BAB II LANDASAN TEORI. Mesin pemindahan bahan (material handling equipment) adalah peralatan

Tugas Akhir

Teknik Mesin

BAB II LANDASAN TEORI 2.1

Pengertian Umum Conveyor Mesin pemindahan bahan (material handling equipment) adalah peralatan

yang digunakan untuk memindahkan muatan yang berat dari satu tempat ke tempat lain dalam jarak yang cukup jauh. Mesin pemindah bahan hanya memindahkan muatan dalam jumlah dan besar tertentu serta jarak tertentu, dengan perpindahan arah vertikal, horizontal dan atau kombinasi dari keduanya. Untuk mendukung aktifitas industri diperlukan beberapa peralatan tambahan guna memperlancar proses produksi. Peralatan bantu yang keberadaannya sangat diperlukan adalah sarana transportasi. Kurangnya sarana transportasi akan menghambat jalannya proses produksi. Untuk itu eksistensi sarana transportasi mutlak diperlukan.

Fakultas Teknoligi Industri

Universitas Mercu Buana

Page 7

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Tidak semua jenis pesawat pengangkut dapat dipergunakan untuk mendukung lancarnya aktifitas industri.Pemilihan jenis dan pengguanaan jenis pesawat tersebut harus disesuaikan dengan kebutuhan. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam memilih dan menggunakan pesawat pengangkut, antara lain : a.

b.

c.

Faktor Ekonomis. -

Biaya pengadaan pesawat.

-

Biaya operasi.

-

Biaya perawatan.

Kondisi Pabrik. -

Luas ruangan.

-

Letak mesin dan alur proses produksi.

-

Kondisi operasi.

Karakteristik Beban Muatan. -

Beban curah yaitu material yang terdiri dari jenis yang sama dengan ukuran relatif kecil.

-

Beban unit yaitu beban yang terdiri dari jenis dan berat yang tidak seragam.



Page 8

Tugas Akhir

Teknik Mesin

-

Berat jenis beban.

-

Mobilitas muatan.

-

Sifat khusus lainnya seperti mudah robek, pecah, terbakar dan lainlain.

2.2

Jenis-Jenis Pesawat Angkut Berdasarkan jenis material yang dipindahkan, pesawat angkut konveyor

Secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu : 1.

Pengangkut muatan curah (bulk load), yaitu muatan yang terdiri dari banyak partikel atau gumpalan yang homogen, misal :bucket conveyor, screw conveyor dan lain-lain.

2.

Pengangkut muatan satuan (unit load), yaitu muatan yang terdiri dari satuan atau bisa jadi muatan curah yang terbungkus, misal :roller conveyor, escalator.

3.

Pengangkut keduanya, baik muatan curah maupun satuan, misal :belt conveyor dan apron conveyor.

Berdasarkan transmisi daya, pesawat angkut dibedakan menjadi : konveyor mekanis, konveyor pneumatik, konveyor hidrolik dan konveyor grafitasi. Pada umumnya mekanisme mesin pengangkat didesain untuk melakukan suatu gerakan tertentu.Misalnya, crane dapat mengangkat muatan menggeser, menahannya tetap diatas bila diperlukan, dan membawa ketempat yang Fakultas Teknoligi Industri


Page 9

Tugas Akhir

Teknik Mesin

ditentukan.Sementara itu, konveyor digunakan untuk memindahkan muatan sepanjang jalur yang sudah ditentukan secara kontinu. 2.3

Pemilihan Mesin Pemindah Bahan Mesin pemindahan bahan harus dapat memindahkan muatan ketujuan yang

ditentukan dalam waktu yang dijadwalkan, dan harus dihantarkan ke tempat unit produksi dalam jumlah muatan yang ditentukan.Mesin harus dapat dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan dan perbaikan. Alat ini tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan ataupun yang menghalangi dan menghambat dalam proses produksi. Faktor-faktor teknis yang harus diperhatikan dalam pemilihan mesin pemindah bahan atau pesawat angkut, antara lain : 1.

Sifat bahan yang akan dipindahkan.

2.

Kapasitas peralatan.

3.

Arah dan panjang pemindahan.

4.

Langkah proses dan gerakan muatan bahan.

5.

Serta kondisi lokal yang spesifik.



Page 10

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Pemilihan peralatan pemindahan bahan juga didasarkan atas faktor-faktor ekonomis, yaitu : 1.

Biaya

pengeluaran

modal

meliputi

:

biaya

peralatan,

biaya

pengangkutan, pemasangan (erection), dan biaya kontruksi yang diperlukan dalam operasinya. 2.

Biaya operasional, mencakup : upah pekerja, biaya bahan bakar (energi),

biaya

perawatan

dan

perbaikan,

biaya

pelumasan,

pembersihan, dan perbaikan menyeluruh (overhaul). 2.4

Karakteristik Material Yang Diangkut Material angkut memiliki karakteristik berbeda, sebagian diantaranya

berbentuk halus ada yang berbentuk kasar dan lain sebagainya.Bentuk luar dari material tersebut memiliki pengaruh yang besar dalam mendesain konveyor. Oleh karena itu sangat dibutuhkan pemahaman dan pengertian tentang sifat-sifat asli dari material yang akan diangkut. Pengetahuan ini dapat membantu dalam mendesain konveyoryang tepat, ekonomis dan optimal dengan minimal masalah dalam pengoperasian. Macam karakteristik, sifat fisik dan sifat mekanik dari muatan merupakan faktor yang penting untuk menentukan tipe dan pemakaian dari konveyor yang akan dipakai. Beban yang diangkut ada dua, yaitu : 1.

Muatan satuan (Unit Load) : Termasuk barang-barang potongan, seperti komponen mesin, peti kemasan, dll.



Page 11

Tugas Akhir

2.

Teknik Mesin

Muatan Curah (Bulk Load) : termasuk bermacam-macam barang timbunan (bulk), seperti bahan galian, batuan, tepung, semen, dll.

Muatan satuan (Unit load) akan memberikan data-data tertentu untuk menentukan desain konveyor yang akan digunakan yaitu : Ukuran, bentuk, berat, arah gerakan (situasi dan jarak), pertimbangan atas temperatur dan kelembaman. Sedangkan muatan curah (bulk load) akan memberikan data-data tertentu untuk menentukan desain konveyor yang akan digunakan yaitu : Berat timbunan, angle of response, berat kelembaman, mobilitas dari partikel, arah gerakan dan situasi dari medan. Beberapa informasi penting tentang material angkut yang perlu diketahui dalam perhitungan perancangan konveyor, antara lain yaitu : -

Ukuran lump size, grain dan powder.

-

Distribusi lump, grain dan powder (%).

-

Densitas material angkut (berat volume) (t/m3).

-

Angle of surcharge (sudut ketika material pada keadaan istrahat selama pergerakan konveyor).

-

Temperature (0C).

-

Karakteristik khusus : kekerasan, debu, kelengkepan, bubuk, kerapuhan.

-

Kondisi yang dibutuhkan selama diangkut.

-

Jenis material yang akan dipindahkan.



Page 12

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Dengan pertimbangan yang ada pada muatan, maka akan diperoleh kriteria dan tipe dari konveyor yang akan digunakan.

Tabel 2.1Berat Material Curah (bulk load) (Ref. 1, hal. 75) 2.5

Belt Conveyor (Sabuk Konveyor ) Belt conveyor dapat digunakan untuk memindahkan muatan satuan (unit

load) maupun muatan curah (bulk load) sepanjang garis lurus (horizontal) atau sudut inklinasi terbatas.Belt secara intensif digunakan disetiap cabang industri atau pertambangan.Pada industri pengecoran digunakan untuk membawa dan mendistribusikan pasir cetak, membawa bahan bakar di pembangkit daya,



Page 13

Tugas Akhir

Teknik Mesin

memindahkan bijih batubara pada unit pertambangan batubara (mining), diantaranya langkah processing pada industri makanan dan sebagainya. Kapasitas yang besar

(500 m3/jam sampai 5000 m3/jam atau lebih),

kemampuan untuk memindahkan bahan dalam jarak yang jauh (500 m sampai 1000 m atau lebih), perencanaan yang sederhana, berat mesin relatif ringan, pemeliharaan dan operasi yang mudah telah menjadikan belt conveyor secara luas digunakan sebagai mesin pemindaha bahan. Dipilihnya belt conveyor sebagai sarana transportasi bahan adalah karena tuntutan untuk meningkatkan produktifitas, menurunkan biaya produksi dan juga kebutuhan optimasi dalam rangka mempertinggi efisiensi kerja. Keuntungan penggunaan belt conveyor adalah 1.

Aliran penggangkutan berlangsung secara terus menerus tanpa terputus sehingga kerja lebih maksimal.

2.

Dapat beroperasi secara mendatar maupun miring dengan sudut maksimum sampai dengan 18.

3.

Baik digunakan dalam jarak tempuh jauh maupun dekat.

4.

Kapasitas dalam jumlah besar.

5.

Tidak mengganggu lingkungan sekitar karena tingkat kebisingan dan polusi rendah.



Page 14

Tugas Akhir

6.

Teknik Mesin

Faktor keamanan bagi operator lebih besar dibanding menggunakan truk atau kereta diatas rel.

7.

Menurunkan tingkat kecelakaan saat pekerja memindahkanmaterial.

8.

Perawatan mudah.

Kelemahan penggunaan belt conveyor adalah 1.

Sabuk sangat peka terhadap pengaruh luar, misalnya timbul kerusakan pada pinggir dan permukaan belt, sabuk bias sobek karena batuan yang keras dan tajam.

2.

Biaya pembuatan mahal.

3.

Sudut inklinasi terbatas.

Tabel 2.2 Rekomendasi sudut inklinasi yang diijinkan (Ref. 2, hal. 149)



Page 15

Tugas Akhir

2.6

Teknik Mesin

Jenis-Jenis Belt Conveyor. Belt conveyor dapat dicirikan dengan adanya sabuk atau kawat baja yang

berputar melingkari pulley penggerak dan didukung beberapa roller yang ditumpu oleh suatu struktur.Pengelompokan belt conveyor dapat dilakukan dari beberapa segi yaitu, arah lintasan, jumlah pulley penggerak, jenis sabuk dan lain-lain. 2.6.1 Berdasarkan Arah Lintasan Menurut arah dan gerakannya, conveyor dapat memiliki arah lintasan yang bermacam-macam tergantung dari kebutuhan dan area. Berdasarkan lintasannya gerak belt conveyor dapat diklasifikasikan sebagai berikut, yaitu : a.

Horizontal

b.

Inklinasi

c.

Dan kombinasi Horizontal dan Inklinasi

2.6.2 Cara Memindahkan Muatan Ditinjau dari caranya mengangkut muatan, belt conveyor dibagi atas dua kelompok, yaitu kontinu dan terputus. 1.

Pengangkutan beban secara kontinu Untuk memindahkan muatan yang berupa material curah dapat dilakukan

secara

kontinu,



dengan

kapasitas

dan

kecepatan

yang

Page 16

Tugas Akhir

Teknik Mesin

tetap.Sehingga distribusi muatan pada elemen pengangkut terbagi secara merata. 2.

Pengangkutan beban secara terputus-putus Untuk mengangkut beban yang berupa unit muatan seperti : balok, peti kemas, drum, kayu dan sebagainya, biasanya terputus-putus. Sehingga distribusi muatan pada elemen-elemen pengangkut tidak merata.

2.7

Kontruksi Belt Conveyor Elemen-elemen utama dari suatu sistem belt conveyor dapat dilihat pada

gambar 2.1 dibawah ini.

.

Gambar 2.1 Kontruksi Umum Belt Conveyor (Ref. 2, hal. 136) Keterangan Gambar : 1. Frame

6. Lower pulley

2. Drive Pulley

7. Drive unit

3. Take up pulley

8. Feed hopper



Page 17

Tugas Akhir

2.8

Teknik Mesin

4. Endless belt

9. Discharge

5. Upper pulley

10. Cleaner

Profile Conveyor Profil dasar conveyor secara umum adalah : a. Horizontal

Gambar 2.2 Horizontal Profile (Ref. 9, hal. 4) b. Incline

Gambar 2.3 Incline Profile (Ref. 9, hal. 6) c. Decline



Page 18

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Gambar 2.3 Decline Profile (Ref. 9, hal. 5) 2.9

Komponen-Komponen Belt Conveyor

2.9.1 Komponen Utama 2.9.1.1 Belt (Sabuk) Belt merupakan pembawa material dari satu titik ketitik lain dan mneruskan gaya putar. Belt ini diletakkan diatas carrying idlersehingga dapat bergerak dengan teratur dan merupakan komponen utama dalam desain sistem sabuk konveyor, karena : -

Sabuk merupakan komponen yang membawa material

-

Sabuk merupakan komponen yang bersentuhan langsung dengan material dan menerima segala perlakuan dari material contohnya pembebanan impact, abrasi dan lainnya.

-

Sabuk adalah komponen yang akan aus. Desain yang tidak baik akan mengakibatkan belt cepat aus dan sobek dan akan menyebabkan biaya yang mahal dalam perawatan.

Dalam merancang sebuah sistem konveyor perancang harus menggunakan standar lebar sabuk yang digunakan secara internasional.Standar lebar sabuk dalam milimeter adalah 400, 500, 600, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800,



Page 19

Tugas Akhir

Teknik Mesin

2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3200.Dalam inchi 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 72, 84, dan 96. 2.9.1.2 Pulley Adapun jenis-jenis pulley diantaranya, yaitu : 1.

Sistem Penggerak (Drive Pulley) Untuk menarik sabuk maka harus ditarik oleh sebuah atau beberapa drive pulley, dimana drive pulley ini digerakkan oleh motor listrik. Agar koefisien gesek antara sabuk dan pulley cukup besar, maka permukaan pulley penggerak dilapisi karet atau dengan cara memperbesar sudut kontak antara sabuk dan pulley penggerak.

Gambar 2.5 Drive Pulley (Ref.13) Perhitungan Diameter minimum pulley yang digunakan sebagai drive pulley dapat dicari dengan rumus persamaan, yaitu : Fakultas Teknoligi Industri


Page 20

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Dp k .i .……………(Ref. 4, hal. 84) Dimana : Dp = Diameter pulli (mm) k = Faktor lapisan sabuk yang digunakan harga 125 - 150 harga (untuk i = 2 sampai 6 dengan harga k = 125 dan i = 8 sampai 12 harga k = 150) i = Jumlah lapisan sabuk

Tabel 2.3 Standart Diameter Pulley (Ref. 6, hal.11.10) Perhitungan Lebar Pulley yang digunakan untuk menjaga agar sabuk tidak mudah terlepas dari pulley, maka lebar sabuk dianjurkan berkisar antara 100 sampai 200 (mm) lebih besar dari lebar sabuk. Dapat dicari dengan rumus : Bp = B + (100 sampai 200) ……………(Ref. 4, hal. 84)



Page 21

Tugas Akhir

2.

Teknik Mesin

Tail Pulley Merupakan pulley yang terletak dibelakang dari sistem konveyor. Dimana pulley ini merupakan tempat jatuhnya material untuk dibawa ke bagian depan dari konveyor. Kontruksi sama dengan head pulley, namun tidak dilengkapi penggerak.

3.

Bend Pulley Belt ditekuk dengan puli dan roller pembelok. Penggunaan roller pembelok adalah untuk merubah kemiringan sistem seperti dari arah horizontal menjadi sedikit miring.

4.

Snub Pulley Berfungsi untuk menjaga keseimbangan tegangan belt pada drive pulleydan di tail pulley.

5.

Pengencang Sabuk (Take-up Pulley) Perangkat yang mengencangkan sabuk yang kendur dan memberikan tegangan pada sabuk pada start awal. Pengencang sabuk berfungsi untuk mencegah lendutan yang berlebihan dan dapat menyesuaikan beban atau tegangan yanga ada, serta mereduksi adanya perpanjangan yang terjadi pada komponen penarik dengan tujuan utama agar sabuk dapat terus diputar oleh drive pulley diperlukan sistem alat bantu yang disebut take-up.



Page 22

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Pengencangan dapat dilakukan dengan menarik pulley dari terminalnya dengan menggunakan alat mekanis, seperti : pegas, ulir (screw), atau dengan menggunakan pemberat yang dihubungkan dengan tali yang berputar pada katrol. Jenis-jenis pengencangan sabuk sebagai berikut : a. Tipe Screw

Gambar. 2.6 Take up sistem tipe screw (Ref. 4, hal. 3) b. Tipe Vertikal Gravity (Counter Weight)

Gambar. 2.7 Take up sistem tipe vertikal gravity (Ref. 4, hal. 3) Fakultas Teknoligi Industri


Page 23

Tugas Akhir

Teknik Mesin

c. Tipe Horizontal Gravity

Gambar. 2.8 Take up sistem tipe horizontal gravity (Ref. 4, hal. 3) d. Tipe Power Sistem

Gambar. 2.9 Take up sistem tipe power (Ref. 4, hal. 3)



Page 24

Tugas Akhir

Teknik Mesin

2.9.1.3 Idler Sistem Roller

idler

merupakan elemen pendukung

sabuk selama proses

pengangkutan beban berlangsung. Idler roll biasanyaberbentuk silinder yang terbuat dari besi cor, yang berputar pada bantalan bush. Jumlahnya dapat satu, dua, tiga, sampai 5 buah roller. Lebar

roller

idler

ditentukan

berdasarkan

lebar

sabuk

uang

dipergunakan.Ukuran dan diameternya ditentukan berdasarkan beban muatan yang diterima.Semakin lebar sabuk yang dipergunakan, semakin panjang pula roller idler. Pada dasarnya ada dua macam bentuk susunan dari roller idler, yaitu bentuk flat yang terdiri dari hanya sebuah roller saja, dan troughed roller yang dapat terdiri dari tiga atau lima buah roller. Dibawah ini ada beberapa macam idler yang biasanya digunakan oleh dunia industri, yaitu : 1.

Impact Idler Impact idler umumnya terdiri dari 3 roller dan dilapisi karet, merupakan roll yang digunakan untuk menopang atau menahansabuk pada penerimaan material dan digunakan untuk menangani tumpahan dari material berat dengan menyerap daya benturan yang dihasilkan dari material yang jatuh juga untuk melindungi sabuk tidak mudah sobek atau mengalami kerusakan.



Page 25

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Central roller ditempatkan horizontal, sementara side roller diposisikan pada sudut 200, 250, 300,350, 400 atau 450.Kemiringan side roller dari garis horizontal pada umumnya disebut troughing.

Gambar 2.10 Tipe Troughing Impact Idler (Ref. 8, Hal.8) 2.

Carrying Idler (Troughing Carrying Idler) Meruapakan roller pembawa karena terletak dibawah sabuk yang membawa muatan.Berfungsi sebagai penumpu sabuk dan sebagai landasan luncur yang dipasang dengan jarak tertentu agar sabuk tidak meluncur kebawah. Pada umumnya troughing idler biasanya ada dua, tiga roller atau lebih tergantung dari material yang dibawanya dan berfungsi untuk menahan belt yang bergerak. Central roller ditempatkan horizontal, sementara side roller diposisikan pada sudut 200, 250, 300,350, 400 atau 450.Kemiringan side roller dari garis horizontal pada umumnya disebut troughing.



Page 26

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Gambar 2.11 Tipe Troughing Carrying Idler (Ref. 8, hal.7) 3.

Flat Return Idler (Single roll return roller) Flat return idler merupakan roller balik yang memiliki single roller berfungsi untuk menahan sabuk pada saat sabuk berjalan kembali. Idler ini terdiri dari roller dan dua bracket yang dipasang dibawah frame.

Gambar 2.12 Tipe Flate Return Idler (Ref. 8, hal. 7)



Page 27

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Dalam perancangan, panjang idler dibuat lebih panjang 100 sampai 200 mm dari lebar belt. Jarak idler tergantung pada belt dan jenis dari beban seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.4 Jarak Idler Maksimum Belt yang digunakan untuk muatan curah. (Ref. 1, hal. 70) 2.9.1.4 Rangka (Frame) Rangka penumpu berfungsi untuk tumpuan dari semua komponenkomponen sabuk konveyor serta mengarahkan aliran muatan yang dibawa. Rangka ini terdiri dari batang profil tegak, memanjang dan melintang yang disambung satu sama lainnya dengan menggunakan las, baut, atau keling. Untuk menumpu roller idler biasanya dipergunakan semacam tumpuan yang terbuat dari besi cor dengan bentuk profil L yang dipasangkan pada rangka penumpu dengan menggunakan mur dan baut.



Page 28

Tugas Akhir

Teknik Mesin

2.9.2 Komponen Pendukung Dalam pegoperasian dilapangan, banyak terdapat komponen-komponen pendukung yang ditambahkan pada sistem tersebut, diantaranya : 1.

Rubber Skirt (skirt board seal) Merupakan peralatan yang berfungsi mencegah agar material tidak tertumpah keluar dari belt berjalan pada saat memuat material.

2.

Plough scrapper Berfungsi membersihkan material yang tertumpah pada arah balik belt.Biasanya terdiri dari primary dan v-plough scrapper.

Gambar 2.13 Plough Scrapper (Ref.9, hal. 5) 3.

Scrapper (pembersih) Merupakan perangkat yang berfungsi membersihkan material yang menempel pada belt. Biasanya dipasang pada puli bagian depan atau disekitar Driving Pulley. Alat ini biasanya dipasang pada conveyor yang membawa material yang basah dan lengket.



Page 29

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Gambar 2.14Tipe Scratch Action Scraper (Ref. 4, hal. 8.2) 4.

Hopper/ chute Corong yang terletak diujung depan dan belakang belt conveyor, dimana material dimuat dan dicurahkan.

2.10 Jumlah Pulley Penggerak Ditinjau dari banyaknya pulley yang digerakkan sebagai penggerak, belt conveyor dibedakan menjadi empat, yaitu : 1.

Single Drive Yaitu belt conveyor yang memiliki sebuah pulley penggerak tanpa menggunakan snub pulley.

Gambar 2.15 Single Drive (Ref. 13, hal. 3) Fakultas Teknoligi Industri


Page 30

Tugas Akhir

2.

Teknik Mesin

Single Drive dengan Snub pulley Yaitu belt conveyor yang memiliki sebuah pulley penggerak dengan snub pulley.

Gambar 2.16 Single Drive dengan Snub pulley (Ref.13, hal. 3) 3.

Dual Drive Yaitu belt conveyor yang memiliki dua pulley penggerak dengan snub pulley.

Gambar 2.17 Dual Drive (Ref. 13, hal. 5) 2.11 Unit Penggerak Berfungsi untuk menggerakkan pulley pada belt conveyor. Daya motor ditransmisikan ke sabuk dengan friksi belt yang melalui pulley penggerak (driving pulley) yang digerakkan oleh motor listrik. Penggerak terdiri dari : pulley, motor, Fakultas Teknoligi Industri


Page 31

Tugas Akhir

Teknik Mesin

dan roda gigi transmisi, dan kadang alat pengereman (braking device) untuk mencegah slip. Diagram kontak (wraps) belt dengan pulley penngerak ditunjukkan pada gambar 2.18. Gambar a dan b menunjukkan pulli tunggal (single pulley drive) dengan sudut kontak α = 1800 dan α = 2100 sampai dengan 2300. Peningkatan sudut kontak seperti yang ditunjukkan Gambar b dapat diperoleh jika idler pembalik diletakkan lebih keatas dan jarak dengan pulli penggerak lebih dekat.Gambar c dan d menunjukkan dua pulli penggerak dengan sudut kontak 35 dan 480. Pada gambar e dan f adalah penggerak khusus dengan snub pulley dan pressure belts yang digunakan untuk konveyor panjang dan beban berat. Dari teori penggerak gesek (Hukum Euler) bahwa sabuk yang digunakan tidak akan slip jika : St ≤ Ssl. eµα ….…………(Ref. 1, hal. 72) Dimana : St= Tegangan sisi pengencang (tigth tension) Ssl= Tegangan sisi pembalik (slack tension) α = Sudut kontak pada sabuk dan pulli = 210, radian ( 1 rad = 57,3) e = Bilangan logaritma dasar e 2,718



Page 32

Tugas Akhir

Teknik Mesin

 = Faktor gesek pulley penggerak dimana besarnya : = 0,1

pulley besi tuang atau baja, lingkungan basah, kotor

= 0,15 pulley kayu, lingkungan basah, kotor = 0,2

pulley besi tuang atau baja, udara lembab, kotor

= 0,3

pulley besi tuang atau baja, udara kering, berdebu

= 0,35 pulley kayu, udara kering, berdebu = 0,4

pulley karet, udara kering, berdebu

Gambar 2.18.Susunan Penggerak belt conveyor (Ref. 2, hal 139) Fakultas Teknoligi Industri


Page 33

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Tabel 2.5Harga Koefisien gesek (Ref.4, hal.19) Gaya tarik keliling Wopada puli penggerak dengan mengabaikan losses pada pulli penngerak dengan mengacu pada kekuatan sabuk. Wo= St – St1 ……………(Ref. 2, hal 121) Dari persamaan diatas besar gaya tarik yang dapat ditransmisikan oleh pulli penggerak ke sabuk meningkat dengan pertambahan sudut kontak. Koefisien gesek dan tarikan sabukt,besar koefisien gesek tergantung pada permukaan pulli dan sudut kontak. Untuk besaran koefisien gesek dapat dilihat tabel 2.5. 2.12 Perhitungan Sabuk Konveyor Untuk menentukan dimensi belt dan kebutuhan daya motor, diperlukan data awal yang diperlukan adalah karakteristik muatan yang dipindahkan, geometri konveyor, dan kondisi operasi (kering, atau berdebu, outdoors atau indoors, metode pengisian dan pengeluaran). Fakultas Teknoligi Industri


Page 34

Tugas Akhir

2.12.1

Teknik Mesin

Lebar Sabuk

Sabuk yang direncanakan akan ditumpu dengan menggunakan troughing carrier idler 3 roller. Rumus yang digunakan dapat dilihat dibawah ini yaitu : B = (Q/324.v..C1)1/2 ……………..(Ref.1, hal. 82) Dimana : B = Lebar Sabuk (m) Q = Kapasitas (ton/jam) A = Kecepatan belt (m/dtk)  = Densitas (kg/m3) C1 = Faktor koreksi Faktor koreksi C1untuk sabuk dengan penyangga troughed idler :  = 0 - 10,

C1= 1,0

 = 10 - 15,

C1= 0,95

 = 15 - 20,

C1= 0,90

> 20,

C1= 0,85



Page 35

Tugas Akhir

2.12.2

Teknik Mesin

Menentukan Tahanan Gerak Sabuk

Jika muatan dipindahkan oleh bagian pembawa muatan sabuk konveyor, bagian pembawa muatan (load carrying member) dan bagian penarik (pulling member) bergerak secara kontinu sepanjang garis lurus (rectilinear) terhadapa idler akan menyebabkan losses gesekan sabuk dengan idler, gesekan didalam bearing (roller atau ball bearing), dan bending pada roller. Gaya tahanan pada bagian yang dibebani muatan : W1 = (q + qb + q’p ) L.w’cos β ± (q + qb ) L.sin β = (q+qb +q’p )Lhor w’± (q+qp )H ……..………(Ref. 1, hal.76) Gaya tahanan pada bagian yang dibebani muatan (gerak balik) : W1 = ( qb+ q”p ) Lw’cos β ± qb L sin β = (qb+ qp ) Lhor w’ ± qp ) H …………..…(Ref. 1, hal.76) Dimana : q = Berat muatan persatuan panjang (kg/m) qb= Berat sabuk persatuan panjang (Kg/m) q’p = Berat bagian roll yang berputar atau sisi atas (kg/m) q”p = Berat bagian roll yang berputar atau sisi balik (bawah) (kg/m) β = Sudut inklinasi conveyor terhadap bidang horizontal L = Panjang bagian lurus (m) Fakultas Teknoligi Industri


Page 36

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Lhor = Panjang proyeksi mendatar bagian garis lurus (m) H = Beda elevasi bagian awal dan akhir (m) w’ = Koefisien tahanan sabuk terhadap roller bearing

Berat idler dari komponen tergantung dari desain dan ukuran dan dibawah ini adalah rumus untuk untuk menghitung berat idler yaitu : Untuk troughed idler : G’p = 10 B +7 (kg) ………..……(Ref. 1, hal.77) Untuk flat idler : G”p = 10 B +3 (kg) ……………(Ref. 1, hal.77) Sehingga berat idler rotating part per meter adalah : ′

(kg/m)

qp’ =

.……………(Ref. 1, hal.77) "

qp” =

(kg/m)

…..…………(Ref. 1, hal.77)



Page 37

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Harga masing-masing dari koefisien tahanan w’ didapt dilihat pada tabel 2.4 Untuk rolling bearing. Sedangkan untuk sliding bearing harga w’ akan lebih besar 3 sampai 4 dari rolling heating. Karakteristik Kondisi Operasional Operasional di tempat yang bersih, kering, tidak ada debu bersifat abrasif Operasional ditempat panas, terdapat sejumlah debu yang bersifat abrasif, kelembaban udara normal Operasional diluar ruangan banyak debu abrasif, kelembaban udara tinggi atau sebab lain yang mempengaruhi unjuk kerja bantalan

Faktor w' untuk idler Flat Idler Trough Idler 0,018

0,020

0,022

0,025

0,035

0,040

Tabel 2.6 Koefisien Tahanan Belt Terhadap Roller Bearing (Ref.2, hal. 149) Ketika bagian penarik meleati pulley, sprocket atau drum, terjadi tegangan kendor (salck tension) akibat tarikan pengencang (tigh side tension) membelok pada puli, sprocket atau drum. Dalam praktik nilai tahanan pada pulli, sprocket atau drum, antara 3 sampai 10 persen dari St, umumnya antara 5 sampai 7 persen, sehingga : S’sl (1,05 – 1,07) S’t ……...……(Ref. 2, hal. 120) Fakultas Teknoligi Industri


Page 38

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Jika puli, sprocket, atau drum yang bekerja sebagai pengencang roda gigi juga menjadi penggerak konveyor, tahanan yang terjadi diantara 3 sampai 5 persen jumlah tegangan pengencang St dan kendor (slack) Ssl, maka : Wdr= k’ (St +Ssl) = (0,03 0,05) (St + Ssl) .……(Ref. 2, hal. 120) 2.12.3

Menentukan Tarikan Efektif Dan Daya Motor

2.12.3.1 Tarikan Efektif Belt Bagian penarik (pulling member) dibagi menjadi bagian yang lurus (separate rectilinear) dan bagian kurvalinier (curvaliniear section).Titik sambung bagian ini diberi nomor dan tegangan dari pulling member pada pengencang dan pembelok (slack stands) ditentukan dari titik ke titik tersebut. Jumlah tegangan diperoleh dengan menjumlahkan tegangan pada titik ke titik tersebut. Si = Si – 1 + W(i-1) to i …..……….(Ref. 2, hal. 121) Dimana : Si = Tarikan pada titik i Si – 1 = Tarikan pada titik i-1 W(i-1) to I = Tahanan pada bagian diantara titik-titik



Page 39

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Jika Ssl adalah tarikan pada sisi pembalik dan St adalah tarikan pada sisi pengencang maka tegangan atau tarikan efektif menjadi : Wo= St - Ssl …………….(Ref. 2, hal.121) Dimana : Wo= Tarikan efektif (kg) Jika tahanan poros penggerak adalah Wdr = Wn to 1, maka : Wo= St - Ssl + Wn to 1 ……………(Ref. 2, hal.121) 2.12.3.2 Daya Motor Untuk kebutuhan sistem transmisi daya mekanik yang dihasilkan melalui energy listrik yang berupa gerak putar dengan kecepatan tetap, sistem trasmisi ini dibuat dalam bentuk universal dengan karakteristik yang bervariasi dengan konstruksi yang terdiri atas susunan helical gear transmisi beikut reducer. Desain yang kompak sangat disukai karena operasional yang hampir tanpa gangguan. Daya motor yang diperlukan oleh mesin pemindah dalam hal ini sabukkonveyor adalah : N=

(hp)



…...………(Ref. 2, hal. 122) Fakultas Teknoligi Industri


Page 40

Tugas Akhir

Teknik Mesin

N = Wo.v (kw) ...…………(Ref. 2, hal. 122) Dimana : N = Daya motor (kW) Wo= Tarikan efektif (kg) v = Kecepatan pulling member (m/det) ηg= Efisiensi roda gigi transmisi, termasuk rugi-rugi transmisi

Tabel 2.7Efisiensi Transmisi (Ref. 6, hal 12.9)

Tabel 2.8Standar Daya (Ref.6, hal 12.9) Fakultas Teknoligi Industri


Page 41

Tugas Akhir

Teknik Mesin

2.12.3.3 Pemeriksaan Momen Start Motor Penggerak Pada saat start, motor harus mampu menghasilkan torsi yang lebih besar untuk mengatasi beban statis dan beban dinamis dari perlegkapan yang digunakan. Mstart = Mstatis + Mdinamis 1.

Besarnya momen tahanan statis pada poros motor : = 974

…………….(Ref. 3, hal. 47) Dimana : Mstatis = Momen tahanan statis (kg.m) n = Putaran motor (rpm) N = Daya motor yang dihasilkan pada gerak konstan (kW) 2. Besarnya momen gaya dinamis pada waktu percepatan : =

. 375.

+

0,975. . . …………….(Ref. 2, hal. 48)



Page 42

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Dimana : GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor (rotor, kopling), (kg/m2)  = Koefisien karena pengaruh mekanisme transmisi (harga = 1,1 sampai 1,25) v = Kecepatan (m/det)  = Efisiensi total mekanisme  = 80  ts = Waktu start (3-8) detik G’ =Wo = Bobot muatan yang dipindahkan 3.

Pemeriksaan motor terhadap beban lebih. Berdasarkan spesifikasi motor listrik yang dipakai didapatkan Mstart/Mstatis = 2,4 (yang diijinkan). …………….(Ref. 1, hal. 52)

4. Maka, Beban lebih motor selama start (Mstart = Mstatis) adalah :

=

…………….(Ref. 2, hal. 52)



Page 43

Tugas Akhir

2.12.4

Teknik Mesin

Belt (Sabuk)

Sabuk untuk belt conveyor yang dipergunakan sebagai penumpu beban, dapat dibuat dari bahan tekstil (tektile belt) atau logam (metal belt).Kawat baja yang dianyam dengan bentuk dan ukuran tertentu dapat dipergunakan sebagai sabuk (steel wire belt).Konveyor tipe ini dipergunakan untuk keperluan khusus dengan kondisi operasi yang tertentu. Sabukkonveyor harus memenuhi persyaratan : 1.

Tidak menyerap air (low hygroscopicity)

2.

Kekuatan tinggi, ringan

3.

Pertambahan panjang spesifik rendah (low specific elongation, fleksibilitas tinggi)

4.

Lapisan tidak mudah lepas (high resistivity to ply separation)

5.

Tahan lama (long service life).

Ditinjau dari persyaratan-persyaratan diatas sabuk berlapis karet adalah yang terbaik.Belt textile berlapis karet terbuat dari beberapa lapisan yang dikenal dengan lapisan (ply). Lapisan-lapisan tersebut dihubungkan dengan menggunakan karet alam maupun sintesis.Belt dilengkapi dengan cover karet untuk melindungi textile dari kerusakan-kerusakan.Karena beberapa jenis material yang dibawa mempunyai



Page 44

Tugas Akhir

Teknik Mesin

sifat abrasive.Penampang belt (Struktur fabric belt)dapat dilihat gambar 2.15 dibawah ini :

Gambar 2.20 Struktur fabric belt (Ref. 8, hal. 3) Berat tiap meter rubberized textile belt dapat ditentukan dengan persamaan berikut : qb = 1,1B (I.i+δ1+δ2) …...………(Ref. 2, hal. 136)

Dimana : qb= Berat tiap meter rubberized textile belt (kg/m) B = Lebar belt (mm) δ1 = Tebal cover atas (mm)



Page 45

Tugas Akhir

Teknik Mesin

δ2 = Tebal cover bawah (mm) Tebal satu lapis δI tidak termasuk rubber skim coat adalah 1,25 (mm) untuk ordinary cotton belt ; 1,9 (mm) untuk high strength belt ; 2 (mm) untuk cotton duck fabric ; 0,9 sampai dengan 1,4 (mm) untuk synthetic fabrics. Ada 2 tipe dari carcass.Textile fabric dan steel cord.Berdasarkan hal tersebut ada 2 tipe belt yang penamaannya dihubungkan dengan jenis carcass pada belt, 2 tipe dari belt tersebut adalah textile fabric belt dan steel cord belt. Kekuatan belt conveyor bukan dilihat berdasarkan ketebalannya melainkan pada jumlah penguat (ply) dan tegangan tarik per ply (tensile strenght). Ditinjau dari struktur lapisan penguatnya, tipe belt dibagi dalam dua jenis yaitu : 1. Textile Fabric Belt Belt dengan penguat jenis fabric adalah sabuk dengan lapisan penguat (ply) yang terbuat dari serat tekstil (serat buatan).Lapisan penguat tersebut biasanya disebut carcass.Carcass terbagi dalam bebrapa jenis, antara lain : a.

Nylon atau polymide (NN)

b.

Polyester, serat sintetis terilene, trevira dan diolen

c.

Cotton

d.

Vynylon fabric (VN)

e.

Polyvinil (KN)



Page 46

Tugas Akhir

Teknik Mesin

f.

Aramide fiber

Fabric merupakan rajutan yang terdiri dari serat memanjang (Wrap) dan serat pengisi dengan arah melintang (Weft).Jenis rajutan yang sering dipakai pada fabric belt adalah plain wave. Jumlah lapisan sabuk yang dipakai tergantung dari lebar sabukt.Hubungan antara lebar dengan jumlah lapisan(ply) dapat dilihat pada tabel 2.10. Sedangkan untuk mengetahui ketebalan dari cover dapat dihubungkan dengan jenis material yang membebani belt. Dikarenakan setiap jenis material mempunyai ukuran dan karakteristik yang berbeda.Ketebalan belt dapat ditentukan dari tabel 2.10.

Tabel 2.9 Jumlah Lapisan Belt yang disarankan (Ref.2, hal. 137)



Page 47

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Tabel 2.10Tebal Cover Belt Yang dianjurkan (Ref. 8, hal. 3) 2.

Steel Cord Belt Steel cord beltadalah belt yang lapisan penguatnya terbuat dari serat

baja yang di galvanizing. Tujuan galvanizing adalah untuk mencegah terjadinya karat pada kawat akibat adanya rembesan air atau udara.Steel cord belt biasanya digunakan pada konveyor yang membawa beban berat. Pada belt jenis ini tidak terdapat lapisan penguat (ply), yang ada hanya batangan kawat sling yang dirajut sedemikian rupa sehingga membentuk suatu anyaman kawat baja.Berikut dapat dilihat kontruksi dari steel cord belt pada gambar berikut dibawah ini.

Gambar 2.21Potongan Steel cord belt (Ref.9, hal. 10.1) Fakultas Teknoligi Industri


Page 48

Tugas Akhir

Teknik Mesin

2.13 Pemeriksaan Kekuatan Lapisan (carcass) Sabuk Kekuatan lapisan sabuk dapat dicari dengan menggunakan rumus persamaan dibawah ini, yaitu : Textile fabric carcass strength =

.

…………...(Ref. 12, hal. 48) Dimana : Smax = Tarikan teoritis belt maksimum (kg) B = Lebar sabuk (mm) 2.14 Pemeriksaan Lapisan Sabuk Jumlah lapisan sabuk (i) yang diperlukan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus persamaan sebagai berikut : i >

. .

…………...(Ref. 2, hal. 137) Dimana : i= Jumlah lapisan sabuk Smax = Tarikan teoritis belt maksimum (kg) Kt =Kekutan tarik belt per cm lebar lapisan (kg/cm) B = Lebar belt (cm) k= Faktor keselamatan Fakultas Teknoligi Industri


Page 49

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Tabel 2.11 Faktor keselamatan k sesuai jumlah lapisan belt . (Ref.5, hal. 137) 2.15

Pemeriksaan Kekuatan Sabuk Untuk mengetahui kemampuan sabuk dalam mengangkut beban, kekuatan

sabuk perlu diperiksa dengan cara menghitung besarnya faktor keamanan, menurut persamaan dibawah ini : Sf =

.

.……………(Ref. 2, hal. 71) Dimana : Kt = Kekuatan tarik sabuk persatuan lebar (kg/cm) Tmax = Kekuatan tarik maksimum yang diterima sabuk (kg) B = Lebar sabuk (cm) Sf = Faktor keamanan Dari perhitungan diatas diketahui bahwa factor keamanan sabuk cukup besar.Hal ini menyatakan bahwa sabuk yang dipilih aman untuk dipergunakan.



Page 50

Tugas Akhir

2.16

Teknik Mesin

Kapasitas Dan Kecepatan Kecepatan dan kapasitas sabuk konveyor tergantung dari jenis material yang

dipindahkan serta dimensi sabuk yang dipergunakan.Bahan-bahan yang tidak mudah rusak dan memiliki berat jenis yang cukup besar dapat diangkut dengan kecepatan tinggi. 2.16.3

Kapasitas

Untuk kapasitas pengangkutan tertentu dapat dipilih dan lebar sabuk yang tepat.Semakin lebar sabuk, semakain besar kapasitasnya. Pada perencanaan konveyor, biasanya dipilih kecepatan rendah dengan lebar sabuk yang lebih besar, mengingat faktor dinamis yang timbul pada kecepatan tinggi yang mengakibatkan impact dan gaya inersia terhadap muatan yang dapat merusak bahan. Rumus Kapasitas yaitu : Q = 60 .A .v . (Horizontal) ………...……(Ref. 4, hal. 8) Q = 60 .A .v . . s

(Inklinasi) …...…………(Ref. 5, hal. 8)

Dimana : Q = Kapasitas (ton/jam) A = Luas penampang beban (m2)



Page 51

Tugas Akhir

Teknik Mesin

v = Kecepatan belt (m/s) γ = Densitas material (kg/m3) s = Koeffisien sudut incline/ decline

Tabel 2.12 Koeffisien sudut incline/ decline (Ref. 4, hal. 11)



Page 52

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Tabel 2.13Koreksi Lebar Sabuk, Kecepatan dengan Kapasitas (Ref.11, hal. 38) 2.16.4

Kecepatan

Kecepatan konveyor dapat dicari dengan rumus kapasitas setelah diketahui lebar belt, karakteristik material, dan penentuan kapasitas.Kecepatan sabuk dapat meningkat sebanding dengan lebar belt dan kecocokan kecepatan yang tergantung pada karakteristik dari material, khusunya ukuran lump size material.

Tabel 2.14.Kecepatan Sabuk yang direkomendaikan. (Ref. 1, hal. 76) Fakultas Teknoligi Industri


Page 53

Tugas Akhir

2.17

Teknik Mesin

Cross-Sectional Area of Load Untuk menentukan daerah penampang aliranbeban (A), dapat menggunakan

hubungan dasar geometric yang dapat dihitung dari sudut troughing dan sudut surcharge dari potongan lebar sabuk lebar yang digunakan yang terbentuk. Gambar 2.17 memperlihatkan luas penampang beban pada sabuk yang dibentuk oleh 3 roller idler dengan sudut troughing  dan surcharge .

Gambar 2.22.Cross-Sectional Area of Load (Ref. 6, hal. 11.5) Untuk perhitungan luas penampang beban (cross-sectional Area of load) dengan menggunakan rumus dibawah ini : A = K (0,9 x B – 0,05)2 …....…………(Ref. 4, hal. 8) Dimana : A = Luas penampang beban (m2) K = Koeefisien luas penampang



Page 54

Tugas Akhir

Teknik Mesin

B = Lebar Sabuk (m)

Tabel 2.15Koeffisien Luas Penampang “K”. (Ref. 4, hal.8) Surcharge Angle Type & Condition of Materials (degree) 10 Dry fine materials 20 When bulk material (coal, gravel, most ores, etc) are transported by ordinary equipment under ordinary conditions 30 When the material is comparatively large and the loading facility is properly arranged so that the material is constantly loaded on the belt in a uniform an full manner.

Tabel 2.16Surcahrge Angle of Material (Ref. 4, hal.9)



Page 55

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Tabel 2.17Area of Load Cross Section (Ref. 4, hal.11) 2.18 Poros Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin.Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran, peranan utama utama transmisi seperti itu dipegang oleh poros. 2.18.3

Daya Rencana

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak (kW), maka berbagai factor kemanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa diambil kecil.Jika factor koreksi adalah fc. Fakultas Teknoligi Industri


Page 56

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Pd = fc.P ...……………(Ref. 4, hal. 7) Dimana : Pd = Daya rencana (kW)

Tabel 2.18Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan (Ref. 3, hal. 7) 2.18.4

Momen Puntir Rencana

Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana) adalah T (kg.mm) maka :

 = 9,74 10

……………...(Ref. 4, hal. 7) Dimana : T = Momen rencana (N.mm) Pd = Daya rencana (kW) n1 = Putaran poros (rpm) Fakultas Teknoligi Industri


Page 57

Tugas Akhir

Teknik Mesin

2.18.5 Tegangan geser yang diijinkan Tegangan geser yang diijinkan dapat dicari dengan menggunakan persamaan dibawah ini : 

τa =

...……………(Ref. 3, hal. 8) Dimana : a = Tegangan geser yang diijinkan (N/mm2) B = Kekuatan tarik (N/mm2) Sf1= Faktor kemanan untuk bahan S-C (diambil 6) Sf2= Faktor kemanan beban alur pasak (antara 1,3 sampai 3,0) 2.18.6

Diameter poros yang diijinkan

Untuk menghitung diameter poros yang akan digunakan menggunakan rumus dibawah ini, yaitu :

=

5,1

……...………(Ref. 3, hal. 8)



Page 58

Tugas Akhir

Teknik Mesin

Dimana : ds = Diameter poros (mm) τa = Tegangan geser (N/mm2) Kt = factor koreksi untuk momen puntir yang dianjurkan oleh ASME = 1,0 (Jika beban dikenakan secara halus) = 1,0– 1,5 (Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan) = 1,5– 3,0 (Jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan besar) Cb = Factor beban lentur 1,2 – 2,3 (jika diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan lentur maka diambil = 1,0 T = Momen rencana (N.mm)



Page 59

BAB II LANDASAN TEORI. Mesin pemindahan bahan (material handling equipment) adalah peralatan

Recommend Documents