TUGAS AKHIR
Analisis Kinematis Lengan Excavator Keihatsu 921 C
Tugas Akhir ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Mendapatkan Gelar Sarjana S1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
DEVI YULIANTO D 200 090 051
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA DESEMBER 2014
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judur "Analisis Kenimatis Lengan Excavator Keihatsu g21
C.
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar sarjana
51 pada jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan
di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau tnstansi manapun,
kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta,
\B November 2014
HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir ini berjudul ?nafisis Kenimatis Lengan Excavator Keihatsu 921 C".
telah disetujui pembimbing tugas akhir untuk dipertahankan didepan
dewan penguji sebagai syarat awal untuk memperoleh gelar sarjana
S-1
Teknik Mesin di Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh:
Nama
: Devi Yulianto
NIM
: D 200 090 051
Disetujui pada: Hari
'9*r*,
ranssar
, 3.,-f)
Lsew
bt
r
40
\zl
,
Pembimbing Pendamping
(Wiiianto. S.T., M.Enq.Sc)
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir ini disahkan:- oleh dewan penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada: Dipersiapkan o[eh: Nama
: Devi Yulianto
NIM
: D 200 090 051
Disahkan pada Hari
J.Vtfn'at
Tanggal
13 DLsqvv\brr pol1.
Dewan penguji:
1. Wijianto, S.T., M.Eng.Sc
2.
Amin Sulistyanto, S.T
3.
lr. Sartono Putro, M.T Mengetahui, Ketua Jurusan
/d/CI (n
I
=.N.'?
lre.
il
I
o
'?
TriWidodo BR, ST, MSc, Ph.D
, MT, Ph.D
tv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Fliu,"liiui*, Berdasarkan Surat Direktur Sekolah Vokasi Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nomor 138/A.2-Vll/VKS/VI/2O1,4Tanggal16 Juni 2014 dengan ini
Nama
: Wijianto, ST., M.Eng.Sc.
PangkaVJabatan
: Lektor/lllc
Kedudukan
: Pembimbing Utama / Pembimbing+€dua
memberikan Soal Tugas Akhir kepada mahasiswa
Nama
DeviYulianto
No Induk
D2000900s1
:
*)
:
NIRM Jurusan/Semester
Teknik Mesin/Akhir
JuduliTopik
Analisis Kenematis Pada Lengan Excavator Keihatsu 921C
Rincian Soal/Tugas
Demikian soaltugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana mestinya.
Surakarta .\..k.
J\4n!.
..?. 9.1.{.
Pembifrbing
(Wijianto, ST., M.Eng.Sc,) Cc. : Amin Sulistyanto, S.T. Keterangan *) Coret salah satu l. W'arna biru untuk Koordinator TA Sekolah Vokasi 2. ltarna kuning untuk Pembimbing I 3. Warna merah untuk Pembimbing II 4. Warna putih untuk mahasiswa
MOTTO Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sebelum mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri. ( Ar-Ra’du : 11 )
Kebajikan apapun yang kamu peroleh adalah dari sisi Allah, dan keburukan apapun yang menimpamu, itu dari kesalahan dirimu sendiri. (An-Nisa : 79)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan ( QS. Al Insyirah: 6)
Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak ada yang dapat menggantikan kerja keras (Thomas Alfa Edison)
vi
RINGKASAN
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah analisis kinematis pada excavator, yaitu pada excavator produk keihatsu 921 C. Analisis kinematis dimaksud untuk mengetahui posisi dan kecepatan pada setiap link pada posisi tertentu.
analisis kinematis yang dilakukan adalah pada perhitungan posisi dan kecepatan
sesaat boom, arm dan backet. Analisi dilakukan
sepanjang workspace area mekanisme lengan excavator berbagai titik pada mekanisme lengan excavator pada satu arah putaran. Analisis yang dilakukan adalah pada gerak umum dua dimensi yang dimiliki oleh mekanisme lengan excavator.
Hasil analisis kinematis didapatkan hasil bahwa analisis kinematis diberbagai posisi dari silinder boom memendek secara maksimal sampai memanjang secara maksimal pada workspacearea didapatkan kecepatan sudut boom terendah dicapai pada saat silinder boom pada posisi sudut θ1 = 42,75o dan kecepatan tertinggi sudut boom dicapai pada saat silinder boom pada posisi θ1 = 137,75o. Dan pada arm didapatkan kecepatan sudut arm terendah dicapai pada saat silinder arm pada posisi sudut θ 3 = 70o dan kecepatan tertinggi sudut arm dicapai pada saat silinder arm pada posisi θ3 = 140o. Dan untuk bucket didapatkan kecepatan sudut bucket terendah dicapai pada saat silinder Bucket
pada posisi sudut θ 5 = 30o
dan kecepatan tertinggi sudut bucket dicapai pada saat silinder bucket pada posisi θ5 = 130o.
Kata kunci: Excavator, Kinematis, Lengan Excavator
vii
KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum. Wr. Wb Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-NYA sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul ”Analisis Kenimatis Lengan Excavator Keihatsu 921 C”. dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu penulis pada kesempatan ini dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Wijianto, S.T, M.Eng.Sc selaku pembimbing utama yang telah memberikan dukungan serta arahan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. 2. Bapak Amin Sulistyanto, S.T selaku pembimbing pendamping yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan tugas akhir ini. 3. Kedua orang tua Ibunda tercinta Titin dan ayahanda tercinta Wardi yang selalu memberikan semangat, doa dan dukungan baik moril maupun materil pada saya sehingga dapat mewujudkan keinginan beliau untuk mendapatkan gelar sarjana teknik 4. Muhammad
Wahyudi,
Supriyanto
Wiyanto
Dani
teman
seperjuangan dalam penelitian tugas akhir ini, terimakasih atas support dan kerja samanya karna kalian telah memberikan ide-ide baru selama penelitian ini berlangsung. 5. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2009, yang tidak bisa disebutkan
satu
persatu
terimakasih
atas
dukungannya selama menempuh masa perkuliahan.
viii
bantuan
dan
5.
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2009, yang tidak bisa disebutkan
satu persatu terimakasih atas bantuan dan dukungannya
selama
menempuh masa perkuliahan.
Penulis menyadari dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari
sempurna. OIeh karena
itu kritik dan saran yang bersifat
senantiasa penulis harapkan. Wassalam u' alaikum Wr.Wb
tx
membangun
DAFTAR ISI Halaman Judul ...........................................................................................
i
Pernyataan Keaslian Skripsi .....................................................................
ii
Halaman Persetujuan ................................................................................
iii
Halaman Pengesahan ...............................................................................
iv
Lembar Soal Tugas Akhir .........................................................................
v
Lembar Motto ............................................................................................
vi
Ringkasan .................................................................................................
vii
Kata Pengantar ..........................................................................................
viii
Daftar Isi ...................................................................................................
x
Daftar Gambar ...........................................................................................
xiii
Daftar Grafik...............................................................................................
xv
Daftar Simbol .............................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1 Latar Belakang .........................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................
4
1.3 Pembatasan Masalah ...............................................................
4
1.4 Tujuan Penelitian ......................................................................
5
1.5 Sistematika Penulisan ..............................................................
5
1.6 Diagram Alir ..............................................................................
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
8
2.1 Tinjauan Umum .........................................................................
8
2.1.1 Bagian-bagian Mekanisme Lengan Excavator ................
9
2.1.1.1 Mekanisme Boom ...............................................
9
x
2.1.1.1 Mekanisme Arm .................................................
10
2.1.1.1 Mekanisme Bucket .............................................
11
2.1.2 Cara Kerja Lengan Excavator ..........................................
16
2.1.3 Workspace Area...............................................................
16
2.2 Darsar Teori ..............................................................................
17
2.2.1 Konsep Dasar Kinematika ...............................................
17
2.2.2 Persamaan Analisis Kinematis ........................................
17
BAB III ANALISIS KINEMATIS .................................................................
23
3.1 Analisis Kinematis Mekanisme Boom........................................
23
3.1.1 Analisis Posisi ..................................................................
25
3.1.2 Analisis Kecepatan...........................................................
26
3.2 Analisis Kinematis Mekanisme Arm .........................................
31
3.2.1 Analisis Posisi ...............................................................
32
3.2.2 Analisis Kecepatan ........................................................
34
3.2 Analisis Kinematis Mekanisme Bucket .....................................
38
3.3.1 Analisis Posisi ...............................................................
39
3.3.2 Analisis Kecepatan ........................................................
43
BAB IV ANALISIS PENGERJAAN KOMPUTER MATLAB .....................
48
4.1 Perbandingan kecepatan mekanisme boom pada berbagai Posisi .......................................................................................
50
4.2 Perbandingan kecepatan mekanisme arm pada berbagai Posisi .......................................................................................
52
4.3 Perbandingan kecepatan mekanisme bucket pada berbagai Posisi .......................................................................................
54
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................
56
5.1 Kesimpulan ..............................................................................
56
5.2 Saran ........................................................................................
57
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................
59
LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 01. Mekanisme Lengan Excavator Backhoe ................................
8
Gambar 02 Mekanisme Boom ..................................................................
9
Gambar 03 Macam-macam Kontruksi Batang Arm ...................................
10
Gambar 04 Mekanisme Arm .....................................................................
11
Gambar 05 Jenis-jenis Bucket ..................................................................
15
Gambar 06 Mekanisme Bucket .................................................................
15
Gambar 07 Workspace Area Mekanisme Lengan Excavator Backhoe ....
17
Gambar 08 Sudut Workspace Area Mekanisme Lengan Excavator Backhoe ................................................................................
18
Gambar 09 Jenis-jenis Gerak Benda Tegar ..............................................
20
Gambar 10 Posisi, Kecepatan Pada Batang .............................................
21
Gambar 11 Posisi Mekanisme Boom ........................................................
23
Gambar 12 Diagram Benda Bebas Mekanisme Boom ..............................
24
Gambar 13 Posisi titik B ............................................................................
24
Gambar 14 Kecepatan Titik A ...................................................................
27
Gambar 15 Poligon Kecepatan Titik A ......................................................
27
Gambar 16 Kecepatan Titik B ...................................................................
29
Gambar 17 Poligon Kecepatan Titik B .....................................................
30
Gambar 18 Posisi Mekanisme Arm ...........................................................
31
Gambar 19 Diagram Benda Bebas Mekanisme Arm ................................
32
xii
Gambar 20 Kecepatan Titik C ...................................................................
34
Gambar 21 Poligon Kecepatan Titik C ......................................................
35
Gambar 22 Kecepatan Titik D dan E ........................................................
37
Gambar 23 Posisi Mekanisme Bucket ......................................................
38
Gambar 24 Diagram Benda Bebas Bagian Hidrolik Mekanisme Bucket ...
39
Gambar 25 Four-bar linkage Mekanisme Bucket ......................................
40
Gambar 26 Posisi Four-bar Linkage Mekanisme Bucket ..........................
41
Gambar 27 Kecepatan Titik F ...................................................................
44
Gambar 28 Poligon Kecepatan Titik F ......................................................
44
xiii
DAFTAR GRAFIK Grafik 01 Kecepatan Boom Pada Berbagai Posisi ....................................
50
Grafik 02 Kecepatan Arm Pada Berbagai Posisi .......................................
52
Grafik 03 Kecepatan Bucket Pada Berbagai Posisi ..................................
54
xiv
DAFTAR SIMBOL Simbol
Satuan
Q
= Kalor
[Joule]
ω
= Kecepatan Sudut
[Rad/s]
V
= Kecepatan
[mm/s]
A
= Luas Penampang
[mm2]
xv
