Sidang Tugas Akhir Bidang Studi : Desain
PERANCANGAN OVERHEAD CRANE TIPE EKWE 5 TON X 40 M Judul
Disusun oleh : Perdhana Setyo R NRP. 2104 109 601
Dosen Pembimbing : Ir. Ari Joewono
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010
Abstrak Pesawat pengangkat adalah alat yang digunakan untuk memindahkan benda (material) dari suatu tempat ke tempat yang lain. Salah satu pesawat pengangkat yang digunakan adalah Overhead Crane,yaitu kombinasi dari mekanisme terpisah dari frame atau struktur yang digunakan untuk mengangkat dan memindahkan material dari satu tempat ke tempat yang lain. Jenis overhead crane sangat bermacam-macam tipenya, seperti EKKE (Single Girder), ZKKE (Double Girder), ELKE (Beam Single Girder) dan sebagaiannya. Salah satu jenis overhead crane yang special adalah EKWE, yaitu overhead crane single girder dengan kapasitas yang masih tergolong dalam standar single girder tetapi jarak bentangannya (span) termasuk dalam golongan standar double girder. Sehingga dapat dikatakan EKWE merupakan perpaduan antara EKKE dan ZKKE, dimana dapat digolongkan dalam non standard crane. Analisa dalam tugas akhir ini dititik-beratkan pada konstruksi girder terutama defleksi pada struktur akibat jarak bentangan yang diluar standard yang ditetapkan. Metode yang digunakan untuk dalam studi kasus ini adalah dengan melakukan analisa dari data-data awal kemudian dilakukan perhitungan, pendesaianan sampai dengan penentuan struktur dan komponen dari overhead crane tersebut. Dari analisa tersebut maka diharapkan dapat diketahui kelayakan dan keamanan dari overhead crane yang termasuk dalam non standard crane tersebut Kata kunci : Overhead crane, EKWE, single girder, double girder, kapasitas, span (bentangan)
t a r B e l a k a n g
Latar Belakang Dewasa ini, banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai desain. Oleh sebab itu, dalam suatu proses produksi yang sama dapat dilakukan dengan berbagai metode dan alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, namun juga memerlukan pengetahuan yang menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu industri manufaktur. Pesawat pengangkat harus didesain sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin operator untuk pengendalian dan mudah dalam pemeliharaannya. Selain itu, alat ini tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, menghalangi dan menghambat proses produksi, aman dalam pengoperasiannya serta ekonomis baik dalam biaya operasi maupun modal awalnya. Salah satu jenis dari pesawat pengangkat yang banyak dijumpai yaitu overhead crane. Alat ini dapat menaikkan dan menurunkan muatan, menggeser, menahan muatan tetap diatas bila diperlukan dan membawa muatan ke tempat yang ditentukan
CRANE SELECTION CHART SWL 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 11m 12m 13m 14m 15m 16m 17m 18m 19m 20m 21m 22m 23m 24m 25m 26m 27m 28m 29m 30m 31m 32m 33m 34m 35m 1t 2t 3.2 t
ELKE
EKKE
5t
ZKKE
6.3 t 8t 10 t 12.5 t 16 t 20 t 25 t 32 t 40 t
ZKKE
Highest Room LOWEST OBSTRUCTION EKKE
ZKKE
HOIST
EKWE HOIST
HOIST
H/P H/P
H/P
a s a l a h a n
Perumusan Masalah
Adanya kebutuhan overhead crane dengan daya angkat 5 ton dengan bentangan 40 meter Cara merancang overhead crane tipe EKWE Besar defleksi yang terjadi dari struktur girder yang digunakan dibandingkan dengan defleksi yang diijinkan Perhitungan komponen-komponen standar yang digunakan dalam overhead crane
t a s a n M a s a l a h
Batasan Masalah Pembatasan masalah dalam tugas akhir ini meliputi : Overhead crane tipe EKWE dengan daya angkat 5 ton dan bentangan 40 meter Perhitungan defleksi yang terjadi pada struktur girder sebagai akibat panjang bentangan dan beban Perhitungan komponen berdasarkan komponen standar Faktor temperatur dianggap tidak berpengaruh pada perhitungan overhead crane karena dioperasikan dalam temperatur ruang. Faktor angin dianggap tidak mempengaruhi perhitungan, dikarenakan dalam pengoperasiannya pada area indoor (ruang tertutup)
a t a s a n M a s a l a h
Tujuan Perancangan Melakukan proses perancangan overhead crane tipe EKWE yang merupakan perpaduan dari EKKE dan ZKKE sehingga hasil perancangan
tersebut
dapat
perancangan non-standar crane
menjadi
pedoman
untuk
Metode Penulisan Analisa non standar crane Studi literatur mengenai overhead crane Menetapkan batasan masalah Data teknis komponen standar dalam overhead crane Pemilihan perhitungan komponen-komponen dalam overhead crane Langkah-langkah perhitungan dalam perancangan overhead crane dalam flowchart
KAJIAN PUSTAKA & DAFTAR TEORI
1. HOIST 2. STRUKTUR GIRDER 3. STRUKTUR END CARRIAGE
TIPE CRANE ELKE =>SINGLE GIRDER, STRUKTUR GIRDER TERBUAT DARI BEAM EKKE =>SINGLE GIRDER, STRUKTUR GIRDER TERBUAT DARI BOX ZKKE => DOUBLE GIRDER, STRUKTUR GIRDER TERBUAT DARI BOX CRANE SELECTION CHART SWL 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 11m 12m 13m 14m 15m 16m 17m 18m 19m 20m 21m 22m 23m 24m 25m 26m 27m 28m 29m 30m 31m 32m 33m 34m 35m 1t 2t 3.2 t
ELKE
EKKE
5t
ZKKE
6.3 t 8t 10 t 12.5 t 16 t 20 t 25 t 32 t 40 t
ZKKE
KOMPONEN CRANE HOIST, MELIPUTI 1. ROPE 2. PULLEY 3. HANDLING MECHANISM, SEPERTI HOOK 4. BREAKING DEVICE 5. DRIVE / MOTOR 6. TRANSMISSION 7. CONTROL DEVICE TROLLEY / CRAB END CARRIAGE GIRDER
Metodologi
PERHITUNGAN STRUKTUR TROLLEY
PERHITUNGAN STRUKTUR GIRDER
M pmaks =
Prh b L0 − 1 2 L0 2
2
Mq
∑M
σ =
add
=
maks
= G1
L20 8
δ '=
3 G1 5 L 0 . EI x 384
δ "=
δ = δ '+δ "
M pmaks + M qmaks 7
ϕM qmaks + µM pmaks + ∑ M add Wx
< [σ ]
δ≤
L0 750
[
Prh (L0 − b1 ) L0 2 + (L0 + b1 )2 48EI x
]
PERHITUNGAN STRUKTUR END CARRIAGE
M qmaks = 1
G3 L1 4
M q2
maks
= G2
L12 8
3 G 5L δ '= 2 . 1 EI x 384
δ "=
δ = δ '+δ "
∑M
add
(
= 0,1 M qmaks + M qmaks 1 2
) δ ≤
σ =
ϕM qmaks + µM pmaks + ∑ M add Wx
< [σ ]
L0 700
G3 L31 48 EI x
PERHITUNGAN DAYA MOTOR HOIST
C/T
L/T
η
η µ β
µ β
η W1 =
N=
Q + G0 µd +k R 2
w=
Q.v 75 .η
µd + 2k
L−a 1 µd + 2k W1 = (Q + G0 ) + G1 D L 2
w=
µd + 2k D
D W2 = β (Q + G0 )w
W2
= β (Q + G0 )w W = W1 + W2
W = W1 + W2 N =
N =
W .v 75 .η
W .v 75 .η
PERHITUNGAN TALI BAJA
Ftali =
S σb d E' − . K Dmin 1.5 i
Perhitungan kekuatan putus bahan tali S .σ b Ptali = σb d E' − . K D min 1 . 5 i
S ijin −tali =
Ptali K
Dmin d
S ijin −tali ≥ S S=
(Q + G ) zη p
ANALISA & PERHITUNGAN DATA TEKNIS : 1. Daya angkat maksimal (Q) : 5 ton 2. Kecepatan angkat : 10 m/min 3. Kecepatan cross travel : 20 m/min 4. Kecepatan long travel (end carriage) : 40 m/min 5. Ketinggian angkat (H) :8 m 6. Span (wheel to wheel-L) : 40 m 7. Dead Load Factor (φ) : 1,1 8. Hoist Load Factor (ψ) : 1,2 Sehingga di dapatkan data-data untuk perhitungan sebagai berikut : Q = Daya Angkat = 50000 x 1,2 = 60 000 N G0 = Berat Trolley (tapa hoist) = 8320 x 1,1 = 9152 N G1 = Berat Girder = 167950 x 1,1 = 184745 N G2 = Berat L/T end Carriage = 21050 x 1,1 = 23155 N G3 = G2 + ½ G1 = 23155 + 9372,5 = 32527,5 N
PERHITUNGAN STRUKTUR TROLLEY
W=
Mb − max 26,48 x106 N − mm = = 165500mm 3 = 165,5cm 3 2 σijin 160 N / mm
σ=
Mb − max 26,56 x106 N − mm = = 121,3 N < 160 N mm 2 mm 2 w 219000mm 3
