BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1
Diagram Alur Perakitan Trolley Crane Jalan Elektrik dengan Daya Angkat Manual Proses perancangan alur kerja perakitan Trolley CraneHoistJalan Elektrik dengan Daya AngkatManual ini seperti terlihat padaGambar 3.1.
3.2
Perencanaan Konstruksi Dalam perencanaan konstruksi dapat dimulai dengan penetapan kecepatan angkat beban oleh rantai yang tergulung pada drum yang gerakannya mendapatkan transmisi dari Roda Operasi. Roda Operasi ialah pengikat penggerak (kerekan) yang digunakan apabila poros yang akan diputar berada jauh diatas lantai seperti pada pengangkat rantai, crane yang jalan digerakkan oleh tangan atau pengangkat rantai yang digunakan untuk mengangkat beban dengan tenaga manual. Dalam disainnya, roda operasi mempunyai sprocket rantai yang hanya berbeda pada jumlah gigi yang lebih banyak dan diameter batang rantai yang lebih kecil dari pada diameter batang rantai pengangkat beban. Poros roda penggerak digerakkan dengan menarik rantai pada untaian kiri atau kanan suatu rantai kontinyu atau rantai tidak berujung. Tarikan tangan pada rantai penggerak dapat ditunjukkan dalam tabel 4. Referensi Fuad N., Rudenko N,Mesin Pengangkat, Bab 7 halaman 226, karena tarikan badan dapat membantu, maka jarak lintasan yang dapat ditempuh oleh seorang operator bisa mencapai maksimum 1 (satu) meter, dengan kecepatan operasi, c = 0,6 m/dt, dengan tarikan beban, K rata-rata 25 kg. Yang akan menghasilkan daya sebesar N = 15 kgm/dt. Rantai pada roda operasi umumnya memiliki diameter batang 5 - 6 mm, panjang bagian dalam, l = 18,5 mm, lebar bagian dalam, b = 8 mm/dt. Diameter kisar roda operasi dapat dihitung dengan rumus (pada Bab II halaman 20) : D =
Bila jumlah gigi banyak (z > 9) dengan rumus: D≈
=
........................................................................... .(.Pers.
1).
Tabel 4. Kerja Maksimum Setiap Orang. (Fuad N., Rudenko N, terjemahan Mesin Pemindah Bahan, Penerbit Erlangga.) No.
Periode Operasi
Pada Rantai Penarik
1.
Operasi terus-menerus (continue)
20 kg
2
Operasi tidaklebih 5 menit
40 kg
Kebutuhan panjang rantai, (tak berujung), maka = 2 x (ketinggian roda operasi dikurangi 800 mm). Hal ini supaya rantai tidak menyentuh lantai. Rumus Kerja, K = Qh/
,s atau K = Q v/c
.................(Pers. 2)
(Rudenko N, Mesin Pengangkat, Bab 8 halaman 233) Dimana: K = Kerja yang dilakukan operator untuk menarik rantai ( tidak boleh lebih dari harga di Tabel 4 yaitu antara 20 – 40 kg) Q = bobot (berat) beban, kg h = jarak ketinggian yang ditempuh beban dalam m s = lintasan gaya K yang bersesuai dengan lintasan ketinggian, h. v = kecepatan pengangkat beban c = kecepatan pada titik kerja gaya penggerak (c = 30 s/d 45 m/menit) = efisiensi mekanisme peralatan roda operasi Dari rumus K diatas dapat dihitung sebagai berikut: Diketahui: (Basis perhitungan dalam waktu 1 detik) Q = bobot benda + bobot rantai dan hook = (1000 +12) kg = 1012 kg h = ketinggian yang dicapai benda dalam 1 detik = 1 cm v = kecepatan mengangkat benda = 0,01 m/dt s = lintasan yang ditempuh gaya tarikan rantai diasumsikan = 0,48 m. c = kecepatan pada titik kerja gaya penggerak rata-rata = 30 – 45 m/menit, disini = 0,48 m/dt
= efisiensi mekanisme peralatan roda operasi = 0.9 Daya tenaga operator, A . = Daya yang dihasilkan Hoist, N/ Disini kecepatan pada titik kerja gaya penggerak, c = Lintasan rantai pada roda operasi (pengerek), s = 0,48 m/dt.= 0,48 m/dt x 60 dt/menit = 28,8 m/menit ( masih memenuhi karena dibawah diantara nilai 30 - 45 m/menit) Dalam persamaan dibawah: Kerja menarik rantai yang dilakukan operator, A = kerja yang dihasilkan untuk mengangkat beban, N. A = K.c ;
N = Q.v/
K.c = Q.v/
;
K = Q.v/c Karena c = 0,48 m/dt,
Maka K
................................Pers. 2
K= K = 23,426 kg maka K = masih dalam batas nilai di tabel 4. Yaitu antara 20 – 40 kg (Bab III halaman 25) Jadi gaya tarik operator seberat 23,426 kg dengan lintasan sepanjang 0,48 m/dt. Selanjutnya
perhitungan
untuk
datakebutuhan
komponen
dijelaskan dibawah sebagai berikut: 3.2.1. Menghitung Daya Crane Hoist Beban hook (pengait) + rantai Kecepatam angkatbeban
= 12 kg = 12 x 9.8 =11.7 N
)
= 1 cm/detik = 0.01 m/s
Beban max benda yang diangkat = 1000 kg = 1 Ton Efisiensi hoist 1 kgf
=
=
= 0.9
Newton
Daya hoist, N = Q.v/75.
Hp = Q.v/
Nm/dt.
(Rudenko N, Mesin Pengangkat, Bab 11 halaman 292) Daya hoist N
=
N
=
.....(Pers 3).
=
=
Nm/second
N= 110.270 Karena 1 Nm/s = 1 watt maka, besar daya (N) = 110,270 watt Karena 1 HP = 750 watt, maka besar daya (N) = = 0,147 HP. Keterangan: Kebutuhan daya = 0,147 HP masih dapat dihandle dengan kekuatan tangan manusia.
3.2.2. Merencanakan Rantai yang Digunakan untuk Mengangkat Beban. Jenis rantai yang dipilih adalah rantai jenis lasan dari baja alloy tipe dengan kekuatan tarik = 85 kg/mm2 Beban putus rantai =
=
(Tabel 2, Bab II).
x K...................................... (Pers. 4).
= Beban yang diijinkan maksimal = faktor keamanan untuk Rantai lasan yang dilas, dikalibrasi& tidak dikalibrasi yang digerakkan dengan tangan = 3. (Tabel I. Bab II). = diameter batang rantai (mm) = diameter puli pada hook D ≥ 2d (untuk tenaga tarik dengan tangan)
σu = Tegangan putus rantai dengan bahan SNC2=
= 85
(dari
Tabel 2. Bab II, Batas Mulur dan Kekuatan Tarik Baja Khrom–Nikel) F3= Gaya yang diangkat = Gaya beban + Gaya rantai (Gayahook) A = Luas penampang batang rantai = Gaya beban = 1000 kg = Gaya hook + Gaya rantai = 12 kg =
+
= (1000 + 12) kg= 1012 kg
x K= Tegangan Putus = Gaya beban maks x faktor keamanan/persatuan luas
σu= A= π/4 x d2
; (Sularsa & Suga, Perencanaan Bahan Mesin)..(Pers.5). .................................................(Pers.6).
Penyelesaian untuk menghitung diameter (d) batang rantai:
Dengan faktor keamanan (K) =3, maka
σu =
=
σu= Tegangan putus
= = 85
=
= d=
=
= 45.5
= 6,745 ≈ 7mm.
Maka diameter bahan rantai yang dipakai = 7 mm.
3.2.3. Merencanakan Panjang Rantai Pengangkat Beban. Karena puli dan drum terpasang pada Troli yang tingginya 5 meter dari tanah, maka panjang rantai yang diperlukan = 5 meter belum termasuk yang digunakan untuk mengikat pada drum dan pengait (hook).
3.2.4. Merencanakan Kebutuhan Panjang Rantai Roda Operasi (Kerekan) Sesuai referensi N. Rudenko,Mesin Pengangkat, Bab 8 halaman 233.Bahwa kebutuhan panjang rantai, karena rantai tidak berujung maka panjangnya = 2 x (ketinggian roda operasi dikurangi 800 mm). Jika tinggi Trolly dari permukaan tanah = 5 meter,panjang rantai yang dibutuhkan = 2 (5000 mm – 800mm) = 8400 mm = 8,4 meter.
3.2.5. Menetapkan Diameter Batang Rantai Roda Operasi (Kerekan) Untuk menetapkan diameter batang rantai dapat menggunakan referensi N. Rudenko,Mesin Pengangkat, Bab 7 halaman 226, sebagai beikut,Diameter batang rantai pada roda operasi lebih kecil dari pada diameter batang rantai pengangkat bebanya karena besarnya gaya tarik yang dihasilkan oleh operator relatif kecil yaitu maksimum 40 kg untuk kerja maksimum 5 menit (Tabel 4. Bab III halaman 26). Rantai pada roda operasi umumnya memiliki: diameter batang 5 - 6 mm, panjang bagian dalam, l = 18,5 mm, lebar bagian dalam, b = 8 mm.
3.2.6. Menetapkan Diameter Roda Operasi (Sprocket). Untuk menetapkan diameter Roda Operasi
dapat
dengan
menggunakan rumus Sprocket di Bab II halaman 20 d1 = Diagram
mekanisme
pengangkat
penggerak
tangan,
dapat
diterangkan sebagai berikut. Gerakan ditranmisikan dari panjang lintasan tarikan rantai oleh tanganmelalui tiga pasang roda gigi (masing-masing satu poros) lurus ke drum yang dipasang pada poros IIIdengan diameter d31, dimana rantai
pengangkat beban
digulung pada saat beban Q
diangkat, seperti terlihat pada Gambar 3.4. Roda gigi d1 dan d11 diputar kekiri menggerakkan roda gigi d2 dan d21 kearah kanan dan diteruskan memutar roda gigi d3 dan d31 kekiri, menggulung rantai pengangkat beban. Bila diketahui : N1 = Gaya angkat dari Roda gigi I dengan diameter d1 N11= Gaya angkat dari Roda gigi II dengan diameter d11 N2= Gaya angkat dari Roda gigi II dengan diameter d2 N21= Gaya angkat dari Roda gigi II dengan diameter d21 N3= Gaya angkat dari Roda gigi II dengan diameter d3 N31= Gaya angkat dari Roda gigi II dengan diameter d31 Perbandingan diameter d1: d11 =1 : 3; d2 : d21 = 1 : 4; d3 : d31= 1 : 4. Maka sesuai rumus persamaan 1, (Bab 2 halaman 21) 1). Jumlah gigi dalam roda I, z > 9, dipilih = 20 d1 =
= 12,75 cm.
Jadi diameter roda gigi I yang besar = 12,75 cm maka N11 =
Karena
N11 = d11 =
.........(Pers.7)
= 70,348 kg. =
= 4,25 cm
Jadi diameter roda gigi I yang kecil, d11 = 4,25 cm
2). Untuk Roda gigi II, dipilih = z > 9, dipilih = 25
d2 =
=
= 15,93 cm
Jadi diameter roda gigi II yang besar,d2 = 15,93 cm maka N21 =
Analog karena
Karena N2 = N11 = 70,348 kg, (panjang lintasan sama) N21 =
d21=
= 281,392 kg. =
= 3,983 1
Jadi diameter roda gigi II yang kecild2 ,
= 3,98 cm
3). Untuk roda gigi III, dipilih z >9, dipilih =25
d3 =
=
= 15,93 cm
Jadi diameter roda gigi III yang besar, d3 = 15,93 cm maka N31 =
Analog karena
Karena N3 = N21 = 281,392 kg, (panjang lintasan sama) N31 =
= 1125 kg.
Gaya angkat Beban = 1125 kg x d31=
=
= 1125 x 0.9 = 1012 kg.
= 3,99 cm
Jadi diameter roda gigi III yang kecil, d31 = 3,99 cm Mekanisme kerja yang dilakukan operator dapat dijelaskan;setiappanjang lintasan 48 cm yang digerakkan tangan di roda gigi d1 akanmenjadi 16 cm di lintasan
d11 =tetap 16 cmdilintasan roda gigi d2 yang kemudian
menghasilkan lintasan 4 cm di d21 = tetap 4 cm di roda gigi d3 yang akhirnya menghasilkan lintasan 1 cm pada putaran drum d31 sebagai penggulung rantai pengangkat beban.
Sehingga kecepatan maksimum
angkat beban = 1 cm/dt.
Rantai Pengerek Roda Operasi ditarik kebawah dengan lintasan 48 cm/dt. Memutar roda gigi d1 dan d11 kearah kiri
d1 1
d2 1
d 1
d 2
d3 1
d 3
Rantai Pengangkat beban Naik 1 cm /dt. h = 5m
Gambar 3.4. Mekanisme Roda Operasi (kerekan) Pengangkat Beban
