Proseding Pertemuan /Imiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN - SA TAN, 30 November 2010

VERIFIKASI PERHITUNGAN DRUM DAN PULLEY OVERHEADTRAVELLING CRANE PAD A IRADIATOR GAMMA ISG 500

Syamsurrijal Ramdja, Ari Satmoko, Sutomo Budihardjo

PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Lt. 2, Serpong, Tangerang, Santen, 15310,Telp. (021) 7560896, Faks. (021) 7560928.

ABSTRAK.

VERIFIKASI PERHITUNGAN DRUM DAN PULLEY OVERHEAD TRAVELLING

CRANE PADA IRADIATOR GAMMA ISG 500. Telah diverifikasi perhitungan drum dampulley yang terdapat pada crane untuk memfasilitasi irradiator gamma. Drum adalah suatuperangkat untuk menggulung tali baja sedangkan pulley adalah suatu kepingan yangbundar yang disebut juga disk, yang terbuat dari logam atau non-Iogam untukmentransmisikan gerak dan gaya. Diferifikasi perhitungan gaya gaya yang bekerja padadrum, diameter dan panjang drum serta gaya tekan yang terjadi pada drum. Demikian jugadengan pulley, diverifikasi perhitungan diameter pulley, ukuran-ukuran cakra serta kekuatanporos pulley. Dari hasil verifikasi akan didapatkan data-data apakah perangkat drum danpulley tersebut aman untuk digunakan ataukah tidak aman

Kata kunci: drum, pulley, poras, cakra

ABSTRACT

A VERIFICA TlON CALCULA TION OF DRUM AND PULLEY OVERHEADTRA VELLING CRANE ON GAMMA IRRADIA TOR ISG-500. It has been verified thecalculation of drum and pulleys on cranes as facility the gamma irradiator ISG-500. Drum isa device for rolling steel ropes while the pulley is a circular pieces called disks, and both ofwhich are made from metal or non-metal to transmit motion and force. It has been verifiedthe calculation of forces on the drum, drum diameter and length, and pressuring forceoccurred on the drums. Likewise to the pulley, the pulley diameter calculations verifiation,size of disc and shaft power pulleys. From the verification results, it will be obtained whetherthe data drums and pulley device are safe or not safe to be used.

Keywords: drums, pulleys, shafts, disc

1. PENDAHULUAN

Fakta menunjukkan bahwa kecenderungan jumlah industri pengguna IradiatorGamma untuk pengawetan terus meningkat dari waktu ke waktu. Di Indonesia, hal ini tidaklepas dari peranan BATAN dalam memperkenalkan teknologi iradiasi ke masyarakat industridan juga sambutan positip pihak industri dalam memanfaatkan teknologi iradiasi gamma ini.Untuk dapat memberikan layanan iradiasi terhadap berbagai komoditas industri di setiapdaerah di Indonesia, karena itu, cara yang paling tepat adalah daerah memiliki paling tidaksatu fasilitas iradiasi gamma. Untuk itu, perlu dirancang suatu iradiator gamma yang memilikinilai ekonomis tinggi dan memberikan keuntungan bagi para industri

Sangatlah tepat jika salah satu program utama BATAN dalam menunjang programpemerintah di bidang pangan, yaitu dengan menyiapkan pembangunan fasilitas iradiatorgamma untuk pengawetan hasil pertanian. Langkah awal dalam proses penyiapanpembanguan tersebut yaitu dengan menyiapkan dokumen disain dasar iradiator gamma.

- 236 -

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 30 November 2010

Makalah ini berisi kegiatan Verifikasi Perhitungan Drum dan Pulley Overhead TravellingCrane Iradiator Gamma dengan aktifitas 2x250 kCi.

Dalam kegiatan proses pengoperasiannya, fasilitas iradiator gamma selalu dilengkapidengan Overhead Travelling Crane. Overhead Travelling Crane digunakan untukmengangkat dan memindahkan benda yang berat seperti sumber beserta kontainernya danjuga untuk kegiatan dan perawatan sehar-hari pada fasilitas iradiator gamma.

Disain dasar raneang bangun iradiator gamma untuk pengawetan hasil pertanianmenjadi langkah awal dalam usaha untuk membuka ''jalan maeet" problematikapendistribusian hasil pangan. Dengan mengandalkan pengalaman, pengetahuan dan hasilrekayasa sendiri, diharapkan biaya pembangunan iradiator gamma ini nantinya akan dapatditekan.

Drum pad a perangkat Overhead Travelling Crane adalah suatu perangkat untukmenggulung tali baja. Pulley dalam hal ini merupakan suatu kepingan yang bundar yangdisebut juga disk, yang terbuat dari logam atau non-Iogam

2. TEORt

Drum pad a operasional crane digunakan untuk mekanisme pengangkatan dalam halini menggulung tali baja. Untuk drum yang digerakkan mesin, maka drum dilengkapi denganalur spiral (helical groove), sehingga tali baja akan tergulung seeara merata dan mengurangigesekan, sehingga gesekan berkurang. Pada perhitungan ini, drum memiliki dua alur, yaitualur spiral kiri dan alur spiral kanan.

Perhitungan diameter drum dapat di eari dengan menggunakan rumus :

4-"""''''1;;Ropo!! <.IC" ,,

~ 1 ··1

d

~I c.. 4.51

04..R \ '-'r29

6.2~.O~2115.51

&.7.5.0]]J13(j.5;

11 .0 11.0lJ3178 ~I

'la r·oIf,-419 ,9.5

J . (}9.017522j1J.D

I

D ~ e1 . e2. ddimana :

D = diameter drum (tromol)e1 = faktor type pesawat angkat dan kondisi operasi

= 20 (lit. 1 hal. 51)e2 = faktor yang tergantung pada konstruksi tali baja

= 1, 00 (lit.1 hal. 50)d = diameter tali baja

= 1,5 (em)Ukuran-ukuran helical groove dapat dilihat pada table 1 dibawah ini

Tabel1. Dimensi alur pada drum

II I(ovrrTOO ••.or

1

I~'"lad

"

j I .i '.r I

$•

~ c, ~ I{.. ~I

S I 27!J 5 I 2.11

.I

J .Oil ]9.5

11.5~l1 .:;! 24. i}

IJ 5'l7(, . J I16.0 , 2.5, I f,; 28.D[.1. ~:\1H36I~.O ' 2.,';

I ~! 34.5 1<;. (11~1041 " 2:/.03 {)" .~I, 39.Q 2! .to421~

5.Q I :t·1. ~

3.5

2,Ui'

(1)

- 237 -

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN - SA TAN, 30 November 2010

Jumlah lilitan tali baja untuk sebelah kiri dan kanan

Z = ( H.i + 2)X2Jr.D

dimana :

H = tinggi angkatZ = jumlah lilitan tali baja

panjang drum didapatkan dari persamaan sebagai berikut :

(2.H.i ) IL = -- + 12 ,SI + I

Jr.D

dimana :

Sl - jarak antar alur

II = jarak antar drum

Tegangan tekan yang terjadi pad a drum adalah :Sa =-­

C W,sldimana :

S = Gaya tarik pada tiap tali

W = Tebal dinding drum

(2)

(3)

(4)

Pulley disebut juga kerek (katrol) yaitu cakra yang dipinggir dibuat alur (groove) untuktempat tali baja atau rantai untuk mentransmisikan gerak dan gaya. Material pulley dapatdibuat dari bahanm logam maupun non-Iogam. Pulley terdiri dari 2 macam, yaitu :

Pulley tetap (fixed pulley)Pulley bergerak (movable pulley)

Pulley tetap adalah pulley yang terdiri dari cakra dan rantai atau tali baja yangdilingkarkan pada alur pad a bagian atasnya yang salah satunya digantungi bebansedangkan ujung lainnya ditahan atau ditarik.

Tabel 2. Ukuran-ukuran Pulley

~-'-'-r"'-Di:unctcr

tali (d) a I b

-~T~~I:~8.7 I 28 ]011.0 40 30

13.0 40 30

15.0 40 30

19.5 55 40

21.0 65 50

28.0 80 6034.5 90 70

39.0 110 85

~-a :::;1

F.:h-;d~l\-d.

'(rt'1~;.f;If.k~(! ..-jJ+LJ

~-~~c !.h-oJ=, lI·'.IT~5 I 0.5 I I:: 5 ! 8 I 4 0 :? 5 "10 8 I 6 I5 0.511::.518140 25 2018 6

6 1.0 I 15.0 I 8 i 50 3.0 2.5 9 617 1.0 I ::5.0 I 10 I 8.5 4.0 3.0 12 8

7 1.0 25.0 I 10 8.5 40 3.0 12 8

7 1.0 ::5.0 I 10 8.5 4.0 3.0 12 8

JO U 30.9115 12.0 15.0 5.0 17 1010 U 37.5 18 14.5 5.0 5.0 20 15

12 2.0 I 45.0 I :'0 I !7,OW'OI 7.0 25 1515 2.0 .155.0 In 20.0 7.0 8.0 28 2018 2.0 650 22 25.0 9.0 10.0.0 30

~._----L __ .

- 238 -

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 30 November 2010

Pulley bergerak mempunyai eakra yang bebas pada poros yang bebas pula. Tali bajadilingkarkan pada alur (groove) bagian bawah, Salah satu ujung tali baja diikat tetap,sedangkan ujung yang lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan. Bebandigantung pad a kait (hook) yang tergantung pada poros.

Keeepatan keliling didapatkan dari persamaan :

C = 2.V (5)

dimana

v = keeepatan angkatTekanan bidang yang terjadi

- Qp- -2.l.d

dimana :

I = panjang porosMomen lengkung yang terjadi adalah

Q QMb = -.X - -.(x - 4) (kg-em)

2 2

Tegangan lengkung yang terjadi adalah

MbG'b = ---

(~).d332

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

(6)

(7)

(8)

Drum pada pesawat angkat berfungsi untuk menggulung tali baja pada waktumengangkat atau menurunkan material! beban. Pada umumnya drum dibuat dari besi tuang(cast-iron).Untuk mengatur tali baja pada drum, dibuat alur-alur (groove).

Diameter drum (D) didapat dari persamaan :D ~ e1 . e2. d

dimana :

D = diameter drum (tromol)e1 = faktor type pesawat angkat dan kondisi operasi

= 20 (lit ... table 9)e2 = faktor yang tergantung pada konstruksi tali baja

= 1,00 (lit ... table 10)d = diameter tali baja

= 1,5 (em)Sehingga didapatkan :

D ~ 20 . 1.. 1,5= 300 mm

ni"""r'V\_""'1'" 1"'\1 .111'"'1.\1 1"'\/~·H.•,,"\h""'\A/"'" h~h..."n ....•~..."I•.•.•h.L....IICUI 'COlCOI t-'UllvJ tJ'Vl I ILlOYYO IJ'VtJOII aUOIQII.

D = 0,6 . D (9)= 0,6 . 300 mm= 180 mm

Dari table 1, didapatkan ukuran-ukuran dari groove (alur) adalah sebagai berikut :Untuk d = 15 mm jenis standart groove, didapatkan data :

r1 = 9 mm, S1 = 17 mm, e1 = 5 mmJumlah lilitan tali baja untuk sebelah kiri dan kanan :

( H.i )Z= -+2 x2 (10)

IT.D

- 239 -

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN - SA TAN, 30 November 2010

dimana :

H = tinggi angkato z 41=-= -= 2

2 2D = 0,3 m

Sehingga didapatkan :

Z =( ~+2 )X2Jl".0,3

= 17 buah lilitan

= 3 m

Panjang drum didapatkan dari persamaan sebagai berikut :

(2.Hoi ) IL = --+12 oSI + I

Jl".D

dimana

SI - jarak antar alur = 17 mm

II = jarak antar drum = 100 mm

Sehingga didapatkan =

L ~ e.302 + 12).00017 + 0,1Jl".0,3

= 0,52 m

Tebal dinding drum di kalkukasi dengan rumusW = 0,02.D + 0,6 (em)

= 0,2 emBahan drum adalah besi tuang (cast iron) dengan tegangan tekan izin

CYc = 1000 kg/cm2 (lit. 1 halaman 92)

Tegangan tekan yang terjadi adalah :S

CYc =--W.s,

(11 )

(12 )

1571

1,2xl,7

Ternyata CYc<CYc ' maka drum adalah aman

= = 769,8 kg/em2

untuk menggulung tali baja.

r = 8,5 mmr1 = 4 mmr3 = 12 mm

Perhitungan pulley.Pad a perhitungan ini terdapat 2 buah pulley pembawa beban dan satu buah pulley

tetap. Bahan pulley diambil dari besi tuang kelabu menurut DIN 1691.GG.14 dengan

kekuatan tarik (J"/ = 18 kg/mm2.

Ukuran pulley diambil berdasarkan dari table 2. Untuk ukuran diameter tali baja 15mm diperoleh ukuran-ukuran pulley sebagai berikut :

a = 40 mm h = 25 mmb = 30 mm I = 10 mmc = 7 mm r2= 3 mm

Perhitungan paros pulleyParas pulley dihitung berdasarkan kecepatan angkat (V) dan tekanan bidang antara

pulley dan paras (p).

- 240 -

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN- SATAN, 30 November 2010

Keeepatan keliling didapatkan dari persamaan :C = 2.v

dimana(13)

lit. 1 halaman 87 didapatkan besar tekanan

v = keeepatan angkat

5ehingga C = 2 . 4,5 m/menitC = 0,15 m /detik

Untuk harga C = 0,15 m/detik, daribidang yang diizinkan p = 72,5 kg/em2

Tekanan bidang yang terjadi :

Qp= -

2.l.ddimana :

I = panjang paras= (1,5 -1,8) dp= 1,55 (ditentukan)

= 4,5 m/menit (ditentukan)= 9 m/menit

(14)

5ehingga6000

p=2.(1,55).dp

dp = 5,12 em

Diameter paras pulley diambil = 5 emPerhitungan kekuatan paras pulley:

Bahan paras pulley diambil dari bahan 5t, 50.11 dengan kekuatan tarik at = 5000kg/em2 dari DIN 1611

Tegangan tarik izin adalah

_ at _ 5000a -- ---,F,. 6

= 833,33 kg/em2

Tegangan lengkung izin untuk beban berulang-ulang adalah sebagai berikut:

ab =0,81xa, (15)

= 0,81 , 833,33= 675 kg/em2

Mamen Lengkung yang terjadi adalah

Q QMh = -.X - -.(x - 4) (kg-em)

2 2I

Untuk x = -, maka:2

Q I Q IM. = -.---(--4)--02'22"2/

= Q x42

= 12000 kg-emTegangan lengkung yang terjadi adalah

Mhah =

(!!.- ).d332

(16)

(17)

- 241 -

= 357,53 kg/em 2

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat Nuk/irPRPN - SATAN, 30 November 2010

12000

(~ ).(7)332

Ternyata ab(ab ' maka poros pulley aman digunakan

4. KESIMPULAN.

Dari hasil verifikasi perhitungan yang telah dilakukan pad a drum dan pulleydidapatkan bahwa gaya-gaya yang bekerja pada sistem drum dan pulley masih beradadibawah gaya maksimum yang diizinkan

5. DAFT AR PUST AKA

1. A, SUNTORO., Desain Dasar Sistim Mekanik, Elektrik, Instrumentasi & Kendali IradiatorGamma Untuk Pengawetan Hasil Pertanian. Proposal Bolek-grant Diknas BATAN.(2009)

2. N. RUDENKO, Materials Handling Equipment, Mir Publisher. Moscow (1964).3. GUSTAV NEIMANN, Machine Element Design and Calculation in Mechanical

Engineering., Volume I and II . Penerbit Springer Verlag. New York (1978).4. M. MOVNIN, D. GOL TZIKER. Machine Design. Mir Publisher. Moscow. (1975)5. TIMOSHENKO, S. Strenght of Materials Part I and II. Kreiger Publisher Inc. New York.

(1978)6. SULARSO. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramitha. Jkt

(1985)

- 242 -