BAB III PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT Komponenutamamekanismepengangkatmeliputiperencanaan-perencanaan : 1. Tali Baja (Steel Wire Rope) 2. Puli (Rope Sheave) 3. Drum (Rope Drum) 4. Kait (Hook) 5. Motor Penggerak 6. Sistem Transmisi 7. Sistem Rem 3.1 Perancangan Tali Baja Talibajaberfungsiuntukmengangkatdanmenurunkanbebanserta memindahkangerakandangaya.Talibajaadalahtaliyangdikonstruksikandari kumpulanjalinanserat-seratbaja(steelwire)dengankekuatanb=130-200 kg/mm2.Beberapaseratdipintalhinggamenjadisatujalinan(strand),kemudian beberapa strand dijalin pula pada suatu inti (core) sehingga membentuk tali. Tali bajabanyaksekalidigunakanpadamesinpengangkatkarenadibandingkan dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan antara lain : 1.Lebih ringan dan lebih murah harganya 2.Lebihtahanterhadapbebansentakan,karenabebanterbagiratapada semua strand 3.Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi 4.Keandalan operasi yang tinggi 5.Lebihfleksibeldanketikabebanlengkungantidakperlumengatasi internal stress 6. Sedikitmengalamifatiguedaninternalwearkarenatidakada kecenderungankawatuntukmenjadilurusyangselalumenyebabkan internal stress 7. Kurangnyakecenderunganuntukmembelitkarenapeletakanyangtepat, pada drum dan puli, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit (clip), atau ditekuk (socket) 8.Kawatyangpatahsetelahpemakaianyanglamatidakakanmenonjol keluarsehinggalebihamandalampengangkatandantidakakanmerusak kawat yang berdekatan Gambar 3.1 Konstruksi serat tali baja Dalamperencanaaninikapasitasmaksimumberatmuatanyangdiangkat adalah7ton.Karenapadapengangkatdipengaruhiolehbeberapafaktor,seperti overload,keadaandinamisdalamoperasidanperubahanudarayangtidak terduga, maka diperkirakan penambahan beban 10 % dari beban semula sehingga berat muatan yang diangkat menjadi : Q0 = 7.000 + (10 % x 7.000) = 7.700 kg Kapasitas angkat total pesawat adalah : Q = Q0 + q dimana : q = Berat spreader = 300 kg (Hasil survei) maka : Q = 7.700 + 300 = 8.000 kg Gambar 3.2 Diagram lengkungan tali baja mekanisme hoist Darigambar3.2dapatdilihatdiagramlengkungantalipadamekanisme gerakhoistdapatditentukantegangantalimaksimumbajayangterjadi.Sistem pengangkatyangdirencanakaniniterdiridari7buahpuliyangmenyangga (suspensi), sehingga : Q = S1 + S 2 + S 3 + S 4 + S 5 + S 6 + S 7 Tegangantarikmaksimumpadatalidarisistempulibebandihitung dengan rumus : S = 1. . nQ .............................................................. (Lit.1, Hal 41) dimana : n = Jumlah puli yang menyangga (suspensi) = 7 = Efisiensi puli = 0,9051=Efisiensiyangdisebabkankerugiantaliakibatkekakuannyaketika menggulung pada drum yang diasumsikan 0,98Maka S =kg 1288,698 7.0,905.0,8.000=Kekuatan putus tali sebenarnya (P) dapat dicari dengan rumus : S = KP ............................................................................... (Lit.1, Hal 40) atau : P = S . K dimana : K= Faktor keamanan dengan jenis mekanisme dan kondisi operasinya = 5,5 maka : P = 1288,6 . 5,5 = 7087,3 kg Dari hasil kekuatan putus tali (P), maka pada perencanaan ini dipilih tipe talibajamenurutUnitedRopeWorksStandard,RotterdamHollandyaitu 6 x 37 +1 fibre core dengan : Diameter tali (d)= 18,6 mm Berat tali (W)= 1,15 kg/m Beban patah (Pb)= 15.400 kg Tegangan patah (b) = 140-159 kg/mm2 Jenistaliinidipilihdenganpertimbanganbahwasemakinbanyakkawatbaja yang digunakan konstruksi tali maka akan lebih aman dari tegangan putus tali dan dapat menahan beban putus tali. Tegangan maksimum tali baja yang diizinkan adalah : Sizin=KPb ............................................................................ (Lit.1, Hal 40) Maka S= kg 28005,515.400=Teganganpadataliyangdibebanipadabagianyangmelengkungkarenatarikan dan lenturan adalah : =Kbizin=KPb ............................................................................ (Lit.1, Hal 39) Maka =5 , 5159=28,9 kg/mm Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus : F222=) 36000 (minDdKSb ............................................................. (Lit.1, Hal 39) Dengan perbandingan diameter drum dan diameter tali baja(dDmin) untuk jumlah lengkungan (NB) = 16, seperti terlihat pada gambar 3.2 adalah 38 , maka luas penampang dari tali baja adalah: F222=) 36000 (38 15,515.9001288,6= 0,6633 cm2 Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah : t =222FSb ........................................................................... (Lit.1, Hal 83) t = = 1942,71 kg/cm = 19,43 kg/mm Darihasilperhitungandiatasterlihatbahwaperencanaantalibajaaman untukdigunakankarenateganganmaksimumtali(S)yangdirencanakanlebih kecildariteganganmaksimumizin(Sizin)yaitu:1288,6kgt maka drum aman digunakan. 3.4 Perancangan Kait Kait adalah perlengkapan yang digunakan untuk menggantung beban yang diangkat.Padaujungtangkainyaterdapatuliryangdigunakanuntukmengikat bantalanaksialagarkaittersebutdapatberputardenganleluasa.Kaitdapat mengangkat mulai dari 25-100 ton. Kait terdiri atas beberapa jenis, yaitu : 1.Kait Tunggal (Single Hook) / Kait Standar Kaitinidibuatdengancaraditempapadacetakanrataatautertutup.Kait standar dapat mengangkat sampai 50 ton, 2.Kait Ganda (Double Hook) Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup Kait ganda dapat mengangkat mulai dari 25-100 ton Kait ganda didesain dengan dudukan yang lebih kecil dari kait tunggal dengan kapasitas angkat yang sama 3.Kait Mata Segitiga (Triangular Hook) Kait mata segitiga digunakan pada crane untuk mengangkat muatan diatas 100 ton Gambar 3.6 Kait tunggal/standar Dalamperencanaanini,jeniskaityangdigunakanadalahkaittunggal. Karena beban yang diangkat masih dalam batas kemampuan kait tunggal yaitu 12 ton. Bahan kait yang diambil dari bahan S 45 C dengan sifat-sifat material : batas mulur=5000kg/cm2,kekuatantarik(t)=7000kg/cm2.Perencanaandimensi kaitdapatdiambildaristandarN661(KaitTunggal)daribahanbaja.Untuk beban angkat 12 ton dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh dimensi kait:d1 = Diameter dalam ulir kait = 59,5 mm d2 = Diameter tangkai kait = 82 mm Tangkai kait diperiksa tegangan tariknya pada bagian yang berulir dengan rumus : t= 20.. 4qdQ< < 500 kg/cm2 ............................................... (Lit.1, Hal 86) Dimana : Q0= kapasitas angkat maksimum = 7.000 kg Maka : t=2) 95 , 5 () 000 . 8 ( 4= 287,6 kg/cm2 Tegangantarikyangterjadipadabagianyangberulirdaritangkaikait: 287,6kg/cm21, diambil 2 V = Kecepatan angkat motor maka : Vd = 0,28 . 2 = 0,56 m/s. Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus : DVdnd.. 60=....................................................................... (Lit.1, Hal 235) 25 , 1762 , 0 .56 , 0 . 60= =ndrpm Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah : i=dnn ................................................................................. (Lit.1, Hal 234) i=5825 , 171000=Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, kedua dan ketiga diambil i1 = 5; i2 = 4 dan i3 = 2,9. Gambar 3.10 Nama-Nama Bagian Roda Gigi 3.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat I DayadariporoselektromotorditeruskankeporosrodagigitingkatI, sehingga dapat direncanakan ukuran-ukuran roda gigi 1 dan 2, transmisi tingkat I yaitu : Sudut tekan: 20 = Modul: m = 60 Jumlah gigi roda gigi: z1 = 12 : z2= i1.z1 : 5 x 12 =60 Lebar gigi: b =(6-10) m =8.(6) =48 mm Tinggi kepala gigi:hk=m=6 mm Tinggi kaki gigi:hf=1,25.m =1,25 (6) =7,5 mm Kelonggaran puncak:ck= 0,25 . m =0,25 (6)=1,5 m Tinggi gigi:H=2m+ck =2(6) + 1,5 = 13,5 mm Jarak sumbu poros:a=2) (2 1z z m + = 2162) 60 12 ( 6=+ mm Diameter jarak bagi:d01=m.z1 =6 x 12 =72 :d02=m.z2 = 6 x 60 = 360 mm Diameter kepala: d1 h=( z1+2 ) m = (12+2) 6 = 84 :d2 h=(z2+2) m =(60+2) 6 = 372 mm Diameter kaki :d1 f=d1 h-H =84-13,5=70,5 mm :d2 f=d2 h-H = 372 13,5 = 358,5 mm Jarak bagi lingkaran: t1=t2 =m . =84 , 18 6 . = mm Tebal gigi: S01=S02=m.2 = 6.42 , 92= mm 3.6.2 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I Perhitungan kekuatan roda gigi tingkat I sangat penting untuk diperiksa karena saat roda gigi berputar antara roda gigi yang satu dengan yang lainnya akan terjadi benturan dan gesekan. Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 dapat dihitung dengan rumus : 1000 60.1. 01xdVn= ................................................................ (Lit.2, Hal 238) Dimana : d01= diameter jarak bagi lingkaran = 72 mm n1= Putaran motor = 1000 rpm maka : V= 76 , 31000 . 601000 . 72 .= m/det gaya tangensial (Ft) yang berkerja pada roda gigi 1 dan 2 adalah : Ft=vp . 102 ..................................................................... (Lit.2, Hal 238) Diaman : P = daya yang ditranmisikasn dari motor penggerak = 55,95 kW Maka : Ft= 79 , 151767 , 395 , 55 . 102= kg Faktor dinamis (fv) dimana untuk kecepatan rendah dirumuskan dengan ; fv=v + 33 ............................................................................ (Lit.2, Hal 240) f 44 , 076 , 3 33=+=v Tegangan lentur yang terjadi dapat dicari dari rumus : Ft=a .b.m.Y.fv Atau : vtf Y m bF. . .0= dimana : b = Lebar sisi gigi = 48 mm m = Modul = 6 Y = Faktor bentuk gigi Pada roda gigi 1, untuk Z = 12 dengan Y1 = 0,245 maka : 82 , 4444 , 0 . 245 , 0 . 6 . 4879 , 1517= =akg/mm2 Pada roga gigi 2, untuk Z =60 Y2=0,421 maka : 08 , 2644 , 0 . 421 , 0 . 6 . 4879 , 1517= =akg/mm2 Bahan untuk roda gigi 1 adalah SNC 2 yang memiliki tegangan lentur izin (a1)=50kg/mm2dankekuatantarik(b1)=85kg/mm2.Danbahanuntukroda gigi2bahannyaadalahS45Cyangmemilikiteganganlenturizin(a2)=30 kg/mm2 dan kekuatan tarik (b2) = 58 kg/mm2.Besarnyabebanlenturyangdiizinkanpersatuanlebarsisidapatdihitung dengan rumus : Fb = a .m.Y . f v.................................................... (Lit.2, Hal 240) maka : Fb1 = 50 . 6 . 0,245 . 0,44 = 35,28 kg/mm Fb2 = 30 . 6 . 0,421 . 0,44 = 36,37 kg/mm Dari hasil perhitungan terlihat bahwa tegangan lentur yang diizinkan lebih besardariteganganlenturyangdirencanakansehinggarodagigiamanuntuk digunakan. 3.6.3 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat II Daya dari poros roda gigi tingkat I diteruskan ke poros roda gigi tingkat II, dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat I dapat diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu : Sudut tekan: =200 Modul: m= 6 Jumlah gigi roda gigi: z3= 14 : z4= 56 Lebar gigi: b= 48 mm Tinggi kepala gigi: hk= 6 mm Tinggi kaki gigi: hf= 7,5 mm Tinggi gigi: H= 13,5 mm Jarak sumbu poros: a=210 mm Diameter jarak bagi: d03= 84 mm : d04= 336 mm Diameter kepala: d3 h= 96 mm : d4 h= 348 mm Diameter kaki : df3= 82,5 mm : df4= 334,5 mm Jarak bagi lingkaran: t1=t2= 18,85 mm Kelonggaran puncak: ck= 1,5 mm Tebal gigi: S01= 9,42 mm Putaran poros I adalah n1, dengan ; 1221ZZnni = =Maka putaran poros II adalah : n2=21 1ZZ n = 2006012 . 1000=rpm Putaran poros III adalah 42 23ZZ nn =5056142003= = x nrpm Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4: Vo3 = Vo4 = 4,39 m/s Gaya tangensial yang dialami : Ft=1291,61 kg Tegangan lentur yang terjadi:3 a= 36,92 kg/mm2 :4 a = 23,27 kg/mm2 Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang diizinkan a3 = 40 kg/mm2 dan kekuatan tarik b3 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 4 yangdipilihadalahS35Cdenganteganganlenturyangdiizinkana4=26 kg/mm2 dan kekuatan tarik b4 = 52 kg/mm2. Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan lebih besar dari tegangan lentur yang direncanakan. 3.6.4 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat III DayadariporosrodagigitingkatIIditeruskankeporosrodagigitingkat III,dandengancaraperhitunganyangsamasepertitransmisirodagigitingkatII dapat diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 5 dan 6, yaitu : Sudut tekan: =200 Modul: m= 6 Jumlah gigi roda gigi: z5= 16 : z6= 47 Lebar gigi: b= 48 mm Tinggi kepala gigi: hk= 6 mm Tinggi kaki gigi: hf= 7,5 mm Tinggi gigi: H= 13,5 mm Jarak sumbu poros: a=189 mm Diameter jarak bagi: d03= 96 mm : d04= 282 mm Diameter kepala: d3 h= 108 mm : d4 h= 294 mm Diameter kaki : d3 f= 94,5 mm : d4 f= 280,5 mm Jarak bagi lingkaran: t1=t2= 18,85 mm Kelonggaran puncak: ck= 1,5 mm Tebal gigi: S01= 9,42 mm Putaran poros IV, dengan ; 65 34ZZ nn =n4= 24 , 174 , 461650 = x rpm Kecepatan keliling roda gigi 5dan 6 : Vo5= Vo6 = 5,03 m/s Gaya tangensial yang dialami : Ft=1134,57 kg Tegangan lentur yang terjadi:5 a= 30,935kg/mm2 :6 a = 22,27 kg/mm2 Bahan roda gigi 5 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang diizinkan a5 = 35 kg/mm2 dan kekuatan tarik b5 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 6 yangdipilihadalahS35Cdenganteganganlenturyangdiizinkana6=26 kg/mm2 dan kekuatan tarik b6 = 52 kg/mm2. Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan lebih besar dari pada tegangan lentur yang direncanakan 3.6.5 Bantalan Transmisi Roda Gigi Bantalanporostransmisiberfungsisebagaipenyanggaataupenumpu poros. Untuk perencanaan poros bantalan transmisi roda gigi dibutuhkan sebanyak 29 bantalan, dimana pada setiap poros ditumpu oleh dua hingga empat bantalan. Untukmendapatkanbantalanyangsesuaimakaterlebihdahuludicari besarnya beban nominal dinamis spasifik ( C ) yang harus ditahan bantalan. Pada gerak hoist terdapat lima putaran,seperti dijelaskan sebelumnya. - Putaran poros I (n1)= 1000 rpm - Putaran poros II (n2) = 200 rpm - Putaran poros III (n3)= 50 rpm - Putaran poros IV (n4)= 17,25 rpm Untukmenentukanbebanradialmakadapatditentukandengancaraseperti berikut ini (gaya yang bekerja pada poros I ) Gaya total yang ditumpu kedua banatalan adalah : RA + RB = FRG + WP ;FRG = Fn + WP RA + RB = Fn + WRG + WP Dimana : Fn= Gaya yang terjadi akibat persinggungan antara roda gigi (kg) WRG= Berat roda gigi (kg) Wp= Berat Poros (kg) Gambar 3.11 Gaya pada Roda Gigi Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial) ) (2 /kgdfMFtp=................................................................. (Lit.2, Hal 25) Dimana : Ft= Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial) (kg) Mp= Momen puntir (kg.mm) Df= Diameter lingkar kaki (mm) Sehingga gaya tangensial yang terjadi adalah : Ft=2 / 5 , 281 , 376 . 19 Ft=1359,7 kg Gaya normal yang terjadi (Fn) Fn=) (1kgCosF .................................................................. (Lit.2, Hal 237) Dimana : Ft= Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial) (Fn)= Gaya normal yang terjadi (kg) = Sudut tekan = 200 SehinggaFn= 9 . 446 . 1207 . 359 . 10=Cos kg Fn=1.446,9 x 9,81 = 14,194 N Massa roda gigi (Mrg): Mrg= Volum roda gigi x massa jenis Mrg=( )204d d b ) (100085 , 7kgDimana : (Mrg)= Massa roda gigi (kg) do= Diameter lingkaran jarak bagi (cm) d= Diameter poros (cm) b= Lebar gigi (cm) Sehingga masa roda gigi diperoleh : Mrg=100085 , 75 , 4 ) 3 , 3 6 . 3 (42 2 Mrg= 0,06 kg Berat roda gigi (Wrg) Wrg= Mrg.g (N) Dimana : Wrg= Berat roda gigi (N) g= Gaya grafitasi bumi =9,81 m/s2 Maka: Wrg= 0,06 x 9,81 = 0,5886 Wrg=0,6 N Massa poros (mp) mp= massa poros (kg) d= Diameter poros (cm) L= Panjang poros = 60 cm Sehingga : mp= 100085 , 7. 60 . ) 3 , 3 (42X mp= 4 Berat poros (Wp) Wp= m.g (N) Dimana : Wp= Berat Poros (N) M= Massa poros (Kg) g= Gaya gravitasi bumi = 9,81 m/s2 Maka : Wp= 4 x 9,81 Wp=39,3 N Maka gaya reaksi pada bantalan A dan B adalah : 0 = AMFRG (15) + Wp (30) RB (60) = 0 (Fn + Wrg ) (15) + Wp (30) - RB (60) = 0 (14.194 + 0,6) (15) + 39,3 (30) - RB (60) = 0 Rb= 60098 . 214 RB = 3,568,3 N = 3,6 N Fy = 0 RA + RB = Frg + WP RA = Frg + WP - RB RA =14.194 + 39,3- 3,568,3 RA =10.665 N RA =10,7 JenisbantalanyangdigunakanadalahSingleRowDeepGroveBallBearingdari standar Jerman. Alasan pemilihan bantalan Single Row Deep Grove Ball Bearing adalah : Mampu menerima beban radial serta beban terpusat Memiliki kualitas yang baik (tahan aus,gesek dan tahan terhadap korosi). Mampu digunakan pada putaran yang tinggi Biaya perawatan yang murah dan pemasangan yang mudah 3.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Pengangkat Padapesawatpengangkatini,remtidakhanyadipergunakanuntuk menghentikanbebantetapijugauntukmenahanbebanpadawaktudiamdan mengaturkecepatanpadasaatmenurunkannya.Padaperencanaaninijenisrem yang dipergunakan adalah jenis rem cakra (disc breake). Karenaremdipasangpadaporosmotor,makadayapengeremanstatik (Nbr) adalah : Nbr =75. . V Q ........................................................................ (Lit.1, Hal 292) Dimana : Q = Berat muatan yang diangkat = 8.000 kg V = Kecepatan angkat = 0,28 m/det = Effisiensi total mekanisme = 0,8 Maka : Nbr = 89 , 23758 , 0 . 28 , 0 . 000 . 8= HP Momenstatik(Mst)yangdiakibatkanbebanpadaporosremsaat pengereman adalah : brbrstnNM 71620 =.............................................................. (Lit.1, Hal 292) Dimana : Nbr = Kecepatan poros pengereman = 1000 rpm Maka : Mst = 71.620 m kg cm kg . 11 , 17 . 24 , 1711100089 , 23= =Momen gaya dinamik saat pengereman pada poros rem adalah : Mbr brdynt nV Qtn GD.. . . 975 , 0. 375. .2 2 + =.................................... (Lit.1, Hal 293) dimana : GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor = 4,47 kg/m2 =Koefisienyangmemperhitungkanpengaruhmassamekanisme transmisi ( = 1,1 s/d 1,25), diambil 1,15 tbr=Waktuuntukpengereman,untukmekanismepengangkatan,V>12 m/menit = 1,5 detikmaka : Mdyn=5 , 1 . 3751000 . 47 , 4 . 15 , 1+ m kg. 46 , 95 , 1 . 10008 , 0 . ) 28 , 0 ( 8000 . 975 , 02=Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah : Mbr = Mst + Mdyn......................................................... (Lit.1, Hal 297) Mbr = 17,11 + 9,46 = 26,57 kg.m Ukuran-ukurandiameterdanlebarcakramdapatditentukandengan menggunakan persamaan dibawah ini : b.rm2= pMbr. . 2. ................................................................ (Lit.8, Hal 512) dimana : b = Lebar cakra rem (cm) rm = Radius rata-rata cakram (cm) = Koefisien pengereman, (1,75 2) = Koefisen gesekan, (0,35 0,45) P = Tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 7) 5 , 0 / 2 , 0 d srb=................................................................ (Lit.8, Hal 512) Maka : 0,35 . rm3= ) 25 . 3 ( 4 , 0 . 2) 2 ( 3856 rm=354 , 1735 , 01888= maka : b = 0,2. rm b = 0,35 . 17,54 = 3,51 cm Diameter dalam cakram rem adalah : D1 = 2rm b ........................................................ (Lit.8, Hal 512) D1 = 2(17,54) 3,51 = 31,57 cm Diameter luar cakram rem adalah : D2 = 2rm + b ........................................................ (Lit.8, Hal 512) D2 = 2(17,54) + 3,51 = 38,59 cm Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah : S= mbrr zM. . .............................................................. (Lit.1, Hal 222) Dimana : S =kg 11 , 15354 , 17 ) 45 , 0 ( 22417=Rem harus diperiksa kekuatannya terhadap tekanan satuan (untuk keausan) Permukaan lingkaran gesek cakram adalah : F = (R22 R12) ................................................................. (Lit.1, Hal 223)

maka : F = (19,292 15,782) = 386,72 cm2 Tekanan permukaan satuan yang terjadi adalah : P=FS ................................................................................. (Lit.1, Hal 223) Maka : P = 2/ 39 , 072 , 38611 , 153cm kg =Hargatekananpermukaankontakinimasihdalambatastekanansatuan yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan yang dipilih adalah tepat. e1= 2 12 123 b bb bxh++ e1= 2 12 123 b bb bxh++ Tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam pada penampang I adalah : 2 1/ 15002 1cm kgexxxFQI< = 2 1/ 150022 1cm kghexxxFQI , maka drum aman untuk digunakan. 4.5 Perencanaan Motor Penggerak Tahanan total untuk menggerakkan trolley : W = W1 + W2 = 375,2 + 212 = 587,2 kg Dayayangdihasilkanolehmotorpenggerakyangdibutuhkanpada kecepatan konstan : N= . 75.1v W dimana : = Effesiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,85 dengan 2 pasang roda gigi penggerak Vt = Kecepatan jalan trolley (Direncanakan = 1 m/detik) Sehingga : N = kW 7,13 HP 9,375.0,85587,2= =Darihasilperhitungan,makadirencanakansebuahelektromotor dengan daya(Nrated)=20Hp,putaran(nrated)=980rpmdisesuaikandengan standart, jumlah kutub 6 buah, momen girasi motor (GDrot = 1,21 kg.m2). Momen statis (Mst) poros motor adalah : M st = 71.620 xnN M st = 71.620 x9807,13 M st = 521,07 kg.cm BahanporospenggerakdipilihS35CdengankekuatantarikbahanP=5200 kg/cm2 Tegangan tarik yang diizinkan : Ktti =dimana : K = Faktor keamanan, diambil K = 8 85200=ti=ti650kg / cm2

Tegangan puntir yang diizinkan adalah : =k = 0,7(ti ) = 0,7(650) = 455kg / cm2 Diameter poros penggerak dp = 30 mm, maka momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus : GD2coupl = 4.g.I dimana : g = Percepatan gravitasi (9,81 m/det2) I = Momen inersia kopling ( 0,003 kg.cm/det2) Maka : Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah GD2 = GD2kop + GD2rot GD2 = 0,011 + 1,21 = 1,221 kg.m2 Momen gaya dinamis (Mdyn) dapat dihitung : GDcoupl = 4(9,81)(0,0003) = 0,011 kg.m M dyn = . s n.t .v ,975.Qs 375.t .n .GD 2 2+dimana : = Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 / 1,25) ts = waktu start (1,5 s/d 5), diambil = 3,25 Maka :1,129080615 Mdyn=.(0,85) (980).3,25,8)(1) 0,975(1122372.3,25221.980 1,15.1,2+=1,533 kg.m Momen gaya motor yang diperlukan pada start adalah : M mot = M st + M dyn Maka : M mot = 959,56 + 1,533 = 1.287,763 kg.m Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah : M rated = 71.620 xrated n rated N M rated = 71.620 x kg.m 1.090,3798014,92=Pemeriksaanmotorterhadapbebanlebihselamastartadalah(Mmaks =Mmot) adalah : 2,5MMratedmaks1, diambil 2 V = Kecepatan angkat motor Maka: Vd = 1 . 2 = 2 m/det. Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus : nd =D .60.Vd nd = rpm 112,34.0,342 60. Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah : i= dnn = 8,72112,34980=Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, diambil sebesar : i1 = 3, maka i38,722= = 2,91 Dengancarayangsama.Ukuran-ukuranrodagigimekanismetrolley direncanakan seperti dibawah ini : Sudut tekan : = 200 Modul : m= 6 Jumlah gigi roda gigi: z1 = 12 : z2 = 36 Lebar gigi : b= 32 mm Tinggi kepala gigi : hk= 4 mm Tinggi kaki gigi :hf= 5 mm Tinggi gigi: H =9 mm Jarak sumbu poros: a= 96 mm Diameter jarak bagi: d01 = 48 mm d02 = 144 mm Diameter kepala: dh1=56 mmdh2=152 mm Diameter kaki: df1 = 38 mm df2=134 mm Jarak bagi lingkaran :t1 = t2 = 15,56 mm Kelongaran puncak:ck=1,0 mm Tebal gigi:So1=So2 = 6,28 mm Putaran poros I adalah n1, dengan : i1=1 Z2 Zn2n1=maka putaran poros II adalah : n2=2 Z Z1 . n1 = rpm 326,6636980.12=Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 : vo3 = vo4 = 2,46 m/det Gaya tangensial yang dialami: F= 618,63 kg Tegangan geser yang dialami : = 2,14 kg/mm2 Tegangan lentur yang terjadi:al = 36,53 kg/mm2 al =23,74 kg/mm2 Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah S 50 C dengan tegangan lentur yang diizinkan a3 = 37 kg/mm2 dan kekuatan tarik b3 = 62 kg/mm2. Bahan roda gigi 4 yangdipilihadalahS35Cdenganteganganlenturyangdiizinkana4=26 kg/mm2 dan kekuatan tarik b4 = 52 kg/mm2. 4.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat II Daya dari poros roda gigi tingkat I diteruskan ke poros roda gigi tingkat II, dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat I dapat diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu : Sudut tekan: = 200 Modul: m= 6 Jumlah gigi roda gigi : z1 = 12 = 36 Lebar gigi: b= 32 mm Tinggi kepala gigi: hk =4 mm Tinggi kaki gigi: hf= 5mm Tinggi gigi: H = 9 mm Jarak sumbu poros: a=96 mm Diameter jarak bagi: d01 =48 mm d02 = 144 mm Diameter kepala: dh1 = 56 mm dh2 = 152 mm Diameter kaki : df1= 38 mm df2= 134 mm Jarak bagi lingkaran : t1= t2 = 15,56 mm Kelongaran puncak:ck =1,0 mm Tebal gigi: So1 = So2 = 6,28 mm Putaran poros II adalah : = n34 Z3 Z n2. n3 = 326,66 xrpm 112,253813=Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4 : vo3 = vo4 = 0,88 m/det Gaya tangensial yang dialami: Ft= 1.729,36 kg Tegangan geser yang dialami : = 6 kg/mm2 Tegangan lentur yang terjadi:al = 67,22 kg/mm2 Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah SNC2 dengan tegangan lentur yang diizinkan a3 = 70 kg/mm2 dan kekuatan tarik b3 = 85 kg/mm2. Bahan roda gigi 4 yangdipilihadalahSNC22denganteganganlenturyangdiizinkana4=50 kg/mm2 dan kekuatan tarik b4 = 100 kg/mm2. 4.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Trolley Padamekanismetrolleyini,remdipergunakanuntukmenghentikanlaju mekanismetrolleysaatmembawabeban.Padaperencanaanmekanismetrolley ini,jenisremyangdipergunakanadalahjenisremblokgandayangdikatrol dengan sistem elektromotor.Daya pengereman statik yang dipakai adalah : Nbr= . 75.v W dimana : W = Tahanan total terhadap gerak trolley = 1.122,8 V = Kecepatan gelinding trolley = 1 m/det = Effisiensi total mekanisme = 0,85 maka : Nbr = kW 13,13 HP 17,610,85 75..1 1.122,8= ==Momen statis pada saat pengereman adalah : Mst = 71.620 brbrnN Mst = 71.620kg.m 9,8998013,13=Momen gaya dinamik saat pengereman adalah : Mdyn =n.tbr.v 0,975.W . 375. .2 2+brtn GD dimana : tbr = Waktu untuk pengereman, untuk mekanisme pengangkatan, V>12 m/menit = 1,5 detik (mekanisme pengangkat dan penjalan) = Koefisien efek massa bagian mekanisme transmisi ( = 1,1 1,25) Mdyn = kg.m 30,79.1,5 9800,85 . (1) ,8 0,975.1122375.1,5.980 (1,221) 1,152= +Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah : Mbr = Mdyn + Mst Mbr = 30,79 - 9,89 = 20,9 kg.m Tekananyangdiperlukanuntukmenggerakkanremdengansepatugandadapat dihitung dengan rumus : S= . DMbr dimana : = Koefisien gesekan ( 0,35 s/d 0,65) D = Diameter roda rem (direncakan = 35 cm) Maka : S= kg 184,80,35(0,35)22,64=Luas permukaan kontak antara sepatu dan roda rem adalah : F=360. . . B D Dimana : B = Lebar sepatu (direncanakan= 6cm) = Sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600 s/d 1200) Maka : F=2cm 109,93606.60 35. .= Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah : P=FS=2kg/cm 1,68109,9184,8=Hargatekanansatuaninimasihdalambatastekanansatuanyangdiizinkan yaituuntukbahanasbespadalogam,P=(0,5s/d7)kg/cm2,dengandemikian bahan yang dipilih adalah tepat. Ukuran-ukurandiameterdanlebarcakramdapatditentukandengan menggunakan persamaan dibawah ni : b.rm2=P . . 2. Mbr dimana : b = Lebar cakra rem (cm) rm = Radius rata-rata cakram (cm) = Koefisien pengereman, (1,75 2) = Koefisen gesekan, (0,35 0,45) P = Tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 7) 0,5 s/d 0,2 =mrb maka : 0,2 . rm3 =(6) .0,45 22) ( 3393,02 rm=cm 12,590,2400,013 =maka : b = 0,2 . rm b = 0,2 . 12,59 = 2,51 cm Diameter dalam cakram rem adalah : Di = 2rm b Di = 2(12,59) 2,51 = 22,67 cm Diameter luar cakram rem adalah : Do = 2rm + b Do = 2(12,59) + 2,51 = 27,69 cm Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah : S=..rm Zbr M Dengan jumlah permukaan gesek (Z) = 2, maka : S= kg 299,4459 2(0,45)12,3393,02=Tekanan permukaan yang terjadi adalah : P=FS dimana : F = luas permukaan kontak F = (ro2 ri2) F = 3,14(13,842 11,332) = 198,47 cm2 maka : P=2kg/cm 1,5198,4744 299,=Hargatekananpermukaankontakinimasihdalambatastekanansatuan yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan yang dipilih adalah tepat. BAB V PERENCANAAN MEKANISME GERAK SLEWING Mekanismepemutarberfungsiuntukmembawakomponenkranseperti boom dan lengan bobot lawan berputar, yang bertujuan untuk memperluas daerah kerjadanmemudahkanpengaturanbebanagartepatsesuaidengantempatnya. Tergantungpadadesainkompnenpendukungmekanismepemutar,krandapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1)Kranberputarbersamadenganpilartiangpadabantalnyadanterpasang pada pondasi ataupun dipasang pada kolom bangunan. 2)Kranberputarpadapilartiangpadabantalannyabiasanyaterpasangpada pondasi ataupun terpasang mati pada pondasi atau pada truk kran. 3)Kranberputarpadaporospemutarpusatyangdipasangmatipada komponen tak berputar, meja putar pada rel yang berbentuk lingkaran dan dipasang pada pondasi ataupun kruk kran. Mekanismepemutaryangdipakaikraniniadalahyangtermasukpada kelompok tiga,yaitu kran berputar pada poros pemutar pusatyang dipasang mati pada komponen tak berputar. Momen tekan terhadap perputaran akibat gaya gesek : M = (Q + G B .G P ).k.RRs1dimana : Q = Beban muatan keseluruhannya = 14.000 kg G B = Berat struktur yang diputar meliputi : boom muatan + kabin operator + rangka atas = 6.000 + 1.500 + 6.500 kg =14.000 kg Gcw = Berat boom dan bobot pengimbang = 6.880 + 13.300 = 20.180 kg k = Koefisien gesek gelinding bantalan rol pemutar = 0,05 Rs = Jari-jari jalur lintasan = 0,6 m R = Jari-jari rol perputaran = 7,62 cm = 0.07 m 1=Faktoryangmemperhitungkantambahanakibatgesekanpadanap (untukrol)atauakibatluncuranlateralrolpadajalur(untukrol silindris) = 1,2-1,3 Maka : M = (14.000 + 14.000 + 20.180) 0,05 kg.m 11.258,74 1,30,070,6=Momen akibat tegangan angin dapat ditentukan dengan rumus : M = PS tan mua .a + P.S P.S cvw.eg dimana : P( = Tekanan angin = 40 kg/m2 Scr=Luasbidangyangmengalamitekanananginpadastrukturputar crane = (55 x 1,4) + (17 x 2,32) + (7.2 + 217.2) =137,44 m2 S mua tan = Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada muatan = 4 m2 l = Jarak bobot bagian kran yang berputar relatif terhadap meja putar = 1m S cw = Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada pengimbang =0,75 m2 e g = Jarak titik pusat ke bobot pengimbang = 17 m a = Jangkauan lengan 55 m Maka : M = 40.4.55 + 40.(137,44`).140.(0,95).17 = 13.651,6 kg.m Momen perlawanan terhadap perputaran total : M = M + = 11.258,74 + 13.651,6 = 24.910,34 kg.m 5.1.Motor Penggerak Daya motor penggerak yang dibutuhkan : N = 71620..ncr M dimana : ncr = Kecepatan putaran struktur putar crane = 0,8 rpm = Efisiensi penggerak = 0,85 Maka : N = HP 0,3271620.0,85.0,8 24.910,34=Maka dipilih motor penggerak dengan daya motor ternilai Nrated = 4.1 HP, dengan putaran n = 930 rpm dan momen girasi rotor (GD2)rot = 0,18 kg/m2 Momenstatikdenganmengacumomenterhadapputaranpadasumbu bagiancraneyangberputardengankecepatanncrterhadapporosmotor(atau pengereman) dengan kecepatan nmot (atau nbr) dapat ditentukan dengan rumus : M st = i.M Perbandingan transmisi mekanisme : 1162,50,8930nncrmot= = =stMMaka : M st = kg.m 25,20,85 1162,5.24.910,34= Disini dipilih kopling fleksibel untuk poros motor dengan diameter poros =30 mm. momen inersia kopling tersebut (Tabel 39 Lit. 1) sebesar I = 0,003 kg.m/s2 Momen girasi kopling : (GD2)cuopl = I . 4g = 0,003 x 4(9,81) = 0,11 kg.m2 Momen girasi motor pada poros motor akan menjadi : (GD2) = (GD2)rot + (GD2)cuopl = 0,18 + 0,11 = 0,29 kg.m2 Momen inersia beban : I load =21 Q.(a 2 + b 2 ) + Q.lboom dimana : a = Panjang beban = 2 m b = Lebar beban = 2 m lboom = Panjang lengan = 55 m Maka : I load =2kg/m 668.000 12.000.55 ) 2 2 .12.000.(2121= + +Momen inersia konstruksi boom muatan : I Gb = .lboo B G) 2 d 2 .(c B G 121+ +dimana : c = Tinggi struktur boom c = 1,4 m d = Panjang struktur boom : d = 55 m Maka : I GB =2kg/m 1.843.480 55 6.000 ) 55 2 (1,4 6.000121= + + Momen inersia bobot pengimbang : I cw = .lcw Gcw ) 2 f 2 .(e Gcw21+ +dimana : e = Lebar lengan bobot pengimbang = 1,7 m f = Tinggi lengan bobot pengimbang = 1,8 m cw = Panjang lengan bobot pengimbang = 17 m Maka : I cw =121.13.300.(1,7 2 + 1,8 ) + 13.300.17 = 232.894,08 kg/m2 Momen inersia total : I total = I load + I GB + I cw + I Gcw = 668.000 + 1.843.840 + 232.894,08 + 124.867,64 = 2.869.601,72 kg.m2. Momen dinamik yang dihasilkan pada poros motor selama percepatan ialah : M dyn =.i . 30.t. .n total Is 375.t .n .GDscr mot2 +.............................................. (Lit.1 Hal 298) dimana : GD2= Momen girasi yang dipasang pada motor dan kopling = (0,29kg/m2) =Koefisienuntukmemperhitungkanefekmasamekanisme transmisi(1,1 2,5 ), diambil 1,15 ncr = Putaran crane ( 0,8 rpm) t s = Waktu start (5-8) detik, diambil 6,5 detik i = Perbandingan transmisi Maka : M dyn = kg.m 46,91.0,85 30.6,5.930.0,872 2.869.601,375.6,529.930 1,15.0,= + Momen gaya start motor yang diperlukan adalah : Mmot = Mst + Mdyn = 25,2 + 46,91 = 72,11 kg.m Momen gaya ternilai motor adalah : M rated = 71.620nNrated M rated = 71.620 kg.cm 315,749304,1= Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih selama start (Mmaks = Mmot) adalah : 2,5MMdayamaks