BAB III PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA

Tugas Akhir

BAB III PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA

1.1

Pengumpulan Data

Sebelum melakukan analisa perlu adanya dilakukan pengumpulan data. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai gambaran secara analitik terhadap bahasan yang akan dihitung. Data yang dikumpulkan akan menjadi acuan dalam perhitungan yang akan dilakukan. Maka perlu adanya beberapa perimeter yang harus diperhatikan untuk mendapatkan data yang mencukupi. PT. Hitachi Construction Machinery Indonesia adalah salah satu perusahaan manufaktur alat berat yang menggunakan peralatan angkat dalam proses produksinya yaitu jenis Overhead Crane.

Gambar 3.1 Bagian utama Overhead Crane ( Ilustrasi gambar )

35

Tugas Akhir

Keterangan : 1. Unit Hoisting 2. Cross Travel Girder 3. Unit End Carriage

3.1.1

Parameter yang diamati

Metode perhitungan yang dilakukan adalah suatu syarat mutlak untuk memperhitungkan keamanan system dari kerja alat pengangkat yang berhubungan langsung dengan penanganannya, Dalam perancangan alat pengangkat ini diperlukan ketelitian dalam memilih dan menguji kekuatannya dengan pengujian dan penggunaan rumus perhitungannya.

3.1.2

Langkah-langkah Perancangan

Dalam perancangan suatu alat diperlukan langkah-langkah yang harus dilakukan untuk memudahkan dalam proses pembuatan serta rencana proses. Adapun langkah-langkah tersebut adalah sebagai berikut : 1. Melakukan pemilihan hoist yang tepat 2. Perhitungan struktur kait, tali baja, roda puli, drum dan motor penggerak. 3. Perhitungan troli, roda gigi dan motor troli 4. Perhitungan struktur jembatan girder 5. Perhitungan end carriage, roda gigi dan motor penggeraknya.

36

Tugas Akhir

Langkah – langkah Perancangan Start

A Input (Spesifikasi Overhead Crane 5 Ton) 1. Daya angkat maksimal Q = 5 Ton 2. Kecepatan angkat = 5m/min 3. Kecepatan hoist troli = 17m/min 4. Kecepatan End carriage = 21m/min 5. Ketinggian angkat = 10 meter 6. Span (wheel to wheel) = 20 meter (Spesifikasi Overhead Crane 5 Ton)

Perhitungan sistem puli

Perhitungan struktur sistem troli Non standar crane

Tidak

Standar Crane ?

Perhitungan daya motor hoist & troli

Ya Klasifikasi Teknis

Pemilihan Hoist

Perhitungan struktur girder Perhitungan struktur kait dan wire rope

Finish

A

3.1.3

Data Umum



Jenis Alat Pengangkat

:

Overhead Travelling Crane



Merk / tipe

:

Hitachi, type V-Series LH Hoist



Kapasitas Angkat

:

5 [Ton] = 5000 [kg]



Tinggi Angkat

:

6 [m]



Panjang Span

:

20 [m]



Batang girder

:

Steel Beam tipe profil I



Kecepatan Hoisting

:

6,7 [m/menit]



Kecepatan Traveling

:

21 [m/menit]



Pengoperasian

:

Dikendalikan operator (pendant) 37

Tugas Akhir

3.2

Perhitungan Kehandalan Kerja

Kapasitas alat pengangkat ini adalah sebesar 5 ton, dengan jam kerja adalah 21 jam setiap harinya. Maka kehandalan kerja dapat dihitung menjadi : 1)

Kehandalan alat pengangkat terhadap beban, dimana diketahui :

Qnbeban

= beban nominal, dari pembebanan sebesar 5000 kg

Kbeban =

pemakaian kapasitas angkat rata-rata 0,5

(pustaka 5 hal, 15)

Qmbeban Kbeban = ________ = 0,5 => Qmbeban = 0,5 . 5000 = 2500 kg = 2,5 ton Qnbeban Maka untuk mengangkat beban sebesar 5 ton, diambil nilai pembebanan paling aman yaitu beban rata-rata untuk pengangkatan sebesar 2,5 ton. 2)

Kehandalan alat pengangkat terhadap kapasitas kerja selama 1 hari, diketahui:

Qaman = Qmbeban, yaitu Jam kerja (jk) diambil nilai

: 2,5 ton atau 2500 kg = 21 jam

Σf1 = waktu kerja satu siklus yang diinginkan yaitu 10 menit = 600 detik Maka dapat dicari jumlah siklus per jam adalah :

n =

3600 Σf1

=

3600 = 6 siklus /jam 600

Sehingga siklus total dalam 1 hari kerja adalah :

ntotal

= n x jk = 6 x 21 = 126 siklus/hari

Jadi dalam satu hari kerja , produktivitas penggunaan crane adalah :

Ptot = Qaman . ntotal = 2,5 . 126 ton/hari = 315 ton/hari.

38

Tugas Akhir

3.3

Perhitungan Kait

Kait yang digunakan adalah kait tunggal yang terbuat dari baja 20 yang memiliki tegangan aman tidak boleh melebihi 500 kg/cm². pasitas alat pengangkat ini adalah sebesar 5 ton atau 5000 kg, jam kerja, untuk mencari tegangan tarik yang terjadi pada leher kait (σt) adalah : d1 do t T

H ρ

P Gambar 3.2 Gambar tegangan tarik pada kait (Pustaka 2, hal 20)

Keterangan gambar : do

= diameter ulir bagian luar

d1

= diameter ulir bagian dalam

h

= tinggi kait

t

= tinggi ulir

Ρ

= diameter dalam kait

39

Tugas Akhir

Sehingga perhitungan yang ada meliputi : 1) Massa terbagi pada tali tanduh, dalam penggunaan alat angkat beban tidak langsung terpasang pada kait, tapi menggunakan alat bantu berupa tali anduh yang beruas empat dengan dua lilitan pada kait. Q _______

P=

4.cos45º

--------------------------------------

( Pustaka 5 hal, 85 )

Q = beban muatan = 5000 kg = 5 ton  P =

5000 ________ = 2500 kg 4.cos45º

2) Perhitungan dimensi kait : kait diperiksa tegangan tariknya pada daerah yang berulir ( terhadap d1 yang lebih kecil).

d1 = diameter minimum ulir M 52 = 46 mm

( Pustaka 6 hal, 290)

Sehingga tegangan tariknya dapat dihitung dengan rumus :

σt

=

Q _________ =

¼.л.(d1)²

5000 5000 _________ = ______ = 3,01 kg/mm² 1660 ¼.л.(46)²

3) Tinggi minimum kait ditentukan oleh tegangan tekan yang diijinkan pada ulir, yang didapat dengan rumus berikut :

H =

4.Q.t ____________ Л.(do²-di²).P

t = jarak pitch ulir do

=

----------------------------

= 5 mm

diameter luar ulir untuk M52

------------= 52 mm

40


( Pustaka 6 hal, 290) --------


Tugas Akhir

P = tegangan tekanan aman untuk baja, 300 s/d 350 kg/cm² diambil 350 kg/cm² = 3,5 kg/mm2 -------------

4.7500. 0,5  H = _______________ π.(52²-46²). 3,5


= 2,32 mm

Dalam hal ini tinggi kait dibuat 3 cm.

4) Tinjauan kekuatan tarik terhadap tegangan tarik dan tekan, dari tabel 19 standar kait tunggal (pustaka 5 hal, 90), diketahui dimana : F

= luas bagian kritis = 58 cm = 580 mm

Xc

= jarak antara centroid dan kontur dalam = 4,61 cm = 46,1 mm.

f1

= luas desain daerah 1 = 2,93 cm = 29,3 mm

f2

= luas desain daerah 2 = 5,72 cm = 57,2 mm

ρ

= jari-jari kelengkungan kait = 9,36 cm = 93,6 mm

Sehingga faktor (x) didapat :

x =

2.(f 1 – f 2) _____________ -F

2.(29,3- 57,2)

=

____________ = 0,1 mm - 58

5) Jarak antara garis nol dengan titik pusat ( γ ) didapat dengan rumus :

γ

=

ρ.x ____ 1+x

=

93,6 . 0,1 ________ = 8,5 mm 1 + 0,1

Sehingga jarak antara bagian terdalam dengan garis nol adalah :

e1 a __ h2’

= Xc – γ = 46,1 - 8,5 = 37,6 mm = 4,75 cm = 47,5 mm = 95 mm (asumsi)

----------

-----------------

41

( Pustaka 5 hal, 91 ) ( Pustaka 5 hal, 90 )

Tugas Akhir

 e2

= h – e1

= 95 – 37,6 = 57,4 mm

6) Tegangan tarik satuan maksimum pada bagian terdalam ( σ1 ) :

σ1

=

σ1

=

Q e1 1 __ . ___ . ___ F a x

--------------------------------


5000 37,6 1 ________ ____ ___ . . = 341,2 => 345 kg/mm² 580 0,1 95

7) Tegangan tarik satuan maksimum pada bagian terluar ( σ11 ) :

σ1 1

Q 1 = __ . ___. F x

σ11

=

2 .e2 ______ a __ +h 2

---------------------------- ( Pustaka 5 hal, 88 )

5000 1 2 .57,4 ____ ___ . . _________ = 100,6 kg/mm² 580 0,1 4,75 + 93,6

Tegangan maksimum yang diijinkan pada leher kait untuk jenis baja 20 adalah

σt

= 500 kg/mm² sedangkan tegangan tarik nyang terjadi adalah sebesar

σt

=

345 kg / mm², maka kait yang digunakan aman terhadap beban maksimum.

3.4

Perhitungan Tali Baja ( Wire Rope ) Didalam perhitungan tali baja ini menggunakan sistem yang memakai 3

lengkungan ( pustaka 5; hal 38 ), maka fungsi perbandingan jumlah lengkungan untuk (n) 3 lengkungan adalah ( Dmin/d ) = 23. Jumlah lengkungan (n) 1 2 3

Dmin/d 16 20 23

Jumlah lengkungan (n) 4 5 6

Dmin/d 25 26,5 28

Jumlah lengkungan (n) 7 8 9

Tabel 1.2 Nilai Dmin/d sebagai fungsi jumlah lengkungan

42

Dmin/d 30 31 32

Tugas Akhir

Untuk mengetahui kekuatan tarik pada tali baja terhadap beban, dapat dicari dengan rumus berikut, dimana :

Q = kapasitas maksimum = 5000 kg ---------------------- ( Pustaka 5 hal, 42 )

K = faktor keamanan = 5,5

n = jumlah alur puli penyangga muatan = 4 η = efesiensi sistem puli = 0,971

--------- ( Pustaka 5 hal, 38 )

------------------ ( Pustaka 5 hal, 41 )

η1 = efesiensi kerugian tali akibat kekekuannya ketika menggulung ------------------------------ ( Pustaka 5 hal, 41 )

= 0,98

σb =

tali baja netral = baja 18000 kg/cm² -----------

d = diameter tali baja = 12,5 mm


----------------

i = jumlah kawat dalam tali = 6x29 = 174

---------

( data spesifikasi ) ( data spesifikasi )

E = modulus elastisitas yang dikoreksi 3 x 2.100000 = 800000 kg/cm² ... ( Pustaka 4 hal, 39 ) = yang dikoreksi __ 8 1 0,95 0,9

efisiensi

1)

0,85 0,8 0,75 0,7 0

1

2

3

4 5 6 jumlah puli

7

8

Gambar 3.3 Grafik efisiensi puli – jumlah puli ( Pustaka 5 hal, 41 )

43

9

10

Tugas Akhir

Diameter untuk 1 kawat tali (δ) : ________ 12,5 = 0,6 mm d = 1,5 . δ . √i ; δ = 1,5√174

..........


2) Tegangan tarik maksimum pada tali baja (S) adalah : Q 5000 S = ______ = ___________ = 1313 kg/cm² n.η.η1 4.0,971.0,98

......


3) Tegangan pada tali yang dibebani pada bagian melengkung karena tarikan dan lenturan adalah :

σb = 18000 ___ _____ = 3272 kg/cm² .............. ( Pustaka 5 hal, 39 ) K 5,5 4) Untuk penampang tali, dapat dicari dengan mengambil desain tali dengan σΣ

=

jumlah kawat (i) = 174, maka didapatkan :

F(174) =

S _____________________ d σb - _____ E’ ___ . ______ K Dmin 1,5.√174

----------


1313 __________________ = 0,87 cm² = 86,7 mm² 1800 - ___ 1 . _______ _____ 800000 5,5 23 _1,5.√174

F(174) =

5) Pemeriksaan kekuatan tali baja

P putus = σb . F = 18000 . 0,87 = 15601 kg

.........


Sehingga untuk menentukan tegangan tarik maksimum yang diijinkan adalah : P 15601 = 2836,5 kg /cm² Smaks = ___ = ______ K

5,5

44

-----


Tugas Akhir

Didapat tegangan tarik maksimum tali baja (S) sebesar 1313 kg/cm² , beban tarik maksimum tali baja yang terjadi adalah sebesar

2836,5 kg/ , dengan

demikian untuk beban sebesar 5,0 ton tali baja ini dinyatakan aman dipakai.

3.5

Perhitungan Puli

Sistem puli adalah gabungan beberapa puli bebas, puli tetap dan puli rantai. Penggunaan sistem ini adalah untuk mentransmisikan daya yang terjadi pada crane. Digunakan jenis puli majemuk dengan tujuan mengurangi beban yang bekerja pada tali sehingga dapat menggunakan tali dan drum yang juga lebih kecil sehingga bobot mekanisme keseluruhan bisa berkurang.

Gambar 3.4 Gambar tegangan tarik pada kait puli ( Pustaka 5, hal 63 )

1)

Sistem puli untuk bati gaya didesain dengan tali yang lepas dari puli tetap, dengan usaha ideal pada bagian tali yang lepas; adalah : Q Z0 = ____

----------------------------------

z+1 Dimana :

45


Tugas Akhir

Q = beban angkat = 5000 kg z = jumlah puli yang digunakan (puli bebas) = 2

ɛ = faktor hambatan = 1,05

-----------------------


Maka didapat : 5000 Z0 = ____ = 1667 kg 2+1

2)

Efisiensi resultan pada sistem puli :

(ɛ)z+1 - 1 1 __________ _________ ηΣ = . (ɛ)² . (z + 1)

ɛ-1

----------------


maka didapat : 2+1

1 (1,05) -1 ηΣ = ____________ . _____________ = 0,763 1,05 - 1 (1,05)² . (2+1)

3)

Untuk menentukan gaya tarik yang dikenakan pada sistem puli, didapat : s = z.h

......................................


dimana : h = lintasan pada puli = 25,0

-------------------

v = kecepatan angkat = 6,7 m/menit

------------

( Pustaka 5 hal, 71 ) ( data spesifikasi )

maka didapat : s = 2 . 25,0 = 50 kg 4)

Untuk menentukan kecepatan tali didapat : c = z . v = 2 . 6,7 = 13,4 m/menit

5)

-------------


Usaha yang sebenarnya adalah : Q Z = ________ = ηΣ (z + 1)

5000 ___________ = 2184 kg -------- ( Pustaka 5 hal, 71 ) 0,763 . (2+1) 46

Tugas Akhir

Usaha sebenarnya pada puli adalah Z = 2184 kg, sedangkan usaha ideal Z0 = 1667

kg. Sehingga ukuran puli sesuai standar ditentukan oleh ukuran

diameter tali baja yaitu d = 12,5 mm.

Gambar 3.5 Roda puli untuk tali baja ( Pustaka 5, hal 71 )

Ukuran roda puli (tabel 16 pustaka 5 hal 71) : Diameter a

b

c

40

30

7

e

h

l

r

r1

r2

r3

r4

10

8,5

4,0

3,0

12

8

Tali Baja

12,5

3.6

1,0 25,0

Perhitungan Drum

Drum digunakan unutk tempat menggulung tali baja pada saat pengangkatan. Gesekan pada bantalan efisiensinya (η) = 0,95

47

Tugas Akhir

P P0

H P1

Gambar 3.6 Gambar Drum ( Ilustrasi gambar ) Keterangan gambar : P = panjang drum P0 = panjang lilitan tali P1 = lebar roda penggulung H = tinggi drum d0 = diameter luar drum d1 = diameter dalam drum Sehingga perhitungannya meliputi : 1)

Untuk menentukan diameter drum :

ddrum = Dmin . dtali

=

23 . 12,5 = 287,5 mm

---


Dimensi alur drum standar (tabel 17 pustaka 8; hal 74), yaitu :

Gambar 3.7 Roda Puli untuk tali baja ( Pustaka 5, hal 74 )

48

Tugas Akhir

Standar Diameter tali (mm)

r1

s1

c1

12,5

7,5

14

3,5

2)

Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali adalah :

H.i 6000 . 3 + 2 = 18,6 z = ____ + 2 = _________ πDd 3,14.287,5

-------


dimana : H = tinggi angkat crane = 6 m = 6000 mm = perbandingan sistem tali = 3

i

3)

Menentukan panjang drum (L) :

L =

4)

H.i 6000 . 3 ____ + 7 . s1 = _________ +7 . 14 = 377 mm πDd 3,14.287,5

Tebal dinding drum ditentukan secara empiris sebagai berikut :

ω=

0,02 .Dd + (0,6 sampai dengan 10) mm

ω=

0,02 .287,5 + 10 = 15,8 mm.

5)

............. ( Pustaka 5 hal, 75 )

Pemeriksaan tegangan pada drum (σcomp) :

σcomp

1970 S = ____ = ______ = 8,9 kg/mm² ω.S1 15,8.14

49

Tugas Akhir

Material yang digunakan untuk drum ini adalah baja cor dengan tegangan drum diizinkan

σcomp

= 16 kg/mm² , sedangkan hasil perhitungan pada drum adalah

8,3 kg/cm²; sehingga dapat disimpulkan drum yang digunakan sangat aman.

3.7

Motor Penggerak Drum Motor penggerak yang digunakan adalah motor dengan penggerak elektrik. Untuk mendapat daya yang dihasilkan dari motor elektrik, digunakan rumus : 1)

Daya yang ditransmisikan dari motor elektrik melalui tiga pasang roda gigi ke drum tempat tali pengangkat digulung.

Q.v N = ____ 75.η dimana : Q = daya angkat maksimal, diperhitungkan dengan tegangan tali baja pada puli sewaktu penurunan => Q = G/2 = 5000/2 = 2500 kg. v = kecepatan angkat standar = 3 m/menit = 0,1 m/detik

η = efisiensi transmisi ≈ 0,85 Sehingga daya yang dihasilkan motor adalah :

Q.v 2500.0,1 N = ____ = ________ = 3,9 hp = 2,8 kW 75.η 75.0,85

2)

Untuk memindahkan putaran ke drum dipergunakan kopling flens tetap. Untuk mendapatkan kecepatan angkat sebesar 7,2 m/menit, maka besar putaran drum (Nd) adalah :

v =

π .Dd.Nd 1000.v _______ ______  Nd = 1000 π.Dd 50

Tugas Akhir

dimana : v = kecepatan angkat = 6,7 m/menit Dd = diameter drum = 287,5 mm Maka, Nd

1000.6,7 ________ = 8,0 rpm π.287,5

=

3) Momen statis yang didapat pada poros motor (M’st) adalah : Nmot M’st = 71620 . ______

--------------------------

( pustaka 5 hal, 292 )

nmot dimana : Nmot

= daya motor = 3,9 hp

nmot

= putaran motor = 145 rpm

maka didapat : M’st = 71620 .

3,9 ____ = 19,26 kgm 145

4) Momen dinamik (Mdyn) pada waktu awalan atau start adalah :

Mdyn =

δ.GD².n 0,975 .(Q+G0) .v² _____________ ________ + __ ------------375.ts n.ts.ηm


dimana : δ

= koefisien pengaruh komponen transmisi mekanis 1,1 sampai 1,25 = diambil 1,25

------------------------------


ts = waktu awalan start dengan rata-rata 1,5 sampai 5 detik = 3 detik

-------------------

51


Tugas Akhir

v

=

kecepatan angkat

= 6,7 m/menit = 0,112 m/detik

-- ( data

spesifik) n


Q = bobot muatan = 5000 kg G0 = berat total hoisting = 685 kg

maka GD² didapat :

I =

GD² ____ ; 4.g

GD² = 4.g.I --------------------------- ( pustaka 5 hal, 289 )

dimana : g

= kecepatan gravitasi = 9,81 m/detik

I

= momen inersia = 0,28 kg.m/detik²

------


Sehingga didapat : GD² = 4.g.I = 4.9,81.0,28 = 10,99 kgm² Sehingga untuk mencari momen dinamis pada waktu awal start didapat :

Mdyn =

1,25 .10,99.145 0,975 .(5000+685) .0,112² ____________________ ____________ = 9,82 kgm + 145.3.0,89 375.3 1

5) Momen total starting motor (Mmotor) yang terjadi :

Mmotor = M’st + Mdyn Mmotor

-------------------------------- ( pustaka 5 hal, 291 )

= 19,26 + 9,82 = 29,08 kgm

52

Tugas Akhir

6) Momen gaya ternilai motor adalah : Nmot

Mrated = 716,2. ____

--------------------

n mot


Maka didapat : 3,9 Mrated = 716,2 . ____ = 19,26 kgm 145

7) Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih. Beban berlebih motor selama start dimana, Mmaks =

Mmot dan

Mmaks Beban berlebih = ____

--------------------------

Mdaya

Beban berlebih =

Mmaks _____ Mdaya

Mdaya = Mrated ialah :

=

29,08 _______ 19,26


= 1,51 = 151% < 200%

Tegangan motor diperiksa terhadap besarnya beban berlebih pada saat starting motor. Beban berlebih yang diizinkan tidak oleh melebihi 175% s/d 200%. Dalam hal ini untuk amannya diambil besarnya 200%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kekuatan motor sudah aman dari kebakaran akibat kelebihan beban saat starting dan batas yang diizinkan dari faktor pelayanan.

3.8

Perhitungan Troli

Troli adalah komponen yang menggerakkan hoisting unit searah lebar ruangan dengan menggunakan roda penggerak diatas jembatan girder. Material yang digunakan adalah baja 55JI dengan kekuatan bahan 6000 kg/cm² .

53

Tugas Akhir

Gambar 3.8 Roda Troli ( Ilustrasi gambar ) Keterangan gambar : D = diameter roda troli bagian luar L

= lebar roda gigi

l1 = jarak roda gigi d1 = diameter roda troli bagian dalam d2 = diameter as roda l0 = lebar pengunci

deangan mengambil asumsi beban merata pada empat roda, maka perhitungannya adalah sebagai berikut : 1) Beban vertikal yang diterima setiap roda (Pv) adalah :

Pv =

Q+G0 _____ 4

-----------------------------------


Dimana : Q = bobot maksimum = 5000 kg

-------------------

G0 = berat total hoisting unit = 750 kg

54

-------------------

( Data spesifik ) ( Data spesifik )

Tugas Akhir

5000+750 Pv = ________ = 1437,5 kg 4 2) Gaya tekan normal (PN) yang terjadi karena kemiringan flens α = 8º adalah : Pv 1437,5 PN = _____ = ______ = cosα cos8

1451,6 kg

----------- ( Pustaka 5 hal, 251 )

3) Perhitungan untuk roda troli diameter 128 mm pada girder , maka tegangan tekan satual lokal ditentukan dengan rumus :

σRmaks = 600

P.k ____ b.R

-----------------------------


dimana : P

= Pv = beban pada setiap roda = 1437,5 kg

k

= koefisien kecepatan gelinding roda 25 m/menit = 0,5 m/detik = (1-0,2) . 0,5 = 0,4

b

-------------------------- ( Pustaka 5 hal, 261 )

= lebar permukaan kerja beban = 40 mm (direncanakan )

R = jari-jari roda = 128 / 2 = 64 mm

Sehingga didapat :

σRmaks = 600 .

1437,5.0,4 _________ = 268,3 kg/cm² < 3800 ~ 4500 kg/cm² 40.6,4

Tegangan tekan maksmum roda tidak boleh melebihi tegangan tekan ijin dari bahan roda yaitu sebesar 3800 sampai 4500 kg/cm² (pustaka 5; hal 261). Sehingga dapat disimpulkan bahwa roda penggerak troli mampu menahan beban angkat maksimum yang diterima.

55

Tugas Akhir

4) Roda penggerak juga mengalami resistensi / tahanan gerak total pada jalur laluan. Untuk menentukan tahanan jalur (WΣ) digunakan rumus :

WΣ

= (Q + G0) μ.

dimana : Q

d δ 2.k __ __ + ___ + μ1 D D+ D

h R

μ1² __ +

0,024 ______ R

. β’

= bobot muatan = 5000 kg

G0

= bobot troli = 685 kg

--------------

( data spesifik )

μ

= koefisien gesek antalan luncur = 0,1 - ( Pustaka 5 hal, 238 )

μ1 = koefisien tahanan gelincir = 0,2 ----- ( Pustaka 5 hal, 249 ) d

= diameter bantalan roda = 55 mm -------- ( data spesifik )

D

= diameter roda = 128 mm

k

= koefisien gesek roda = 0,05 ---------- ( Pustaka 5 hal, 238 )

δ

= besar kelonggaran roda = sin 8 . 128 = 17,8

-------------- ( data spesifik )

h/R = faktor pemusatan tegangan = 1,0 ---- ( Pustaka 4 hal, 508 ) β’ = faktor koefisien untuk rpda bergerak pada bantalan luncur diambil 1,4

-------------------


Sehingga besar nilai resistansi dari gerak total : 0,024 55 2.0,05 ___ + 0,2².1,0 + ______ WΣ = (5000 + 750) 0,1 __ + _____ + 0,2 17,8 .1,4 128

128

WΣ = 892,5 kg

56

128

64

Tugas Akhir

3.9

Transmisi Putaran Roda Gigi Troli

Kecepatan troli didapat dari transmisi roda gigi lurus yang mereduksi putaran motor penggerak.

Gambar 3.9 Transmisi putaran roda troli ( Ilustrasi gambar )

Perhitungan transmisi roda gigi adalah : 1) Putaran dari roda penggerak (Nroda) adalah :

Vroda

=

π.Droda.Nroda ___________ 1000

 Nroda

1000 .Vroda = ___________ π.Droda

dimana : Vroda

= kecepatan traveling roda = 21

Droda

= diameter roda troli

= 128 mm

m/menit

-------------- ( data spesifik )

Sehingga didapat :

Nroda

=

1000 .Vroda 1000 .21 ___________ = _______ = 52,2 rpm π.128 π.Droda

57

------- (data spesifik )

Tugas Akhir

Perbandingan transmisi roda gigi (i) :

i =

Z2 = ___ Z1

m.Z2 Nrd = ____ ___ Np m.Z1

Drd = ___ Dp

dimana : Z1 = jumlah roda gigi lurus 1 = 32 buah (direncanakan) Z2 = jumlah roda gigi lurus 2 = 80 buah (direncanakan) Maka didapat :

i =

80 ___ = 2,5 ; m = 32

Drd ___ = Zrg

128 ___ = 1,6 80

Sehingga putaran rodagigi pinion (Np) adalah : Np = i.Nroda = 2,5 . 52,2 = 130,5 rpm

----------- ( Pustaka 6 hal, 238 )

2) Kecepatan Linear pitch (V) adalah :

V =

π.m.Zp.Np __________ 100

-------------------------


dimana : m = modul gigi Zp = jumlah gigi pinion = 32 buah (direncanakan) Np = putaran pinion = 130,5 rpm

maka didapat :

V =

π.m.32.130,5 13112.m ____________ _________ = = 13,1.m m/menit = 0,22 .m m/detik 1000 1000

58

Tugas Akhir

3) Beban Tangensial gigi (WT) adalah : 4500.P WT = _______ . Cs V

--------------------------------


dimana : P = daya yang terpasang pada motor listrik = 0,63 kW

--------------------------------------

( Data spesifik )

Cs = faktor pelayanan = 1,25 (untuk beban steady 24 jam per hari) V = kecepatan linear pitch = 13,13.m m/menit = 0,22.m m/detik

maka didapat :

WT =

4500.0,63 __________ . 1,25 = 13,13.m

269 _____ m

4) Faktor bentuk gigi (Y) unutk 20º full depth involute sistem : 0,912 Y = 0,154 - _______ Z

--------------------------------

Sehingga untuk pinion didapat (Yp) : 0,912 Yp = 0,154 - _____ 32

= 0,1255

Sehingga untuk gear didapat (YG) : 0,912 YG = 0,154 - _____ 80

= 0,143

59


Tugas Akhir

5) Karena bahan pinion dan gear sama, maka perhitungan beban gigi diambil pada (Yp), sehingga untuk faktor kecepatan (Cv) nilainya adalah : 3 ____ Cv =

-----------------------------------

3+V


dimana : V

= 0,22 . m

 Cv =

m/detik

3 ________ 3+0,22.m

Dengan menggunakan persamaan lewis untuk pinion adalah : WT

= (fop . Cv) .b.π.m.Yp

-----------------------


dimana :

fop = tegangan lentur yang diizinkan pinion = 19 kg/mm² 3 Cv = faktor kecepatan = ________ 3+0,22.m b

= lebar gigi = 40 mm = 4 cm

m = modul gigi Yp = faktor bentuk gigi pinion = 0,1255 maka didapat : 3 89,85.m WT = 19 . ________ . 4.π.m.0,1255 = __________ 3+0,22.m 3+0,22.m 269 _____ = m

89,85.m ________  89,85.m² = (807 + 59,2.m) 3+0,22.m

Dengan menggunakan percobaan perhitungan hit and trial diatas, maka harga standar modul didapat (m) = 3,5, sehingga untuk mencari diameter pinion (Dp) dan diameter gear (DG), perhitungannya didapat :

60

Tugas Akhir

Diameter pinion (Dp) = m.Zp = 3,5 . 32 = 112 mm Diameter gear (DG) = m.ZG = 3,5 . 80 = 280 mm

> Perencanaan roda gigi lurus 1 pinion

( pustaka 6 hal, 241 ) :

Bahan

: Besi Cos/ cast iron tipe SC 46

Jumlah roda gigi (ZP)

: 32 buah

Kekuatan tarik (σt)

: 46 kg/mm²

Tegangan lentur yang diizinkan (σ0) : 19 kg/mm² Kekerasan (brinell)

: 46

Putaran (Np)

: 10,5 rpm

Lebar gigi

: 40 mm

Profil gigi

: 20º full depth involute system

3.10

Motor Listrik Penggerak Troli

Troli merupakan suatu roda jalan yang berfungsi untuk menggerakkan hoisting unit. Untuk pergerakan ini dibutuhkan motor listrik. Adapun besaran daya minimal motor untuk menggerakkan troli didapat dari : 1. Daya minimal motor penggerak troli (Ptroli) adalah : W.v Ptroli = _______ 75.ηmot dimana :

-------------------------------------


WΣ

= W = tahanan terhadap gerak = 685 kg

v

= kecepatan traveling = 21 m/menit = 0,35 m/detik

61

Tugas Akhir

ηmot = 0,891 maka didapat : 685.0,35 Ptroli = ________ = 3,59 hp = 2,68 kW 75.0,891 Keterangan : 1 kW = 1,34 hp

2. Momen statis yang didapat pada poros motor (M’st) adalah : Ptroli M’st = 71620. ______ n

--------------------------


dimana : Ptroli

= daya minimum motor penggerak troli = 3,59 hp

n


maka didapat : 3,59 = 1773,21 kg.cm = 17,73 kg.m M’st = 71620. ____ 145

3.

Momen dinamik (Mdyn) pada waktu awalan atau start adalah :

δ.GD².n 0,975.(Q+G0) .v² Mdyn = ________ + _____________ __ n.ts.ηm 375.ts

-------------


dimana : δ


---------------------------------


ts = waktu awalan start dengan rata-rata 1,5 sampai 5 detik = 3 detik v

-------------------


= kecepatan angkat = 6,7 m/menit = 0,112 m/detik -- ( data spesifik)

62

Tugas Akhir

n


Q = bobot muatan = 5000 kg G0 = berat total hoisting = 685 kg

maka GD² didapat :

I =

GD² ____ ; 4.g

GD² = 4.g.I --------------------------- ( pustaka 5 hal, 289 )

dimana : g


I

= momen inersia = 0,28 kgcm/detik²

-------


Sehingga didapat : GD² = 4.g.I = 4.9,81.28 = 1098,7 kgm² Sehingga untuk mencari momen dinamis pada waktu ae\wal start didapat : 1,25 .1099.145 0,975 .(5000+685) .0,112² ____________________ ____________ + = 3,13 kgm 145.3.0,89 375.3.60 1 Momen total starting motor (Mmotor) yang terjadi : Mdyn =

Mmotor = M’st + Mdyn Mmotor

-------------------------------- ( pustaka 5 hal, 291 )

= 17,73 + 3,13 = 20,68 kgm

4. Momen gaya ternilai motor adalah : Nmot

Mrated = 716,2. ____

npiniont

--------------------

dimana : Nmot = Ptroli = 3,59 hp / 2,6 kW

63


Tugas Akhir

Maka didapat : 3,59 Mrated = 716,2 . ___ = 19,67 kgm 130,5

5. Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih. Beban berlebih motor selama start dimana, Mmaks = Mmaks Beban berlebih = ____ Mdaya

Mmot dan


----------------------------


Mmaks 20,68 Beban berlebih = _____ = _______ = 1,046 = 104,6% < 200% Mdaya 19,67

Tegangan motor diperiksa terhadap besarnya beban berlebih pada saat starting motor. Beban berlebih yang diizinkan tidak oleh melebihi 175% s/d 200%. Dalam hal ini untuk amannya diambil besarnya 200%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kekuatan motor sudah aman dari kebakaran akibat kelebihan beban saat starting dan batas yang diizinkan dari faktor pelayanan. Untuk pemilihan motor listrik pada spesifikasi diambil motor dengan tipe YTOG-K, motor AC 3 phase dengan spesifikasi sebagai berikut :



Model

=

High speed



Daya

=

3,0 kW



Putaran output

=

145 rpm



Frwekwensi

=

50 Hz



Voltase

=

380 V



Berat Motor

=

26 kg

64

Tugas Akhir

3.11

Jembatan Jalan / Girder Troli

Jembatan jalan pada umumnya yang dipakai adalah tipe profil I beam, berdasarkan data spesifikasi pemilihan profil dan kapasitas angkut maksimum. Untuk analisa kekuatan girder dimana bahan girder dipilih jenis baja 45JI (pustaka 8 hal, 24) yang mempunyai kekuatan tarik 55 kg/mm², sehingga untuk ukuran beam berdasarkan standar spesifik yaitu I = 450x175x11 N0. profil 45 dengan berat 65,2 kg/m. Sehingga perhitungannya didasari pada : 1. Girder akan menerima beban momen akibat bebanangkat, sehingga momen yang terjadi bentangan RA dan RB adalah :

F

RA

RB

L

Gambar 3.10 Gambar diagram momen ( Ilustrasi gambar ) Mencari RB : ΣMA = 0 F = beban angkat maksimum = (berat girder + berat hoisting + berat beban.1,25) = 8.240 kg. F .10 – RB . 20 = 0 8240 . 10 - RB . 20 = 0  RB = 82400 / 20 = 4.120 kg Mencari RA : ΣMB = 0 => RA = RB = 4.120 kg

65

Tugas Akhir

Maka diperiksa : (RA + RB) = F = 8.240 kg Disimpulkan bahwa girder akan mendapatkan beban seberat 8.240 kg

2. Beban momen terbesar akan terjadi ditengah girder, sehingga untuk mencari momen maksimum (Mmaks) dengan memperhatikan faktor dinamis adalah :

Mmaks

RA

RB

Gambar 3.11 Gambar momen maksimum pada beban ( Ilustrasi gambar )

Mmaks = 1/4.Ψ.(Q+Go).L + 1/8. Ψ.φ.q.L² .............


dimana : Q = berat angkat maksimum (+75%) = 5000.1,75 = 8750 kg G0 = berat total hoisting = 685 kg L

= panjang span = 20 m

q

= berat jenis girder = 65,2 kg

Ψ = faktor golongan (diambil 1,4 untuk penggunaan industri) φ = koefisien dinamik akibat beban diam = 1,0 ---- ( Pustaka 5 hal, 319 ) maka didapat :

66

Tugas Akhir

Mmaks = 1/4.1,4.(8750+685).20 + 1/8. 1,4.1,0.65,2.20 = 66273,2 kg.m = 66,27 ton.m

3. Untuk analisa kekuatan girder dimana bahan girder dipilih jenis baja 45JI (Pustaka 8 hal, 24) mempunyai kekuatan tarik 55 kg/mm² perhitungan momen lentur girder yang diizinkan (Mq) didapat dengan rumus :

Mq = G

__ L 8

-------------------


dimana : G = q = berat jenis girder = 65,2 kg L = panjang span = 20 m maka didapat : 20 Mq = 65,2 ___ = 163 ton.m = 163000 kg.m = 163 ton.m 8

Dapat disimpulkan bahwa girder mampu menahan momen maksimum yang terjadi, Mmaks < Mq yang diizinkan

= (66,27 ton.m < 163 ton.m).

4. Tinjauan besar lendutan atau defleksi pada rangka batang girder akibat beban gerak :

δ"

Gambar 3.12 Gambar defleksi pada batang beam ( Ilustrasi gambar )

67

Tugas Akhir

Besar defleksi (δ”) digunakan rumus sebagai berikut :

δ”

40 . M . L² = 1,2 . ________ _ .e.I 384

---------------


dimana : M = momen akibat beban gerak L

= panjang span = 20 m

e

= modulus elastisitas untuk baja = 2,2x10 6

---


Untuk mencari momen inersia pada girder adalah : h² I = (Fatas + Fbawah). __ 4

-------------------


dimana : Fatas

= lebar penampang atas

= 160 mm

Fbawah = lebar penampang bawah = 160 mm h

= tinggi batang rangka = 450 mm

maka didapat : 450² I = (160 + 160). ____ = 16200000 mm 4 4

Untuk mencari momen akibat beban gerak adalah :

M =

P __ 2L

b L - __ 2

-------------------------- ( Pustaka 5 hal, 339 )

dimana : b

= jarak troli = 1225 mm

L

= panjang span = 20 m (direncanakan)

68

Tugas Akhir

Untuk mencari gaya yang timbul oleh roda troli :

P

=

Q + Gt _____ _ 4

------------------------------------


dimana : Q

= berat muatan = 8750 kg

Gt

= berat troli = 685 kg

------------------------- ( data spesifik )

Maka didapat :

P =

8750 + 685 __________ 4

= 4718 kg

Sehingga untuk mencari momen akibat beban gerak :

M =

4718 _____ 2.20

20 -

1225 _____ 2

= 41407 kg/cm

Maka untuk mencari besar defleksi (δ”) didapat : 40.41407.20² δ" = 1,2 . ___________________ = 0,058 cm = 0,58 mm 384.2,2.10 6 .16200000

Sedangkan defleksi yang diizinkan adalah :

δ" =

1 _____ . 20000 = 4 mm 5000

Dapat disimpulkan defleksi maksimum yang terjadi tidak lebih dari defleksi yang ditentukan (δ” = 0,58 mm < 4 mm), sehingga jembatan jalan atau gider aman terhadap terjadinya defleksi / lendutan.

69

Tugas Akhir

3.12

Pembawa Crane (End Carriage)

End carriage adalah bagian crane yang bertugas menggerakkan girder maju dan mundur, berikut perhitungan dari bagian end carriage adalah sebagai berikut : 1. Roda Jalan, adalah bagian dari end carriage, dengan bahan material adalah baja 55JI dengan kekuatan bahan

6000

kg/cm²

dengan kekerasan 170

(pustaka 8 hal, 261). Roda ini menerima gaya reaksi pembebanan yaitu : a. Gaya reaksi tumpuan pada ujung span (RA + RB ) b. Beban end carriage itu sendiri

Setiap end carriage mempunyai dua buah roda jalan, dengan beban rata pada setiap roda, sehingga tiap roda menerima beban gaya berikut :

Proda

=

RA + GE _______ 2

dimana : RA

= gaya reaksi tumpuan A = 4.120 kg

GE

= berat end carriage tipe THL5-56 = 310 kg -----------

( data spesifik )

Maka didapat :

Proda

=

4120 + 310 __________ = 2.215 kg 2

1. Tegangan tekan satuan (σRmaks) roda terhadap rel jalan dihitung :

σRmaks = 400

P.k ____ b.r

----------------------------

70


Tugas Akhir

dimana : P

= beban yang diterima tiap roda = 2.215 kg

b1 = lebar roda bagian dalam

= 70 mm

------------- ( data spesifik )

b2 = lebar roda bagian luar = 94 mm r

= jari-jari roda jalan = 125 mm = 12,5 cm

Mencari koefisien kecepatan gelinding roda : k = 0,5 . Vroda dimana : Vroda = kecepatan traveling roda = 21 m/menit = 0,35 m/detik -----------------------

( data spesifik )

maka didapat : k = 0,5 . 0,35 = 0,175 Sehingga untuk mencari tegangan satuan roda terhadap rel jalan didapat :

σRmaks = 400 .

2215 . 0,175 ___________ 94 . 12,5

= 230 kg/cm²

Tegangan tekan satuan lokal aman maksimum tidak boleh melebihi dari tegangan tekan yang diizinkan bahan baja 55JI, yaitu 6000 kg/cm². Sehingga dapat disimpulkan bahwa roda penggerak mampu menahan beban angkat maksimum yang terjadi.

71

Tugas Akhir

3.13

Transmisi Putaran Roda Gigi pembawa crane (end carriage)

Kecepatan roda penggerak end carriage didapat dari transmisi roda gigi yang mereduksi putaran output motor penggerak. Roda gigi yang digunakan adalah roda gigi lurus.

motor

reduser

Roda gigi 1 (pinion)

Roda jalan (wheel) Roda gigi 1 (gear) Gambar 3.13 Transmisi putaran roda gigi pembawa crane ( Ilustrasi gambar )

Perhitungan dari transmisi putaran roda gigi end carriage adalah sebagai berikut : 1. Putaran dari roda jalan (Nroda) adalah :

Vroda =

π .Dd.Nd _______ 1000



Nroda =

1000 .Vroda ___________ π.Droda

dimana : Vroda = kecepatan traveling roda = 21 m/menit

---------- ( data spesifik )

Droda

--------- ( data spesifik )

= diameter roda bagian dalam = 250 mm

Dgear = diameter gear roda = 299,6 maka perhitungannya didapat :

Nroda =

1000 . 21 _________ π.250

= 26,75 rpm

72

mm ------------------ ( data spesifik )

Tugas Akhir

Perbandingan transmisi roda gigi (i) : Z2

i

=

_____ Z1

dimana : Z1 = jumlah roda gigi lurus 1 = 45 = Zp Z2 = jumlah roda gigi lurus 2 = 88 = Zrg

 i =

88 299,6 Dgear _____ _____ ______ = 1,96 ; m = = = 3,4 45 Zrg 88

Sehingga putaran rodagigi pinion (Np) adalah : Np = i.Nroda = 1,96 . 26,75 = 52,3 rpm

--------- ( Pustaka 6 hal, 238 )

2. Kecepatan Linear pitch (V) adalah :

V =

π.m.Zp.Np __________ 100

-------------------------


dimana : m = modul gigi = 3,4 Zp = jumlah gigi pinion = 45 buah (direncanakan) Np = putaran pinion = 52,3 rpm

maka didapat :

V =

π.3,4.45.53,3 25606,39 ____________ _________ = = 25,606 m/menit = 0,427 m/detik 1000 1000

73

Tugas Akhir

3. Beban Tangensial gigi (WT) adalah : 4500.P WT = _______ . Cs V

--------------------------------


dimana : P = daya yang terpasang pada motor listrik = 0,7 kW

--------------------------------------

( Data spesifik )

Cs = faktor pelayanan = 1,25 (untuk beban steady 24 jam per hari) V = kecepatan linear pitch = 25,606 m/menit = 0,427 m/detik

maka didapat :

WT =

4500.0,7 _________ . 1,25 = 153,77 25,606

4. Faktor bentuk gigi (Y) unutk 20º full depth involute sistem : 0,912 Y = 0,154 - _______ Z

--------------------------------


Sehingga untuk pinion didapat (Yp) : 0,912 Yp = 0,154 - _____ 45

= 0,134

Sehingga untuk gear didapat (YG) : 0,912 YG = 0,154 - _____ 88

= 0,144

5. Karena bahan pinion dan gear sama, maka perhitungan beban gigi diambil pada (Yp), sehingga untuk faktor kecepatan (Cv) nilainya adalah :

74

Tugas Akhir

3 ____ Cv =

-----------------------------------

3+V


dimana : V

= 25,606

 Cv =

m/detik

3 ________ = 0,105 3+25,606

Dengan menggunakan persamaan lewis untuk pinion adalah : WT

= (fop . Cv) .b.π.m.Yp

-----------------------


dimana :

fop = tegangan lentur yang diizinkan pinion = 19 kg/mm² Cv = faktor kecepatan = 0,105 b

= lebar gigi = 80 mm = 8 cm

m = modul gigi

= 3,4

Yp = faktor bentuk gigi pinion = 0,1255 maka didapat : WT = 19 . 0,105 . 8. π . 3,4 . 0,1255 = 21,384

Dengan m = 3,4 ; sehingga untuk mencari diameter pinion (Dp) dan diameter gear (DG), perhitungannya didapat :

Diameter pinion (Dp) = m.Zp = 3,4 . 45 = 153 mm Diameter gear (DG) = m.ZG = 3,4 . 88 = 299,2 mm

> Perencanaan roda gigi lurus 1 & 2 pinion

Bahan

( pustaka 6 hal, 241 ) :

: Besi Cos/ cast iron tipe SC 46

75

Tugas Akhir

Jumlah roda gigi (ZP)

: 45 buah

Jumlah roda gigi (ZG)

: 88 buah

Kekuatan tarik (σt)

: 46 kg/mm²

Tegangan lentur yang diizinkan (σ0) : 19 kg/mm² Kekerasan (brinell)

: 46

Putaran (Np)

: 52,3 rpm

Lebar gigi

: 80 mm

Profil gigi

: 20º full depth involute system

3.14

Motor Listrik Penggerak End Carriage

Untuk menentukan besarnya daya listrik yang butuhkan, perlu ditentukan besar tahanan (resistensi) jalan roda. Perhitungannya adalah : 1) Rumus tahanan jalan (W) adalah : ω.(Q + Go + GG + GE) ___________________ 1000

W =

dimana : ω

= koefisien tahanan gerak atau faktor traksi (kg/ton)

Q

= beban angkat maksimum = 5000 . 1,25 = 6250 kg

G0 =

berat total hoisting = 685 kg

GG =

berat jenis girder x panjang span = 62,5 x 20 = 1250 kg

GE = berat end carriage tipe THL5-56 = 2 . 310 = 620 kg

76

Tugas Akhir

Menentukan faktor traksi (ω) : ω

μ.d + 2 .k ________ D

=

-----------------------------


dimana : μ

= koefisien gesek bantalan roda = 0,1

d

= diameter bantalan roda = 80 mm

k

= koefisien gesek roda = 0,05

---------- ( pustaka 5 hal, 238 )

----------------- ( pustaka 5 hal, 238 )

D = diameter roda = 282 mm Dp = diameter roda bagian dalam = 250 mm

maka didapat : ω

=

μ.80+ 2 .0,05 ___________ = 0,0287 282

Bila koefisien tahanan gerak ini dihitung dalam satuan kg/ton, maka besarnya akan dikalikan dengan 1000. /Sehingga koefisien tahanan gerak adalah 28,7 kg/ton; sehingga besar tahanan jalan (W) didapat :

28,7.(6250 + 685 + 1250 + 620) ___________________________ = 252,7 kg 1000

W =

2) Daya minimum terpasang pada motor untuk menggerakkannya adalah :

Pcrg =

W.v _______ 75.ηmot

-------------------------------------


dimana : W = tahanan jalan terhadap gerak horizon = 252,7 kg v

= kecepatan traveling = 21 m/menit = 0,35 m/detik

ηmot = 0,891

77

Tugas Akhir

maka didapat : 252,7.0,35 __________ = 1,324 hp = 0,99 kW 75.0,891

Pcrg =

Keterangan : 1 kW = 1,34 hp

3) Perhitungan motor, momen girasi total motor yang terjadi adalah :

I =

MD ____ ²4.g ;

MD² = 4.g.I ------------------------- ( pustaka 5 hal, 289 )

dimana : g


I

= momen inersia = 0,28 kgm/detik²

-------


Sehingga didapat : MD² = 4.g.I = 4.9,81.0,28 = 1099 kgm²

4) Momen statis yang didapt pada poros motor (M’st) adalah : Pcrg M’st = 716,2 . ______ n

--------------------------


dimana : Pcrg

= daya minimum motor penggerak end carriage = 0,99 kW =1,324 hp

n


maka didapat : 1,324 = 6,54 kgm M’st = 716,2 . _____ 145

78

Tugas Akhir

5) Momen dinamik (Mdyn) pada waktu awalan atau start adalah :

Mdyn =

δ.GD².n 0,975 .(Q+G0) .v² _____________ ________ + __ 375.ts n.ts.ηm

-------------


dimana : δ


---------------------------------


ts = waktu awalan start dengan rata-rata 1,5 sampai 5 detik = 3 detik

-------------------


v

= kecepatan travel = 21 m/menit = 0,35 m/detik ---- ( data spesifik)

n


Q = bobot muatan = 6250 kg G0 = berat total hoisting = 685 kg MD² = 4.g.I = 4.9,81.0,28 = 10,99 kgm²

ηmot = 0,891

Sehingga untuk mencari momen dinamis pada waktu awal start didapat :

Mdyn =

1,25.10,99.145 0,975.(6250+685) .0,35² ____________ ____________________ + = 3,91 kgm 145.3.0,891 375.3

6. Momen total gaya starting motor (Mmot) adalah : Mmotor = M’st + Mdyn Mmotor

-------------------------------- ( pustaka 5 hal, 291 )

= 6,54 + 3,91 = 10,45 kgm

79

Tugas Akhir

7. Momen total gaya starting motor (Mmot) adalah :

Mrated

Nmot = 716,2 . ____

-------------------

npinion


dimana : Nmot = Pcrg = 1,324 hp Maka didapat : _____ = 18,13 kgm Mrated = 716,2 . 1,324 52,3

8. Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih. Beban berlebih motor selama start dimana, Mmaks =

Mmot dan


Mmaks

Beban berlebih = ____

Mdaya

----------------------------

Mmaks 10,45 Beban berlebih = _____ = _____ Mdaya 18,13


= 0,576 = 57,6% < 200%

Tegangan motor diperiksa terhadap besarnya beban berlebih pada saat starting motor. Beban berlebih yang diizinkan tidak oleh melebihi 175% s/d 200%. Dalam hal ini untuk amannya diambil besarnya 200%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kekuatan motor sudah aman dari kebakaran akibat kelebihan beban saat starting dan batas yang diizinkan dari faktor pelayanan. Untuk pemilihan motor listrik pada spesifikasi diambil motor dengan tipe YTOG-K, motor AC 3 phase dengan spesifikasi sebagai berikut : a.

Model

= High speed

b.

Daya

= 1,5 kW

80

Tugas Akhir

c.

Putaran output

d.

Frekwensi

=

50 Hz

e.

Voltase

=

380 V

f.

Berat Motor

=

26 kg

3.15

= 145 rpm

Hasil Perhitungan

Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada komponen alat pengangkat, kemudian dimasukkan dalam data hasil pokok yang berisi tabel spesifikasi dasar alat angkat yang dirancang. \ Adapun hasil perhitungan tersebut dapat disajikan menjadi : 3.15.1 Data Spesifik Spesifikasi

Satuan

Data 1~5

Kapasitas angkat

ton

Tinggi angkat

m

6

Kecepatan angkat

m/menit

6,7

Kecepatan jalan

m/menit

21

Jam kerja yang dibutuhkan

Hari/jam

24

Kondisi operasi

Medium

Temperatur kerja

ºC

25

Faktor kerja

%

25

81

Tugas Akhir

3.15.2 Tabel Hasil Perhitungan Kehandalan Kerja

Notasi Q

Kapasitas angkat

Qmaman

Beban rata-rata aman

ntotal

Waktu kerja perhari

Qhr

Kapasitas per jam

Ptot

Produktifitas satu hari

n

Hasil perhitungan

Data yang dihitung

Spesifikasi data

Keterangan

5000 kg

SD

2500 kg

P 24 jam

SD

15000 kg/jam

P

315000 kg/hari

P

6 siklus/jam

P

Siklus per jam

Keterangan : SD

= berdasarkan data spesifik

P

= berdasarkan data perhitungan Diberikan kapasitas pembebanan yang paling aman yaitu :

Qringan = 1000 kg ; Qmedium = 3000 kg ; Qberat = 5000 kg

1.15.3

Notasi

Tabel Hasil Perhitungan Kait

Data yang dihitung

D1

Dia. Min ulir M 52

d0

Dia. Luar ulir M 52

Q

Beban maksimal

t

Jarak pitch ulir-ulir

σt

Tegangan tarik

Hasil perhitungan

2500 kg

3,01 kg/mm²

82

Spesifikasi data

Keterangan

46 mm

SD

52 mm

SD

5000 kg

SD

5 mm

SD P

Tugas Akhir

σt1

Tegangan diizinkan

H

Tinggi kait

a

Jari-jari mulut kait

σ1

Tegangan max. Bagian dalam kait Tegangan max. Bagian luar kait Jarak antara garis nol dan titik pusat

σ11 γ

1.15.4

Notasi

500 kg/mm² 150 mm

SD P

47,5 mm

SD

345 kg/mm²

P

100,6 kg/mm²

P

8,5 mm

P

Tabel Hasil Perhitungan Tali Baja

Data yang dihitung

Hasil perhitungan

Spesifikasi data

Keterangan

5,5

SD

4

SD

0,971

SD

12,5 mm

P

K

Faktor keamanan

n

Jumlah alur puli yang menyangga muatan

η

Efisiensi sistem puli

d

Diameter tali baja

δ σΣ

Diameter untuk 1 kawat tali Tegangan tarik maksimum tali baja Tegangan pada tali yang melengkung

F(174)

Luas penampang tali

86,7mm²

P

Smaks

Tegangan tarik maksimum dizinkan

2836,5 kg/mm²

P

S

2500 kg

0,6 mm

P

1970 kg

P

1313 kg/mm²

P

Tegangan tarik maksimum pada tali baja = 1313 kg/mm² sedangkan tegangan tarik maksimum diizinkan adalah = 2836,5 kg/mm² (aman)

83

Tugas Akhir

1.15.5

Tabel Hasil Perhitungan Puli

Notasi

Data yang dihitung

Hasil perhitungan

Spesifikasi data

Keterangan

Z0

Usaha ideal pada bagian tali lepas

1667 kg

P

Z

Usaha sebenarnya

2184 kg

P

ηΣ

Efisiensi resultan

0,763

P

ɛ

Faktor hambatan

s

Gaya tarik yang dikenakan pada puli

c

Kecepatan tali

z

Jumlah puli yang digunakan (puli bebas)

2

SD

h

Lintasan pada puli

25

SD

v

Kecepatan angkat

6,7 m/menit

SD

1,05

SD

50 kg

P

13,4 m/menit

P

Usaha yang sebenarnya adalah = 2184 kg , sedangkan usaha ideal = 1667 kg. Diameter tali baja didapatkan = 12,5 mm.

Tabel ukuran roda puli (tabel 16 pustaka 8 hal 71) : Diameter Tali Baja

a

b

c

e

h

l

r

r1

r2

r3

r4

12,5

40

30

7

1,0

25,0

10

8,5

4,0

3,0

12

8

84

Tugas Akhir

1.15.6

Notasi

Tabel Hasil Perhitungan Drum

Data yang dihitung

dtali

Diameter tali

ddrum

Diameter drum

dmin

Untuk 3 lengkungan

z

Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali

L

Hasil perhitungan

Spesifikasi data

Keterangan

12,5 mm

SD

287,5 mm

P 3

SD

18,6

P

Panjang drum

431 mm

P

ω

Tebal dinding drum

15,8 mm

P

σcomp

Tegangan pada drum

8,3 kg/mm²

P

σcompi

Tegangan yang diizinkan

16 kg/mm²

P

Tegangan pada drum = 8,3 kg/mm², sedanga drum yang diizinkan adalah = 16 kg/mm² , makaa drum aman digunakan..

1.15.7

Tabel Hasil Perhitungan Motor penggerak drum

Notasi

Data yang dihitung

Hasil perhitungan

N

Daya yang dihasilkan

3,9 hp 2,8 kW

Spesifikasi data

Keterangan P

ηpuli

Efisiensi puli

0,975

SD

ηdrum

Efisiensi drum

0,95

SD

ηgigi

Efisiensi roda gigi

0,99

SD

GD²

Momen girasi

v Nd

10,99 kg.m

Kecepatan angkat Putaran drum

P 6,7 m/menit

8 rpm

85

SD P

Tugas Akhir

Mst

Momen statis

19,26 kg.m

P

Mrated

Momen gaya ternilai motor

19,26 kg.m

P

Mdyn

Momen dinamis

9,82 kg.m

P

Mmot

Momen total start

29,08 kg.m

P

152%

P

Wberlebih Wizin

1.15.8

Beban lebih motor selama start Beban lebih motor selama start izin

175% ~ 200%

SD

Tabel Hasil Perhitungan Roda Troli

Notasi

Data yang dihitung

Hasil perhitungan

Spesifikasi Keterangan data

Pv

Beban vertikal yang diterima

1437,5 kg

P

PN

Reaksi gaya vertikal roda

1451,6 kg

P

D

Diameter roda

σRmaks

128 mm

SD

Tegangan tekan roda troli

268,3 kg/cm²

P

σR

Tegangan tekan yang diizinkan

4500 kg/cm²

P

G0

Bobot troli

k WΣ

Koefisien gesek roda Nilai tahanan gerak total

685 kg

SD

0,05

SD

892,5 kg

P

Tegangan tekan maksimum roda = 268,3 kg/cm² sedangkan tegangan tekan yang diizinkan adalah sebesar = 4500 kg/cm². Maka aman dipakai

86

Tugas Akhir

1.15.9

Notasi

Tabel Hasil Perhitungan Transmisi Putaran Roda Gigi Troli

Data yang dihitung

Nroda

Putaran roda penggerak troli

Vroda

Kecepatan traveling

D

Diameter roda

i

Perbandingan transmisi roda gigi

Np

Putaran nroda gigi pinion

V

Kecepatan linear pitch

P

Daya motor listrik

yP yG

Faktor pembentuk gigi pinion Faktor pembentuk gigi gear

Hasil perhitungan

Spesifikasi data

52,2 rpm

Keterangan P

21 m/menit

SD

128 mm

SD

1,6

P

130,5 rpm

P

13,1 m/menit

P 0,63

SD

0,1255

P

0,143

P

3,5

P

m

Modul

Dp

Diameter pinion

112 mm

P

DG

Diameter gear

280 mm

P

Didapatkan modul = 3,5 , sehingga : Diameter pinion (Dp) = 3,5 . Zp = 3,5 x 32 = 112 mm Diameter gear (DG)

= 3,5 . ZG = 3,5 x 80 = 280 mm

1.15.10 Tabel Hasil Perhitungan Motor Troli

Notasi

Data yang dihitung

Ptroli

Daya minimal troli

v

Kecepatan traveling

Hasil perhitungan

Spesifikasi data

3,6 hp / 2,6kW

P 21 m/menit

87

Keterangan

SD

Tugas Akhir

M’st

Momen statis pada poros motor

17,73 kg.m

P

WΣ

Tahanan terhadap gerak

685 kg

P

δ

koefisien

Mdyn

Momen dinamik

GD²

1,25

SD

9,82 kg.m

P

Momen girasi

10,99 kg.m²

P

Mmot

Momen motor start

20,68 kg.m

P

Mrated

Momen ternilai motor

19,67 kg.m

P

104,6 %

P

Wberlebih Wizin

Beban lebih motor selama start Beban lebih motor selama start diizinkan

175 % ~ 200 %

SD

Beban berlebih Wberlebih = 104,6 % < 200 %.

1.15.11 Tabel Hasil Perhitungan Jembatan Jalan / Girder Troli

Notasi

Data yang dihitung

Hasil perhitungan

Mmaks

Beban momen terbesar

66273,2 kgm

P

Momen lentur girder yang diizinkan

163000 kgm

P

Mq

Spesifikasi data

Keterangan

I

Momen inersia

16200000 mm4

P

δ’

Besar defleksi

0,58 mm

P

δ"

Besar defleksi yang diizinkan

4,0 mm

P

e

Modul elastisitas

M P

Momen akibat beban gerak Gaya yang timbul oleh roda troli (4 roda)

2,2 x 106

SD

41407 kgm

P

47180 N

P

88

Tugas Akhir

1.15.12 Tabel Hasil Perhitungan Roda Jalan Crane

Notasi GE Proda

σRmaks σR Vroda k

Data yang dihitung

Hasil perhitungan

Berat end carriage Beban tiap roda Tegangan satuan roda terhadap rel Tegangan satuan roda terhadap rel diizinkan

Keterangan

310 kg

SD

2215 kg

P

230 kg/cm²

P

6000 kg/cm²

SD

Kecepatan traveling roda Koefisien kecepatan gelinding roda

Spesifikasi data

21 m/menit 0,175

SD P

1.15.13 Tabel Hasil Perhitungan Roda Gigi Pembawa Crane 4

Spesifikasi data

Keterangan

Kecepatan traveling roda

21 m/menit

SD

Diameter roda pembawa crane bagian dalam

250 mm

SD

26,75 rpm

P

Notasi

Data yang dihitung

Vroda d

Hasil perhitungan

Nroda

Putaran dari roda jalan

i

Perbandingan transmisi roda gigi

3,4

SD

Np

Putaran roda gigi pinion

52,3 rpm

P

V

Kecepatan linear pitch

0,427 m/menit

P

yp

Faktor bentuk gigi pinion

0,134

P

yG

Faktor bentuk gigi gear

0,144

P

m

Modul gigi

3,4

P

Dp

Diameter pinion

153 mm

P

DG

Diameter gear

299,2 mm

P

89

Tugas Akhir

1.15.14 Tabel Hasil Perhitungan Motor Pembawa Crane (End Carriage)

Notasi G0 GG GE

Data yang dihitung

Hasil perhitungan

Bobot total hoisting Bobot girder x panjang span Bobot t 2 end carriage tipe THL5-30

Spesifikasi data

Keterangan

685 kg

SD

1250 kg

P

620 kg

P

0,0287

P

ω

Faktor traksi

μ

Kecepatan traveling

0,1

SD

k

Koefisien gesek roda

0,05

SD

W

Besar tahanan jalan

257,7 kg

P

Pcrg

Daya minimum pada motor

1,324 hp

P

V

Kecepatan gerak roda

25 m/menit

SD

MD²

Momen girasi

10,99 kgm

P

M’st

Momen statis

6,54 kgm

P

Mdyn

Momen dinamik pada waktu start

3,91 kgm

P

Mmot

Momen motor start

10,45 kgm

P

Mrated

Momen ternilai motor

18,31 kgm

P

57,6%

P

Wberlebih Wizin

Beban lebih motor selama start Beban lebih motor selama start diizinkan

175 % ~ 200 %

Beban berlebih Wberlebih = 57,6 % < 200 %.

90

SD

BAB III PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA

Recommend Documents