MEKANISME PENGANGKAT TOWER CRANE 1,5 TON TUGAS...

i

MEKANISME PENGANGKAT TOWER CRANE 1,5 TON

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh:

Nama : LAURENSIUS LEDUN SOGEN

NIM : 005214052

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2007

ii

HOISTING MECHANISM 1,5 TON TOWER CRANE

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana

Teknik Degree

In Mechanical Engineering

Presented By:

Name : LAURENSIUS LEDUN SOGEN

NIM : 005214052

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2007

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak didapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 29 Oktober 2007

Laurensius Ledun Sogen

vi

INTISARI

Mekanisme pengangkat merupakan salah satu mekanisme yang sangatpenting pada tower crane. Mekanisme ini digunakan untuk mengangkat danmenurunkan muatan yang sangat berat pada sebuah ketinggian yang diinginkan.

Dalam pengoperasiannya, mekanisme ini membutuhkan peralatanpengangkat yang terdiri dari: tali baja dan kait tunggal untuk menggantungkanmuatan. Mekanisme puli juga digunakan dalam perancangan agar pengangkatanbeban lebih stabil. Daya motor ditransmisikan menggunakan kopling ke porosinput pada gearbox, dari poros output gearbox akan memutar drum yang akanmenggulung tali, sehingga mengangkat dan menurunkan beban secara vertikal.

vii

ABSTRACT

Hoisting mechanism represent one of very important mechanism at tower crane.This mechanism is used to lift and degrade the very heavy payload at a height wanted

In its operation, this mechanism require the hoisting equipments consisted ofthe: steel wire rope and single barb to drape the payload. Mechanism pulley is also usedin scheme of so that to be burden lifting more stable. Energy of transmission motor usethe coupling to input axis of at gearbox, from axis of output gearbox will turn around thedrum to furl the string, so that lift and degrade the burden vertically.

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasihnya

sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir Mekanisme Pengangkat

Tower crane 1,5 Ton. Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma.

Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk perkembangan

perancangan elemen-elemen mesin, serta dapat menambah pengetahuan bagi para

mahasiswa. Penulis menyadari adanya kekurangan dalam tulisan ini. Maka dari

itu penulis mengharapkan saran maupun kritik yang membangun dari para dosen

dan teman-teman mahasiswa.

Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih atas

semua bantuan selama proses penyusunan Tugas Akhir kepada:

1. Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan

Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T.., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

3. Bapak R.B. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si, selaku dosen pembimbing

yang telah membimbing dan memberi petunjuk-petunjuk kepada

penulis dalam penyusunan Tugas Akhir.

4. Segenap Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dengan pengetahuan

yang sangat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini

ix

5. Bapak, ibu dan saudara atas dorongan doa, semangat dan biaya selama

kuliah.

6. Buat teman-teman kos : Martin, Jhon, Daling, Naga, Tedi, Yuris,

Anan, Pice,Yoce ,Aan , Agung, Ek29,Obet, Liken, Jhon Piter, No Anto

teman-teman kos Wirata dan G7

7. Buat teman-teman lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu

persatu yang telah memberi bantuan baik secara moral atau material

Yogyakarta, 29 Oktober 2007

x

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL..…………………………………………………………i

HALAMAN JUDUL.……………………………………………………………ii

HALAMAN PENGESAHAN.………………………………………………….iii

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN………….……………………………….iv

HALAMAN PERNYATAAN…………………………………………………...v

INTISARI………………………………………………………………………..vi

ABSTRACT……………………………………………………………………..vii

KATA PENGANTAR…………………………………………………………..viii

DAFTAR ISI………………………………………………………………….….ix

DAFTAR TABEL..................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................xi

DAFTAR NOTASI...............................................................................................xii

BAB I. PENDAHULUAN

2.1 . Tower Crane....................................................................................1

2.2. Mekanisme Gerak Tower Crane ....................................................... 4

2.2.1. Mekanisme gerak Pengangkatan (Hoisting) ................................... 4

2.2.2. Mekanisme gerak mendatar (Trolley).............................................4

2.2.3. Mekanisme gerak berputar (Slewing) .............................................5

2.3.4 Klasifikasi Tower Crane ................................................................5

BAB II PERANCANGAN BAGIAN UTAMA

2.1. Mekanisme Pengangkatan ................................................................6

2.2. Bagian-Bagian Utama Mekanisme Pengangkatan................................6

xi

2.2.1.Tali......................................................................................................6

2.2.1.1.Klasifikasi Tali Baja ....................................................................8

2.2.1.2.Metode Pengikatan Tali Baja..........................................................9

2.2.2.Puli....................................................................................................11

2.2,3.Drum.................................................................................................12

2.2.4.Kait...................................................................................................15

2.2.5.Penggerak Daya................................................................................18

2.2.6.Rem...................................................................................................20

2.2.7.Kopling.............................................................................................21

2.2.8.Transmisi..........................................................................................22

BAB III. PERANCANGAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA

3.1.Perancangan Tali..................................................................................24

3.2.Perancangan Puli Dan Drum................................................................32

3.2.1. Anlisis manual..................................................................................32

3.2.2. Analisis Cosmosworks.....................................................................37

3.3.Perancangan Kait.................................................................................38

3.3.1. Analisis manual...............................................................................38


3.4.Batang Lintang.....................................................................................47

3.4.1. Analisis manual................................................................................47


3.4.2.1. Batang lintang...............................................................................51

3.4.2.2. Sekal.............................................................................................51

xii

3.5.Motor Penggerak..................................................................................53

3.6.Rem......................................................................................................56

3.7.Kopling................................................................................................59

BAB IV PERANCANGAN TRANSMISI

4.1.Perancangan Gigi Lurus Standar.........................................................63

4.2.Perancangan Poros Dan Pasak.............................................................74

4.2.1.Perancangan Poros Dan Pasak I.......................................................74

4.2.1.1. Analisis manual............................................................................74

4.2.1.2. Analisis Cosmosworks..................................................................83

4.2.2.Perancangan Poros Dan Pasak II......................................................85

4.2.2.1. Analisis manual............................................................................85


4.2.2. Perancangan Poros Dan Pasak III....................................................89

4.2.3.1. Analisis manual.............................................................................89


4.3.Perancangan Bantalan..........................................................................95

4.3.1.Menghitung Umur Bantalan Pada Roda Gigi Lurus.........................95

4.3.2.Perhitungan Bantalan Pada Poros.....................................................95

4.4.Pelumasan............................................................................................98

4.5.Perawatan...........................................................................................102

xiii

BAB V PENUTUP

5.1.Kesimpulan........................................................................................103

5.2.Saran...................................................................................................104

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Karakteristik kerja

Tabel 2.1 Harga minimum faktor karena pengaruh K dan e1

Tabel 2.2 Efisiensi puli

Tabel 2.3 Nilaid

Dmin

Tabel 2.4 Beban patah aktual dan harga nilai C

Tabel 2.5 Harga faktor C1

Tabel 2.6 Harga faktor C2

Tabel 2.7 Faktor lengkungan m

Tabel 2.8 Harga faktor β

Tabel 2.9 Hasil perancangan tali mekanisme travelling

Tabel 2.10 Faktor yang tergantung pada konstruksi tali

Tabel 2.11 Dimensi alur drum

Tabel 2.12 Standar soviet untuk mengikat tali drum

Tabel 2.13 Hasil perancangan drum mekanisme travelling

Tabel 2.14 Motor listrik

Tabel 2.15 Hasil perancangan pemilihan motor

Tabel 2.16 Hasil perancangan rem pada trolley dan slewing

Tabel 2.17 Ukuran-ukuran dasar dan kapasitas kopling karet ban

Tabel 2.18 Hasil perancangan kopling

Tabel 3.1 Faktor bentuk gigi

Tabel 3.2 Faktor dinamis fv

xv

Tabel 3.3 Tegangan lentur yang diijinkan pada roda gigi

Tabel 3.4 Sifat-sifat mekanis standar

Tabel 3.5 Faktor tegangan kontak pada bahan roda gigi

Tabel 3.6 Hasil perancangan roda gigi 3 dan 4

Tabel 3.7 Ukuran-ukuran utama pasak

Tabel 3.8 Hasil lengkap perancangan poros dan pasak sistem hoisting

Tabel 3.9 Hasil perancangan roda gigi pada sistem trolley

Tabel 3.10 Hasil perancangan poros dan pasak pada sistem trolley

Tabel 3.11 Hasil perancangan roda gigi pada sistem slewing

Tabel 3.12 Faktor sudut kisar kγ

Tabel 3.13 Faktor tahan aus Kc

Tabel 3.14 Hasil lengkap perancangan poros dan pasak sistem slewing

Tabel 4.1 Koefisien tekanan angin pada profil

Tabel 4.2 Gaya angin pada rangka

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kran menara

Gambar 2.2 Skema tower crane

Gambar 2.3 Lapisan serat tali baja

Gambar 2.4 Konstruksi tali serat baja

Gambar 2.5 Konstruksi mekanisme pengangkat dengan puli majemuk

Gambar 2.6 Kait tunggal

Gambar 2.7 Kait ganda

Gambar 2.8 Pemberat kait

Gambar 2.9 Rumah kait

Gambar 2.10 Dimensi kait

Gambar 2.11 Penampang C-D kait

Gambar 2.12 Penampang lintang untuk kait

Gambar 2.13 Diagram rem sepatu ganda elektromagnetik

Gambar 3.1 Transmisi mekanisme hoisting

Gambar 3.2 Diagram pemilihan modul roda gigi lurus

Gambar 3.3 Transmisi mekanisme travelling

Gambar 4.1 Diagram untuk memeriksa kestabilan kran

Gambar 4.2 Koefisien permukaan

Gambar 4.2 Koefisien permukaan

xvii

DAFTAR NOTASI

Fc = faktor keamanan

Wd = beban angkat rencana, kg

Wp = berat peralatan pengangkat, kg

Wt = berat total, kg

a = kecepatan, m/s2

B = beban angkat, kg

Q = beban keseluruhan, kN

t = waktu, detik

F = gaya, kN

M = massa, kg

W = berat, kg

Z = tegangan tali, N

= efisiensi, %

= faktor tahanan

i = jumlah

= Tegangan, kg/mm2

b = tegangan tarik, kg/mm2

K = faktor keamaan tali

D = diameter, mm

C = faktor yang memberikan karakteristik konstruksi tali dan

kekuatan

= faktor kondisi pengangkatan

xviii

N = putaran permenit , rpm

L = panjang ,mm

ϖ = tebal, mm

T = torsi, kgmm

P = daya, kW

H = tinggi, mm

A = luas mm2

i = ratio

I = inersia

r = jari-jari, mm

Nst = daya statik motor, kW

Mst = momen statik motor kgm

Gwt = bobot pengimbang/pemberat, kg

Mbr = momen puntir, kgmm

Ck = kelonggaran puncak

d0 = diameter lingkaran jarak bagi, mm

dk = diameter kepala, mm

df = diameter kaki, mm

m = modul

ft = gaya tngensial, kg

fr = gaya radial, kg

RA = reaksi gabungan, kg

MA = momen gabungan, kg

xix

Km = faktor koreksi momen lentur

Kt = faktor koreksi momen puntir

θ = defleksi puntiran

= berat jenis kg/mm3

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tower Crane

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi mempunyai pengaruh yang

sangat besar terhadap kemajuan industri. Hal ini karena industri dituntut untuk

menghasilkan produksi secara optimal dengan efisiensi yang tinggi. Sehingga

dalam bidang Iptek diharapkan mampu membuat inovasi-inovasi terhadap

peralatan atau mesin yang digunakan dalam industri tersebut. Proses pemindahan

bahan atau material merupakan salah satu mekanisme yang sangat penting dalam

suatu industri. Dalam konstruksi bangunan bertingkat sangat dibutuhkan adanya

suatu alat yang dapat memindahkan suatu material yang sangat berat pada sebuah

ketinggian. Peralatan pengangkat yang sering digunakan untuk menangani proses

pemindahan material dalam konstruksi bangunan bertingkat adalah tower crane.

Berdasarkan rancangannya tower crane diklasifikasikan menjadi dua

kelompok utama sebagai berikut :

1. Kelompok pertama yaitu dengan meja putar (turntable) yang di pasang di

bagian bawah, sedangkan mekanisme dan counterweight di pasang di atas

turntable tersebut yang berputar bersama dengan tower seperti terlihat

pada Gambar 1.1.a.

2. Kelompok kedua yaitu dengan meja putar (turntable) dan bobot imbang

(counterweight) yang terpasang di bagian atas seperti terlihat pada Gambar

1.1.b. Bila crane ini hendak di pindahkan dari site ke site yang lain, harus

2

dipisah-pisahkan dalam beberapa bagian, kemudian dipasang kembali

pada site yang baru. Kran menara (tower crane) dilengkapi dengan

pengangkat (hoisting), pemutar (slewing), pejalan (traveling) dan

penjungkat (luffing).

Tower crane mempunyai banyak variasi baik dalam jenis, kapasitas, cara

pengoperasian, frekuensi penggunaan dan harga. Secara umum tower crane hanya

menahan beban yang diangkat, tetapi rangka-rangka tower crane serta pondasi

juga harus dirancang untuk menerima beban akibat lingkungan kerja sekitar

seperti angin dan temperatur yang tinggi seperti terlihat pada Gambar 1.2.

a b

Gambar 1.1. Kran Menara (a) meja putar yang terpasang di bagian atas,(b) mejaputar yang di pasang di bagian bawah

Sumber : Pesawat-Pesawat Pengangkat, Ir.Syamsir A. Muin hal 274

3

Gambar 1.2. Skema Tower Crane

Keterangan :

1. Rangka pengimbang(balance)

2. Rangka atas menara(tower head)

3. Rangka angkat(jib)

4. Rangka menara(tower section)

5. Pondasi

6. Peralatan penahan muatan

7. Kabin

1.2. Mekanisme gerakan tower crane

1.2.1. Mekanisme gerak pengangkatan (Hoisting)

Gerakan pengangkatan yakni gerakan untuk mengangkat dan menurunkan

beban. Adapun komponen-komponen mekanisme ini adalah:

4

a. Motor penggerak.

b. Transmisi termasuk poros, roda gigi dan bantalan

c. Puli

d. Drum

e. Tali baja

f. Kait

g. Rem.

h. Kopling

1.2.2. Mekanisme gerak pejalan (Trolley)

Gerakan trolley merupakan gerakan dari unit pengangkat secara horizontal

untuk menggerakkan benda yang diangkat ke arah maju atau mundur dari

operator.

Adapun komponen-komponen yang selalu digunakan pada mekanisme ini

adalah :

a. Motor penggerak

b. Transmisi termasuk poros, roda gigi dan kopling.

c. Drum

d. Tali baja

e. Roda yang berjalan pada rel.

f. Rangka troli.

g. Rem

5

1.2.3. Mekanisme gerak putar (Slewing)

Mekanisme ini digunakan untuk memutarkan bagian atas dari tower crane

termasuk muatan yang akan dipindahkan. Adapun bagian atas dari crane ini

antara lain : lengan, bobot pengimbang dan kabin. Gerakan ini berarti gerakan

berputar secara horizontal untuk memindahkan barang yang akan di angkat

memutar Pada tower crane digunakan kelompok crane dengan meja putar yang

diletakkan pada komponen yang diam.

1.3. Klasifikasi tower crane

Tower crane dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

a. Berdasarkan momen beban

Tower crane jenis ini merupakan hasil kali dari beban yang

diangkut oleh lengan kerja,terdiri dari momen beban : 4,16, 25, 40,

60, 100 dan 250 ton.meter.

b. Berdasarkan jumlah gerakan kerja

1. Tiga macam gerakan, yaitu pengangkatan, travelling dan

slewing

2. Empat gerakan, yaitu hoisting, traveling, slewing dan lufing

c. Berdasarkan rancangan struktur(revolver), dengan sebuah

revolving atas atau bawah.

d. Berdasarkan bobot pengimbang, yaitu bobot pengimbang yang

dipasang di atas dan di bawah.

6

BAB II

BAGIAN-BAGIAN UTAMA MEKANISME PENGANGKAT

2.1. Mekanisme pengangkat

Mekanisme pengangkat merupakan salah satu mekanisme yang sangat

penting dalam perancangan tower crane. Mekanisme ini digunakan untuk

mengangkat dan menurunkan muatan pada sebuah ketinggian yang diinginkan.

Daya motor ditransmisikan menggunakan kopling ke poros input pada

gearbox, dari poros output gearbox akan memutar drum yang digunakan untuk

menggulung tali baja. Ketika drum menggulung tali baja, maka tali akan

menggerakkan muatan yang diangkat ke arah vertikal.. Mekanisme puli digunakan

dalam perancangan supaya dalam pengangkatan beban lebih stabil. Dalam

perancangan mekanisme pengangkat juga menggunakan sebuah kait tunggal

untuk menggantungkan beban yang akan diangkat.

2.2. Bagian-bagian utama mekanisme Hoisting

2.2.1. Tali

Tali baja terbuat dari kawat baja yang diberi perlakuan panas tertentu dan

dengan penarikan tinggi sehingga menghasilkan sifat mekanis kawat baja tinggi.

Tali baja ini dibuat dengan mesin khusus, dengan proses pertama-tama kawat

dililitkan dengan untaian dan kemudian dianyam lagi menjadi tali bulat. Kedua

proses berlangsung secara bersamaan, untaian dililitkan pada inti yang terbuat dari

7

rami, asbes atau kawat baja lunak. Inti kawat ini akan mempertahankan bentuk

dari kabel baja namun inti kawat akan mengurangi kefleksibelan tali.

Terdapat dua jenis tali yang dikenal pada saat ini, yaitu

a. Tali non metal, misalnya tali rami.

b. Tali baja(steel wire rope) yang terbuat dari serat-serat baja.

Dalam perkembangannya mesin-mesin pengangkat dan pengangkut sering

menggunakan tali baja karena beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan tali

yang lain. Keuntungan penggunaan tali baja sebagai berikut:

a. Dimensi tali lebih kecil sehingga lebih ringan dibandingkan dengan

rantai.

b. Lebih kuat terhadap kejutan

c. Pengoperasiannya tidak berisik

d. Dapat digunakan pada kecepatan angkat yang tinggi

e. Kerusakan mudah di deteksi.

f. Elastis.

Kerugian dari penggunaan tali baja sebagai berikut:

a. Memerlukan drum atau teromol

a. Dapat mengalami pertambahan panjang atau mulur

b. Cenderung untuk berputar terutama pada jenis lang atau tali pintal

paralel.

Bahan tali baja terbuat dari kawat baja yang mempunyai kekuatan

2/200130 mmkgb −=σ .

8

2.2.1.1. Klasifikasi tali baja

Jenis tali baja dikelompokkan berdasarkan pada :

a. Arah serat tali baja (strand)

1. Arah parallel (Lang’s type) seperti terlihat pada Gambar 2.1.a

2. Cross (Regular’s type) seperti terlihat pada Gambar 2.1.b

3. Tali Compound seperti terlihat pada Gambar 2.1.c

b. Arah lilitan

1. Arah ke kanan (Z)

2. Arah ke kiri (S)

Gambar 2.1. Lapisan Serat Tali BajaSumber : Mesin Pemindah Bahan, N. Rudenko, hal 31

c. Konstruksi tali

1. Tali baja konstruksi biasa seperti terlihat pada Gambar 2.2.a

2. Warrington seperti terlihat pada Gambar 2.2.b

3. Seale seperti terlihat pada Gambar 2.2.c

4. Tali baja dengan uraian yang dipipihkan

5. Tali baja dengan anyaman terkunci

a. Lang’s type

b. Cross type

c. Compound

9

Gambar 2.2. Konstruksi Tali Serat BajaSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 31

Dengan mempertimbangkan keuntungan-keuntungan dari jenis tali seperti yang

sudah dijelaskan di atas, maka penulis menggunakan jenis tali dengan spesifikasi

sebagai berikut :

a. Konstruksi standar 6 × 19 = 114 + 1C

b. Tali baja dengan konstruksi ordinary jenis lang’s type

c. Arah lilitan kanan(Z)

d. Tegangan tarik standar tali baja 130=bσ kg/mm2

2.2.1.2. Metode pengikatan tali baja

a. Soket tali kawat tirus.

Tali baja diikat dengan menggunakan soket tirus seperti terlihat pada

Gambar 2.3.

b. Soket baji.

Tali baja dilewatkan mengitari baji baja beralur dan diikat bersama

dengan baji ke dalam soket rata yang terbuat dari baja tuang. Beban

a. tali konstruksibiasa

b. tali jeniswarrington

c. tali jenis seale

10

akan menarik tali ke dalam soket sehingga menambah daya ikatnya

seperti terlihatr pada Gambar 2.4a.

c. Mata pengikat

Tali baja dililitkan mengelilingi mata pengikat dan ujung bebasnya

dililitkan dengan bagian utama tali. Panjang lilitan (l) lebih besar

dari 15 kali diameter tali dan minimum sepanjang 300 mm seperti

terlihat pada Gambar 2.4b.

Gambar 2.3. Pengikatan tali kawat dalam soket tirusSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 50

Gambar 2.4. Pengikatan tali kawat dengan soket bajiSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 53

a b

11

Gambar 2.5. Puli tetapSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 58

2.2.2. Puli

Puli dibedakan menjadi dua, yaitu:

a. Puli tetap(fixed pulley), yaitu puli yang kedudukannya tetap, tidak

bergerak secara vertical seperti terlihat pada Gambar 2.5.

b. Puli bebas(movable pulley), puli yang dapat digerakkan secara vertical.

Puli bebas dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Puli gaya

Jarak yang ditempuh oleh titik pada tali tempat usaha sama

dengan dua kali tinggi jarak beban angkut.

2. Puli kecepatan

Jarak yang ditempuh oleh titik pada tali tempat usaha sama

dengan setengah kali jarak beban angkut

12

Sistem puli majemuk digunakan untuk mengatasi kekurangan pada pengangkatan

beban dari ujung tali dengan menggunakan puli sederhana seperti terlihat pada

Gambar 2.6.

Kelebihan dari system puli majemuk adalah:

a. Menaikkan beban ke arah vertical sehingga pengangkatan lebih

stabil.

b. Muatan yang dibawa dua kali lebih banyak dibanding system

puli sederhana.

c. Akibat kemampuan dalam mengangkat beban lebih kecil maka

diperlukan tali yang lebih kecil pula sehingga mengurangi

bobot mekanisme pengangkat dan harganya lebih murah.

Gambar 2.6. Puli majemukSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 65

2.2.3. Drum

Drum tali dipergunakan penggulungan tali saat beban terangkat penuh.

Drum dapat terbuat dari besi tuang ataupun konstruksi lasan. Besar diameter drum

dipengaruhi oleh diameter tali yang digunakan. Drum tali dilengkapi dengan alur

13

helix pada permukaannya dengan tujuan pada saat penggulungan tali dapat

tergulung rapi dan untuk mengurangi keausan. Pada drum dengan dua lilitan maka

alur helix terdapat dua bagian yang masing-masing arahnya berlawanan.

Pengikatan tali pada drum menggunakan sekrup pengencang seperti terlihat

pada Gambar 2.7a. Suatu lubang disediakan pada drum untuk tempat ujung tali

baja. Pada lubang ini dimasukkan pelat dengan sebuah semat yang beralur

berbentuk setengah lingkaran pada sisi dalam dibentuk sedemikian rupa sehingga

sesuai dengan bentuk penampang tali. Cara pengikatan ini dapat disetel, sehingga

tali dapat diganti dengan cepat. Bila dua tali digulung sekaligus pada drum maka

proses pengikatan tali dilakukan dua kali untuk menjaga keamanan seperti terlihat

pada Gambar 2.8.

Pengencangan dengan pasak baji dilakukan dengan cara tali dilingkarkan

pada pasak baji dan dimasukkan ke dalam lubang bukaan pada drum. Lubang ini

harus ditiruskan dari kedua sisi ke bagian tengahnya sehingga baji tersebut dapat

diselipkan dari kedua arah seperti terlihat Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Pengikatan tali dengan sekrup pengencangSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 77

14

Gambar 2.8. Pengikatan tali dengan sistem lubang Sumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 76

Metode pengikatan tali baja yang sering digunakan adalah dengan pelat

pengikat menurut standar Soviet. Hal ini disebabkan karena lebih mudah dan

dapat diandalkan. Pelat baja disediakan pada sisi dalam drum dan mempunyai dua

alur untuk tempat ujung tali dan ditengahnya terdapat lubang untuk baut atau

pasak benam seperti terlihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9. Pengikatan tali standar Soviet Sumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 78

15

2.3.4. Kait(hook)

Kait(hook)digunakan untuk menggantungkan beban yang akan diangkat,

terdiri dari dua jenis yaitu:

1. Single hook(standar hook)

Untuk kapasitas pengangkatan yang kecil dilengkapi dengan ulir

segitiga, sedang untuk beban lebih dari 5 ton dipakai ulir trapesium

atau ulir gergaji seperti terlihat pada Gambar 2.10. Biasanya

pemeriksaan dilakukan pada penampang yang paling berbahaya,

yaitu pada penampang terkecil. Sedangkan pada tangkai kait

diperiksa tegangan tariknya pada bagian yang berulir.

2. Kait ganda(ramshorn hook)

Kait ganda dirancang dengan sadel yang lebih kecil dari sadel kait

tunggal pada beban pengangkatan yang sama seperti terlihat pada

Gambar 2.11.

Gambar 2.10. Kait tunggalSumber: Pesawat -pesawat Pengangkat, Ir.Syamsir A.Muin,hal 155

16

Gambar 2.11. Kait gandaSumber : Pesawat-pesawat pengangkat,Ir.Syamsir A.Muin,hal 167

Untuk mengangkat beban, kait membutuhkan perlengkapan pembantu untuk

menggantungkan beban antara lain:

1. Pemberat kait

Pemberat kait digunakan untuk mengangkat muatan ringan yang

biasanya langsung dikaitkan pada takel pengangkat fleksibel.

Pemberat kait juga berguna untuk meredam kejut dan memenuhi

bobot minimal supaya bila tidak ada beban yang akan diangkat

putaran motor dapat terkendali seperti terlihat pada Gambar 2.12.

2. Batang lintang untuk kait

Batang ini dapat berputar pada pelat sisi rumahnya yang diperkuat

dengan sekal yang terbuat dari plat baja, sehingga memungkinkan

kait dapat berputar pada dua arah yang tegak lurus.

17

Gambar 2.12. Pemberat kaitSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 97

3. Rumah kait

Rumah kait merupakan keseluruhan takel gantung yang terdiri dari:

kait, roda puli bawah, batang lintang dan plat rumah sekal tempat

gandar roda puli seperti terlihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13. Rumah kaitSumber : Mesin Pemindah Bahan, N.Rudenko, hal 106

18

2.3.5. Penggerak daya

Bebagai desain daya penggerak dipakai untuk crane, Derek dan pada

mesin yang memindahkan muatan pada jarak yang cukup jauh serta untuk

menangani beban dalam jumlah besar. Macam-macam penggerak daya antara

lain:

1. Penggerak hidrolik

Umumnya penggerak hidrolik digunakan untuk mengangkat beban berat (200-

600 ton) pada jarak angkat yang kecil (100-300 mm). Penggerak demikian

menggerakan dongkrak tugas berat. Dongkrak hidrolik bekerja berdasarkan

prinsip pres hidrolik. Tekanan kerjanya berkisar antara 100-500 atm. Tekanan

dihasilkan oleh pompa plunyer kecil yang dilengkapi dengan tuas penggerak

tangan.

2. Penggerak pneumatik

Tenaga Pneumatik banyak dipakai pada katrol angin gantung kecil blok puli

pneumatic yang beroperasi pada daerah rawan ledakan di mana penggerak

listrik pun tidak dapat digunakan. Penggerak pneumatic mempunyai

keunggulan dalam hal melakukan banyak pertukaran operasi yang berbeda

dalam satu unit waktu yang tidak dapat digerakkan oleh penggerak listrik dan

kemampuan untuk beroperasi tanpa kerusakan dibandingkan dengan yang

lebih besar. Kekurangannya adalah desain sistem distribusi angin yang rumit,

jarak tempuh horizontal yang terbatas karena adanya selang angin, dan

ketelitian yang tinggi yang dibutuhkan dalam pembuatan dan perakitannya.

19

3. Penggerak uap

Penggerak uap masih banyak dipakai diantara berbagai jenis penggerak daya

lainnya. Penggerak uap dipakai terutama pada crane-jalan lokomotif untuk

pelayan umum pada rel Bantu di stasiun sekitar pabrik dan galangan kapal.

Crane jenis ini mempunyai kemampuan gerak yang lebih baik dan tidak

tergantung pada sumber daya luar yang stasioner.

Penggerak uap mempunyai kelemahan sebagai berikut:

a. Tidak dapat langsung beroperasi, karena diperlukan 1 sampai 1,5

untuk menghasilkan uap.

b. Bahan bakar tetap dipakai untuk menghasilkan uap walaupun mesin

sedang tidak menangkut beban

c. Bahaya kebakaran dan sanitek (percikan api dan asap)

d. Ukuran yang besar dan berat

e. Efisiensi yang rendah (karakterristik umum semua penggerak uap).

Keunggulan penggerak uap yang masih menyebabkan penggerak uap dapat

bersaing dengan penggerak lainnya adalah:

a. Keandalan operasi tinggi

b. Pelayanan dan pemeliharaan yang mudah, sehingga tidak

membutuhkan tenaga ahli dibandingkan dengan motor bakar

c. Perbaikan mudah

4. Penggerak Motor Bakar

Motor bakar mempunyai keunggulan sebagai berikut:

a. Langsung siap beroperasi

20

b. Tidak menggunakan bahan bakar ketika crane sedang bekerja

c. Dapat dipakai di lingkungan tempat percikan api dan asap asap tidak

diperbolehkan

d. Tidak memerlukan sumber daya luar yang stasioner, factor yang

sangat menguntungkan bagi kerekan jalan dan alat penanganan

beban di lokasi konstruksi, tempat pemuatan dan lainnya

e. Lebih kecil ukurannnya dibandingkan dengan penggerak uap

f. Efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggerak uap

Kelemahan penggerak motor bakar adalah sebagai berikut:

a. Tidak dapat dijalankan langsung dengan beban terpasang dan

memerlukan kopling gesek untuk menghubungkan mesin dengan

mekanisme penggeraknya

b. Tidak dapat beroperasi pada beban lebih yang sering

c. Perawatan yang rumit memerlukan tenaga ahli

2.3.6. Rem

Rem digunakan untuk mengatur kecepatan penurunan muatan atau untuk

menahan muatan supaya tidak bergerak. Rem dapat dibedakan menjadi dua

bagian, yaitu: rem otomatis dan rem manual. Yang termasuk rem manual adalah:

rem sepatu atau blok, rem pita, rem kerucut, rem-rem cakram, rem racet dan rem

dengan gagang pengaman. Sistem pengereman pada tower crane dirancang

sedemikian rupa supaya rem bekerja bila arus listrik dimatikan dan rem tidak

bekerja bila arus listrik masuk ke motor. Rem yang akan digunakan adalah rem

21

blok ganda elektromagnetik seperti terlihat pada Gambar 2.14. Prinsip kerja dari

rem sepatu ganda elektromagnetik yaitu rem digerakkan oleh pemberat yang

dilepaskan secara elektromagnetik. Jika arus listrik masuk ke motor bersama itu

pula arus masuk ke magnet, sehingga magnet bekerja mengangkat pemberat yang

mengakibatkan rem terlepas. Bila arus listrik dimatikan maka magnet tidak

bekerja sehingga pemberat ke bawah dan terjadilah pengereman.

Gambar 2.14 Diagram rem sepatu ganda elektromagnetikSumber : Mesin Pengangkat, Rudenko, hal 102

2.3.7. Kopling

Kopling mempunyai fungsi sebagai penerus daya dan putaran poros

penggerak yang digerakkan dalam satu sumbu. Kopling ini dikelompokkan

menjadi dua kelompok , yaitu kopling tetap dan kopling tidak tetap. Kopling tetap

mencakup kopling kaku yang tidak mengisinkan ketidak lurusan kedua sumbu

poros, kopling luwes (fleksibel) yang mengisinkan sedikit ketidak lurusan sumbu

poros, dan kopling universal yang dipergunakan bila kedua poros akan

22

membentuk sudut yang cukup besar. Pada perancangan ini akan dipilih kopling

tetap yaitu flens atau kopling kaku karena:

a. Pemasangan lebih mudah dan cepat.

b. Mampu bekerja pada putaran tinggi.

c. Getaran dan tumbukan kecil.

d. Dapat mencegah pembebanan lebih

e. Terdapat sedikit kemungkinan gerakan aksial pada poros

f. Ringkas dan ringan.

2.3.8. Transmisi

Jika dari dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling

bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan berputar

pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan

daya disebut roda gesek.Cara ini cukup baik unuk meneruskan daya kecil dengan

putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya besar dan putaran

tepat tidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk ini, kedua roda tersebut

harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya dilakukan oleh

gigi-gigi kedua roda gigi yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini, yang

dapat berbentuk silinder atau kerucut, disebut roda gigi. Transmisi roda gigi

mempunyai keunggulan bila dibandingkan dengan transmisi lainnya selain lebih

ringkas, putarannya lebih tinggi dan tepat, serta dayanya lebih besar

23

Dalam perancangan ini transmisi roda gigi digunakan untuk mereduksi

putaran atau kecepatan motor sesuai dengan yang diinginkan. Untuk perancangan

mekanisme pengangkatan roda gigi yang digunakan adalah roda gigi lurus

24

BAB III

PERANCANGAN BAGIAN-BAGIAN UTAMA

3.1. Perancangan tali

Kapasitas tower crane(W) adalah 1,5 ton.

Faktor keamanan (fc) = 1,3 ( karena untuk pengangkatan barang)

Beban angkat rencana adalah

W d = W cf× = 1500×1,3= 1950 kg

Beban peralatan pengangkat ( Wp ) adalah 550 kg

Maka berat keseluruhan pada pengangkat ( Wt ) adalah :

Wt = Wd + Wp………………………………………………….....(3.1)

= 1950 + 550 = 2500 kg

Dari data diperoleh kecepatan angkat standar adalah: menitmV /20= = sm /334,0

Waktu yang diijinkan untuk percepatan )(t = 1,5 sampai dengan 5 detik, dipilih

t = 4 detik, karena digunakan sebagai mekanisme pengangkatan.

Percepatan yang terjadi pada pengangkatan ini adalah :

a = (-9,8 m/s2 )

Gaya yang timbul adalah:

amF ×= ................................................................................. ....(3.2)

)/8,9(2500 2smkgF ×= =24500 kg.m/s2 = 24,5 kN

Maka keseluruhan beban yang harus diangkat (Q) adalah :

Q = Wt + F = 25 + 24,5 = 49,5 kN

25

Gambar 3.1. Konstruksi mekanisme pengangkat dengan puli majemuk

Dirancang konstruksi seperti diatas agar beban yang diderita oleh tali tidak besar,

sehingga didapat kabel yang lebih kecil sesuai standar yang ada di pasaran.

Beban sesungguhnya yang terjadi pada pengangkatan(Q) adalah

Q =1ηη ××z

Bt =98.0951.04

5,49××

= 13,27 kN

Dalam keadaan stabil maka tegangan tali (Z) untuk movable pulley adalah

Z = Q × ε z ×1

11 −−

+zεε

............................................................. ....(3.3)

(N. Rudenko, 1996, hal. 59)

Q = Beban yang direncanakan

η = efisiensi, ditentukan sebesar 0,98

ε = faktor tahanan

ε =η1 = 1,02

Jumlah bagian tali(z) yang membawa beban untuk puli majemuk adalah

z = (i-1), dengan i adalah jumlah puli = 2

drum

puli kompensasi

kait

puli

Puli Puli

puli

26

z = (2-1) = 1

Maka diperoleh gaya tarik tali dalam keadaan stabil (Z) :

Z = 13,27×1,021 ×102,1

102,111 −−

+ = 3342,77 N

Luas minimal tali (F114) adalah

F(114) =

×− 50000

minDd

K

Z

bσ..........................................................(3.4)


Tegangan tarik standar tali baja 130=bσ kg/mm2 = 127450,98 N/cm2

Jumlah lengkungan ditentukan dari Gambar 2.1 adalah 7, makad

Dmin = 30

seperti tertera pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Nilaid

Dmin

Sumber : Mesin Pemindah Bahan, N. Rudenko, hal 38

Jumlahlengkungan d

Dmin Jumlahlengkungan d

Dmin

5 26,5 9 326 28 10 337 30 11 348 31 12 35

Faktor keamanan tali (K) dipilih 5 karena termasuk tipe pengangkatan yang

digerakkan oleh daya dengan kondisi pengoperasian ringan seperti tertera pada

Tabel 3.2.

F(114) =

×− 50000

301

598,127450

77,3342 = 0,14 cm2 = 14 mm2

27

F δ =114

114F.......................................................................................(3.5)


F δ =11414 = 0,122 mm2

Tabel 3.2. Harga minimum factor karena pengaruh K dan e1 yang diijinkanSumber : Mesin Pemindah Bahan, N Rudenko, hal 42

TIPE ALAT PENGANGKAT Digerakkanoleh

Kondisipengoperasian

FaktorK

Faktor

1C1.Lokomotif,caterpillar mounted tractor dan trukyang mempunyai crane pilar (termasuk excavator yang dioperasikan sebagai crane dan pengangkat mekanik pada daerah konstruksi dan pekerjaan berkala.2.Semua tipe lain dari crane dan pengangkat mekanik

3.Derek yang dioperasikan dengan tangan dengan kapasitas beban perangkat diatas 1 ton yang digandeng dengan peralatan otomotif4.Pengangkat dengan troli5. Penjepit mekanis (kecuali untuk puli pada grabs) untuk pengangkat mekanik pada no 1.6. Idem untuk pengangkat mekanik pada no 2.

TanganDayaDayaDaya

TanganDayaDaya

--

-

-

RinganRinganMediumBerat dansangat berat

RinganRinganMediumBerat dansangat berat

--

-

-

45

5,5

6

4,55

5,5

6

45

5

5

161618

20

182025

30

1220

20

30 Tabel 3.3.Efisiensi puli

Sumber : Mesin Pemindah Bahan, N Rudenko, hal 41

Puli tunggal Puli ganda Effisiensi

Jumlah

alur

Jumlah puli

yang

berputar

Jumlah alur

Jumlah puli

yang berputar

Gesekan

pada

permukaan

Gesekan

anguler pada

permukaan

28

2 1 4 2 0,951 0,971

3 2 6 4 0,906 0,945

4 3 8 6 0,861 0,918

5 4 10 8 0,823 0,892

6 5 12 10 0,784 0,873

Maka diameter kawat (δ ) adalah

δ =14,3

4 δF× .....................................................................................(3.6)


δ =14,3

4 δF× = 0,395 mm

Maka diameter tali (d) adalah

d = 1,5 × δ × 114 ........................................................................(3.7)


d = 1,5 × δ × 114 = 6,3 mm

Diameter tali baja yang dipakai adalah 7 mm.

Tegangan tarik sebenarnya dalam tali(σ ) adalah

σ =114FZ =

1477,3342 ........................................................................(3.8)


σ =114FZ =

1477,3342 = 222,85N/mm2 = 22,285kg/mm2

29

Perancangan tali aman karena tegangan sebenarnya yang terjadi dalam tali

22,285kg/mm2 lebih kecil dari tegangan tariknya 130=bσ kg/mm2

Harga faktor m adalah

m =21

min

CCC

Ld

De

×××

−

σ.........................................................................(3.9)


C = Faktor yang memberikan karakteristik konstruksi tali dan kekuatan

maksimum.

faktor C dipilih 0,91 karena penulis menginginkan supaya kawat sedemikian rupa

sehingga tidak bersilangan seperti tertera pada Tabel 3.4.

Tabel 3.4 Beban Patah actual dan harga nilai C

Sumber : Mesin Pemindah Bahan, N rudenko, hal 44

Konstruksi tali

6x19=114+1C6x7=42+1C

Ordinary Warrington Seale

6x37=222+1Cbσ

kg/

mm2 Cross

laid

Parale

l laid

Cross

laid

Paralel

laid

Cross

laid

Parale

l laid

Cross

laid

Parale

l laid

Cross

laid

Parale

l laid

130 1.31 1.13 1.08 0.91 0.69 0.61 0.81 0.69 1.12 0.99

160 1.22 1.04 1.00 0.83 0.63 0.54 0.75 0.62 1.06 0.93

180 1.16 0.98 0.95 0.78 0.59 0.50 0.70 0.57 1.02 0.89

C1= Faktor yang tergantung pada tali

Faktor C1 dipilih 0,85 karena diameter tali yang dihasilkan adalah 7 mm seperti

tertera pada Tabel 3.5.

C2 = Faktor yang menentukan factor produksi dan faktor tambahan

yang diperhitungkan oleh faktor C dan C1 dengan mengetahui kekuatan

30

tarik dari tali baja tersebut, maka bahan wayar tali ditentukan

menggunakan baja karbon dengan C2 adalah 0,9 seperti tertera pada tabel

3.6.

Tabel 3.5 Harga Faktor C1Sumber : Mesin Pemindah Bahan , N Rudenko,hal 44

D tali Up

to 5

5.5-

8

8.5-

10

11-14 15-

17.5

18-19 19.5-

24

25-28 30-

34.5

37-

43.5

1C 0.83 0.85 0.89 0.93 0.97 1.00 1.04 1.09 1.16 1.24

Tabel 3.6 Harga factor C2Sumber : Mesin Pemindah Bahan, N Rudenko,hal 44

Bahan wayar tali 2C

Baja karbon : 0.55%C, 0.57%Mn, 0.25%Si, 0.09%Ni,0.08%Cr, 0.02%S dan 0.02%P……………………….…………….Baja karbon : 0.70%C, 0.61%Mn, 0.09%Si, 0.2%Ni, dan

0.028%P…….…………………………………………..

Cromium pearlitic baja : 0.40%C, 0.52%Mn, 0.25%Si,0.2%Ni, 1.1%Cr, 0.025%S,0.025%P…………………Baja stainless : 0.09%C, 0.35%Mn, 0.3%Si, 8.7%Ni, 17.4%Cr, 0.02%S,0.02%P…………………………….Ordinary open-hearthsteel……………………………………………...Open-hearth steel smelted of charcoal pig iron and cleanscrap………..

10.9

1.37

0.671

0.63

m =9,091,085,0285.22

730×××

− = 1,35

Dengan m = 1,35 maka hasil interpolasi z = 200909 berdasarkan Tabel 3.7

Tabel 3.7 Faktor lengkungan mSumber : Mesin Pemindah Bahan, N Rudenko,hal 44

31

Z dalamribuanm

30

0.26

50

0.41

70

0.56

90

0.70

110

0.83

130

0.95

150

1.07

Z dalamribuanm

170

1.18

190

1.29

210

1.40

230

1.50

225

1.62

280

1.74

310

1.87

340

2.00

Z dalamribuanm

370

2.12

410

2.27

450

2.42

500

2.60

550

2.77

600

2.94

650

3.10

700

3.17

Berdasarkan Tabel 3.8 maka Z2 = 7, untuk kondisi operasi pengangkatan medium.

β = 0,25 untuk kondisi operasi pengangkatan medium seperti tertera

pada Tabel 3.8.

Umur tali baja(N) adalah

N =β×× 2

1

zaz

................................................................................(3.10)


N =β×× 2

1

zaz

=25,073400

200909××

= 33,76 bulan

32

Tabel 3.8 Harga Faktor βSumber: Mesin Pemindah Bahan, N. Rudenko, hal 47

Kon

disi

oper

asi d

ari m

ekan

isme

peng

angk

at

Ope

rasi

har

ian

Har

i ker

ja/b

ulan

Jum

lah

rata

-rata

sik

lus k

erja

perh

ari A

Mod

e su

spen

si

2Z

Ting

gi

h

beb

andi

angk

at p

ada

jum

lah

leng

kung

an ta

limak

sim

al p

er p

utar

anun

tuk

l1=1

m d

an l2

=2m

dan

(da

lam

m)

β

manual 8 25 16 400 Suspensisederhana

2 - 0,7

Ringan

8 25 40 1000Suspensi dengansatu bebas puli 4 2 0,5

Medium

16 25 136 3400 2x2 3 2 0.4

2x2 5 3 0.3

2x4 7 4 0.25Peng

gera

k m

esin

Beratdansangatberat

24 30 3209600

Beb

erap

a pu

li de

ngan

rasi

o

2x5 9 5 0.2

3.2. Perancangan puli dan drum

3.2.1. Analisis manual

Diameter minimal puli adalah

Dmin = dee ×× 21 .............................................................................(3.11)


1e = Faktor yang tergantung pada alat penarik dan kondisi operasinya

yaitu 20 seperti tertera pada Tabel 3.2.

33

2e = Faktor yang tergantung konstruksi tali, yaitu 0,9 karena tali yang

digunakan adalah jenis ordinary 6 × 19 = 114 + 1C seperti

tertera pada Tabel 3.9

D = 20 × 0,9 × 7 = 126 mm

Diameter puli yang digunakan adalah 200 mm.

dDmin = 30

D min = 30× 7 = 210 mm

Diameter drum yang dipakai adalah 350 mm.

Jumlah gulungan yang diperlukan pada drum(n) adalah

n = 2min

+×

×D

iHπ

.............................................................................(3.12)


i = perbandingan sistem tali atau sistem suspensi, ditentukan (i) = 4

dengan mode suspensi sederhana seperti tertera pada Tabel 3.2.

Tabel 3.9.Faktor yang tergantung konstruksi tali

Sumber : Mesin Pemindah Bahan, N Rudenko, hal 42Konstruksi tali Faktor 2e

Ordinary 6x19=114+1core Cross raid…………………. Paralel raid………………..Compound 6x19=114+1corea. Warrington Cross raid………………… Paralel raid……………….b. Seale Cross raid………………… Paralee raid……………….Ordinary 6x37=222+1core Cross raid………………… Paralee raid……………….

1.000.90

0.900.85

0.950.85

1.000.90

34

D min = Diameter drum, yaitu 350 mm

H = Tinggi jangkauan, yaitu 42 m

Maka jumlah lilitan (n) adalah

n = 235,014,3

442+

×× = 154,84 lilitan = 155 lilitan

Dengan diameter tali = 7 mm didapat dimensi dari alur drum dengan cara

interpolasi seperti tertera pada Tabel 3.10.

Untuk menghitung panjang alur helik, dapat digunakan rumus :

L = n × S1.......................................................................................(3.13)


Panjang alur (S1) hasil interpolasi = 8,96 mm

L = 155 × 8,96 mm = 1388 mm

Tabel 3.10. Dimensi alur drumSumber : Mesin Pemindah Bahan, N Rudenko, hal 74

35

Panjang total dari drum adalah

L = 17 SDiH

+

××

π.........................................................................(3.14)


L = 17 SDiH

+

××

π= 96,87

35,014,3442

+

×× = 1432,4 mm

Tebal dinding drum dengan menggunakan bahan besi cor adalah

ϖ = (0,02 × D) + 1.......................................................................(3.15)


ϖ = (0,02 × D) + 1= (0,02 × 35) + 1 = 1,7 cm

Tabel 3.11. Standar soviet untuk mengikat tali drumSumber : Mesin Pemindah Bahan, N Rudenko, hal 78

36

Daya untuk memutar drum mekanisme hoisting

Diameter drum = 350 mm

Kecepatan angkat ditentukan = 20 m/menit

Tegangan kabel = 3342,77 N

Putaran drum(n) adalah

n =Dv

××

π4 .......................................................................................(3.16)


n =Dv

××

π4 =

35,014,3204

×× = 72,79 rpm

Momen torsi (T) adalah

T = G × ½ D...................................................................................(3.17)


T = G × ½ D= 3342,77 ×½ (0,35) = 584,98 Nm

Daya yang dibutuhkan untuk memutar drum tersebut adalah

P =9549

nT × ........................................................................................(3.18)


P =9549

nT × =9549

79,7298,584 × = 4,46 Kw atau 6,1 Hp

37

3.2.2. Analisis Cosmosworks

1. Materials

No. Part Name Material Mass Volume

1DRUM

SLDPRT-1

Malleable Cast

Iron

199.146

kg

0.0272803

m^3

2 Prs drm-1Malleable Cast

Iron

44.9499

kg

0.00615752

m^3

2. Load & Restraint Information

Restraint

Restraint-1 <Prs

drm-1>

on 1 Face(s) immovable (no translation).

Description:

Load

Force-1 <DRUM

SLDPRT-1>

on 1 Face(s) apply force 24678 N

normal to reference plane with

respect to selected reference Top

Plane using uniform distribution

Sequential

Loading

Description:

38

3. Design Check Results

3.3. Perancangan kait (Hook)

3.3.1. Analisis Manual

Kait yang dipakai dalam perhitungan menggunakan kait tunggal (standar)

yang mengangkat beban 1,5 ton. Material kait disini dibuat dari bahan SC 49

dengan tegangan tarik( tσ ) tidak boleh melebihi 2/49 mmKg atau 0,48 kN/mm2.

Standar ulir yang digunakan adalah M-20 dengan diameter ulir dalam

128,15)( 1 =d mm, dan diameter ulir luar 20)( =d mm.

Yield Strength 275742e+088

39

21

4dQ

t××

=π

σ ...................................................................................(3.19)


21

4dQ

t××

=π

σ 137,0128,1514,35,494

2 =××

= kN/mm2

Tegangan tarik( tσ ) hasil perancangan kait kurang dari 0,48 kN/mm2, maka

perancangan aman.

Jadi tinggi ulir )( 1H adalah

11 4,1 dH ×= ...................................................................................(3.20)


11 4,1 dH ×= = 128,154,1 × = 21,179mm

Tebal ulir )(t adalah

5,0tP =

P = Jarak bagi ditentukan = 5

5,05 t

=

5,05×=t = 5,2 mm

40

Gambar 3.2. Dimensi kait (Hook) Sumber: Mesin Pengangkat, Rudenko,hal 86

Jumlah ulir adalah

tHZ 1= ..........................................................................................(3.21)


tHZ 1= =

5,2179,21

= 8,467 maka dipilih 9 ulir

Tinggi mur )(H adalah

dH ×= 8,0 ....................................................................................(3.22)

(N. Rudenko, 1996, hal. 90

dH ×= 8,0 = 208,0 × = 16 mm

Jumlah ulir pada mur )( mZ adalah

tHZ m = .........................................................................................(3.23)


tHZ m = =

5,216

= 6,4 ulir, dipilih 7 ulir

41

Luas penampang yang dapat tegangan tarik )( 1A adalah

211 4

1 dA ×= π ................................................................................(3.24)


211 4

1 dA ×= π = 2)128,15(14,341

×× = 179,652 mm2

Luas penampang ulir yang mendapat tegangan tekan )( oA adalah

)(41 2

12 ddAo −= π .......................................................................(3.25)


)(41 2

12 ddAo −= π = )128,1520(14,3

41 22 −× = 134,34 mm2

Luas total )( ototalA adalah

ZAA oototal ×= ............................................................................(3.26)


ZAA oototal ×= = 134,34 × 9

= 1209,06 mm2

Luas penampang yang mendapat tegangan geser )( 2A adalah

12 dPA ××= π ...............................................................................(3.27)


12 dPA ××= π = 128,1514,34 ×× = 190 mm2

mtotal ZAA ×= 22 .............................................................................(3.28)


42

mtotal ZAA ×= 22 = 118,75 × 7 = 831,28 mm2

Cek tegangan pada bagian kait yang berulir, tegangan tarik yang terjadi pada

penampang 1A adalah

1AQ

tarik =σ ......................................................................................(3.29)


1AQ

tarik =σ =652,1795,49 = 0,137 kN/mm2

Tegangan tekan pada penampang oA adalah

otekan A

Q=σ ....................................................................................(3.30)


otekan A

Q=σ =

34,1345,49 = 0,18 kN/mm2

Tegangan geser yang terjadi pada penampang 2A adalah

2AQ

geser =σ ...................................................................................(3.31)


2AQ

geser =σ =190

5,49 = 0,13 kN/mm2

Karena semua tegangan yang terjadi pada bagian yang berulir yaitu

untuk geserσ =0,084 kN/mm2, 074,0=tekanσ kN/mm2 masih dibawah tegangan yang

diijinkan ( )amanσ = 20 kg/mm2 = 0,196 kN/mm2 maka konstruksi aman.

43

Pada kait daerah C-D merupakan daerah kritis, karena daerah ini mengalami

pembebanan tarik.

Gambar 3.3. Penampang C-DSumber : Pesawat Pengangkat, Drs Daryanto, hal 2

Bila titik berat )(Z , maka :

Jarak D-Z adalah 1e

12

2111

)2(3 bb

bbre+

+×= .........................................................................(3.32)


dengan 1d = diameter ulir dalam pada kait = 15,128 mm

bila 11 4,2 dr ×= = 2,4(15,128) = 36,307 mm

11 8,0 db ×= = 0,8(15,128) = 12,102mm

12 2,2 db ×= = 2,2(15,128) = 33,281 mm

maka :11

1111 8,02,2

)2,228,0(34,2

ddddde

+×+

×=

44

281,33102,12)281,332102,12(

3307,36

1 +×+

×=e = 20,97 mm

Jarak C-Z ( 2e ) adalah

12

2112

)2(3 bb

bbre++

×=

11

1112 8,02,2

)2,28,02(34,2

ddddde

++×

×=

281,33102,12)281,332,2102,122(

3307,36

2 +×+×

×=e = 15,326 mm

Luas penampang C-D adalah

12

2111

)2(3 bb

bbre+

+×= .........................................................................(3.33)


F = 2)128,15(72,3 = 851,345 mm2

Momen inersia penampang )(I adalah

21

212

212

1 2)(36 bb

bbbbrI+

××++×= =

1081152,72 4

1d

=108

)128,15(1152,72 4

= 34972,696 mm4

Jarak titik berat dari titik kerja beban )( zZ adalah

222088,102 eZ z +=

= 51,1044 + 15,326 = 66,43 mm

Momen yang terjadi pada titik berat )(M adalah

zZQM ×=

45

43,665,49 ×= = 1639,36 kNmm

Tegangan yang terjadi pada sisi D )( Dσ adalah

IeM

FQ

D1×

−=σ

696,3497297,2075,1640

345,8515,49 ×

−= = - 0,951 kN/mm2

Tegangan yang terjadi pada sisi C )( Cσ adalah

IeM

FQ

C2×

−=σ

696,34972326,1575,1640

345,8515,49 ×

−= = - 0,691 kN/mm2

Tegangan yang terjadi pada sisi D lebih kecil daripada tegangan yang terjadi pada

sisi C, maka konstruksi aman.

Pada penampang E-F dari kait akan menerima tegangan geser.

Gaya pada penampang E-F adalah

)(21

432 bbrF +=

bila 12 2dr =

13 9,0 db =

14 9,1 db =

)7432,286152,13(256,3021

+=F = 640,79 mm 2

Tegangan geser yang terjadi adalah

79,6405,49

=σ = 0,038 kN/mm2

46


1. Materials


1 kait Cast Carbon Steel 1.90473 kg 0.000244196 m^3


Restraint

Restraint-1 <KAIT

TA 2>


Description:

Load

Force-1 <KAIT

TA 2>

on 1 Face(s) apply force -19500 N




Sequential

Loading

Description:

47


3.4. Batang lintang (crosspiece)

3.4.1. Analisis manual

Batang lintang kait dapat berputar pada pelat sisi rumahnya yang diperkuat

dengan seker yang terbuat dari pelat baja. Batang lintang ini ditempa dari baja dan

diberi trunion (batang gerak) pada ujungnya. Trunion batang lintang tidak boleh

bergerak secara aksial, tetapi harus dapat berputar. Pengencangannya dapat


48

dilakukan dengan cincin belah yang dimasukkan kedalam ulir trunion yang

dipasang dengan seker. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.13.

Bahan = SC42 dengan tegangan lentur yang diijinkan =lenturσ 11,76 kN/cm2

Beban yang diterima )(Q adalah = 24,678 kN

Kekuatan batang lintang )( maksM adalah

)5,0(4 1dlQM maks −= ....................................................................(3.34)

(N. Rudenko, 1996, hal. 104)

Gambar 3.4. Penampang Lintang Untuk KaitSumber : Mesin Pengangkat, Rudenko, hal 99

dengan :

l = besarnya ditentukan = 9 cm

1d = besarnya ditentukan dari hasil survai = 4,8 cm

maka :

49

)8,45,09(4

5,49×−=maksM

= 40,72 kNcm

Momen Perlawanan )(W adalah

21)(

61 hdbW −= ............................................................................(3.35)

(N. Rudenko, 1996, hal. 104)

=b ditentukan dari hasil survai sebesar 8 cm

=h ditentukan dari hasil survai sebesar 5 cm

25)8,46(61

−=W 35cm=

Tegangan satuan pada batang lintang )( lenturσ adalah

WM maks

lentur =σ572,40

= = 8,14 kN/cm2

Momen lentur pada trunion batang lintang )( 2M adalah

+

=22

12

SSQM ..........................................................................(3.36)

Untuk mencari S dan 1S digunakan rumus

21SSl +

= ......................................................................................(3.37)

dimana 1S besarnya = S31 dan l diketahui dari hasil survei sebesar 7,4 cm, maka:

231

9SS +

= S64

=

5,13=S cm maka S 1adalah

50

SS31

1 = .........................................................................................(3.38)

(N. Rudenko, 1996, hal. 104)

5,1331

1 ×=S 5,4= cm maka M 2 adalah

+

=2

5,45,132

5,492M = 111,1 KNcm B

Tekanan rata-rata pada poros gantungan ( P ) adalah

)(2 11 SSdQP

+= ............................................................................(3.39)

)(2 11 SSdQP

+=

)5,45,13(425,49+×

= 171,0= kN/cm3

Material yang dipilih baja SC42 dengan tegangan lentur 11,76 2/ cmKN , karena

tegangan lentur dari perhitungan diatas masih dalam batas tegangan lentur

tersebut, maka penggunaan dari material tersebut cukup aman.


3.4.2.1. Batang lintang

1. Materials


1 Batang lintang AISI 304 1.89715 kg 0.000237144 m^3


RestraintRestraint-1 <poroskait 2>

51

Description:

Load

Force-1 <poros

kait 2>

on 1 Face(s) apply normal force

15000 N using uniform distribution

Sequential

Loading

Description:


3.4.2.2. Sekal

1. Materials


1 Part1 rumah kait Alloy Steel 1.70992 kg 0.000222067 m^3

52


Restraint

Restraint-1 <sekal> on 2 Face(s) immovable (no translation).

Description:

Load

Force-1 <sekal> on 2 Face(s) apply force -19499 N




Sequential

Loading

Description:

53


3.5. Motor penggerak

Daya yang dibutuhkan untuk memutar drum pada sistem hoisting sebesar

HPkWP 48,677,4 == .

Vt = kecepatan tinggi pengangkatan : 40 m/menit

Vr = kecepatan rendah pengangkatan : 20 m/menit

η = efisiensi motor : 0,85

Beban angkat rencana


54

(Q) = W x fc

= 1500 x 1,3

= 1950 Kg

Daya statik motor yang dibutuhkan adalah

Nst =

××

××η6075735,0rVQ

=

××××

85,06075735,0201950 = 7,4 kW = 10,06 HP

Berdasarkan Tabel 2.14, maka motor dapat dipilih sesuai dengan daya statik

motor yang dibutuhkan.

Daya = Nrated = 7,5 kW =10,2 HP

Putaran(n) = 1430 rpm

Tabel 3.12.Tabel motorSumber : Low voltage cast iron motors series QY, ABB Yuejin Motors

Momen tahanan statis(Mst) adalah

Mst = 71620motor

st

nN

55

= 716201430

4,7 = 370,62 kgcm = 3,7062 kgm

Momen dinamis(Mdynamis) adalah

D poros = 38 mm

Momen inersia(I) = 0,04 kgm/dt2

GD2 kopling = I (4 x g) = 0,04 × 4 × 9,8 m/dt2 = 1,568 kgm

GD2 motor = 0,16 kgm

GD2 = GD2 kopling + GD2 motor

= 1,728 kgm2

ts = 4 dt

M dynamis =

×××

××+

××η

δ

ss tnvQ

tnGD

2

22

60975,0

375

= ( )

×××××

+×

××85,04143060

201950975,043751430728,15,1

2

2

= 2,5 kgm

Momen maksimal motor = Mst + Mdynamis

= 3,7062 + 2,5 = 6,21 kgm

Momen daya = 716,2motor

rated

nN

= 716,21430

2,10 = 5,1 kgmm

Hasil pembagian dari momen maksimal dan momen daya harus lebih kecil

dari 2,4 maka perancangan motornya baik.

dayaMM max =

1,521,6 = 1,217

56

3.6. Rem

Daya motor (Pr) mekanisme pengangkatan = 7,5 kW

Momen puntir poros (Mb r )

Mb r = 9,74 ×105motor

d

nP

= 9,74×1051430

5,7= 6640,91 kgmm = 664,1 Kgcm

Diameter roda rem(D) dipilih 250 mm= 25 cm

Gaya keliling total yang dihasilkan oleh kedua sepatu pada permukaan

gesek untuk melakukan pengereman ditentukan dengan persamaan

Tr = DMbr×2

=25

1,6642× = 53,128 kg

Bahan gesek rem menggunakan bahan cetakan yang terdiri dari paduan

damar dan asbes karena lebih murah, koefisien geseknya yang tinggi dan

dapat menahan temperatur yang sangat tinggi sampai 200°.

Momen pengereman yang dihasilkan adalah

T = DTr ××µ = 0,4 250128,53 ×× = 5312,8 Kg.mm

Besarnya daya yang yang dibutuhkan untuk pengereman adalah

P = 51

1074,9 ×× nT

= 51074,914308,5312

×× = 7,8 kW

Koefisien gesek( µ ) = 0,4

Lebar lapisan rem (b)direncanakan = 4 cm

57

Efisiensi sistem tuas (η ) = 0,9

Panjang l1= 17 cm, l = 27,5 cm

Bobot pemberat yang diperlukan untuk menggerakkan rem adalah

P1=1

2221

llbl

DMbr

××−

×××

µηµ

........................................................(3.40)


= 035,485,2717

44,0179,0254,0

1,664 222

=×

×−×

×× Kg

Tekanan normal maksimum pada sepatu sebelah kiri didapatkan dengan

persamaan

N1=bl

lP×−

×µ1

1 ................................................................................(3.41)

(N. Rudenko, 1996, hal. 181)

N1=bl

lP×−

×µ1

1 =44,0175,27035,48

×−× = 85,77 Kg

Tekanan normal maksimum pada sepatu sebelah kiri didapatkan dengan

persamaan

N2=bl

bP×+

×µ1

1 =44,0174035,48

×+× = 12,47 Kg

Sudut kontak ( β ) = 70°, panjang B = 8 cm

Luas permukaan kontak desain antara lapisan gesek sepatu dengan roda

rem ditentukan dengan persamaan

F = )(360

βπ

×× BD ...........................................................................(3.42)

(N. Rudenko, 1996, hal. 181)

58

F = )(360

βπ

×× BD = )708(

3602514,3

×× = 122,11 cm2

Tekanan satuan antara roda dan sepatu adalah

P =FN1 =........................................................................................(3.43)

(N. Rudenko, 1996, hal. 181)

P =FN1 =

11,12277,85 = 0,72 kg/cm2

Kecepatan keliling roda rem adalah

V =60

nD ××π =60

1430250,014,3 ×× = 18,709 m/dt

Maka harga pv = 0,72×18,709 = 13,5 kg.m/cm2.dt

Harga pv = 13,5 kg.m/cm2.dt masih dibawah harga maksimum sebesar 15

kg.m/cm2.dt, maka perancangan masih aman dari batas yang diijinkan.

Bobot tuas rem(G1) = 3 kg

Bobot jangkar magnet(Gar) = 2 kg

Efisiensi sistem tuas( 1µ ) = 0,9

Dari gambar rem sepatu ganda elektromagnetik, ukuran panjang direncanakan

sebagai berikut, a = 8 cm, k = 4,5 cm, f = 10 cm, c = 14 cm dan d = 18 cm.

59

Gambar 3.5. Penampang Lintang Untuk KaitSumber : Mesin Pengangkat, Rudenko, hal 99

Maka bobot pemberat yang mengaktifkan rem adalah

Gwt =( )

d

cGfGk

alP ar ×+×−×

×1

11 µ ...............................................(3.43)

(N. Rudenko, 1996, hal. 181)

Gwt =( )

18

1421035,49,0

84035,48 ×+×−××

= 17,86 Kg

3.7. Kopling

Daya yang ditransmisikan (P) adalah:

P = 7,5 kW

Putaran poros (n) adalah:

N = 1430 rpm

60

Momen torsi rencana (T) adalah:

T = 9,74 × 105nPd

T = 9,74 × 10514307,5

= 6640,91 kgmm

Diameter poros ds = 38 mm

Berdasarkan tabel Ukuran kopling flens pada lampiran 8 didapatkan

ukuran dari kopling sebagai berikut:

Diameter poros ds = 38 mm

Berdasarkan tabel Ukuran kopling flens pada lampiran 8 didapatkan

ukuran dari kopling sebagai berikut

Diameter luar kopling (A) = 160 mm

Panjang naf (L) = 56 mm

Diameter naf (C) = 80 mm

Diameter pusat baut (B) = 112 mm

Tebal flens (F) = 20 mm

Panjang flens (H) = 28 mm

Tebal sisi flens (K) = 6 mm

Jumlah baut (n) = 4

Diamter baut (db) = 14 mm

Menghitung tegangan geser baut

61

BndT

ebb 2

8π

τ = ........................................................................................(3.45)

(Sularso, 1997, hal. 34)

dengan b = tegangan geser baut (kg/mm2)

T = torsi (kg.mm)

db= diameter baut (mm)

ne= jumlah baut efektif

= e x n = 0,5 x 4 =2

B = diameter pusat baut (mm)

2

2

/4,011221491.66408

mmkgxxx

x

b

b

=

=

τπ

τ

Dipilih bahan baut dari baja karbon SS41B (JIS G 3101), dengan kekutan

tarik B = 40 kg/mm2. dengan mengambil faktor keamanan Sfb = 6 dan

faktor Kb = 3, maka diperoleh harga tegangan geser bahan ( ba).

ba =36

40x

ba = 2,222 kg/mm2 > 0,4 kg/mm2

bahan baut yang digunakan aman

Menghitung tegangan geser flens

FCT

F 2

2π

τ = .........................................................................................(3.46)


dengan F = tegangan geser flens (kg/mm2)

T = torsi (kg.mm)

62

C = diameter naf (80mm)

F = tebal flens (20mm)

2

2

/02,0208091,66402

mmkgxx

x

F

F

=

=

τπ

τ

Dipilih bahan flens dari besi cor kelabu FC20 (JIS G 5501), dengan

kekuatan tarik B = 20 kg/mm2. Dengan mengambil faktor keamanan SfF

= 6 dan faktor KF = 3, maka diperoleh harga tegangan geser bahan ( ba).

Fa =36

20x

Fa = 1,111 kg/mm2

F x 3 = 0,037 x 3 = 0,11 kg/mm2 < 1,111 kg/mm2

bahan flens yang digunakan aman

63

BAB IV

PERANCANGAN TRANSMISI

4.1 Perancangan transmisi roda gigi lurus standar

Pada transmisi untuk sistem hoisting menggunakan transmisi roda gigi lurus

standar dengan memakai 2 tingkat kecepatan seperti terlihat pada Gambar 4.1.

Transmisi ini digunakan untuk mereduksi putaran motor ke putaran drum yang

diinginkan.

Gambar 4.1 Transmisi mekanisme hoisting

Daya(P) = 7,5 kW

Putaran motor(n1) = 1430 rpm

Putaran drum(n4 ) = 72,79 rpm

i total =4

1

nn

.......................................................................................(4.1)


i = 4,625

i = 4,25

in put

roda gigi

out putbantalan

in put

64

i total =4

1

nn

=79,72

1430= 19,65

i total = i1× i2 = 4,25 ×4,625

i total =3

4

1

2

zz

zz

× =24

1112085

×

Putaran poros 2(n2) adalah

n2 =2

11

zZn ×

.............................................................. ………...………(4.2)


n2 =2

11

zZn × =

85201430×

= 336,47 rpm

modul pahat (m) = 3,5 seperti terlihat pada Gambar 4.2

Gambar 4.2 Diagram pemilihan modul roda gigi lurus

Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Sularso

dan Kiyokatsu Suga, hal 245

65

sudut tekanan pahat( α ) = 20

Jumlah gigi yang akan dirancang adalah

Jumlah gigi 1(Z1) = 20

Jumlah gigi 2(Z2) = 85

Diameter lingkaran jarak bagi roda gigi kecil adalah

do1 = Z1 × m ........................................................... …………(4.3)


do1 = Z1 × m = 20 × 3,5 = 70 mm

Diameter lingkaran jarak bagi roda gigi besar adalah

do2 = Z2 × m ............................................................…………(4.4)


do2 = Z2 × m = 85 × 3,5 = 297,5 mm

Jarak sumbu poros dari hasil perhitungan adalah

Ao =2

21 oo dd += .....................................................………………(4.5)


Ao =2

21 oo dd +=

25,29770 +

= 183,75 mm

Jadi jarak sumbu poros yang akan dirancang adalah 184 mm

Kelonggaran puncaknya adalah

Ck = 0,25 × m .................................................................…………(4.6)


Ck = 0,25 × 3,5 = 0,875 mm

66

Diameter kepala untuk roda gigi kecil adalah

Dk1 = ( Z1 + 2 ) m ...................................................……………..…(4.7)


Dk1 = ( Z1 + 2 ) m = ( 20 + 2 ) 3,5 = 77 mm

Diameter kepala untuk roda gigi besar adalah

Dk2 = ( Z2 + 2 ) m ................................................…………………(4.8)


Dk2 = ( Z2 + 2 ) m = ( 85 + 2 ) 3,5 = 304,5 mm

Diameter kaki roda gigi kecil adalah

Df1 = ( Z1 - 2 ) m - ( 2 Ck ) .. …………(4.9)


Df1 = ( 20 - 2 ) 3,5 -( 2 ×0,875 ) = 61,25 mm

Diameter kaki roda gigi besar adalah

Df2 = ( Z2 - 2 ) m -( 2 Ck ) ............. .……………..............……(4.10)


Df2 = ( 85 - 2 ) 3,5 -( 2 ×0,875 ) = 288,75 mm

Kedalaman pemotongan adalah

H = 2m + Ck .…………………(4.11)


H = 2(3,5) + 0,875 = 7,875 mm

67

Tabel 4.1 Faktor bentuk gigi



Jumlah gigi

( Z ) Y

Jumlah gigi

( Z ) Y

10 0,201 25 0,339

11 0,226 27 0,349

12 0,245 30 0,358

13 0,261 34 0,371

14 0,276 38 0,383

15 0,289 43 0,396

16 0,295 50 0,408

17 0,302 60 0,421

18 0,308 75 0,434

19 0,314 100 0,446

20 0,320 150 0,459

21 0,327 300 0,471

23 0,333 Batang gigi 0,484

Berdasarkan jumlah gigi yang dipilih maka harga Y1 dan Y2 sesuai Tabel 4.1

adalah

Z 1 = 20, maka Y1 = 0,32

Z2 = 85, maka hasil interpolasi Y2 = 0,4388

Maka kecepatan keliling roda gigi adalah

68

v =60000

101 nd ××π...................................................……......………(4.12)


v =60000

101 nd ××π =60000

14307014,3 ×× = 5,238 m/s

Gaya tangensialnya adalah

Ft = vPd×102

......................................................…………………(4.13)


Ft =v

Pd×102=

238,55,7102× = 146,04

Berdasarkan Tabel 4.2 dengan v = 5,238 m/s maka persamaan faktor

dinamisnya adalah

fv = v+66

...........................................................……..……………(4.14)


fv = 283,566

+= 0,53

Tabel 4.2 Faktor dinamis vf



Kecepatan rendahsmv /105,0 −= v

f v +=

33

Kecepatan sedangsmv /205 −= v

f v +=

66

Kecepatan smv /5020 −=

vf v

+=

5,55,5

69

Dengan mempertimbangkan kekuatan tarik, kekerasan Brinell dan tegangan lentur

yang diijinkan maka pemilihan bahan roda gigi yang dipakai sesuai pada Tabel

4.3 dan Tabel 4.4 adalah

Bahan roda gigi kecil yang dipilih adalah S45C dengan perlakuan panas celup

dingin

- Kekuatan tarik( 2Bσ ) = 70 kg/mm2

- Kekerasan Brinell(HB1) = 250

- Tegangan lentur yang diijinkan( 2aσ ) = 50 kg/mm2

Bahan roda gigi besar yang dipilih adalah S45C dengan perlakuan panas celup

dingin

- Kekuatan tarik( 2Bσ ) = 70 kg/mm2

- Kekerasan Brinell(HB1) = 250

- Tegangan lentur yang diijinkan( 2aσ ) = 50 kg/mm2

Tabel 4.3 Tegangan lentur yang diizinkan aσ pada bahan roda gigiSumber : Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Sularso


Kelompok Bahan Lambang

Bahan

Kekuatan Tarik

2/( mmKgBσ )

Kekerasan

(Brinell) BH

Tegangan Lentur

2/( mmKgaσ )

FC 15 15 140-160 7

FC 20 20 160-180 9

FC 25 25 180-240 11

Besi Cor

FC 30 30 190-240 13

Baja Cor SC 42 42 140 12

70

SC 46 46 160 19

SC 49 49 190 20

S 25 C 45 123-183 21

S 35 C 52 149-207 26

Baja Karbon

Konstruksi Mesin

S 45 C 58 167-229 30

S 15 CK 50 400 30

SNC 21 80 35-40

Baja Paduan

dengan

pengerasan kulit SNC 22 100

600

40-55

SNC 1 75 212-255 35-40

SNC 2 85 248-302 40-60

Baja Krom Nikel

SNC 3 95 269-321 40-60

- 18 85 5

- 36-60 10-20

- 19-30 80-100 5-7

Perunggu

Logam delta

Perunggu pospor

Perunggu nikel - 60-90 180-260 20-30

Damar phenol,dll - 3-5

Berdasarkan pada Tabel 4.5 maka faktor tegangan kontak(KH) dengan HB bahan

roda gigi kecil sebesar 250 dan HB roda gigi besar sebesar 250 adalah 0,086

kg/mm2

FB1 = va fYm ××× 11σ .………………..............…(4.15)


FB1 = 533,032,05,345 ××× = 26,8 kg/mm2

FB2 = va fYm ××× 22σ .………………..............…(4.16)


71

FB2 = 533,034388,05,350 ××× = 32 kg/mm2

Tabel 4.4 Sifat-sifat mekanis standar



Temperaturtransformasi

Perlakuan panas Sifat mekanisLambang Ac C

)ArC)

Penormalan(N)

Celupdingin(H)

Temper(H)

Perlakuanpanas

Batasmulur(

Kg/mm2

)

Kekuatan

tarik(Kg/mm2)

Kekerasan(HB)

N 29 48 137-197

S30C 720-815

780-720

850-900pendinginan udara

850-900pendinginan air

550-650pendinginan cepat H 34 55 152-

212N 31 52 149-

207S35C 720-

800770-710



550-650pendinginancepat H 40 58 167-

235N 33 55 156-

217S40C 720-

790760-700




255N 35 58 167-

229S45C 720-

780750-680




269N 37 62 179-

235S50C 720-

770740-680




277N 40 66 185-

255S55C 720-

765740-680




285S15C

K720-880

845-770


- 150-200pendinginan cepat

H 35 50 143-235

Beban lentur persatuan lebar yang diijinkan untuk pinion adalah

FH =21

21

2ZZ

ZdKf oHv +×

×× .…………………(4.17)


72

FH=8520

85270086,0533,0

+×

×× = 5,19 kg/mm2

Lebar gigi adalah

B =FHFt ................................................. .…………….......……(4.18)


B =FHFt =

19,504,146

= 28,13 mm

mb

............................................................. .……………….......…(4.19)


mb

=5,313,28

= 8,03 mm

Hasil pembagian antara lebar roda gigi dengan modul sebesar 8,03 baik karena

masih berkisar antara 6 mm sampai dengan 10 mm

bd

............................................................ .…………………(4.20)


bd

=13,28

70 = 2,4 mm

Hasil perbandingan diameter roda gigi kecil dan lebar gigi adalah 2,4 mm maka

perancangan memenuhi syarat karena lebih besar dari 1,8 mm.

73

Tabel 4.5 Faktor tegangan kontak pada bahan roda gigi



Bahan roda gigi ( BH ) Bahan roda gigi ( BH )Pinyon Roda gigi besar

HK)/( 2mmKg Pinyon Roda gigi

besar

HK)/( 2mmKg

Baja 150 Baja 150 0,027 Baja 400 Baja 400 0,311“ 200 “ 150 0,039 “ 500 “ 0,329

“ 250 “ 150 0,053 “ 600 “ 0,348

“ 200 “ 150 0,053 “ 500 “ 0,389

“ 250 “ 200 0,069 “ 600 “ 0,569

“ 300 “ 200 0,086 “ 150 Besi cor 0,039

“ 250 “ 250 0,086 “ 200 “ 0,079

“ 300 “ 250 0,107 “ 250 “ 0,130

“ 350 “ 250 0,130 “ 300 “ 0,139

“ 300 “ 250 0,130 “ 150 PerungguFosfor

0,041

“ 350 “ 300 0,154 “ 200 “ 0,082

“ 400 “ 300 0,168 “ 250 “ 0,135

“ 350 “ 350 0,182 Besi cor Besi cor 0,188

“ 400 “ 350 0,210 Besi cornikel

Besi cornikel

0,186

“ 500 “ 350 0,226 Besi cornikel

PerungguFosfor

0,155

Dengan menggunakan Persamaan 4.1 sampai 4.20 maka hasil perancangan roda

gigi 3 dan roda gigi 4 ditampilkan pada Tabel 4.6

74

Tabel 4.6 Hasil perancangan roda gigi 3 dan 4

Roda gigi Roda gigi 3 Roda gigi 4

Daya (P) 7,5 kW 7,5 kWPutaran(n) 336,47 rpm 72,79 rpmPerbandingan reduksi(i) 4,625Jumlah gigi(Z) 24 111Modul(m) 3Diameter lingkaran jarakbagi(do1)

72 mm 333 mm

Jarak sumbu poros(Ao) 202,5 mmKelonggaran puncak(Ck) 0,875Diameter kepala(dk) 78 mm 339 mmDiameter kaki(df) 64,5 mm 325,5 mmKedalaman pemotongan(H) 5,625 mmFaktor bentuk gigi(Y) 0,336 0,448Kecepatan keliling(v) 1,267 m/sFaktor dinamis(fv) 0,7Gaya tangensial(Ft) 603,788 kgBahan S45CKekuatan tarik( Bσ ) 70 kg/mm2

Kekerasan Brinell(HB) 250Tegangan lentur yangdiijinkan( aσ )

45 kg/mm2

FB 21,168 kg/mm 28,224 kg/mmFH 25,776 kg/mm2

B 24 mm

mb 8 mm

4.2. Perancangan poros dan pasak

4.2.1. Perancangan poros dan pasak I

4.2.1.1. Analisis manual

Daya(P) = 7,5 kW

Putaran poros penggerak(nmotor) = 1430 rpm

75

Momen puntir rencana adalah

T1 = 9,74 ×105motor

d

nP

.…..…………...(4.21)


= 9,74×1051430

5,7= 640,91 kgmm

T2 =9,74 × 1052n

Pd

= 9,74×10547,336

5,7= 28223,91 kgmm

Pembebanan pada poros I

Gaya tangensial(ft) = 146,04 kg

Gaya radial(fr) = ft × tg α = 53,15 kg

Pembebanan akibat gaya tangensial

HA = HB =120

6004,146 ×=73,02 kg

Diagram momen

MCH = 4381,2 kgmm

Pembebanan akibat gaya radial

ft =146,04 kg

60 mm 60 mm

HA HB

A C B

Fr =53,15 kg

76

VA = VB =120

6015,53 ×=26,575 kg

Diagram momen

M CV = 1594,5 kgmm

Reaksi gabungan adalah

RA =RB = 22 VAHA + = 22 575,2602,73 + = 77,7 kg

Momen gabungan adalah

MC = 22CVCH MM + = 22 4,15942,4381 + = 4662,33 kgmm

Berdasarkan Tabel 3.4 dengan bahan poros S50C maka Bσ = 75 kg/mm2

Faktor keamanan 1 (Sf1) = 6

Faktor keamanan 2 (Sf2) = 2

aτ =21 ff

B

SS ×σ .........................................…………………..........(4.22)


aτ =21 ff

B

SS ×σ =

2675×

= 6,25 kg/mm2

Faktor koreksi untuk momen lentur(Km) = 2

C60 mm 60 mm

A B

VB VA

77

Faktor koreksi untuk momen puntir(Kt) = 1,5

Maka diameter poros adalah

ds = ( ) ( )31

221,5

×+× TKMK tm

aτ ………………...........…(4.23)


= ( ) ( )31

22 39,51085,133,4662225,61,5

×+×

= 21,4 mm, maka diameter poros yang dipakai 35 mm

Modulus geser(G) = 8,33 × 103 kg/mm2

Defleksi puntiran( ) adalah

= 584 4sGd

Ml …………..………(4.24)


= 584 43 351033,812039,5108

××× = 0,028

Sehingga defleksi puntiran untuk setiap 1 m adalah

' =l

1000×

' =120

1000× 0,028 = 0,2386

Karena defleksi puntiran kurang dari 0,25 setiap 1 m, maka perancangan poros

aman.

Lenturan poros(y) adalah

y = 3,23ldllFt

s ×××

× −4

22

21410 …………………..(4.25)

78


= 3,2312035

606004,14610 4

224

×××

× − = 0,0013

ly

= 0,000108

Hasil perbandingan lenturan poros dan panjang poros sebesar 0,000108 maka

perancangan aman karena kurang dari 0,013

Berat jenis baja( ρ ) = 7833 910−× kg/mm3

Berat pinion(Wpin) = ρπ

××× bdo2

14 …………………........(4.26)


(Wpin) = 92 10783313,2870414,3 −×××× = 0,84 kg

Berat poros(Wp) = ρπ

××× ld s2

4 ………………..…(4.27)


(Wp) = 92 10783312035414,3 −×××× = 0,9 kg

Putaran kritis poros(Nc1) adalah

Nc1= 52700p

s

wl

lld

21

2

× …………………..............(4.28)


Nc1 = 527009,0

1206060

352

×= 105647,08 rpm

Putaran kritis pinion(Nc2) adalah

79

Nc2= 52700pin

s

wl

lld

21

2

× ……………….............…(4.29)


Nc2= 5270084,0

1206060

252

×= 109355,1175 rpm

Putaran kritis keseluruhan(Nco) adalah

21

111

ccco NNN+= ………………..…(4.30)


21

111

ccco NNN+= = ( 36222,895952,8 + ) 10-11

(Nco)2 = 1010(1,732)

Nco = 131605,47 rpm

coNn1 =

47,1316051430 = 0,0108

Hasil pembagian putaran input dengan putaran kritis keseluruhan sebesar 0,0108

maka perancangan aman karena kurang dari 0,6.

Bahan poros S50C dengan Bσ = 75 kg/mm2

Faktor keamanan 1(Sf1) = 6

Faktor keamanan 2(Sf2) = 2

Tegangan geser ijin adalah

aτ =21 ff

B

SS ×σ ..........................................…………………........(4.31)


80

aτ =21 ff

B

SS ×σ =

2675×

= 6,25kg/mm2

Faktor tegangan puntir(Kt) = 2

Faktor tegangan lentur(Cb) = 1

Diameter poros adalah

Ds1 =31

1,5

××× TCK bt

aτ ………………..............…(4.32)


Ds1 =31

39,51081225,61,5

××× = 20,27 mm

Diameter poros yang akan dipakai adalah 40 mm

Ds2 =31

1,5

××× TCK bt

aτ ………………..…(4.33)


Ds2 =31

7,217101225,61,5

××× = 32,8 mm

Diameter poros yang akan dipakai adalah 40 mm

Berdasarkan Tabel 3.7 dengan diameter poros 35 mm maka ukuran pasak, sebagai

berikut :

Ukuran nominal pasak b ×h = 10 × 8

b = b1 = b2 = 8 mm

t1 = 5

t2 = 3,3

81

Tabel 4.7 Ukuran -ukuran utama pasakSumber: Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Sularso


Berdasarkan Tabel 4.4 dengan bahan pasak S30C maka Bσ = 48 kg/mm2

Sfk1 = 6

Sfk2 = 2

Tegangan geser pasak yang diijinkan adalah

kaτ =21 kfkf

B

SS ×σ ................................... ……………........……(4.34)


kaτ =21 kfkf

B

SS ×σ =

2648×

= 4 kg/mm2

Gaya tangensial pada permukaan poros adalah

F =

2sd

T ..............................................……………..............……(4.35)


82

F =

2sd

T =

235

39,5108= 291,908 kg

Panjang pasak adalah

kaτ =lb

F×

......................................................……………..……(4.36)


4 =110

08,291l×

l1 = 7,27 mm

Tekanan permukaan yang diijinkan(Pa) = 8 kg/mm2

Pa =22 tl

F×

...................................................... ……………..……(4.37)


8 =3,3

08,291

2 ×l

l2 = 11,02 mm

Maka diambil harga l yang paling besar menjadi L = 11,02 mm, tetapi dalam

perancangan panjang pasak yang digunakan sebesar 27 mm..

sdb =

3510 = 0,28.................................. ………………..............…(4.38)


Hasil pembagian lebar pasak dengan diameter poros sebesar 0,32 maka

perancangan aman karena masih berkisar antara 0,25 sampai 0,35.

83

s

k

dL

=3527 = 0,77.................................. ………………..............…(4.39)


Hasil pembagian panjang pasak dengan diameter poros sebesar 0,77 maka

perancangan aman karena masih berkisar antara 0,75 sampai 1,5.

4.2.1.2. Analisis Cosmosworks

1. Materials


1 poros 1 AISI 304 1.75742 kg 0.000219677 m^3


Restraint

Restraint-1 


Description:

Load

Force-1 on 2 Face(s) apply force -1460.4 N




Sequential

Loading

Description:

Force-2 on 1 Face(s) apply force -531.5 N


respect to selected reference Right


Sequential

Loading

Description:

84


4.2.2. Perancangan poros II


Daya rencana(Pd) = 7,5kW


n2 = 336,47 rpm


T2 = 9,74 ×1052n

Pd= 9,74 × 105

47,3365,7

= 21710,7 kgmm

Pembebanan pada poros II .

Gaya tangensial(ft1) = 146,04 kg

Gaya radial(fr1) = ft1 × tg α = 53,15 kg


Yield Strength2068 e+008

85

Gaya radial(fr2) = ft2 × tg α = 219,76 kg

Pembebanan arah vertikal

Keseimbangan momen

0=ΣMA

VB = ( ) ( )110

3015,5380788,603 ×+× = 453,614 kg

0=ΣFH

FHΣ = (fr1 + ft2) –(VB+VA)

VA = (53,15 + 603,788) – 453,614 = 203,324 kg

Diagram momen

Ft2= 603,788 kg

30mm 50 mmVA VB

A C BD

30mm

Fr1 = 53,15 kg

M DV = 13608,42 kgmmM CV = 6099,72 kgmm

AC

D B

86

Pembebanan arah horisontal

Keseimbangan momen

0=ΣMA

HB = ( ) ( )110

8076,2193004,146 ×+× = 199,65 kg

0=ΣFH

FHΣ = (fr2 + ft1) – (HB+HA)

HA = (146,04 + 219,76) – 199,65 = 166,145 kg


RA = 22 VAHA + = 22 324,203145,166 + = 262,57 kg

RB = 22 VBHB + = 22 614,45365,199 + = 495,6 kg


MC = RA ×3 = 262,57 ×300 = 7877,1 kgmm

MD = RB ×30 = 495,6 ×30= 14868,24 kgmm

Diagram momen gabungan

Ft1= 146,04 kg

30mm 50mmHAHB

A C BD

30mm

fr2 = 219,76 kg

M D = 14868,24kgmm

M C = 7877,1 kgmm1803,5 kgmm

AC D

B

87


1. Materials


1 poros 2 AISI 304 1.48705 kg 0.000185881 m^3


RestraintRestraint-1 


Description:

3.

LoadForce-1 

on 1 Face(s) apply force -6037.9 Nnormal to reference plane withrespect to selected reference TopPlane using uniform distribution

SequentialLoading

Description:Force-2 

on 1 Face(s) apply force -531.5 Nnormal to reference plane withrespect to selected reference TopPlane using uniform distribution

SequentialLoading


on 1 Face(s) apply force -1460.4 Nnormal to reference plane withrespect to selected reference RightPlane using uniform distribution

SequentialLoading


on 1 Face(s) apply force -2197.6 Nnormal to reference plane withrespect to selected reference RightPlane using uniform distribution

SequentialLoading

Description:

88

Design Check Results

4.2.3. Perancangan poros III


Daya rencana(Pd) = 7,5 kW


n3 = 72,79 rpm


T3 = 9,74 × 1053n

Pd= 9,74 × 105

79,725,7 = 100357 kgmm

Pembebanan pada poros III


Yield Strength: 2068e+008

89

Gaya radial(fr3) = ft × tg α = 219,76 kg

Pembebanan akibat gaya tangensial

Keseimbangan momen

0=ΣMB

VA = ( )110

30788,603 × = 164,669 kg

0=ΣFH

FHΣ = ft3 – VA

VB = 603,788 – 164,669 = 439,118 kg

Diagram momen

Ft3=603,788 kg

80 mm 30mm

VA VB

A C D60 mm

B

MCV = 13173,55 kgmm

90

Pembebanan akibat gaya radial

Keseimbangan momen

0=ΣMB

HA = ( )110

3076,219 × = 59,934 kg

0=ΣFH

FHΣ = fr3 –HA

HB = 219,76 – 59,934 = 159,825 kg

Diagram momen

MCH = 4794,76 kgmm


RA = 22 HAVA + = 22 669,164934,59 + = 175,23 kg

RB = 22 HBVB + = 22 118,439825,159 + = 467,29 kg


MC = RA ×80 = 467,29 × 80 = 37383,2 kgmm

Fr3= 219,76kg

80 mm 30mm

HA HB

A C D60 mm

B

91


1. Materials


1 poros 3 AISI 304 4.5368 kg 0.0005671 m^3


Restraint

Restraint-1 


Description:

3.

Load

Force-1 

on 1 Face(s) apply force -6037.9 N




Sequential

Loading

Description:

Force-2 

on 1 Face(s) apply force -6037.9 N


respect to selected reference Right


Sequential

Loading

Description:

92

Design Check Results


93

Dengan menggunakan Persamaan 3.21 sampai 3.43 maka hasil perancangan poros

dan pasak yang lebih lengkap ditampilkan pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Hasil lengkap perancangan poros dan pasak sistem

hoisting

Poros poros 2 poros 3Daya (P) 7,5 kW 7,5 kWPutaran(n) 336,47 rpm 72,79 rpmMomen puntir rencana(T) 21710,7 kgmm 100357,19kgmmBahan poros S50C-D, dengan Bσ = 75 kg/mm2

Tegangan geser ijin 6,25 kg/mm2

Diameter poros(ds) 50 mm 75 mmDefleksi puntiran( ) tiap 1 m 0,24 0,21Lenturan poros(y) 0,000233 mm 0,000679 mmBerat gear(Wge) 15,3 kg 2,3 kgBerat pinion(Wpin) 0,746 kg -Berat poros(Wp) 1,69 kg 3,8 kgPutaran kritis poros(Nc1) 295257,6191 rpm 664548,136 rpmPutaran kritis pinion(Nc2) 258413,0475 rpm -Putaran kritis gear(Nc3) 57060,836 rpm 759983,7385 rpmPutaran kritis total(Nco) 219939,99 rpm 690234,725 rpmBahan pasak S30C, dengan Bσ = 48 kg/mm2

Ukuran nominal pasak 16 x10 22 x 14Tegangan geser pasak ijin 4 kg/mm2

Gaya tangensial poros 1240,61 kg/mm2 3087,9 kg/mm2

sdb 0,32 0,29

Lk 38 mm 60 mm

s

k

dL 0,76 0,8

94

4.3. Perancangan bantalan

Bantalan adalah suatu elemen mesin yang menumpu poros berbeban,

sehingga putaran atau gerakan bolak baliknya dapat berlangsung secara halus,

aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan

poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan berfungsi

dengan baik maka prestasi seluruh mesin akan menurun atau tidak dapat bekerja

secara semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat disamakan perannya

dengan pondasi pada gedung.

4.3.1. Menghitung umur bantalan pada mekanisme roda gigi

Bantalan ini mendukung beban radial, bantalan yang dipilih atau dirancang

aalah bantalan bola radial alur dalam baris tunggal. Beban radial terbesar yang

terjadi pada tumpuan akibat beban yang bekerja untuk masing-masing poros

adalah sebagai beikut:

a. Poros 1 beban tumpuan tebesar =26,575 kg pada n =1430 rpm

b. Poros 2 beban tumpuan terbesar =453,614kg pada n =336,47 rpm

c. Poros 3 beban tumpuan terbesar =159,825 kg pada n =72,79 rpm

4.3.2. perhitungan bantalan pada poros 1

• diameter dalam bantalan ( d ) = 40 mm

• diameter luar bantalan ( D ) = 68 mm

• lebar bantalan ( B ) = 15 mm

• jari jari sudut luar ( r ) = 1,5 mm

• kapasitas nominal dinamik spesifik ( C ) = 1310 kg

• kapasitas nominal static spesifik C0 = 1010 kg

95

Gaya gaya yang bekerja pada tumpuan adalah :

Beban arah radial ( Ra ) = Fr = 26,575 kg

Beban ekivalen bantalan (P) dihitung dengan persamaan :

P = X × Fr + Y × Fa

Dengan :

P = beban dinamis kg

X = factor radial = 0,6

Y = factor aksial = 0,5

Fr = beban radial kg

Fa = beban aksial = 0

Batas umur bantalan yang dirancang adalah 5000 – 15000 jam pemakaian, dengan

pemakaian yang tidak terus menerus.

Faktor kecepatan bantalan ( Fn ) dicari dengan persamaan :

Fn =31

333

n

Dengan :

N = 1430 rpm

Maka didapatkan :

Fn =31

1430333

= 0,07

Faktor umur bantalan ( Fh ) dicari dengan persamaan :

Fh = Fn ×PC

96

Dengan :

C = 1310 kg

Maka didapatkan :

Fh = 0,07 ×20,971310 = 4,3

Umur bantalan ( Lh ) dicari dengan menggunakan persamaan :

Lh = 500 × Fh3

Lh = 500 × 4,33

Lh = 39753,5 jam pemakaian

Hasil perhitungan bantalan adalah sebagai berikut :

Poros I Poros II Poros III

Fr (kg) 26,675 453,12 325,2

N (rpm) 1430 336,47 72,79

Fa (kg) 0 0 0

d (mm) 40 50 75

D (mm) 68 80 140

B (mm) 15 16 33

R (mm) 1,5 1,5 3

C (kg) 1310 1640 2960

C0 (kg) 1010 1320 1530

P (kg) 20,97 117,42 195,19

Fn 0,07 0,64 1,03

Fh 4,3 8,89 15,65

Lh (jam) 39753,5 354480,90 1915357,00

No 6007 6009 6012

97

4.4 Pelumasan

Pemilihan suatu pelumasan yang resmi serta sesuai, memerlukan

pertimbangan dan berbagai sudut pandang.

Tujuan pelumasan :

1. mengurangi gesekan langsung antara elemen mesin gelinding dan

sangkar yang mengakibatkan cepatnya proses aus

2. mengurangi panas yang diterima oleh komponen

3. mencegah korosi

4. menghalangi masuknya debu

Bahan pelumasan adalah elemen konstruksi yang penting bagi

klarakteristik dan khususnya dalam perancangan mesin. Dalam perancangan ini

yang perlu dilumasi adalah bagian bantalan yang menumpu poros, dimana ada

delapan buah bantalan yang menumpu poros. Jenis pelumasan yang dipakai

adalah pelumas dengan viskositas rendah. Maka dipilih gemuk, karena lebih

diutamakan dengan untuk pengopersian atau pemakaian bantalan secara normal

dan diperlukan sedikit pengawasan dan perawatan. Sedangkan fungsi lain dari

pelumasan gemuk untuk melindungi terhadap debu, penyekatnya lebih sederhana,

dan gemuk yang bermutu baik dapat memperpanjang umur elemen mesin yang

dilumasi.

Jangka waktu pergantian gemuk tergantung atas jenis ukuran, kecepatan,

suhu operasi, serta jenis gemuk yang digunakan.

T = k ×( )dn

21

1014

×

× o

× 4d

98

Keterangan :

K = tetapan jenis bantalan, untuk bola radial = 10

T = selang penggunaan

Maka :

T1 = 10 ×( )401430

21

1014

×

× o

× 4 × 40

= 7,8 rpm

T2 = 10 ×( )50336,47

21

1014

×

× o

× 4 × 50

= 33,3 rpm

T3 = 10 ×( )7072,79

21

1014

×

× o

× 4 × 70

= 153,9 rpm

Elemen mesin lain yang perlu dilumasi adalah roda gigi, dengan adanya

pelumasan maka gesekan dinding gigi dapat dikurangi dan mengurangi proses

aus, juga menjaga supaya ketika bekerja tanpa henti temperatur beban puncak

(max 80°) tidak dilampaui, karena temperatur diatas itu dapat mengurangi umur

pakai bahan pelumas dan menyebabkan turunya daya pelumas. Menurut DIN 51

509 ( pemilihan bahan pelumas untuk roda gig ) pada kecepatan keliling sampai

v = 1 m/s cukuplah dengan mengolesakan atau menyemprotkan pelumas melekat.

Pelumas melekat yang dioleskan adalah pasta yang mengandung pelumas

(misalnya MoS2 )

99

Pelumas celup dengan pelumas roda gigi yang encer, dimana satu roda gigi

dicelupkan, biasa digunakan untuk kecepatan keliling sampai v = 4 m/s atau

menyemprotkan pelumas melekat.

Pelumas celup oli digunakan untuk kecepatan keliling sampai v = 15 m/s. Salah

satu cara pelumasannya dengan mencelupkan roda gigi kedalam oli. Dalamnya

pencelupan roda gigi tidak boleh lebih dari 6 m dan tidak boleh kurang dari 1 m

( m = modul ).

Untuk kecepatan diatas v = 15 m/s diperlukan pelumasan semprot. Dengan pompa

oli disemprotkan kelokasi kontak. Bila kecepatan keliling sangat besar maka

penyemprotan oli juga diarahkan ke gigi yang baru saja melakukan kontak untuk

menurunkan panas yang terjadi.

Minyak pelumas yang dilengkapi dengan bahan pengurang aus akan bermanfaat

pada dinding gigi. Syarat Vg / V > 0,3 (Vg adalah kecepatan luncur maksimal).

Tekanan gelinding Stribeck :

Ks = [ ] [ ]i /)1i(.)d.b(Ft /.3 01 +

Ft = Gaya keliling pada lingkaran jarak bagi ( N )

B = Lebar gigi (mm)

D01 = Diameter lingkaran jarak bagi ( mm )

i = Perbandingan jumlah roda gigi

Ft =v

Pd

Pd = Daya yang direncanakan (W)

V = kecepatan keliling (m/s)

100

Ft =20

7500 = 487,5 N

Sehingga,

Ks = [ ] [ ]4,25 /)14,25(.)70.33,13( /487,5.3 +

= 0,78 MPa

Ks/v= 0,04 MPa.m/s

Tabel pemilihan viskositas kinematika :

diperoleh, v = 168,7 mm2/ s ( viskositas ).

Karena temperature disekitarnya ± 40°, maka harus ditambah 15 % sehingga v

194 mm2/s. Karena yang diambil harus satu tingkat yang paling dekat, maka dari

tabel viskositas diperoleh kelas ISO VG 220.

Kecepatan luncur maksimal :

Vg = w . Li . ( 1 + (1 / i ))

W = kecepatan sudut roda gigi ( rad/s )

Li = panjang lintasan kontak masuk ( m )

w = 2 . . N1

= 147,7 rad/s

Li = 0,5 ( )df-dk 22

21 - df1 . tan

= 0,5 ( ( )22 25,6177 − - 61,25. tan 20

= 0,5 ( )3751,6-5929 - 22,3

= 12,2 mm = 0,0122 m

Vg = 147,7 . 0,0122 . ( 1 + (1 / 4,25 ))

= 2,2 m/s

101

Vg / V = 2,2 / 5,24 = 0,42 > 0,3, maka diperlukan minyak pelumas dengan bahan

penahan aus, misalnya C-LP kelas ISO VG 220.

Karena V = 5,24 > 4 m/s tetapi < 15 m/s, maka cara pelumasan yang cocok adalah

pelumasan celup

4.5 Perawatan

Perawatan sangat berguna untuk mengetahui kerusakan-kerusakan yang

diakibatkan setelah pengoperasian tower crane. Perawatan untuk tower crane

dibagi beberapa tahap, yaitu:

1. Condition monitor

Pada condition monitor, perawatan mengacu pada ukuran standar setiap

bagian, seperti:

a. Pemeriksaan terhadap diameter kabel baja

Pemeriksaan meliputi pengurangan ukuran diameter, serat-serat

kabel yang putus, kekusutan, perubahan bentuk dan korosi

b. Memeriksa ketebalan dari material gesek rem

c. Pemeriksaan puli terhadap keausan

d. Pemeriksaan pelumasan pada bagian-bagian yang bergesekan dan

bagian-bagian lain yang berputar.

2. Electrical service

Pemeriksaan terhadap sambungan-sambungan kabel pada terminal-

terminal listrik.

102

3. Function test

Perawatan Function test mencakup pemeriksaan keseluruhan dari

mekanisme tower crane

4. Lubrication

Perawatan lubrication meliputi pelumasan pada bagian-bagian yang

bergerak seperti pelumasan pada transmisi.

5. Mechanical service

Mechanical service meliputi perawatan bagian-bagian mekanik seperti

kopling, poros dan penggantian material gesek

103

BAB V

PENUTUP

Hasil perancangan mekanisme pengangkat pada tower crane dengan

kapasitas angkat 1,5 ton dengan kecepatan angkat 20 m/s adalah sebagai berikut :

5.1 Kesimpulan

1. Tali yang digunakan adalah jenis ordinary dengan konstruksi tali 6

x 19(114)+ 1(inti fiber), lapisan serat jenis paralel arah lilitan

kanan dengan diameter tali 7 mm.

2. Drum yang digunakan dari FC 30 dengan diameter drum 350 mm.

3. Kait yang digunakan jenis single hook dari bahan SC 49.

4. Penggerak utama adalah motor Ac 3 phasa dengan daya 7,5 kW

dengan putaran motor 1430 rpm.

5. Kopling flens FC20 yang menghubungkan motor dengan transmisi.

6. Rem sepatu elektromagnetik dengan ukuran diameter roda rem 250

mm.

7. Transmisi roda gigi lurus standar dua tingkat dengan ratio total

19,65

8. Pelumasan celup

104

5.2 Saran

1. Dalam perancangan tower crane sebaiknya mampu untuk mengangkat

beban yang melebihi dari kapasitasnya dengan menggunakan faktor

keamanan.

2. Penulis berharap buku-buku khusus tentang perancangan tower crane

diperbanyak.

DAFTAR PUSTAKA

Rudenko, N., Mesin Pengangkat, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1996

Muin, S.A., Pesawat-pesawat pengangkat, P.T. Raja Grafindo Persada, Jakarta,

1995

Harjanto, G., Dasar pesawat Pengangkat dan Pengangkut, P.T. Wisnu Inter Sains

Hakiki, Jakarta, 2001

Djokosetyardjo, M.J., Mesin Pengangkat 1, P.T. Pradnya Paramita, Jakarta, 1993

Sudibyo, Transmisi, ATMI St. Mikael, Surakarta

Gunawan, R., Tabel Konstruksi Baja, Penerbit Kanisius, Yogyakarta, 1988

Shapiro, H., Crane and derricks, Mc Graw Hill Book company, New York, 1980

Sularso dan Suga, K., Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,

P.T. Pradnya Paramita, Jakarta, 1997

Nieman, G., Elemen Mesin, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994

-------------, Low voltage cast iron motors series QY, ABB Yuejin Motors

8

4

6

7

5

12

H

G

F

E

D

C

B

A

J

K

L

M

N

P

Q

R

A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

L

M

N

P

Q

1110987654321 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

hoisting sistemWEIGHT:

A0

SHEET 1 OF 1SCALE:1:7

DWG NO.

TITLE:

REVISIONDO NOT SCALE DRAWING

MATERIAL:

DATESIGNATURENAME

DEBUR AND

BREAK SHARP

EDGES

FINISH:UNLESS OTHERWISE SPECIFIED:

DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS

SURFACE FINISH:

TOLERANCES:

LINEAR:

ANGULAR:

Q.A

MFG

APPV'D

CHK'D

DRAWN Laurensius. S

11

1

3

2

ITEM NO. PART NUMBER DESCRIPTION QTY.

1 motor 1

2 remSLDASM 1

3 Assem KPL 1

4 Assem drum 1

5 tali kwt baja 1

6 puli rangk 2

7 Troly Asembly 1

8 puli kompensasi 1

10 Transmisi R.G 1

11 Kait 1

12 pasak flens 1

1190.61

2081.74

3

(1:2)

4

580

R

6

38

56

20

35.50

R

35.5

0

R2.50

14.07

5

2

28.13

8

10

14

1

22

15 21 7 5 4 18

24

192011

9

23210 3

40

60.13 17

33.13

100

4

13

D

D

1

2

R

35.5

038

6

35.50

80

20

R

56

28.13

5

2

14.07

18°

40

577

4

70

29

4

17

82.13 100

29 15

17

4

33.13

38

15 16

50

3.24°

75

5

339

4

4Wrought Stainless SteelM8-1.2544Alloy SteelM12-1.75 x 453

1Ductile IronKPL 221Gray Cast IronKPL 11

QTY.MaterialPART NUMBERITEM NO.

ITEM NO. PART NUMBER Material QTY.

1 Kasing R.G Gray Cast Iron 1

2 bearing.1 SLDPRT Chrome Stainless Steel 2



5 poros 1 & pasak 1

6 roda g 1TA Cast Carbon Steel 1

7 poros 2 & pasak 1



10 poros 3 & pasak 1


12 tutupan Kasing R.G Gray Cast Iron 1

13 Penutup bearing.1 SLDPRT Material <not specified> 1

14 penutup bearing.2 SLDPRT Material <not specified> 1

15 Penutup bearing.3 SLDPRT Material <not specified> 1

16 Penutup bantalan .3b SLDPRT Material <not specified> 1

17 Penutup bearing. 5 SLDPRT Material <not specified> 1

18 Penutup bearing.4 SLDPRT 1

19 pan head cross recess screw_iso 16

20 screw_iso Material <not specified> 16

21 M12-1.75 x 25 Material <not specified> 1

22 Ring poros 1 AISI 304 1

23 Ring poros 3 AISI 304 1

38

40

20

15° 50

5

78

4

APPV'D

CHK'D

DRAWN

12

H

G

F

E

D

C

B

A

J

K

L

M

N

P

Q

R

A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

L

M

N

P

Q

1110987654321 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Transmisi R.GWEIGHT:

MFG

Q.A

ANGULAR:

NAME

DEBUR AND

1SCALE:1:4

DWG NO.

TITLE:


MATERIAL:

DATE

A0

OF

BREAK SHARP

1SHEET

SIGNATURE

Alloy Steel

FINISH:

EDGES

UNLESS OTHERWISE SPECIFIED:


SURFACE FINISH:

TOLERANCES:

LINEAR:

Laurensius. S

52

50

38

25

70

75

37.5

0

4.24°

50

4

304.50

5

14

90°

7

4

24

5

2

12

90°

7

4

14

56

12

5

24

2

27

5

10

7080

10

30

40

5

10

50 50

0.40

10

R

0.50

10

25

0.50R

8

27

16

24

22

21

20

26 6

12

15

0.40

25

0.40

50

2525

25 2525

700

7

17

2

2

3

2

18

3

25

50

55

275

25

50

25

2

25

R2.50

1415

13

AA

80

45

25

25 25

100

135

Cast Carbon Steel

ITEM NO. PART NUMBER Material QTY.1 ldsn rem1 Cast Carbon Steel 1

2Assem3.sepatuSLDASM 1

3Assem2.sepatuSLDASM 1

4landasan rem.1SLDPRT Cast Carbon Steel 1

5btg pgkt sepaturem 3 Cast Carbon Steel 2

6 pelat rem Cast Carbon Steel 27 btg rem 1 Cast Carbon Steel 28 btg rem 11SLDPRT Cast Carbon Steel 29 M20-2.5 Cast Carbon Steel 1410 btg sepatu 3 Cast Carbon Steel 1

11 btg sepatu 2 Cast Carbon Steel 1

12 Part4. SLDPRT Cast Carbon Steel 113 Poros tangkai rem Cast Carbon Steel 214 tuas pbrt rem 2 Cast Carbon Steel 115 penahan btg rem 2 Cast Carbon Steel 116 penahan btg rem Cast Carbon Steel 117 pnh btg rem 3 Cast Carbon Steel 118 roda rem Cast Carbon Steel 1

19 tuas pbrt rem 1 Cast Carbon Steel 1

20 pemberat rem Baja pegas 121 batang pegas Cast Carbon Steel 122 M8-1.25 Cast Carbon Steel 223 pegas rem Alloy Steel 124 Ring pegas Cast Carbon Steel 2

25 M10-1.5 x 25 Cast Carbon Steel 2

26 btng melintang 1 Cast Carbon Steel 127 btg lintang 2 1

5

R130

remSLDASMWEIGHT:

A0

SHEET OF

BREAK SHARP

1

EDGES

FINISH:

ANGULAR:

Q.A

MFG

APPV'D

CHK'D

DRAWN

12

H

G

F

E

D

C

B

A

J

K

L

M

N

P

Q

R

A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

L

M

N

P

Q

1110987654321 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 201918

SIGNATURENAME

DEBUR AND

1SCALE:1:4

DWG NO.

TITLE:


MATERIAL:

11 13 14 1512

DATE

10 1716

UNLESS OTHERWISE SPECIFIED:


SURFACE FINISH:

TOLERANCES:

LINEAR:

Laurensius. S

250

36.30

15

15

15

6

40

10

55

330

25

R10

20

220

73

100

50

30

250

170

280

80

180

3010

8

260

R20

R40

30

1.50

R25

2.50

82 72

R

25

ITEMNO.

PART NUMBER Material QTY.

1landas kait2SLDPRT AISI 1020 1

2 siku kait Alloy Steel 1

3 M10-1.5 x 40 Alloy Steel 1

4 M8-1.25 Alloy Steel 8


6 sekal Alloy Steel 1

7 Rumah kait Alloy Steel 1


9 poros puli 1 Wrought Stainless Steel 1

10 puli TA3 Cast Carbon Steel 2

11Penahan poroskait Alloy Steel 4


13 ring baut Alloy Steel 4

14 poros kait 2 Wrought Stainless Steel 1

15 KAIT TA 2 Cast Alloy Steel 1

16 mur kait. TA SLDPRT Alloy Steel 1

17Sekal & rumahkait 1

8R

30

220

50

180

R10

R7R37.50

R3

21

5

80

64

30

2525

48

20

15

15 3

3

2

50

50

50

13.50

370

50

30

30

50

180

250

10

8

25

25

50

64

30

2525

350

12

H

G

F

E

D

C

B

A

J

K

L

M

N

P

Q

R

A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

L

M

N

P

Q

1110987654321 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Sistem kaitWEIGHT:

A0

SHEET 1 OF 1SCALE:1:2

DWG NO.

TITLE:


MATERIAL:

DATESIGNATURENAME

DEBUR AND

BREAK SHARP

EDGES

FINISH:UNLESS OTHERWISE SPECIFIED:


SURFACE FINISH:

TOLERANCES:

LINEAR:

ANGULAR:

Q.A

MFG

APPV'D

CHK'D

DRAWN Laurensius. S

6 10 3

8

9

16

14

12

7

15

13

11

5

4

2

1

4.50

MEKANISME PENGANGKAT TOWER CRANE 1,5 TON TUGAS...

Documents

Transcript of MEKANISME PENGANGKAT TOWER CRANE 1,5 TON TUGAS...