ANALISIS TEORITIS DISTRIBUSI TEGANGAN PADA BOOM REACHSTACKER DENGAN KAPASITAS ANGKAT MAKSIMUM 40 TON
SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ASRUL AZIZ NIM.040401039
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Salah satu aspek penting permesinan yang mendapat perhatian dan merupakan penentu layak atau tidaknya suatu produk dapat digunakan yaitu kekuatan bahan. Kajian ini berkaitan antara optimasi dengan kekuatan bahan. Tugas skripsi yang mengambil topik Mekanika Kekuatan Bahan dengan judul : “Analisis Teoritis Distribusi Tegangan Pada Lengan Reachstacker Dengan Kapasitas Angkat Maksimum 40 ton” dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Program Reguler Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Selama menulis laporan ini, penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak . Oleh karena itu dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan kharunia-Nya. 2. Bapak Ir. Tugiman K., MT sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan pada penulis selama mengerjakan tugas sarjana 3. Ayahanda Ali Yusuf dan Ibunda nurlanna Daulay, abang dan adikku yang selalu mendoakan penulis. 4. Bapak DR Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin FT USU. 5. Bapak Tulus B. Sitorus, ST,MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin FT USU. 6. Pimpinan dan staff di Unit Terminal Pelabuhan Peti Kemas I Belawan Medan dan seluruh pegawai tata usaha Teknik Mesin USU. 7. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Mesin FT USU yang telah mengajarkan banyak pengetahuan baik dibidang mesin maupun pola pikir dibidang umum menjadi lebih kritis. 8. Seluruh Pegawai di Departemen Teknik Mesin FT USU yang telah memberikan pelayanan terbaik dalam akademis maupun non akademis.
Universitas Sumatera Utara
9. Seluruh teman teman yang memberikan masukan yang bermanfaat bagi penulis. Penulis menyadari bahwa tugas skripsi ini masih belum sempurna oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan menuju yg lebih baik. Semoga Tugas Sarjana ini memberi manfaat bagi siapapun yang membacanya serta dapat menjadi referensi yang bermanfaat bagi imu pengetahuan. Akhirnya dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan syukur kepada Allah SWT atas Hidayah dan Rahmat-Nya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.
Medan, Desember 2010
Asrul Aziz NIM 040401039
Universitas Sumatera Utara
Daftar Isi Kata Pengantar
i
Abstrak
iii
Daftar Isi
iv
Daftar Gambar
vi
Daftar Tabel
viii
Daftar Notasi
ix
Bab I : Pendahuluan
1
1.1 Latar belakang
1
1.2 Rumusan masalah
2
1.3 Tujuan penelitian
2
1.4 Batasan masalah
2
1.5 Sistematika penulisan
3
1.6 Metode penelitian
3
1.6.1 Diagram alir
4
Bab II : Kajian Pustaka
7
2.1 Reachstacker
7
2.2 Komponen komponen reachstacker
8
2.3 Spesifikasi teknis
9
2.3.1 Spesifikasi reachstacker
9
2.3.2 Spesifikasi peti kemas
10
2.4 Cara kerja reachstacker
11
2.4.1 Gerakan mobil
12
2.4.2 Gerakan lengan/ boom
12
2.4.3 Gerakan trolley
13
2.4.4 Gerakan spreader
13
2.5 Mekanisme reachstacker 2.5.1 Mekanisme penggerak
14 14
2.5.1.1 Motor penggerak
14
2.5.1.2 Sistem transmisi
14
Universitas Sumatera Utara
2.5.2 Mekanisme pesawat angkat
14
2.5.2.1 Elektro motor
15
2.5.2.2 Sistem hidrolik
15
2.6 Distribusi daya motor
17
2.7 Distribusi daya hidrolik
18
2.8 Distribusi tegangan
19
2.8.1 Lingkaran tegangan / tegangan Mohr
21
Bab III : Analisis Dan Perhitungan
23
3.1 Analisis gaya keseimbangan pada kondisi idle
23
3.2 Analisis distribusi tegangan pada posisi panjang lengan maksimum Tinggi maksimum dan beban maksimum
31
3.2.1 Analisa gaya yang terjadi pada lengan reachstacker
32
3.2.2 Analisa tegangan maksimum yang terjadi pada lengan reachstacker
34
3.2.2.1 Analisa tegangan pada panjang x1
35
3.2.2.2 Analisa tegangan pada panjang x2
42
3.2.2.3 Analisa tegangan pada panjang x3
47
3.3 Diskusi hasil
55
Bab IV : Kesimpulan Dan Saran
57
Daftar Pustaka
58
Lampiran
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 1.1
Skematik rancangan penelitian
4
2. Gambar 1.2
Diagram alir proses peelitian
5
3. Gambar 2.1
Reachstacker
8
4. Gambar 2.2
Spreader
8
5. Gambar 2.3
Lengan Pengangkat
9
6. Gambar 2.4
Dimensi reachstacker
10
7. Gambar 2.5
Gerakan mobil
12
8. Gambar 2.6
Gerakan lengan/boom
12
9. Gambar 2.7
Gerakan trolley
13
10. Gambar 2.8
Gerakan spreader
13
11. Gambar 2.9
Batang pengangkat hidrolik
16
12. Gambar 2.10 Tegangan berbeban aksial
19
13. Gambar 2.11 Potongan permukaan
19
14. Gambar 2.12 Penurunan tegangan lentur
20
15. Gambar 2.13 Penurunan tegangan geser dalam balok
21
16. Gambar 2.14 Tegangan yang bekerja pada sebuah elemen
21
17. Gambar 2.15 Lingkaran Mohr
22
18. Gambar 3.1
Gaya luar reachstacker posisi idle
23
19. Gambar 3.2
Diagram gaya pada mobil reachstacker
24
20. Gambar 3.3
Diagram gaya penyangga hidrolik
25
21. Gambar 3.4
Gaya luar lengan pengangkat pada posisi idle
25
22 Gambar 3.5
Gaya pada mobil reachstacker
26
23. Gambar 3.6
Gaya luar pada lengan
27
24. Gambar 3.7
Hasil verifikasi sudut
28
25. Gambar 3.8
Gaya reaksi pada lengan
32
26. Gambar 3.9
Gaya dan tegangan pada tiap titik
35
27 Gambar 3.10 Gaya dan tegangan pada panjang x1
35
28. Gambar 3.11 Potongan ukuran dari plat lengan
36
29. Gambar 3.12 Lingkaran Mohr pada panjang x1
40
30. Gambar 3.13 Gaya-gaya dalam
41
Universitas Sumatera Utara
31. Gambar 3.14 Diagram geser
41
32. Gambar 3.15 Diagram momen
42
33. Gambar 3.16 Gaya dan tegangan pada panjang x2
42
34. Gambar 3.17 Lingkaran tegangan Mohr panjang x2
45
35. Gambar 3.18 Diagram geser
46
36. Gambar 3.19 Diagram momen
47
37. Gambar 3.20 Gaya dan tegangan pada panjang x3
47
38. Gambar 3.21 Lingkaran tegangan mohr panjang x3
51
39. Gambar 3.22 Diagram geser
51
40. Gambar 3.23 Diagram momen
52
41. Gambar 3.24 Diagram defleksi
53
42. Gambar 3.25 Grafik tegangan normal
54
43. Gambar 3.26 Grafik tegangan geser
54
44. Gambar 3.27 Grafik tegangan momen
54
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6
Ukuran peti kemas standar koefisien gesek verifikasi sudut antara lengan dan hidrolik tegangan diagram mohr pada panjang x1 tegangan diagram mohr pada panjang x2 tegangan diagram mohr pada panjang x3 tabel gaya-gaya pada lengan reachstacker. tabel tegangan pada lengan reachstacker.
Halaman 11 18 29 40 46 51 53 53
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI F
gaya
kN
P
tekanan
kN m2
D
diameter saluran
m
v
kecepatan aliran
ltr mnt
A
luas penampang
m2
M
momen
Nm
Q
momen statis
m3
I
inersia
Nm
N
gaya normal
kN
V
gaya geser
kN
y
jarak
m
W
berat
kN
m
massa
kg
g
grafitasi
m s2
R
panjang lengan
m
σnormal
tegangan normal
Pa
tegangan momen
Pa
σlentur
τ
tegangan geser
Pa
Universitas Sumatera Utara
