contact) tali memeluk roda puli. Umpama, tarikan akan
lebih baik jika sudut kontak 180o (3,14 radian) dibanding sudut kontak 165
o
(2,88 radian), yaitu jika mesin menggunakan roda penyimpang (deflektor
sheave).
c. Bentuk alur (groove) dudukan tali pada permukaan keliling roda puli, yaitu
ada 3 macam:
Bentuk V atau disebut flat seating
Bentuk U atau disebut round seating dan
Bentuk U dengan undercut dibagian dasar alur.
2.5.2 Hubungan Traksi
Rumus hubungan traksi (traction relation) batas mulai slip (creep) keadaan
statis ialah sebagai berikut:
(12)
Dan rumus besaran gaya gesek adalah:
... (13)
Dimana:
-
30
disebut hubungan traksi (traction relation) keadaan statis
adalah gaya pada tali tegang
adalah gaya pada sisi tali kendor
adalah angka dasar logaritm, yaitu 2,718
F adalah koefisien gesek bahan 0,10 0,12
adalah sudut kontak (arc of contact) dalam radian, yaitu 180o = 3.14 radian
K adalah koefisien bentuk alur
1,0 untuk round seating (U groove)
1,1 untuk bentuk alur U dengan undercut 30o
1,2 untuk bentuk alur U dengan undercut 45o
1,3 untuk bentuk alur U dengan undercut 90o dan
1,4 untuk bentuk alur U dengan undercut 105o
2,0 untuk bentuk alur V 60o atau flat seating
-
31
T1 T2
To Car
Hitch To Cwt
Hitch
Gambar 2.6 Posisi T1 dan T2 [2]
Agar tidak terjadi slip (keadaan statis), maka
harus lebih kecil dari
2.5.3 Batas Slip Dinamis
a. Jika
lebih besar dari , maka akan terjadi geser (slip) antara roda
tarik yang berputar dengan tali baja, berarti kereta penuh muatan tidak dapat
diangkat atau bobot imbang mau turun walaupun roda puli tetap berputar.
Usahakan
lebih kecil 20% dari batas slip
b. Dalam perencanaan
harus paling sedikit sama dengan o,8 kali
(atau 80%) karena adanya gaya dinamis saat perlambatan dan percepatan.
-
32
Dengan demikian saat terjadi percepatan (lift berangkat) danperlambatan (lift
mau berhenti) tidak terjadi slip. Jika besaran percepatan/perlambatan a = 1,10
m/s2, maka besaran hubungan traksi (traction relation) TR berubah menjadi:
(14)
Atau TR = T1/T2 x Cd
Keterangan:
TR adalah traction relation dinamis atau TRD
Cd adalah faktor dinamis (dynamic constant)
a adalah percepatan
g adalah percepatan gaya tarik bumi = 9,80 m/s2
sehingga a/g = 0,113, atau 1 + a/g = 1,113 dan 1- a/g = 0,887. Maka
hubungan tarik:
T1/T2 (1,113/0,887) = 1,255 T1/T2 (15)
Kesimpulan: 1,255 T1/T2 = atau Batas slip dinamis adalah:
T1/T2 = 0,80 ... (16)
Agar tidak terjadi slip (atau geser) saat percepatan dan perlambatan, maka
T1/T2 harus lebih kecil dari 0,80
2.6 Efisiensi dan Daya
2.6.1 Pengertian
Efisiensi atau hasil guna adalah angka perbandingan antara kerja yang
dihasilkan dengan energi yang diumpankan. Selisih diantar keduanya adalah energi
-
33
yang hilang menjadi panas akibat gesekan (friction) dibantalan, sepatu atau roda
luncur pada rel pemandu, tekukan tali, gesekan roda gigi dan heat loss motor listrik.
Hasil kerja nyata (usaha mekanis) berupa energi potensial yaitu beban yang diangkat
kali jarak kerja (lintas). Daya P (power) adalah kelanjutan energi berkaitan dengan
waktu. Jika energi menigkat dengan waktu (lift naik beban penuh), maka daya adalah
hasil pembagian energi per satuan waktu (HP) atau kilo Watt (kW).
2.6.2 Efisiensi
Efisiensi sangat bergantung dari sistem yang dipilih. Biasanya sistem yang
sangat efisien, menuntut harga lebih mahal pada awal investasi, tetapi setelah sekian
tahun akan menjadi lebih hemat (ekonomis).
Efisiensi sistem lift terdiri dari:
Efisiensi tarikan 1 = 0,90
Efisiensi mesin 2 = 0,95 mesin tanpa gigi reduksi (gearless machine)
Efisiensi tarikan 2 = 0,55 s/d 0,80 mesin menggunakan transmisi gigi
reduksi (geared machine)
Efisiensi motor 3 = 0,97 (3% hilang sebagai heat loss)
Efisiensi transmisi gigi reduksi (reduction gear) adalah kira-kira sebagai berikut:
A. Roda gigi ulir/cacing (worm gear): efisiensi tergantung jumlah gigi ulir
Dengan satu gigi ulir 2 = 0,55
-
34
Dengan dua gigi ulir 2 = 0,60
Dengan tiga gigi ulir 2 = 0,75
B. Roda gigi helikal (helical gear) 2 = 0,8
2.6.3 Daya atau Output
Dapat dirumuskan sebagai berikut:
Keterangan:
Poutput dalam kilo Watt
Q adalah kapasitas maksimal lift dalam kg
V adalah kecepatan nominal lift dalam m/min
OB adalah Faktor Keseimbangan
T adalah Efisiensi total sistem = 1 x 2 x 3
6120 adalah angka konversi kgm/m ke kW
-
35
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Pokok Bahasan
Sistem Pengangkat home lift pada umumnya menggunakan winding drum,
yaitu menggunakan puli berulir yang berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan
kabin yang terletak pada bagian bawah lift. Untuk sistem ini dibutuhkan motor
dengan daya yang lebih besar dibandingkan dengan menambahkan beban
penyeimbang seperti yang sering dipergunakan pada lift gedung bertingkat tinggi.
Sehingga daya keluaran mesin bisa diperkecil.
3.2 Penjabaran Tugas
Syarat-syarat yang harus dipenuhi dalam proses perancangan ini adalah:
1. Perancangan mengikuti standar SNI untuk bidang home lift, meliputi unsur
keselamatam, dimensi dan mekanisme.
2. Dimensi dalam perancangan sistem gerak home lift didesain untuk rumah 3
lantai.
Daftar spesifikasi atau daftar syarat-syarat dalam perancangan dapat dilihat
dari apa yang harus dipenuhi (demand) dan hal yang tidak harus ada (wishes) dalam
perancangan agar didapatkan sistem angkat home lift yang mampu bergerak.
-
36
Tabel 3.1 Spesifikasi Rancangan
DAFTAR SPESIFIKASI PERANCANGAN HOME LIFT
Demand or
Wishes
Persyaratan
D
D
D
D
W
Gaya
Mampu menggerakkan traction sheave sehingga kabin lift
dapat naik-turun
Sistem
Dalam perancangan, traction sheave mampu menggerakkan
kabin lift dan beban penyeimbang tanpa adanya slip
Material
Sesuai dengan standar yang biasa dipergunakan
Fungsi
Meningkatkan efisiensi motor
Biaya
Biaya produksi dan operasional se-ekonomis mungkin
-
37
3.3 Struktur Fungsi
3.3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan
Fungsi ini digambarkan dengan diagram blok yang menunjukkan hubungan
antara masukan dan keluaran, dimana masukan dan keluaran tersebut berupa aliran
sinyal, material dan energi. Struktur fungsi keseluruhan dari sistem penggerak home
lift dapat dilihat pada gambar diagram blok ini ditunjukkan hubungan antara
masukan dan keluaran.
Home Lift yang sudah
dimodifikasi
Energi
Sinyal
Energi
Sinyal
Gambar 3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan
3.3.2 Sub Struktur Fungsi
Dari hasil analisis di atas, dapat ditentukan fungsi-fungsi yang mempengaruhi
sistem gerak home lift. Susunan dari beberapa fungsi ini membentuk suatu struktur
fungsi. Pada gambar dibawah ini memperlihatkan struktur sub fungsi.
-
38
Sinyal
PengendaliSwitch Pengendali Motor Listrik
Sistem Penggerak Home
Lift yang Sudah
Dimodifikasi
Kabin Lift Naik/Turun
Energi Listrik
Gambar 3.2 Struktur Sub Fungsi
3.4 Prinsip Solusi Untuk Sub Fungsi
Dalam pencarian soludi dari masing-masing sub fungsi ditekankan bahwa
pemecahan masalah yang diperoleh, bertujuan untuk mendapatkan sebanyak
mungkin variasi solusi. Setelah prinsip solusi sub fungsi telah dibuat, maka perlu
dilakukan kombinasi, sehingga terbentuk suatu sistem yang paling menunjang.
-
39
Tabel 3.2 Prinsip Solusi Sub Fungsi
No Prinsip
Solusi
Sub Fungsi
1 2
1. Energi Listrik -
2. Sistem Pengangkat Winding Drum
Type
Traction System
3. Beban Penyeimbang Ada Tidak ada
3.4.1 Kombinasi Prinsip Solusi
Setelah prinsip solusi sub fungsi telah dibuat, maka perlu dilakukan
kombinasi, sehingga terbentuk sistem yang paling menunjang. Kombinasi yang ada
ini dibagi-bagi lagi dalam beberapa varian.
Tabel 3.3 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 1
-
40
No Prinsip
Solusi
Sub Fungsi
1 2
1. Energi Listrik -
2. Sistem Pengangkat Winding Drum
Type
Traction System
3. Beban Penyeimbang Ada Tidak ada
Layout varian 1:
Energi yang digunakan adalah listrik
Sistem pengangkat yang digunakan adalah winding drum type
Tidak menggunakan beban penyeimbang
Keuntungan dari Varian 1 ini adalah tidak membutuhkan ruang yang besar dalam
proses pemasangan karena pada sistem ini tidak menggunakan beban penyeimbang
dan posisi mesin terletak dibawah ruang luncur.
Kerugian dari Varian 1 ini adalah daya keluaran motor besar dikarenakan pada
sistem ini tidak dilengkapi dengan beban penyeimbang dan juga membuat biaya
listrik besar. Dengan posisi motor yang terletak dibawah ruang luncur dapat merusak
motor pada saat banjir.
-
41
Tabel 3.4 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 2
No Prinsip
Solusi
Sub Fungsi
1 2
1. Energi Listrik -
2. Sistem Pengangkat Winding Drum
Type
Traction System
3. Beban Penyeimbang Ada Tidak ada
Layout varian 2:
Energi yang digunakan adalah listrik
Sistem pengangkat yang digunakan adalah winding drum type
Menggunakan beban penyeimbang
Keuntungan dari Varian 2 ini adalah dengan menambahkan beban penyeimbang
pada sistem ini maka dapat mengurangi daya keluaran motor, dapat mengurangi
biaya listrik dan tidak dapat merusak motor pada saat banjir karena letak motor yang
berada di atas ruang luncur.
Kerugian dari Varian 2 ini adalah membutuhkan ruang yang besar dalam proses
pemasangan dan juga untuk meletakkan posisi beban penyeimbang. Dengan
-
42
menambahkan beban penyeimbang pada sistem ini maka dibutuhkan desain traction
sheave yang baru.
Tabel 3.5 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 3
No Prinsip
Solusi
Sub Fungsi
1 2
1. Energi Listrik -
2. Sistem Pengangkat Winding Drum
Type
Traction System
3. Beban Penyeimbang Ada Tidak ada
Layout varian 3:
Energi yang digunakan adalah listrik
Sistem pengangkat yang digunakan adalah Traction system
Menggunakan beban penyeimbang
Keuntungan dari Varian 3 ini adalah dengan memakai beban penyeimbang pada
sistem ini maka dapat mengurangi daya keluaran motor dan dapat mengurangi biaya
listrik. Untuk sistem ini peletakkan motor berada di atas ruang luncur, sehingga tidak
dapat merusak motor pada saat kondisi banjir.
-
43
Kerugian dari Varian 3 ini adalah membutuhkan ruang yang besar untuk proses
pemasangan. Kekurangan sistem ini juga terdapat dalam proses naik/turun kabin lift,
karena dengan kabin lift yang berkurang beratnya akan terjadi slip.
Tabel 3.6 Matriks Solusi Sub Fungsi
No Prinsip
Solusi
Sub Fungsi
1 2
1. Energi Listrik -
2. Sistem Pengangkat Winding Drum
Type
Traction System
3. Beban Penyeimbang Ada Tidak ada
Dari tabel 3.5 dihasilkan varian-varian sebagai berikut yang berdasarkan
kombinasi prinsip solusi:
Varian 1 (V1): 1.1 2.1 3.2
Varian 2 (V2): 1.1 2.1 3.1
Varian 3 (V3): 1.1 2.2 3.1
-
44
3.4.2 Pemilihan Varian Terbaik
Dari kedua jenis varian yang didapatkan, akan dipilih satu varian yang
dianggap paling baik dan memenuhi beberapa aspek yang diinginkan oleh perancang.
1. Varian 1 terdapat kekurangan berupa daya keluaran motor yang besar maka
biaya listrik relatif besar dan dengan posisi motor yang di bawah sangat
berbahaya jika dalam keadaan banjir.
2. Varian 2 dianggap yang paling baik. Varian ini membutuhkan ruang yang
besar untuk proses pemasangan dan juga adanya beban penyeimbang pada
sistem. Namun, kelebihan sistem ini dapat mengurangi daya keluaran motor
dan dapat mengurangi biaya listrik. Untuk sistem ini posisi motor terletak
diatas sehingga tidak berbahaya dalam keadaan banjir.
3. Varian 3 memang memiliki beban penyeimbang sehingga dapat mengurangi
daya keluaran motor, mengurangi biaya listrik, dan juga posisi motor yang di
atas. Tetapi dengan menggunakan kabin lift yang beratnya sudah berkurang
sistem ini tidak bisa berfungsi karena sering terjadi slip, baik kabin lift naik
atau turun.
Secara keseluruhan, pemilihan ke tiga jenis varian di atas dapat dilihat dalam tabel
3.7.
-
45
Tabel 3.7 Pemilihan Solusi Terbaik
Selection Chart
Kriteria Pemilihan:
( + ) Ya
( - ) Tidak
( ? ) Kurang informasi
( ! ) Periksa Speseifikasi
Keputusan:
( + ) Solusi yang dicari
( - ) Hapuskan Solusi
( ? ) Kumpulkan Informasi
( ! ) Lihat Spesifikasi Untuk Perubahan
Memenuhi tugas keseluruhan
Memenuhi daftar kehendak
Secara prinsip dapat diwujudkan
Efisiensi waktu
Sesuai dengan keinginan perancang
Perawatan dengan keselamatan
Biaya yang diijinkan
Sv A B C D E F G Penjelasan Kep
V1 - + + + - + + Tidak Sesuai keinginan
perancang
-
V2 + + + + + + + Sesuai keinginan
perancangan
+
V3 - - + + - + + Tidak sesuai keinginan
perancang
-
-
46
3.5 Perancangan Wujud
3.5.1 Prinsip Kerja Alat
Pada sistem penggerak lift, slip sangatlah harus dihindari karena dengan
adanya slip maka kabin lift tidak akan bisa naik atau turun. Dengan menggunakan
kabin lift yang beratnya sudah berkurang maka slip akan sering terjadi, sehingga
untuk menghindari slip traction sheave akan di disain ulang untuk mampu
menghindari slip dengan cara melilitkan tali baja ke traction sheave.
Alat dibuat sebagai perwujudan dari sistem yang akan dibuat. Alat ini
dibangun sesuai dengan lay out bangunan home lift dengan 4 lantai. Perbedaannya
terletak pada motor dan adanya penambahan beban penyeimbang sehingga
dibutuhkan ruang yang sangat besar untuk proses pemasangan. Oleh karena itu tidak
semua ukuran yang telah ada di lay out dapat digunakan. Skala yang digunakan
adalah 1 : 10.
Sistem pengangkat home lift ini digerakkan oleh motor stepper yang juga
menggerakkan desain traction sheave yang baru, dengan tali baja yang dililitkan
pada traction sheave maka dapat menggerakkan kabin lift dan juga menggerakkan
beban penyeimbang. Alat ini juga dilengkapi dengan mikrokontroller yang berfungsi
untuk menggerakkan motor menuju lantai yang diinginkan, buka tutup pintu, dan
komponen keselamatan.
-
47
3.5.2 Rancangan Tata Letak dan Bentuk
Rancangan sistem penggerak home lift dengan menggunakan kabin lift yang
beratnya sudah berkurang adalah desain traction sheave yang seperti ulir, desain
tersebut bertujuan untuk memperbanyak sudut kontak tali baja dengan traction
sheave. Beberapa bagian rancangan sistem penggerak ini adalah traction sheave,
deflection sheave, tali baja, motor lift, dan beban penyeimbang.
Gambar 3.3 Desain Sistem Penggerak Home Lift
3.5.3 Perancangan Detil
Motor home lift
Untuk menentukan motor yang digunakan disesuaikan dengan kemampuan
motor seperti daya angkut, kecepatan dan daya motor. Jenis motor yang digunakan
adalah motor P-2000.
-
48
Gambar 3.4 Motor home lift yang digunakan
Desain traction sheave
Desain traction sheave ini berbeda dibandingkan dengan desain traction
sheave yang lainnya, traction sheave ini didesain seperti ini untuk memperbanyak
sudut kontak antara tali baja dengan traction sheave, traction sheave ini didesain
untuk menghindari peristiwa slip.
Gambar 3.5 Desain traction sheave
-
49
Desain Poros
Poros yang digunakan adalah poros bertingkat. Hal tersebut dikarenakan
untuk mempermudah pemasangan traction sheave dan pemasangan bearing. Di
bawah ini adalah rancangan poros.
Gambar 3.6 Desain Poros Bertingkat
Desain Bearing pada poros
Dalam perancangan suatu poros terdapat sebuah bearing yang berfungsi
untuk menahan gaya radial terhadap poros. Untuk ukuran diameter bearing,
memakai diameter luar sebesar 100 mm dan diameter dalam 65 mm. Berikut gambar
rancangan bearing.
-
50
Gambar 3.7 Desain Bearing
Pada sistem perancangan ini juga menggunakan mur, yang terletak pada
poros, berikut desain murnya.
Gambar 3.8 Desain mur
-
51
Pada sistem perancangan ini menggunakan beban penyeimbang, sehingga
dibutuhkan deflection sheave yang berfungsi untuk meneruskan tali baja menuju
beban penyeimbang. Berikut desain deflection sheave.
Gambar 3.9 Desain deflection sheave
Desain tali baja
Desain tali baja untuk sistem pengangkat ini mengikuti bentuk traction
sheave. Tali baja akan dililitkan 1 kali pada traction sheave, berikut adalah desain
tali baja.
-
52
Gambar 3.10 Desain Tali Baja
Desain beban penyeimbang
Sistem penggerak home lift ini menggunakan beban penyeimbang untuk
meringankan kerja motor. Berikut desain beban penyeimbang.
Gambar 3.10 Desain beban penyeimbang
-
53
3.6 Perwujudan Alat
Pada bagian ini akan dijelaskan bagian-bagian dari alat yang sudah
diwujudkan. Rangka yang terdapat dalam gambar adalah rangka yang memuat
komponen motor, komponen mikrokontroller dan komponen sistem penggerak.
1. Gambar 3.10 menunjukkan bagian rangka utama yang menopang seluruh alat,
rangka utama terbuat dari besi siku dengan ukuran 5 cm x 5 cm dengan tebal
2 mm. Material satu dengan yang lain disambungkan dengan menggunakan
las-lasan, dan rangka bagian bawah berfungsi untuk menyimpan komponen
mikro kontroller.
Gambar 3.11 Rangka utama
-
54
2. Bagian atas rangka terdapat beberapa komponen sistem penggerak. Berupa
motor stepper, traction sheave, deflection sheave, beban penyeimbang dan
tali baja.
Gambar 3.12 Sistem penggerak
3. Untuk bagian atas terdapat pillow block dan bearing yang berfungsi sebagai
tempat poros berputar. Terdapat 2 jenis pillow block dan bearing yaitu
terletak pada traction sheave dan deflection sheave.
-
55
Gambar 3.13 Pillow Block pada deflection sheave
Gambar 3.14 Pillow Block pada Traction Sheave
-
56
4. Untuk gambar dibawah ini menunjukkan posisi beban penyeimbang dan
kabin lift dimana dapat bergerak naik turun pada lintasannya. Kabin lift
terhubung dengan beban penyeimbang melalui tali baja.
Gambar 3.15 Posisi Beban penyeimbang
-
57
Gambar 3.16 Kabin Lift
Pembahasan mengenai hasil perhitungan dan desain sistem penggerak home
lift akan dibahas pada BAB IV
-
58
Mulai
Mendapatkan berat
Kabin Lift
Merencanakan desain sistem pengangkat
Home Lift
Menghitung semua komponen pendukung dalam
sistem pengangkat Home Lift berupa Traction
Sheave, Deflection Sheave dan Beban
Penyeimbang
Apakah memenuhi persyaratan yang sesuai
dengan konsep perancangan ?
Evaluasi dan pemilihan jenis (Mekanis dan
Biaya)
Realisasi wujud Prototype sistem pengangkat
Home Lift
STOP
Ya
Tidak
Gambar 3.17 Diagram alir perancangan
-
59
BAB 4
PERHITUNGAN SISTEM
4.1 Pembuktian Slip pada Home Lift.
Pembuktian perhitungan ini bertujuan untuk menunjukkan adanya slip pada
sistem pengangkat lift. Salah satu faktor yang mempengaruhi peristiwa slip adalah
berat kabin lift yang ringan. Slip terjadi ketika adanya gaya relatif yang ada pada
traction sheave akibat bergeseknya tali baja pada traction sheave. Sehingga saat
traction sheave berputar untuk menggerakkan kabin lift, tali baja tidak ikut berputar
mengikuti arah putaran motor
4.1.1 Perhitungan Hubungan Traksi
T1 T2
To Car
Hitch
To CWT
hitch
Gambar 4.1 Desain Sistem Penggerak Home Lift
Traction Sheave
Deflection Sheave
-
60
Untuk bagian ini akan dijelaskan proses perhitungan pada sistem yang lama
dengan pembuktian adanya slip dan pembuktian pada sistem yang baru dengan
tujuan untuk mengurangi terjadinya slip.
4.1.1.1 Perhitungan Sistem Traksi Winding Drum Type
Sistem pengangkat dengan menggunakan gulungan (winding drum type)
merupakan sistem pengangkat dengan menggunakan gulungan. Sistem pengangkat
gulungan merupakan sistem pengangkat pada home lift yang biasa digunakan pada
perumahan. Dalam perhitungan hubungan traksi terdapat 2 jenis kondisi dalam
perhitungan traksi, yaitu:
4.1.1.1.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat Dibandingkan Beban Penyeimbang
Untuk kondisi kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang, tali
tegang (T1) terdapat pada kabin lift dengan beban penumpang penuh sedangkan
untuk (T2) tali kendor terdapat pada beban penyeimbang.
-
61
T1 T2
To Car
Hitch
To CWT
hitch
Gambar 4.2 Kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang
T1 = P + Q
Keterangan:
T1 = Gaya pada sisi tali tegang
P = Berat kosong lift (kg)
Q = Kapasitas lift (kg)
Maka,
T1 = 285,6 kg + 350 kg
= 635,6 kg x 9,81 m/s2
-
62
= 6235,23 N
T2 = P + 50 % Q
Keterangan:
T2 = Gaya pada sisi tali kendor
P = Berat kosong lift (kg)
Q = Kapasitas lift (kg)
Maka,
T2 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg
= 460,6 kg x 9,81 m/s2
= 4518,486 N
= 1,379
-
63
Keterangan:
= Bilangan natural (2,718....)
f = Konstanta tali kering (0,11)
Menggunakan bentuk alur U dengan undercut 90o maka didapat
k = Konstanta bentuk ulir (1,3)
= Sudut kontak (2,79)
Maka,
1,379
1,379 1,19218
1,379 1,19218
Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa berat kabin lift yang sudah
berkurang dan ditambah dengan mengangkut beban maksimal dapat mengakibatkan
slip pada sistem penggerak pada lift.
-
64
4.1.1.1.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih Berat Dibandingkan Kabin Lift
Untuk kondisi beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift, tali
tegang (T1) terdapat pada beban penyeimbang sedangkan untuk (T2) tali kendor
terdapat pada kabin lift yang tidak mengangkut beban.
T2 T1
To Car
Hitch
To CWT
hitch
Gambar 4.3 Beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift
T1 = P + 50 % Q
Keterangan:
T1 = Gaya pada sisi tali tegang
P = Berat kosong lift (kg)
-
65
Q = Kapasitas lift (kg)
Maka,
T1 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg
= 460,6 kg x 9,81 m/s2
= 4518,486 N
T2 = P
Keterangan:
T2 = Gaya pada sisi tali kendor
P = Berat kosong lift (kg)
Maka,
T2 = 285,6 kg x 9,81 m/s2
= 2801,736 N
-
66
= 1,6127
Keterangan:
= Bilangan natural (2,718....)
f = Konstanta tali kering (0,11)
Menggunakan bentuk alur U dengan undercut 90o maka didapat
k = Konstanta bentuk ulir (1,3)
= Sudut kontak (2,79)
Maka,
1,6127
1,6127 1,19218
1,6127 1,19218
Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa kondisi beban
penyeimbang lebih berat daripada kabin lift yang tidak mengangkut beban maksimal
juga dapat mengakibatkan slip pada sistem penggerak pada lift.
-
67
4.1.1.2 Perhitungan Sistem Traksi Menggunakan Sistem Penggerak Baru
Sistem penggerak baru yang dimaksud adalah sistem penggerak pada lift
yang berguna untuk menghindari slip dengan cara melilitkan tali baja pada traction
sheave. Berikut akan dibuktikan dalam beberapa kondisi.
4.1.1.2.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat Dibandingkan Beban Penyeimbang
Untuk kondisi kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang, tali
tegang (T1) terdapat pada kabin lift dengan beban penumpang penuh sedangkan
untuk (T2) tali kendor terdapat pada beban penyeimbang.
T1 T2
To Car
Hitch
To CWT
hitch
Gambar 4.2 Kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang
T1 = P + Q
-
68
Keterangan:
T1 = Gaya pada sisi tali tegang
P = Berat kosong lift (kg)
Q = Kapasitas lift (kg)
Maka,
T1 = 285,6 kg + 350 kg
= 635,6 kg x 9,81 m/s2
= 6235,23 N
T2 = P + 50 % Q
Keterangan:
T2 = Gaya pada sisi tali kendor
P = Berat kosong lift (kg)
Q = Kapasitas lift (kg)
Maka,
T2 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg
-
69
= 460,6 kg x 9,81 m/s2
= 4518,486 N
= 1,379
Keterangan:
= Bilangan natural (2,718....)
f = Konstanta tali kering (0,11)
Menggunakan bentuk alur U dengan undercut 90o maka didapat
k = Konstanta bentuk ulir (1,3)
= Sudut kontak (9,42)
Maka,
1,379
-
70
1,379 3,076
Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan
sistem penggerak yang baru dalam kondisi berat kabin lift yang sudah berkurang dan
ditambah dengan mengangkut beban maksimal dapat menghindari slip.
4.1.1.2.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih Berat Dibandingkan Kabin Lift
Untuk kondisi beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift, tali
tegang (T1) terdapat pada beban penyeimbang sedangkan untuk (T2) tali kendor
terdapat pada kabin lift yang tidak mengangkut beban.
T2 T1
To Car
Hitch
To CWT
hitch
Gambar 4.3 Beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift
-
71
T1 = P + 50 % Q
Keterangan:
T1 = Gaya pada sisi tali tegang
P = Berat kosong lift (kg)
Q = Kapasitas lift (kg)
Maka,
T1 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg
= 460,6 kg x 9,81 m/s2
= 4518,486 N
T2 = P
Keterangan:
T2 = Gaya pada sisi tali kendor
P = Berat kosong lift (kg)
Maka,
-
72
T2 = 285,6 kg x 9,81 m/s2
= 2801,736 N
= 1,6127
Keterangan:
= Bilangan natural (2,718....)
f = Konstanta tali kering (0,11)
Menggunakan bentuk alur U dengan undercut 90o maka didapat
k = Konstanta bentuk ulir (1,3)
= Sudut kontak (2,79)
Maka,
1,6127
-
73
1,6127 3,076
Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan
sistem penggerak yang baru dalam kondisi beban penyeimbang lebih berat
dibandinkan dengan kabin lift dapat menghindari slip pada sistem pengangkat lift.
Setelah dilihat dari hasil perhitungan pada 2 kondisi tersebut maka dapat
diambil suatu kesimpulan bahwa desain penggerak lift ini memang dapat
menghindari slip dengan cara melilitkan tali baja sebanyak 1 kali sehingga
memperbanyak sudut kontak tali baja.
4.2 Biaya Listrik
Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui biaya listrik yang digunakan
dalam satu bulan dengan desain pengangkat home lift tanpa menggunakan beban
penyeimbang.
4.2.1 Daya Keluaran Motor
Keterangan:
Q = Kapasitas lift (kg)
-
74
V = Kecepatan nominal lift (m/min)
OB = Faktor Keseimbangan
T = Efisiensi total sistem
= 1 x 2 x 3 , Keterangan:
1 = Efisiensi Tarikan
2 = Efisiensi Mesin
3 = Efisiensi Motor
= 0,90 x 0,8 x 0,97
= 0,6984
Maka,
= 2,45 kW
-
75
4.2.2 Biaya Listrik
Asumsi:
a) Beban pada kereta 100 % karena tidak memakai beban penyeimbang
b) Jam kerja efektif = 10 jam /sehari
c) 1 tahun = 365 hari
d) Tarif PLN = Rp. 10.000,- / kWH
Biaya Listrik = Pout x OB x Jam kerja x 1 Tahun x Rp. 10.000,-/1 kWh
= 2,24 kW x 1 x 10 x 365 x Rp. 795,-
= Rp. 7.109.287,5,-
Dalam 1 bulan = Rp. 592.440,625,-
4.3 Perancangan Sistem Pengangkat Home Lift yang Baru
Sesuai dengan yang tercantum dalam SNI (Standar Nasional Indonesia) untuk
perancangan home lift dengan nomor SNI 03 6247 2 2000. Tali baja yang
digunakan adalah tali baja dengan diameter 8 mm.
4.3.1 Diameter Tali Baja
Menurut buku Rudenko hal.74 Tabel 17 dengan diameter tali baja 8 mm,
maka S2= 12,44 dan C2 = 6,22
-
76
4.3.2 Tarikan Kerja Maksimum Pada Tali Baja
Keterangan:
= Jumlah muatan tali
= Efisiensi puli
1 = Efisiensi yang disebabkan kerugian tali
Maka,
= 681,98 kg
4.3.3 Luas Penampang Tali Baja, Tali baja yang Digunakan 8 x 19
Keterangan:
k = Faktor keamanan tali
-
77
b = Kekuatan putus tali (kg/mm2)
Dmin/d = 25
E = Modulus elastisitas (kg/cm2)
I = Jumlah kawat dalam tali
Maka,
= 1,057 cm2
4.3.4 Kekuatan Putus Tali
P = A x b
Keterangan:
b = Kekuatan putus tali (kg/mm2)
Maka,
P = 105,7 mm2 x 190 kg/mm
2
= 20.083 kg
-
78
4.3.5 Nilai Beban Pada Putus Tali
Keterangan:
k = Faktor keamanan
Maka,
S
= 2510,375 kg
S > Sw
2510,375 kg > 681,98 kg
Dengan ini didapat tarikan beban putus penuh pada tali sebesar 2510,375 kg,
sehingga penggunaan tali dengan kekuatan putus tali b = 190 kg / mm2 dan safety
factor yang digunakan untuk beban k = 8, dapat digunakan
4.3.6 Perhitungan Diameter Drum
Diameter dalam Drum
D = 25 x d
-
79
Keterangan:
D = Diameter dalam drum (mm)
25 = NB (Number of Bent)
d = Diameter tali baja
Maka,
D = 25 x d
= 25 x 8 mm = 200 mm
Diameter luar drum
D = 26,5 x d
= 26,5 x 8 mm = 212 mm
4.3.7 Jumlah Lilitan Pada Tiap Sisi Drum
Keterangan:
Z = Jumlah liitan
H = Tinggi angkat (mm)
-
80
Maka,
Z
= 38 lilitan
Jadi untuk banyak lilitan sepanjang drum adalah 38 lilitan x 2 = 76 lilitan
4.3.8 Tebal Dinding Drum yang Digunakan
= 0,02 D + 1 cm
= 0,02 x 212 mm + 10 mm
= 14,24 mm
4.3.9 Perhitungan Panjang Total Drum
Keterangan:
L = Panjang total drum (mm)
S = Kisar alur heliks (mm)
L
-
81
= 528 mm x 2 = 1.056 mm
Total panjang drum ditambah dengan jarak antar ulir sebesar 100 mm,
sehingga panjang total drum adalah 1206 mm.
4.3.10 Pengujian Tegangan Tekan
= 384,982 kg / cm2
iijin ST 37 adalah 110 MPa
iijin >
1100 kg / cm2 > 384,982 kg/cm
2
Perancangan Aman
4.3.11 Mesin traksi yang digunakan
Motor tipe P4 2000
Speed = 30 m/min
Duty load = 320 kg
-
82
Roping = 1:1
Ratio = 1/25
Motor = 2 HP CP 208/415 V
Main Sheave = - Diameter = 280
= 320
- Ropes = 8 x 4V
= 1 x 3 V
Max static load = 2000 kg
Gambar 4.4 Dimensi Motor yang Digunakan
-
83
4.3.12 Perhitungan dan Perancangan Pada Poros Bertingkat
Terdapat 2 profil poros yang berbeda pada poros puli, sehingga untuk
menentukan diameter profil menggunakan rumus berikut:
dengan asumsi sudut puntir tidak melebihi 1o.
ijin =
=
= 33 Mpa
ijin =
=
= 20 Mpa
4.3.12.1 Menghitung Diameter Poros Kecil
1) n = 73,42 rpm
= 73,42 x
rad/s
= 2,447 rad/s
2) T =
Keterangan:
P = Daya keluaran motor (W)
-
84
T =
Nm/s = 97,3 Nm
Berdasarkan Tegangan
maks =
66,7 Mpa =
R = 9,756 10 mm
D = 2 x 10 mm
= 20 mm
Berdasarkan Sudut puntir
max = 1o =
rad
=
rad
=
rad =
r = 0,96 mm
-
85
D = 2 x 0,96 mm
= 1,92 2 mm
Setelah dilihat dari hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa
diameter yang cocok untuk poros adalah berdiameter 20 mm, akan tetapi pada
perancangan poros, dimeter yang digunakan adalah berdiameter 65 mm.
4.3.12.2 Menghitung Diameter Poros Besar
Berdasarkan tegangan
maks =
66,7 Mpa =
R = 9,756 10 mm
D = 20 mm
Berdasarkan Sudut puntir
1) max = 1o =
rad
=
rad
2) =
-
86
rad =
r = 15 mm
D = 30 mm
Setelah dilihat dari hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa
diameter yang cocok untuk poros adalah berdiameter 30 mm, akan tetapi pada
perancangan poros, dimeter yang digunakan adalah berdiameter 100 mm.
Gambar 4.5 Desain Poros Bertingkat
Diameter 65 mm Diameter 100 mm
-
87
DBB pada poros:
keterangan:
Panjang: Diameter:
A-B = C-D = 20 mm A-B = C-D = 65 mm
B-C = 1250 mm B-C = 100 mm
7.703 N
DyAy
AB C D
Gambar 4.6 DBB poros bertingkat
4.3.12.3 Total Berat Pada Poros
mpuli + mkabin lift + mbeban penyeimbang = 285,6 kg + 460,6 kg+266,725 kg
= 1012,925 kg
-
88
4.3.12.4 Gaya yang Bekerja Pada Poros
F = m x g
Dengan: g = percepatan gravitasi (m/s2)
F = 1012,925 kg x 9,81 m/s2
= 9.936,794 N 9.937 N
4.3.12.5 Distribusi Gaya Merata Pada Poros
Fgaya merata =
Dengan : L = panjang poros (m)
Fgaya merata =
= 7.703,1 N 7.703 N/m
4.3.12.6 Reaksi Tumpuan
MAy = - F x r + Dy x r
0 = - 7.703 N x 0,625 m + Dy x 1,296 m
0 = - 4.814,375 Nm + Dy x 1,296 m
-
89
Dy = 3.714,79 N 3.715 N
Karena gaya 7.703 N/m terletak di tengah-tengah poros maka reaksi tumpuan
pada A dan D sama, yaitu sama sebesar 3.715 N.
Tata ulang gaya yang bekerja pada poros:
Keterangan:
Panjang: Diameter:
A-B = C-D = 20 mm A-B = C-D = 65 mm
B-C = 1250 mm B-C = 100 mm
7.703 N
3.834 N3.834 N
AB C D
Gambar 4.7 Tata Ulang Gaya yang bekerja pada poros
-
90
4.3.12.7 Diagram Gaya Momen Lentur
x
y
3715 N 3715 N
( + )
Gambar 4.8 Diagram Momen Lentur
Tegangan tekuk ()
=
=
=
= 24,99 Mpa 25 Mpa
ijin >
33 Mpa > 25 Mpa
-
91
4.3.12.8 Diagram Gaya Geser
x
y
( + )
3.715 N
Gambar 4.9 Diagram Gaya Geser
=
=
= 0,75 Mpa
ijin >
20 Mpa > 0,75 Mpa
4.3.13. Perencanaan Bearing Pada Poros
Bearing yang akan digunakan adalah bearing dengan diameter dalam 65 mm
dan diameter luar 100 mm. Bearing akan dipasang pada poros yang berguna untuk
meredam gaya radial pada poros.
-
92
Gambar 4.10 Bearing Pada Poros Bertingkat
4.3.14 Biaya Listrik yang Digunakan
Setelah melakukan perhitungan untuk merancang sistem pengangkat home lift
maka akan dilakukan perhitungan untuk daya keluar motor dan biaya penggunaan
listrik.
a. Kecepatan yang digunakan pada home lift sesuai dengan SNI 03-
6247.2-2000 adalah minimal 20 m/min, sesuai dengan spesifikasi
motor kecepatan lift adalah 30 m/min
b. Faktor keseimbangan (overbalace atau OB) adalah 0,5. Sehingga
berat bobot penyeimbang adalah 460,6 kg
c. Lift berkapasitas 350 kg
d. Berat kosong lift 285,6 kg
-
93
4.3.14.1 Daya Keluaran Motor
Keterangan:
Q = Kapasitas lift (kg)
V = Kecepatan nominal lift (m/min)
OB = Faktor Keseimbangan
T = Efisiensi total sistem
= 1 x 2 x 3 , keterangan:
1 = Efisiensi Tarikan
2 = Efisiensi Mesin
3 = Efisiensi Motor
= 0,90 x 0,8 x 0,97
= 0,6984
-
94
= 1,228 kW 1,23 kW
4.3.14.2 Biaya Listrik
Asumsi:
a. Jam kerja efektif = 10 jam /sehari
b. 1 tahun = 365 hari
c. Tarif PLN = Rp. 10.000,- / kWH
Biaya Listrik = 1,23 kW x 0,5 x 10 x 365 x Rp. 795,-
= Rp. 1.784.576,25,-
Dalam 1 bulan = Rp. 148.714,6875,-
-
95
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pada hasil yang didapat dari perancangan serta perhitungan
maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Telah berhasil merancang dan membuat sistem pengangkat home lift berupa
perancangan kabin lift, ruang luncur, traction sheave, deflection sheave,
deflection sheave, dan tali baja dengan menambahkan sistem penyeimbang
dan menghindari terjadinya slip.
2. Tinggi angkat home lift ini 11.800 m atau tinggi bangunan dengan 3 lantai,
dan mampu mengangkat beban 350 kg atau mampu menahan beban sampai
3-4 orang.
3. Berdasarkan hasil perhitungan serta pengujian alat, sistem pengangkat model
home lift ini dinyatakan pada kondisi awal.
4. Mampu mendesain suatu sistem pengangkat pada home lift yang berguna
untuk mengurangi biaya pemakaian listrik.
5.2 Saran
1. Mendesain ulang deflection sheave sehingga mampu menahan tali baja tetap
di traction sheave.
-
96
2. Mampu menyamakan tegangan T1 dan T2 sehingga tali baja tetap berada di
traction sheave.
-
xviii
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kiyokatsu, S. 1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.
Jakarta: Prodnya Paramita.
[2] Kusasi, S. 2002. Transportasi Vertikal Dalam Perencanaan Teknik Pesawat
Lift. Makalah disajikan dalam seminar elevator, Jakarta, 30 September 2008.
[3] Meriam, J.L. 1987. Statika. Jakarta: Erlangga.
[4] Rudenko, N. 1994. Mesin Pengangkat. Jakarta: Erlangga.
[5] Shigley, Joseph. 2001. Mechanical Engineering Design. Boston: McGraw-
hill.
[6] Strakosch, R. 1983. Vertical