BAB III PENGUMPULAN DATA
3.1
Data Teknis Rear Tipper Vessel TV35Rear Tipper Vessel merupakan salah satu tipe vessel produksi dari PT. United Tractors Pandu
Engineering dengan tipe rear unloading atau dengan kata lain memiliki tipe buangan ke arah belakang. Rear Tipper Vessel ini memiliki 3 varian, yakni TV30, TV33, dan yang terakhir adalah TV35. Prototipe generasi baru dari TV35 ini dapat terlihat pada Gambar 3.1 sebagai berikut,
Gambar 3.1 Foto Prototipe Pertama dari TV35 Generasi Baru Berikut adalah data teknis dari Rear Tipper Vessel hasil produksi PT. United Tractors Pandu Engineering beserta gambar mekanisme kerja yang dapat terlihat pada Gambar 3.2 sebagai berikut : •
Sub Frame : konstruksi dengan arc welded UNP Profil kecuali TV30 (350 Plat Baja)
•
Badan - All arc welded construction of Wear Resistant Plate - Ketebalan lantai 8 mm (WEAR PLATE HBN 400) - Ketebalan dinding 6 mm (STEEL PLATE GRADE 350) - Lengkap dengan Tailgate
•
Silinder Hidraulik - HYVA silinder teleskopik dengan empat tingkat & Pelindung Luar. - Front End Tipe FC162-4-05000-000 kecuali TV33 (FC162-4-05000-907) - Dikendalikan oleh Sistem Pneumatic
•
Sudut Jatuh (Tipping Angle) : 42°
•
Kapasitas: TV30 : 30 m3 TV33 : 33 m3 TV35 : 35 m3
•
Berat Kosong : 5 ton
•
Beban Maksimum yang Diperbolehkan
: 33 ton ( TV35 )
Gambar 3.2 Gambar Mekanisme Kerja Rear Tipper Vessel TV35 Sumber : PT. United Tractors Pandu Engineering Pada generasi TV35 yang baru, terdapat 3 material utama yang digunakan. Material tersebut sedikit berbeda dengan yang digunakan pada generasi sebelumnya, dikarenakan adanya perubahan konstruksi secara signifikan pada generasi baru dari Rear Tipper Vessel tipe TV35 hasil produksi PT. United Tractors Pandu Engineering. Material-material tersebut dapat terlihat pada Tabel 3.1 sebagai berikut. Selain data-data di atas PT. United Tractors Pandu Engineering juga telah menyediakan gambar CAD (Computer Aided Design) dari TV35 generasi baru. Gambar CAD tersebut dapat sangat membantu dalam pembuatan model geometri pada modul pembuatan model (modeller) MSC Nastran 4.5. Tetapi dikarenakan gambar CAD yang dibuat oleh PT. United Tractors Pandu Engineering menggunakan perangkat lunak PRO/ENGINEER yang belum kompatibel dengan perangkat lunak MSC Nastran 4.5. Maka dari itu gambar CAD tersebut tidak dapat di impor langsung ke modul pembuatan model MSC
Nastran 4.5. Oleh karena itu, gambar CAD tersebut hanya dapat dijadikan rambu-rambu serta acuan saat membangun model geometri tersebut pada MSC Nastran 4.5 dari awal.
Tabel 3.1 Data Material yang Digunakan pada TV35 Jenis Material
Yield Strength (MPa)
Ultimate Strength (MPa)
Young Modulus (MPa)
Poisson ratio
Rapat Massa
Steel Plate GRADE 350
350
807
210000
0,33
7,86x10
Wear Plate HBN 400
1000
1250
210000
0,33
7,86x10
Steel Plate GRADE 250
245
510
210000
0,33
7,86x10
Penggunaan 3
(ton/mm ) -9
stiffener, sidewall, front, dan rearplate
-9
Floor
-9
End Frame 1 dan 2
Sumber : PT. United Tractors Pandu Engineering
3.2
Perbedaan TV35 Generasi Lama dan Baru Terdapat pengembangan-pengembangan pada TV35 generasi baru dengan pendahulu-
pendahulunya. Tetapi perbedaan utama yang signifikan antara generasi yang baru dari TV35 dengan generasi sebelumnya adalah dihilangkannya tulangan bawah pada main body frame vessel yang berkontak langsung dengan chasis truk. Seperti terlihat pada Gambar 3.3 dan Gambar 3.4 sebagai berikut,
Gambar 3.3 Rear Tipper Vessel Generasi Lama
Gambar 3.4 Rear Tipper Vessel Generasi Baru
Perubahan ini dilakukan oleh PT. United Tractors Engineering dimaksudkan untuk mendapatkan performa yang lebih baik dari Rear Tipper Vessel tersebut. Kelebihan-kelebihan yang akan diperoleh dengan dihilangkannya tulangan tersebut adalah : 1. Badan
vessel akan menjadi lebih ringan, dengan lebih ringannya badan vessel maka akan
berpengaruh pada semakin iritnya konsumsi bahan bakar truk yang mengangkut vessel tersebut. Selain itu dengan semakin ringannya vessel maka akan memeperpanjang umur dan ketahanan (durability) dari truk tersebut. Di samping itu berkurangnya berat dapat juga meningkatkan kecepatan tempuh maksimum dari armada truk yang menggunakan generasi baru dari vessel tersebut. 2. Turunnya tinggi keseluruhan body vessel. Dengan turunnya ketinggian keseluruhan maka otomatis titik pusat gravitasi (center of gravity (COG) ) dari truk tersebut akan semakin turun juga. Dengan turunnya COG maka keseimbangan dan kestabilan truk saat berbelok akan meningkat sehingga kecepatan saat berbelok akan semakin tinggi. 3. Dengan berkurangnya material yang digunakan maka akan mengurangi biaya pembelanjaan material. Sehingga dapat membuat ongkos produksi vessel generasi baru ini relatif lebih murah dibandingkan dengan generasi lama. Tetapi dengan dihilangkannya tulangan tersebut maka terdapat pula resiko-resiko kegagalan yang dapat mungkin terjadi dari vessel tersebut. Resiko-resiko kegagalan tersebut antara lain : 1. Berkurangnya kekuatan dan kekakuan lantai dalam menahan beban. Sehingga kemungkinan terjadi kegagalan akibat gagal statik. 2. Meningkatnya kemungkinan terjadinya gagal akibat buckling yang disebabkan oleh dihilangkannya tulangan pada bagian badan vessel.
3. Kemungkinan terjadinya kelengkungan pada lantai akan semakin besar jika beban yang ditampung melebihi beban yang seharusnya. 4.
Kemungkinan terjadinya konsentrasi tegangan pada daerah tumpuan-tumpuan vessel.
3.3.
Data Pembebanan Untuk mensimulasikan vessel dengan kondisi yang menyerupai kondisi sebenarnya, maka
diperlukan data-data tambahan untuk mengetahui kondisi beban yang paling menyerupai kondisi operasionalnya. Kondisi beban yang dipilih adalah kondisi beban terberat dengan asumsi bahwa vessel ini digunakan untuk mendukung operasi pertambangan. Kondisi terberat dipilih untuk mensimulasikan kondisi kritis dari vessel tersebut Dalam operasi pertambangan, material umum yang akan diangkut oleh vessel adalah berupa material curah (bulk material ). Material curah merupakan tipe material dimana komponennya terdiri dari bongkahan-bongkahan benda padat, seperti batu, pasir dan sebagainya. Material curah yang dipilih pada kali ini adalah batu bara, batu bara dipilih sebagai sampel untuk disimulasikan karena material ini merupakan material utama yang akan diangkut oleh vessel tersebut pada kondisi operasional sebenarnya di lapangan. Oleh karena hal tersebut diperlukan berbagai macam data yang menyangkut properti dari batubara itu sendiri. Data-data yang diperlukan untuk mensimulasikan beban pada vessel antara lain kerapatan massa, sudut jatuh (slide angle), serta kriteria pembebanan itu sendiri. Data-data yang diperoleh akan dimasukkan dalam perangkat lunak MSC Nastran untuk disimulasikan agar mendekati kondisi operasi ekstrim. Hal itu dilakukan agar dapat terlihat titik-titik kritis yang dialami oleh vessel tersebut, sehingga dari hasil analisa diharapkan dapat diambil tindak lanjut untuk mengatasi masalah di titik-titik kritis tersebut. Berikut adalah data-data yang berhasil dikumpulkan untuk mendukung simulasi pembebanan batu bara tersebut.
3.3.1
Kerapatan Massa Batu bara Kerapatan massa diperlukan untuk mengetahui seberapa besar beban yang akan diterima oleh
vessel jika vessel terisi penuh. Karena Batu bara juga merupakan salah satu dari material curah maka kerapatan massa batu bara perlu ditentukan dengan pengujian. Hal ini disebabkan karena besar bongkahan-bongkahan serta komponen yang dimiliki batubara sangat bergantung dari tipe batubara tersebut . Hal tersebut dapat terlihat dari data kerapatan massa yang diperoleh dari hasil pengujian PT. SUCOFINDO pada Tabel 3.2 sebagai berikut. Dari hasil pengujian PT. SUCOFINDO tersebut maka dapat dilihat kerapatan massa batu bara paling besar dimiliki oleh batubara yang masih berupa Fresh Coal (Insitu) atau batubara yang benar-benar baru
diangkat dari tanah. Hal ini dapat terjadi dikarenakan masih banyak komponen-komponen tanah dan air yang masih terdapat di dalam material, sehingga menyebabkan tingginya kerapatan massa yang dimiliki oleh tipe batubara tersebut. Tetapi dalam simulasi kerapatan massa yang dipilih adalah kerapatan massa batubara yang umum dipakai . Oleh karena itu angka yang dipilih untuk dimasukkan ke dalam simulasi adalah 0,95 ton/m3. Angka tersebut dipilih karena sudah merupakan angka yang cukup ekstrim mengingat batubara yang dipakai pada lapangan memiliki kerapatan massa rata-rata 0,8 ton/m3.
Tabel 3.2 Data Kerapatan Massa Berbagai Tipe Batubara Deskripsi Hasil (ton/m3) Tipe - M2
Tipe - L
Tipe - S
1. Fresh Coal ( Insitu )
1.181
1.277
1.258
2. Raw Coal Non Compacting
0.835
0.903
0.889
3. Raw Coal Compacting
0.942
1.019
1.003
4. Crush Coal Non Compacting
0.879
0.902
0.967
5. Crush Coal Compacting
0.949
1.044
0.974
6. Crush Coal On Stockpile
0.971
1.072
1.034
Metode
Gravimetric/ Volumetric
*) Kerapatan massa yang ditampilkan adalah berupa kerapatan massa per satuan vokume sehingga cukup mewakili kondisi sebenarnya Sumber : Laporan hasil pengujian PT. SUPERINTENDING COMPANY OF INDONESIA (SUCOFINDO)
3.3.2
Sudut Jatuh Batubara (Static Angle of Slide) Karakteristik lain dari material curah yang perlu diperhatikan adalah sudut jatuh. Sudut jatuh
(angle of slide) merupakan sudut dimana material curah memiliki tendensi untuk jatuh saat dalam kondisi ditampung. Hal ini akan berhubungan pada distribusi gaya yang akan dialami oleh sisi-sisi samping vessel yang berlaku sebagai dinding. Karakteristik ini sangat penting karena distribusi gaya pada sisi-sisi samping vessel yang terisi oleh material curah berbeda dengan karakteristik distribusi gaya yang terjadi pada fluida. Sehingga pada material curah tidak dapat diasumsikan memiliki gaya distribusi seperti layaknya gaya hidrostatik. Oleh karena itu keberadaan data yang akurat mengenai sudut jatuh material sangatlah diperlukan agar kondisi operasional normal dari vessel tersebut dapat disimulasikan sedekat mungkin dengan kondisi aslinya. Pada penelitian kali ini digunakan material batubara dan data tersebut dapat diperoleh dari katalog-katalog mesin conveyor. Berikut adalah data angle of slide dari material batubara yang diperoleh dari katalog conveyor dengam merk ROULUNDS yang disajikan pada Tabel 3.3.
Dari katalog tersebut terlihat berbagai variasi sudut jatuh dari batubara bergantung pada jenis batubaranya. Tetapi karena tidak tersedia data yang mencukupi mengenai data batubara tipe Fresh Coal, maka diambil sudut jatuh batubara yang paling umum yakni 38o untuk disimulasikan. Material
Tabel 3.3 Data Sudut Jatuh dari Batubara Kerapatan Curah Sudut Maksimum Sudut Jatuh Statik (derajat) (ton/m3)
Kemiringan (derajat)
Coal anthracite,
0,8-0,96
16
27
0,7-0,9
18
38
0,72-0,88
22
38
0,7-0,8
22
n/a
coarse Bituminous,coarse lignite Fine crushed
Sumber : katalog conveyor ROULUNDS 3.3.3
Kriteria Pembebanan Kriteria pembebanan diperlukan untuk mengkondisikan simulasi agar dapat menyerupai sedekat
mungkin dengan kondisi operasional normalnya. Sehingga hasil analisa yang dihasilkan dapat mewakili kondisi operasional normal dari vessel tersebut. Oleh karena itu dibuatlah berbagai kemungkinan skenario kriteria pembebanan yang dapat menunjukkan kondisi kerja kritis dari vessel tersebut. Terdapat 3 kondisi operasional yang akan digunakan sebagai kriteria pembebanan pada penelitian kali ini. 3 kondisi tersebut dipilih karena merupakan kondisi yang paling mewakili kondisi kritis dari operasional vessel tersebut. 3 kondisi operasional tersebut diterjemahkan menjadi 3 skenario pembebanan sebagai berikut : 1.
Sesaat vessel hendak diangkat untuk melakukan pembuangan, dengan percepatan hidraulik diasumsikan sebesar 2G searah silinder hidraulik. Kondisi truk pada saat ini berada dalam posisi stasioner atau diam pada tempatnya.
2.
Saat truk sedang melakukan pengereman dan saat berbelok sekaligus. Dengan kondisi vessel berada dalam kondisi stasioner atau dalam kondisi menempel pada chasis truk secara keseluruhan. Pada skenario ini digunakan asumsi beban sentrifugal yang berlaku pada vessel sebesar 0,6G pada saat berbelok dan 0,8G pada saat melakukan pengereman. Kedua gaya ini akan digunakan secara bersamaan pada saat analisa.
3.
Saat truk berada dalam kondisi stasioner, dengan vessel sedang dimasukkan batubara dengan cara dijatuhkan dari ketinggian dengan asumsi 3 m dari lantai vessel. Beban yang dimasukkan dalam truk adalah sebesar 42 ton dengan asumsi hanya 20% dari beban yang mengenai lantai secara bersamaan. Analisa impak pada skenario pembebanan ini akan diterapkan pada kondisi statik
dengan menggunakan metode impuls. Hal ini dilakukan karena keterbatasan perangkat lunak MSC Nastran 4.5 dalam menganalisa beban impak. Analisa dilakukan berdasarkan 3 skenario pembebanan di atas dengan tiap skenario akan dilakukan analisa baik analisa statis maupun buckling.
