BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Truk Pengangkut dan Ban Truk Produk truk pengangkut dalam pertambangan mempunyai banyak tipe dan
ukuran. Namun setiap kelas atau berat muatan yang sama hampir mempunyai ukuran ban yang sama. Oleh karena itu setiap manufaktur kendaraan, sudah memberikan standar ukuran ban yang dipakai sesuai dengan ukuran truk. 2.1.1 Truk Pengangkut Haul Truck (Dump Truck) yang digunakan ditambang telah tumbuh secara signifikan dalam hal ukuran dan kapasitas. Pada tahun 1989, truk terbesar yang tersedia adalah kapasitas 218 mt, tetapi pada tahun 1999 kapasitas meningkat menjadi 300mt. Dimensi fisik dari truck ini sekitar 7m x 9m x 14m (tinggi x lebar x panjang). Truck pengangkut yang lebih besar sedang dirancang, diproduksi dan diterima oleh industri untuk satu alasan yang penting yaitu skala ekonomi. Hampir semua truck pengangkut yang digunakan saat ini memiliki dua axle (dengan 4 ban di axle belakang). Penggunaan dua as roda menyediakan kemampuan manuver dan steering radius yang lebih kecil. Faktor yang membatasi didalam perancangan truck pengangkut adalah rancangan dari ban yang cocok dengan truck. Tabel 2-1 menunjukkan spesifikasi dari truk Caterpillar yang saat ini digunakan..
5
6
Tabel 2-1 Spesifikasi dari truk Caterpillar 789C, 793C dan 797 (Caterpillar, 1999)
7
Gambar 2-1 Dimensi truk CAT 785C (Data Book CAT 785C Mining Truck) Sumber : Lampiran 1
8
2.1.2 Ban Truk Ban truk telah tumbuh dengan ukuran dan kapasitas dari truk, sehingga menjadi sangat mahal. Mengingat kendala karena ban pada truk dan biaya ban yang besar, penting untuk memahami konstruksi dari ban dan ukurannya. Fungsi dari ban secara umum adalah sebagai : a)
Menahan beban (mengangkat beban).
b)
Meneruskan fungsi pengereman dan traksi (daya cengkram) ke permukaan jalan/pemindah gaya.
c)
Menyerap guncangan.
d)
Mengendalikan arah gerak.
9
2.1.3 Konstruksi Ban Ban besar (earthmover) yang di produksi dibagi kedalam 3 konstruksi dasar :
Bias
Bias (belted)
Radial
Semuanya terbagi dalam sebuah nomenklatur umum. a)
Tread Merupakan bagian dari ban yang bersentuhan/kontak dengan permukaan
jalan yang memberikan daya cengkram, long wear dan cut resistance (ketahan terhadap sayatan). Kedalaman tread dan desain kembangan bervariasi tergantung aplikasi dilapangan. b)
Carcass (Casing) Carcass/casing merupakan tubuh utama dari sebuah ban yang berisi media
inflasi (udara). Bagian ini berfungsi untuk mempertahankan tekanan inflasi didalam ban dan mempertahankan guncangan beban dan jalan. Pada ban bias, semakin besar kekuatan dari carcass (lapisan) maka semakin besar pula tekanan udara yang diisi. Ban bias dan Bias/belted menggunakan banyak lapisan diagonal untuk menambah kekuatan carcass. Ban radial hanya mempunyai satu lapisan (ply) kawat baja.
10
Gambar 2-2 Radial tires dan Bias Ply (Good Year, 1998)
c)
Breaker (belts) Merupakan bagian yang ditempatkan di antara tread dan carcass (casing).
Belt merupakan material penguat yang ditempatkan antara tread dan casing kearah melingkar lapisan ban radial. Fungsi dari belt adalah untuk meningkatkan stabilitas dari tread dan juga membantu ketahanan terhadap penetrasi/potongan. Breaker pada ban bias ditempatkan antara tread dan carcass untuk menyerap guncangan terhadap carcass dan untuk mencegah pemisahan tread dari carcass.
d)
Bead Bead terdiri dari satu atau lebih bundle (ikatan) kawat baja. Bead melayani
untuk mendukung casing atau carcass, sebagai jangkar pada lapisan ban dan sebagai pengikat ban yang sudah diasembling pada rim/velg. Biasanya, bead di design dengan model tertentu dengan diameter velg/rim sehingga antar permukaan ban./velg aman ketika dipompa.
11
2.1.4 Penggunaan Ban yang Tepat Untuk mengoptimalkan potensi umur ban, ban harus digunakan sesuai dengan kemampuan dari rancangannya. Penyalahgunanan penggunaan pasti akan mengakibatkan keausan/kerusakan ban yang lebih cepat dan berakibat biaya ban akan meningkat. Dalam beberapa kasus bahkan akan menimbulkan kecelakaan. Untuk menggunakan ban yang benar, berikut ada 5 poin yang harus diperhatikan:
Pengisian ban dengan benar
Beban yang diterima truk
Kecepatan truk
Perawatan truk yang sesuai
Perawatan jalan dan loading/unloading area.
Servis ban tergantung pada upaya mempertahankan tekanan ban yang benar. Tekanan angin yang benar ditentukan oleh jenis kendaraan, beban ban yang sebenarnya, kecepatan mengemudi dan kondisi operasi yang lain. Sebaikanya gunakan tekanan angin yang sudah
direkomendasikan oleh manufaktur ban.
Menjaga tekanan inflasi yang tepat pada kecepatan berkendara yang maksimum dan beban aktual mengacu pada table tekanan angin-beban yang sesuai. Operator bertanggung jawab untuk mengendalikan muatan tertentu pada setiap kendaraan dan distribusi beban pada setiap ban dari kendaraan. Dalam semua kasus, beban yang ditentukan tidak boleh terlewati. a)
Beban pada setiap kendaraan harus dijaga dalam batas-batas yang ditentukan untuk kendaraan.
b)
Untuk mendapatkan beban yang maksimum per ban, dapat dilihat pada tabel tekanan-beban masing-masing manufaktur dan penentuan beban yang diijinkan berdasarkan ukuran ban dan jumlah lapisan (ply/star rating) dari ban yang dipakai.
c)
Melaksanakan study penimbangan kendaraan secara terratur, untuk mengetahui berat aktual dari masing-masing kendaraan.
12
Tabel 2-2 Masalah yang disebabkan oleh overloading (Bridgestone Maintenance, 2007) FENOMENA
KERUSAKAN
Tegangan yang berlebihan pada kawat Belt seperation belt Generasi panas yang berlebihan
Separasi pada ban karena panas
Tegangan yang berlebihan pada bagian Plt separation sidewall (samping) Gerakan tapak yang berlebihan
Keausan yang tidak normal (irregular wear)
Peningkatan tegangan pada kawat/cord
Terjadi cut dan shock impact break
Tegangan yang berlebihan pada bead
Bead damage (kerusakan bead)
2.1.5 Penambahan Beban Maksimum Berikut pedoman yang berlaku hanya untuk aplikasi dump truck dan loader. Kelebihan beban mungkin akibat dari faktor-faktor seperti berat kosongan dari kendaraan, variasi densitas dari material, modifikasi dari kendaraan dilapangan, lempur yang menempel pada vessel truk, transfer beban dan lain-lain. Dengan kondisi tersebut, beban ban yang sebenarnya dalam boleh melebihi dari TRA load rating dalam tabel untuk ban dengan jumlah yang tidak melebihi dari yang ditunjukkan pada tabel berikut :
13
Tabel 2-3 Hubungan penambahan load dan pressure (Good Year, 2011)
Pada saat pengisian muatan ke truk hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain mempertahankan distribusi beban untuk menghindari beban yang tidak seimbang, melindungi ban dari batu yang jatuh selama pembebanan serta ketika pengisian oleh shovel/excavator, harus tetap mempertahankan tingkat pengisian yang sudah ditentukan, misalkan dalam satu kali muatan truk membutuhkan 4 bucket shovel untuk mengisi vessel truk. 2.1.6 Kecepatan Kendaraan Kecepatan
yang
tepat
dari
kendaraan
adalah
tanggung
jawab
pengemudi/drive. Untuk yang paling efisien, aman dan ekonomis terhadap ban kendaraan, pengemudi harus tetap dalam batas kecepatan yang tepat untuk kendaraan. Kecepatan yang tepat adalah penentuan kecepatan maksimum dari kendaraan dan rata-rata kecepatan pada setiap shift kerja. Untuk jenis kendaraan dibatasi kecepatannya berdasarkan hal berikut : Tabel 2-4 Kecepatan Maksimum Kendaraan (Bridgestone Maintenance, 2007)
Maksimum rata-rata kecepatan kerja-shift dapat dihitung dengan menggunakan formula berikut (Bridgestone Maintenance, 2007) :
14
A
−
<
(∗)
(2.1)
*) Mengacu pada Tire Technical Data Book masing-masing manufaktur. Kecepatan yang berlebihan akan mengakibatkan kerusakan ban seperti yang ditunjukkan pada table berikut : Tabel 2-5 Masalah yang ditimbulkan dari kelebihan kecepatan (Bridgestone Maintenance, 2007)
Jika ingin menghindari over speed untuk ban eartmoving, Bridgestone merekomendasikan variasi beban dibawa yang tercantum dibawah ini : Tabel 2.6 Variasi dari kapasitas beban yang di bawa dengan kecepatan (Bridgestone Maintenance, 2007)
15
*) Consult a bridgestone representative
2.2
Ton-Kilometer-Per-Hour (TKPH)
2.2.1 Definisi dari TKPH TKPH adalah sebuah ungkapan dari kapasitas kerja dari ban. TKPH merupakan sebuah fungsi dari temperature internal
maksimum operasi dari
sebuah ban. a)
TKPH Operasi Pertambangan menjadi semakin penting dengan pengembangan konstruksi
kendaraan besar. Tugas utama dari ban adalah untuk mengangkut beban berat dengan cepat dan jarak yang lebih jauh. Tentunya hal ini akan menyebabkan panas pada konstruksi ban secara keseluruhan. Ban mempunyai batas ketahanan
16
panas,bahkan
kerusakan ban mungkin dimulai dari awal beroperasi. Sebagai
contoh, Michelin mengatakan bahwa sebuah ban akan rusak jika temperature kritis mencapai 80ºC (Michelin, 2003). Dengan demikian, perlu sekali dalam pemilihan ban, menentukan jumlah kerja ban (jumlah cycle) untuk menghindari over-heating ketika kendaraan beroperasi dibawah kondisi yang diberikan. Jumlah kerja yang dilakukan dibawah kondisi yang diberikan dan dalam jarak yang aman di tunjukkan sebagai “Ton-Kilometer-Per-Hour” yang mana dapat ditentukan oleh formula berikut (Bridgestone Maintenance 2007):
Operating TKPH = Average Tire Load (tons)x Average Work-Shift Speed (km/h)
(2.2) +
=
=
b)
− (
+
)
TKPH Ban TKPH ban tergantung dari design (ukuran, kembangan tapak dan tipe
compound). TKPH yang besar menghasilkan lebih sedikit panas daripada TKPH yang lebih rendah. Meskipun TKPH ban rendah namun mempunyai ketahanan terhadap cut dan wear yang tinggi dari TKPH ban yang tinggi. Hampir setiap manufaktur ban OTR sudah mencantumkan nilai TKPH ban pada buku data
17
Teknik ban. Contoh nilai TKPH ban masing-masing manufaktur dapat dilihat pada lampiran 2.
Grafik 2-1 Karakteristik Compound (Bridgestone Maintenance, 2007) Metode TKPH Operasi diaplikasikan dengan beberapa kondisi. a)
Jarak siklus Untuk jarak siklus melebihi dari 5 kilometer (3 miles) maka berlaku
TKPH operasi dikalikan dengan koefisien K1, nilai dari dapat dilihat pada lampiran 3.
b)
K2 koefisien –Temperatur Lingkungan (TA) Standard ambient temperature 38ºC (100ºF). Untuk kecepatan tertentu,
temperature site akan lebih tingi dari 38ºC meningkatkan TKPH Operasi. Sebaliknya, jika temperature site lebih rendah dari 38ºC menurunkan TKPH operasi. Koefisien K2 di dapatkan dengan (Michelin, 2006) :
18
=
Dimana
( .
(
)
(2.3)
Vm adalah kecepatan rata-rata dlam satu siklus TA adalah temperature lingkungan (actual di site) TR adalah 38ºC (100F).
Temperature ambient di site yang digunakan adalah temperatur maksimum yang terjadi selama periode terpanas. Untuk temperatur TA lebih besar dari 15ºC(59ºF), menggunakan koefisien K2 yang ditunjukkan pada lampiran 3. Untuk temperatur TA lebih rendah dari 15ºC (59ºF), menggunakan koefisien K2 ditunjukkan dalam area terbayang pada lampiran 3. Sehingga perhitungan Real TKPH Operasi adalah (Michelin 2006) :
Real TKPH Operasi = TKPH Operasi (dasar) x K1 x K2
(2.4)
Setelah melakukan pemilihan dari pola tread (tapak) ban yang dibuat untuk memenuhi kebutuhan traksi,proteksi dan kecepatan maka setelah itu 2 kemungkinannya adalah a) Jika TKPH ban lebih besar dari Real TKPH operasi, maka ban cocok untuk diaplikasikan (dipakai). b) Jika TKPH ban lebih kecil dari Real TKPH operasi, maka ban tidak cocok untuk diaplikasikan.
19
Namun demikian karena mayoritas design tambang makin lama akan makin jauh jarak operasinya, maka perlu sekali dilakukan monitoring terhadap TKPH operasi.
2.2.2 Cat Vital Information Management System (VIMS) VIMS merupakan suatu sistem informasi yang saat ini tersedia pada kendaraan Caterpillar. VIMS dirancang sebagai sistem pemantauan yang disediakan untuk melihat kondisi mesin dan payload data secara real time untuk menjaga truk bekerja pada tingkat produksi yang optimal. Sistem ini terpasang pada :
Off-Highway truck (785,789,793,797).
Hydraulic shovel (5130,5230).
Wheel Loader (992 dan 994).
Wheel dozer (854). Pada masa yang akan datang, Caterpillar akan membuat system VIMS
atau produk serupa yang tersedia pada berbagai jenis mesin. Hal ini memiliki potensi untuk membantu perusahaan di banyak industri/pertambangan untuk menghemat
waktu,
mngurangi
biaya
dan
meningkatkan
operasional
(produktivitas). Data VIMS menyimpan informasi payload, yang mana digunakan untuk mengatur kegiatan produksi.sistem yang tersimpan diatas 2400 siklus produksi untuk record yang lengkap dari berat payload, cyle time, distance (jarak), dan aktual tanggal/waktu. Data ini memungkinkan digunakan untuk mengidentifikasi masalah yang potensial sebelum terjadi kerusakan, serta pemeliharaan truk. Di dunia ban, sistem ini merupakan data digunakan dalam perhitungan TKPH Operasi. Data VIMS biasanya di download oleh seorang engineer pada setiap bulannya, tergantung kebutuhan. Format data payload yang dihasilkan berupa data excel.
