contoh tugas akhir perencanaan crane
Post on 23-Nov-2015
861 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
PERANCANGAN MEKANISME SPREADER GANTRY
CRANE DENGAN KAPASITAS 40 TON DENGAN
TINGGI ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG
DIPAKAI DI PELABUHAN LAUT
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
MUHAMMAD ANHAR PULUNGAN
NIM. 040401049
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia dan
rahmatNya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat
menyelesaikan Skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di
Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi
yang dipilih, diambil dari mata kuliah Mesin Pemindah Bahan, yaitu PERANCANGAN
MEKANISME SPREADER GANTRY CRANE KAPASITAS ANGKAT 40 TON DENGAN TINGGI
ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG DIPAKAI PADA PELABUHAN LAUT .
Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan
pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan,
menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing.
Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Abdul Kholid Pulungan. Spd dan Ibunda
Iswita, adik-adik tersayang (Muhammad Iqbal Pulungan dan Mailita Sari
Pulungan) atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan tanggung jawab yang selalu
menyertai penulis, dan kepada saudari Aninta Khairunnisa yang telah
memberikan penulis semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
2. Ir. Alfian Hamsi, M.SC , selaku dosen pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing penulis hingga Skripsi ini
dapat terselesaikan,
3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,ST,
MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik
USU,
4. Bapak Ir. Tugiman, MT dan Ir Jaya Arjuna MSc sebagai dosen pembanding yang
dapat menyempurnakan hasil dari seminar saya.
5. Bapak/ Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas
Teknik USU.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
6. Bapak Sigit selaku pembimbing dari PT. PELABUHAN INDONESIA I UNIT
TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang telah banyak memberikan data
survei kepada penulis,
7. Bapak Drs. H. M. Edy Zulkarnain, AK, MSi selaku pembimbing dari PT.
PELABUHAN INDONESIA I UNIT TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang
telah banyak memberikan data kepada penulis
8. Teman-teman stambuk 2004 khususnya, yang menjadi teman diskusi dan
menemani penulis selama mengikuti studi dan menyusun skripsi ini.
9. Serta semua pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Skripsi
ini.
Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan
di masa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini berguna bagi kita semua.
Semoga Allah SWT selalu menyertai kita.
Medan, Maret 2009
Penulis,
Muhammad Anhar Pulungan
040401049
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
DAFTAR ISI
KATA PENGHANTAR ............................................................................................................... i
DAFTAR ISI .............................................................................................................................. iv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................................ vii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ x
DAFTAR NOTASI ..................................................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Perancangan..................................................................... 1
1.2 Tujuan Perancangan ................................................................................. 2
1.3 Batasan Masalah Perancangan ................................................................. 2
1.4 Sistematika Penulisan ................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 4
2.1 Mesin Pemindah Bahan .......................................................................... 4
2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat ............................................................... 4
2.3 Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ........................................... 5
2.4 Gantry Crane .......................................................................................... 8
2.5 Cara Kerja Gantry Crane .......................................................................... 11
2.5.1 Gerakan Hoist ......................................................................................... 11
2.5.2 Gerakan Transversal ................................................................................ 11
2.5.3 Gerakan Longitudinal .............................................................................. 12
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
2.5.4 Spesifikasi Perancangan .......................................................................... 12
2.5.5 Spreader ................................................................................................. 12
2.5.5.1 Tali Baja .................................................................................................. 13
2.5.5.2 Puli dan Sistem Puli ............................................................................. 14
2.5.5.3 Drum ..................................................................................................... 16
BAB III METHODOLOGI PERANCANGAN MEKANISME
SPREADER ................................................................................................ 20
3.1 Pengumpulan Data ................................................................................... 20
3.2 Parameter yang diamati ........................................................................... 21
3.2.1 Karakteristik Mesin Pengangkat ............................................................... 21
3.2.2 Number of bend Puli ................................................................................ 22
3.2.3 Kondisi Operasi ........................................................................................ 22
3.3 Perhitungan Mekanisme Gantry ............................................................... 23
3.4 Perhitungan Mekanisme Spreader ............................................................ 28
3.4.1 Perhitungan Tali Baja ............................................................................... 28
3.4.2 Perhitungan Drum.................................................................................... 33
3.4.3 Perhitungan Puli....................................................................................... 36
3.4.4 Perhitungan Spreader .............................................................................. 37
3.4.5 Perhitungan Motor Penggerak Spreader .................................................. 43
3.4.5.1 Perhitungan Transmisi Mekanisme Spreader ........................................... 46
3.4.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I .................................................. 47
3.4.5.3 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I ................................................ 50
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3.4.5.4 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat II ............................................... 52
3.4.5.5 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat III .............................................. 54
3.4.6 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Spreader ........................................ 57
3.5 Perhitungan Mekanisme Trolley ............................................................... 60
3.5.1 Perhitungan Tali Baja ............................................................................... 60
3.5.2 Perhitungan Drum.................................................................................... 67
3.5.3 Perhitungan Puli....................................................................................... 69
3.5.4 Perhitungan Motor Penggerak Trolley ...................................................... 69
3.5.5 Perhitungan Transmisi Mekanisme Trolley ............................................... 72
3.5.5.1 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I .................................................. 73
3.5.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat II ................................................. 74
3.5.5.3 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat III ................................................ 75
3.6 Perhitungan Konstruksi Boom dan Girder ................................................. 77
3.6.1 Perhitungan Boom ................................................................................... 77
3.6.2 Perhitungan Girder .................................................................................. 80
3.7 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Trolley ............................................ 83
3.8 Perhitungan Mekanisme Gantry ............................................................... 85
3.8.1 Perhitungan Roda Jalan ............................................................................ 85
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
BAB IV PERHITUNGAN BANTALAN dan KOPLING .......................................... 87
4.1 Pehitungan Bantalan Poros Utama Pada Spreader ................................... 87
4.2 Perhitungan Bantalan Poros Utama Pada Trolley ..................................... 89
4.3. Perhitungan Kopling Pada Spreader ......................................................... 90
4.4 Perhitungan Kopling Pada Trolley ............................................................ 93
BAB V KESIMPULAN............................................................................................. 95
SARAN ...................................................................................................... 97
DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................... 98
LAMPIRAN .............................................................................................................................. 99
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1. Effisiensi Puli
2. Harga Minimum Faktor K, e1 dan e2
3. Tipe Tali Baja
4. Jumlah Lengkungan Tali
5. Harga Faktor m, C, C1 dan C2
6. Harga a, z2 dan
7. Sifat Mekanis Baja Paduan
8. Dimensi Alur Drum
9. Diameter Puli
10. Diameter Poros
11. Sifat-sifat Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin
12. Karakteristik Material Gesek
13. Dimensi Bantalan
14. Sifat-sifat Baja Pegas
15. Baja I Profil Normal
16. Baja L Sama Sisi
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1 1.1 Gantry Crane 2
2 2.1 Crane Berpalang 7
3 2.2 Crane Girder Tunggal Overhead 7
4 2.3 Crane Girder Ganda Overhead 8
5 2.4 Crane Gantry 8
6 2.5 Crane Semi Gantry 8
7 2.6 Spreader 10
8 2.7 Trolley yang Digerakkan Motor 10
9 2.8 Mobil Crane 11
10 2.9 Gambar Kountainer 11
11 2.10 Puli Tetap Tunggal 16
12 2.11 Sistem pada Drum 17
13 2.12 Drum 18
14 2.13 Diagram Alir pada Spreader 19
15 3.1 Gantry Crane 20
16 3.2 Mekanisme perhitungan dari Gantry 23
17 3.3 Arah Gaya pada batang A dan B 24
18 3.4 Arah Gaya pada titik D 25
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
19 3.5 Arah Gaya pada titik C 25
20 3.6 Arah Gaya pada titik F 26
21 3.7 Arah Gaya pada titik G 26
22 3.8 Konstruksi Serat Tali Baja 29
23 3.9 Diagram Sistem Mekanisme Pengangkat 30
24 3.10 Diagram Lengkungan Tali 30
25 3.11 Puli 36
26 3.11 Spreader 38
27 3.12 Diagram Pembebanan pada Spreader 38
28 3.13 Diagram Benda Bebas pada tumpuan A 40
29 3.14 Diagram Benda Bebas pada tumpuan B 41
30 3.15 Tranmisi Mekanisme Pengangkat 46
31 3.16 Nama-nama Bagian Roda Gigi 49
32 3.17 Gaya pada Roda Gigi 50
33 3.18 Sistem Rem Pengangkat 57
34 3.19 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek 62
35 3.20 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Cakram 63
36 3.21 Diagram Sistem Trolley 64
37 3.22 Diagram Untuk Menentukan Tegangan Tali 64
38 3.23 Diagram Lengkungan 66
39 3.24 Konstruksi Boom 77
40 3.25 Pembebanan pada Boom 77
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
41 3.26 Kostruksi Girder 80
42 3.27 Pembebanan pada Girder 81
43 3.28 Diagram untuk menentukan tahanan Gesek 86
44 4.1 Bantalan Gelinding 87
45 4.2 Kopling Flens Kaku 91
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1 3.1 Dimensi-dimensi Puli 36
2 3.2 Tekanan yang DiizinkanDengan Kecepatan Luncur 37
3 3.3 Spesifikasi Hasil Perhitungan Roda Gigi 56
4 3.4 Dimensi Puli pada Mekanisme Trolley 69
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
DAFTAR NOTASI
Notasi Keterangan Satuan
Q Kapasitas Maksimum Kg
S Tegangan Tali Maksimum Kg
p Kekuatan Putus Tali Kg
K Faktor Keamanan
Pb Beban Patah Kg
W Tahanan Akibat Gesekan Kg
d Diameter Dalam mm
D Diameter Luar mm
F114 Luas Penampang Tali Baja mm2
N Daya Hp
C Faktor KonstruksiTali
r Jari-jari mm
Z Jumlah Lilitan
H Tinggi Angkat m
L Panjang mm
w Tebal mm
v Kecepatan m/s
M Momen Kg.m
n Putaran rpm
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
I Momen inersia mm4
g Gravitasi m/s2
t Waktu s
i Perbandingan Tranmisi
T Torsi N.m
m Modul mm
a Jarak Sumbu Poros mm
hk Tinggi Kepala Gigi mm
hi Tinggi Kaki Gigi mm
ck Kelonggaran Puncak mm
Ft Gaya Tangensial Kg
A Luas mm2
Y Faktor Bentuk Gigi
Sf Faktor Keamanan Bahan
f Lengkungan Tali Izin mm
Dw Diameter Roda Jalan mm
E Modulus Elastisitas Kg/m2
Fa Gaya Aksial N
Fr Gaya Radial N
b Tegangan Patah Kg/m2
Effisiensi
Sudut Tekan
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
i Tegangan Izin Kg/m2
Tegangan Geser Kg/m2
Koefisien Efek Massa
Koefisien Pengereman
Faktor Tahanan Puli
w Tegangan Lentur Kg/m2
Koefisien Gesek
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Perencanaan
Transport jarak jauh tetap merupakan faktor yang sangat penting saat ini
sebagai sarana untuk mengangkut barang-barang yang dibutuhkan manusia.
Untuk mengangkut barang dalam jumlah yang banyak serta jarak yang terpisah
oleh laut, maka pengangkutan dengan kapal laut merupakan sarana yang paling efektif.
Agar kualitas barang yang diangkut tetap baik, aman dan operasi bongkar muat
lebih cepat, maka dibuatlah suatu wadah barang yang dapat diangkut dari pelabuhan ke
kapal atau sebaliknya yang disebut dengan peti kemas, dimana wadah tersebut juga
dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai
tempat penyimpanan barang dan dengan demikian dapat mengurangi biaya
pengeluaran.
Kecenderungan untuk memakai peti kemas saat ini semakin tinggi seiring
dengan semakin berkembangnya pertumbuhan ekonomi indonesia yang terlihat
semakin ramainya kegiatan ekspor dan impor dipelabuhan-pelabuhan besar.
Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan suatu pesawat pengangkat yang dapat
mengangkat dan memindahkan peti kemas dari pelabuhan ke kapal atau sebaliknya
dengan gerak dan mobilitas yang baik dan aman.
Muatan dapat dibedakan menjadi muatan curah dan muatan satuan. Bahan
yang ditangani dalam bentuk curah terdiri atas banyak partikel atau gumpalan yang
homogen misalnya: batubara, bijih, semen, pasir, tanah, batu, tanah liat dan sebagainya.
Fasislitas transport mendistribusikan muatan ke seluruh lokasi di dalam
perusahaan, memindahkan bahan di antara unit proses yang langsung terlibat dalam
produksi, dan membawa produk jadi dan limbah ke tempat produk tersebut akan di
muat dan dikirim keluar perusahaan.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
1.2. Tujuan Perencanaan
Perencanaan ini bertujuan untuk merancang sebuah pesawat pengangkat yaitu
Gentry Crane pada Spreader dan Trolley yang berguna untuk mengangkat peti kemas
pada sebuah pelabuhan laut.
1.3 Manfaat Perancangan
Manfaat dari perancangan ini adalah untuk membantu mencari seluruh
kekuatan batang yang terjadi pada Gantry, Spreader dan Trolley serta mengaplikasikan
ilmu mata kuliah yang berhubungan dengan perancangan ini
1.4. Batasan Masalah Perencanaan
Pada perencanaan ini, Gantry Crane yang direncanakan digunakan untuk
kapasitas angkat 40 Ton. Karena luasnya permasalahan yang terdapat pada perencanaan
Gantry Crane ini, maka perlu pembatasan permasalahan yang akan dibahas.
Pada perencanaan ini yang akan dibahas adalah mengenai komponen -
komponen utama Gantry Crane sebagai berikut : Motor penggerak, kopling, sistem
transmisi, rem, dan bantalan pada setiap gerakan gantry.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 1.1 Gantry Crane
1.5. Sistematika Penulisan
Tugas Akhir ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap bab
adalah sebagai berikut :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah,
dan sistematika susunan laporan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori mengenai teori mengenai Gantry Crane,
pemakaian Gantry Crane serta bagian utama Gantry Crane yang meliputi
Roda jalan, Trolley dan Spreader yang dipakai pada pelabuhan laut tersebut.
Bab III : Methodologi Perancangan Mekanisme Spreader
Bab ini berisikan data-data Gantry Crane, dimana pada data-data tersebut akan
dicari perancangan dari gantry, trolley dan spreader tersebut.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Bab IV : Perhitungan Bantalan dan Kopling
Bab ini berisikan mengenai perhitungan bantalan dan kopling dari trolley dan
spreader yang akan dirancang.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan yang diperoleh dan saran untuk
pengembangan Gantry Crane selanjutnya.
Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan ini.
Lampiran
Lampiran berisikan tabel-tabel yang digunakan dalam perhitungan untuk menyusun
skripsi yang digunakan.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mesin Pemindah Bahan
Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan
untuk memindahkan muatan dilokasi pabrik, konstruksi, tempat penyimpanan,
pembongkaran muatan dan sebagainya.
Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap aktivitas diatas,
akan meningkatkan effesiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.
Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas :
1. Pesawat Pengangkat
Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan
memindahkan barang dari suatu tempat ketempat yang lain yang
jangkauannya relatif terbatas. Contohnya; Crane, elevator, lift, excalator dll.
2. Pesawat Pengangkut
Pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan
tanpa berhenti dan dapat juga mengangkut muatan dalam jarak yang relatif
jauh. Contohnya; Conveyor.
Karena yang direncanakan adalah alat pengangkat peti kemas maka
pembahasan teorinya lebih di titik beratkan pada pesawat pengangkat.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
2.2. Klasifikasi Pesawat Pengangkat
Menurut dasar rancangannya, pesawat pengangkat dikelompokkan atas tiga
jenis yaitu :
1. Mesin Pengangkat (Hoisting Machine), yaitu mesin yang bekerja secara periodik
yang digunakan untuk mengangkat dan memindahkan beban.
2. Crane, yaitu kombinasi dari mesin pengangkat dan rangka yang bekerja secara
bersama-sama untuk mengangkat dan memindahkan beban.
3. Elevator, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat
beban pada jalur padu tertentu.
Sedangkan jenis-jnis utama Crane dapat dikelompokkan lagi menjadi :
1. Crane putar diam
2. Crane yang bergerak pada rel
3. Crane tanpa lintasan
4. Crane yang dipasang diatas traktor rantai
5. Crane tipe jembatan
Crane tipe jembatan dapat dikelompokkan lagi menjadi :
1. Crane berpalang
2. Crane berpalang tunggal untuk gerakan overhead
3. Crane berpalang ganda untuk gerakan overhead
4. Gantry Crane dan semi Gantry
2.3. Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat
Dalam pemilihan pesawat pengangkat perlu diperhatikan beberapa faktor
antara lain :
1. jenis dan ukuran dari beban yang akan diangkat, misalnya untuk beban terpadu;
bentuk, berat, volume, sifat rapuh dan liat, suhu dan sebagainya. Untuk beban
tumpahan; ukuran gumpalan, kemungkinan lengket, sifat-sifat kimia, sifat mudah
remuk dsb.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
2. Kapasitas perjam. Crane jembatan dan truk dapat beroperasi secara efektif bila
mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja
yang berat.
3. Arah dan panjang lintasan. Berbagai jenis alat dapat mengangkat beban dalam arah
vertikal dan arah horizontal. Panjang jarak lintasan, lokasi dari tempat pengambilan
muatan juga sangat penting dalam menentukan pemilihan pesawat pengangkat
yang tepat.
4. Metode penumpukan muatan. Beberapa jenis peralatan dapat memuat atau
membongkar muatan secara mekanis sedangkan yang lainnya membutuhkan alat
tambahan khusus atau bantuan operator.
5. Kondisi lokal yang spesifik termasuk luas dan bentuk lokasi, jenis dan rancangan
gedung, susunan yang mungkin untuk unit pemerosesan, debu, keadaan lingkungan
sekitarnya dsb.
Gambar 2.1 Crane berpalang
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 2.2 Crane girder tunggal overhead
Gambar 2.3 Crane girder ganda overhead
Gambar 2.4 Crane gantry
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 2.5 Crane semi gantry
Pemilihan pesawat pengangkat juga ditentukan oleh pertimbangan dari segi
ekonominya, misalnya biaya pemasangan, operasi, perawatan, dan juga penyusutan dari
harga muka pesawat tersebut.
2.4. Gantry Crane
Gantry crane adalah termasuk dalam kelompok crane tipe jembatan dimana
jembatannya dilengkapi dengan kaki pendukung yang tinggi dapat bergerak pada jalur
rel yang dibentang diatas permukaan tanah. Crane ini umumnya dioperasikan
dilapangan terbuka, dan pada perencanaan ini gantry crane direncanakan dioperasikan
pada sebuah pelabuhan laut untuk mengangkat peti kemas. Dalam mengoperasikan
Crane, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan operator sebelum menjalankan Crane:
1. Radius Beban
2. Tahanan Gelinding
3. Tahanan Kemiringan Benda Kerja
4. Koefisien Traksi
5. Gaya Traksi (Rimpull)
6. Ketinggian Daerah Kerja (Altitude)
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Adapun komponen utama gantry crane ini adalah :
1. Spreader
Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan atau
penurunan dari atau ke kapal.
Tali
Puli
Spreader
Gambar 2.6 Spreader
2. Trolley
Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader dan juga untuk
menggerakkan spreader pada saat mengangkat dan menurunkan peti kemas. Trolley
terletak pada konstruksi girder dan boom. Pada trolley ini juga kabin operator untuk
mengoperasikan crane.
Gambar 2.7 Trolley yang digerakkan motor
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3. Gantry
Gantry bergerak sepanjang rel yang ditentukan untuk memudahkan menaikkan atau
menurunkan peti kemas. Pada Gantry terdapat rel yang memiliki panjang rel
1.000 meter. Dalam satu lintasan terdapat 6 gantry yang dimana ada 4 gantry yang
melayani internasional dan 2 gantry yang melayani domestik.
4. Peti Kemas
Peti kemas adalah Alat yang berfungsi sebagai penyimpan bahan baku produksi
ataupun bahan jadi. Peti kemas biasanya terbuat dari paduan logam tertentu. Peti
kemas biasanya terdiri dari ukuran yang berbeda-beda, untuk memudahkan
pengumpulan/ penyusunan peti kemas dibantu oleh mobil crane yang dimana mobil
crane dapat memindahkan peti kemas dari tempat satu ketempat lainnya yang
sudah ditentukan dari UTPK untuk menjaga keamanan dari kinerja Gantry Crane.
Gambar 2.8 Mobil Crane
Mobil Crane hanya berfungsi untuk menyusun dan memindahkan peti kemas dari
mobil container, selanjutnya mobil container membawa peti kemas tersebut ke
Gantry Crane untuk dimuat kedalam kapal.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 2.9 Gambar Kontainer
2.5. Cara Kerja Gantry Crane
Gantry crane mempunyai tiga kabin untuk mengoperasikannya yaitu :
1. Kabin utama (kabin operator)
2. Kabin boom hoist
3. kabin pemeriksaan
Adapun cara kerja dari Gantry crane ini dapat dibagi atas empat gerakan yaitu :
1. Gerakan hoist
2. Gerakan transversal
3. Gerakan longitudinal
2.5.1. Gerakan Hoist
Gerakan hoist ini adalah gerakan atau turun untuk mengangkat tau menurunkan
peti kemas yang telah dijepit oleh spreader yang diikat melalui tali baja yang digulung
oleh drum, dimana drum ini digerakkan oleh elektromotor. Apabila posisi angkatnya
telah sesuai sperti yang dikehendaki maka gerakan drum ini dapat dihentikan melalui
rem melalui handle yang berada pada kabin operator.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
2.5.2 Gerakan Transversal
Gerakan transversal ini adalah gerakan berpindah pada arah melintang yang
dilakukan oleh trolley melalui tali baja yang digulung pada drum, trolley bergerak pada
rel yang bergerak yang terletak diatas girder dan boom yang digerakkan oleh
elektromotor. Gerakan ini akan berhenti jika arus listrik pada elektromotor diputuskan
dan sekaligus rem bekerja.
2.5.3 Gerakan Longitudinal
Gerakan longitudinal ini disebut juga gerakan gantry yaitu gerakan memanjang
pada rel besi yang terletak pada permukaan tanah yang dilakukan melalui roda gigi
transmisi. Dalam hal ini motor memutar roda jalan kearah yang diinginkan (maju atau
mundur) dan setelah jarak yang diinginkan tercapai, maka arus listrik akan terputus dan
sekaligus rem bekerja.
2.5.4. Spesifikasi Perencanaan
Sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat pengangkat ini,
dibawah ini tercantum spesifikasi teknik dari crane pengangkat peti kemas yang diambil
dari hasil survey pada PT. PELABUHAN INDONESIA I Cabang Belawan ;
Kapasitas angkat = 40 ton Tinggi angkat = 41 meter Kecepatan angkat = 50 m/menit Panjang perpindahan trolley = 77 meter Kecepatan trolley = 125 m/menit Panjang perpindahan gantry = 240 meter Kecepatan gantry = 45 m/menit Berat total Gantry Cranre = 700 Ton
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
2.5.5. Spreader
Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan atau
penurunan dari atau ke kapal. Pada spreader terdapat komponen utama yang
menunjang sistematis dari spreader tersebut, adapun komponen-komponen utama yang
terdapat pada spreader adalah:
2.5.5.1. Tali Baja (Wire Ropes)
Tali baja digunakan secara luas pada mesin-mesin pengangkat sebagai perabot
pengangkat. Pada tali baja kawat pada bagian luar akan mengalami keausan yang lebih
parah dan putus lebih dahulu dibandingkan dengan bagian dalamnya. Sehingga bagian
luar tali kawatnya mulai terputus-putus jauh sebelum putus dan menandakan tali baja
tersebut perlu diganti.
Tali baja terbuat dari kawat baja dengan kekuatan b = 130 sampai 200 kg/mm2 ,
didalam proses pembuatannya kawat baja diberi perlakuan panas tertentu dan digabung
dengan penarikan dingin, sehingga menghasilkan sifat mekanis kawat baja yang tinggi.
Tegangan tali maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :
1nQS =
Dimana :
Q = 54000 Kg
n = Jumlah tali penggantung = 8
= Efesiensi puli = 0,918
1 = Efesiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuan akibat
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
dimana kekuatan putus tali sebenarnya
P = S.K
Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland
yaitu 6 x 41+1 fibre core (N. Rudenko)
dengan :
Beban patah : Pb = 45200 Kg
Tegangan patah : b = 180 Kg/m
Berat tali : W = 2,81 Kg/m
Diameter tali : d = 27,8 mm
Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan :
Sizin = KPb
Tegangan tarik yang diizinkan :
izin = K
b
= 273,325,5
180mm
Kg=
Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :
F114 =
50000.m
b
Dd
K
S
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
1.dlQP =
Pemilihan Tali Baja
Fenomena yang sangat rumit terjadi di dalam pengoperasian tali, karena banyak
parameter yang tidak dapat ditentukan dengan tepat. Setiap kawat didalam tali yang
ditekuk mengalami tegangan yang rumit, yang merupakan gabungan tegangan tarik,
lentur dan puntir serta ditambah dengan saling menekan dan bergesekan diantara
kawat dan untaian. Akibatnya, tegangan total yang terjadi dapat ditentukan secara
analistis hanya pada tingkat pendekatan tertentu.
2.5.5.2. Puli dan Sistem Puli
Puli (disebut juga kerek atau katrol) yaitu cakra (disc) yang dilengkapi dengan
tali (rope) yang merupakan suatu keping bundar, terbuat dari logam maupun bukan
logam, misalnya besi tuang, kayu, atau plastik. Pinggiran cakra diberi alur (groove) yang
berguna untuk laluan tali (rope).
Tekanan bidang yang terjadi sebesar :
Dimana : P = Tekanan pada bidang gandar/poros puli
Puli ada dua macam, yaitu puli tetap (fixed pulley) dan puli bergerak (movable
pulley). Puli tetap terdiri dari sebuah cakra dan sebuah tali yang dilingkarkan pada alur
(groove) dibagian atas nya dan pada ujungnya digantungi beban. Puli bergerak terdiri
dari cakra dan poros yang bebas.
Tali dilingkarkan dalam alur dibagian bawah, salah satu ujung diikatkan tetap
dan ujung lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, bebandigantungkan
pada spreader yang tergantung pada poros.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar2.10 Puli tetap tunggal
Keterangan gambar : R = Jari-jari
d= Diameter poros tali
= Koefisien gesek
Q= Lengan gaya
Sistem puli adalah kombinasi dari beberapa puli tetap dan puli bergerak atau
terdiri dari beberapa cakra puli. Biasanya menggunakan system puli ganda (multiple
pulley system untuk menghindari kesalahan pada waktu operasi pengangkatan yang
menggantungkan beban langsung pada ujung tali. Kesalahan pengangkatan ini
disebabkan oleh bagiab-bagian tali yang berada dalam satu bidang yang menyebabkan
beban berayun. Dengan system puliganda yang mengangkat beban dalam arah tegak,
yang lebih stabil, dapat mereduksi beban yang bekerja pada tali sehingga diameter puli
dan drum dapat lebih kecil.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
2.5.5.3. Drum
Pada pesawat angkat, drum berfunhsi untuk menggulung tali (rope). Drum
dengan satu tali tergulung hanya mampu mempunyai satu arah helix kekanan, drum
yang didesain untuk dua tali diberi dua arah helix, ke kanan dan ke kiri.
Drum untuk tali kawat biasanya tebuat dari besi cor, kadang-kadang dari besi
tuang atau konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan gesekan pada bantalan
efisiensinya = 0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali, untuk drum
penggerak daya drum harus selalu dilengkapi dengan alur helix sehingga tali akan
tergulung secara seragam dan keausannya berkurang.
Gambar 2.11 Sistem pada Drum
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 2.12 Drum
Pada sistematis spreader terdapat diagram alir yang menerangkan proses yang
terjadi pada mekanisme dan cara kerja spreader yang terdapat pada gantry crane yaitu:
Motor Penggerak Unit Katrol. Dimana motor penggerak awal dari kerja spreader yang
yang menghasilkan daya yang dibutuhkan untuk menjalankan spreader agar mampu
melakukan dan mengangkut beban. Pada motor penggerak ditransmisikan daya ke roda
gigi yang dapat menggerakan dan memperlancar dari kerja spreader, pada roda gigi
yang terdapat pada spreader lalu dihubungkan pada drum yang berfungsi sebagai
tempat untuk melilitkan tali yang tersambung pada spreader dan trolley, dari drum lalu
terdapat mekanisme kerja tali yang dimana menarik dan menurunkan beban selanjutnya
dari tali lalu disambungkan pada spreader yang berfungsi untuk memindahkan beban
dari darat ke kapal atau sebaliknya.Untuk mengseftikan mekanisme kerja dari motor
penggerak sampai spreader dibuat system break yang bagus dan efisien untuk
mendukung kinerja dari pada spreader. Dapat dilihat dibawah bagaimana mekanisme
dari motor penggerak, roda gigi transmisi daya, drum, tali, spreader dan beban.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 2.13
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
BAB III
METHODOLOGI PERANCANGAN MEKANISME SPREADER
3.1 Pengumpulan Data
Sebelum melakukan analisa perlu adanya melakukan pengumpulan data. Hal ini
dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang gambaran secara analitik terhadap atas
sesuatu yang akan dihitung.
Data-data yang didapatkan akan menjadi acuan dalam perhitungan yang akan
dilakukan. Maka perlu ada beberapa parameter yang harus diperhatikan untuk
mendapatkan data yang cukup. PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA ( UTPK )
cabang Belawan Medan salah satu perusahaan export dan import yang menggunakan
Gantry Crane. Alat pengangkat untuk mengangkat bahan baku yang menggunakan crane
yaitu jenis Gantry crane.
2
3
1
4
Gambar 3.1 Gantry Crane
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Dimana :
1. Trolley dan Spreader.
2. Boom.
3. Mesin Utama.
4. Girder.
3.2 Parameter yang Diamati
Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui jenis Number of Bend (NB) yang
optimum, maka perlu ada parameter-parameter yang harus diamati, yaitu :
3.2.1 Karakteristik Mesin Pengangkat
Parameter teknis utama dari mesin pengangkat adalah kapasitas angkat, berat mati
mesin tersebut, dan sebagainya.
Kapasitas angkat maksimum : 40 ton
Tinggi angkat : 41 meter
Kecepatan angkat : 50 meter/menit
Secara design mesin pengangkat di PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA (
UTPK ) cabang Belawan Medan jelas tampak jenis pengangkat yang digunakan yaitu
Gantry crane. Terlihat dari ciri-cirinya, terletak di atas rel, mempunyai lengan penyangga
(boom) sebagai pengatur posisi dan sebagai pembawa peti kemas dari tempat
pengangkatan bahan kemudian memasukkan peti kemas kedalam kapal.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3.2.2 Number of Bend Puli
Komponen-komponen dari crane jenis gantry pada trolley ini memakai sistem puli
yang dipakai adalah jenis sistem puli dengan 5 puli dengan 8 lengkungan. Tipe tali baja
yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland yaitu 6 x
41+1 fibre core dengan i = 6750 kg. Sistem puli ini perlu dianalisa untuk membuktikan
sistem puli dengan 8 lengkungan (number of bend) yang digunakan memang adalah
sistem puli yang sangat tepat untuk melakukan pengangkatan atau ada sistem puli lain
mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.
3.2.3 Kondisi Operasi
Crane yang dipakai untuk membantu proses produksi di operasikan dengan
bantuan kontrol dari operator. Gantry berada dilapangan terbuka.
Pembagian sift kerja di PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA ( UTPK ) cabang
Belawan Medan dibagi dengan tiga shift. Gantry bekerja untuk pengangkatan peti
kemas, dengan kapasitas 80% sampai 98% dari kapasitas angkat maksimum. Dalam
periode waktu 24 jam crane bekerja 24 jam, dengan ini crane di kategorikan mesin
yang bekerja tinggi dan maksimum.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3.3 Perhitungan Mekanisme pada mekanisme Gantry
DBB I
Gambar 3.2 Mekanisme perhitungan dari Gantry
MA = 0
W1 . ( 27 + 35 )m + W2 . 21,98 By . 27 = 0
By =
By =
By = 235,052 Ton ( )
MB = 0
W1 . 35 + W2 ( 21,98 + 27 ) + Ay . 27 = 0
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
-Ay =
Ay = -241,052 Ton ( )
DBB II
Gambar 3.3 Arah Gaya pada batang A dan B
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Pada titik D
Gamabar 3.4 Arah Gaya pada titik D
Kx = 0 Ky = 0
S6 = 0 S2 + S5 = 0
S5 = -S2
S5 = -241,052 Ton ( Tekan )
Pada titik C
Gambar 3.5 Arah Gaya pada titik C
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Kx = 0 Ky = 0
S4 cos = 0 S3 + S4 sin S1 = 0
S4 = 0 S3 = S1 S4 sin 35,7o
S3 = 241,052 0 .sin 35,7
S3 = 241,052 Ton (Tarik )
Pada titik F
Gambar 3.6 Arah Gaya pada titik F
Kx = 0 Ky = 0
S12 S7 = 0 S9 S5 = 0
S12 = S7 S9 = S5
S9 = 235,052 Ton
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Pada titik G
Gambar 3.7 Arah Gaya pada titik G
Kx = 0 Ky = 0
S8 cos S10 cos = 0 S8 sin + S10 sin S9 = 0
S8 cos 38,2 S10 cos 34,94 = 0 S8 sin (38,2) + S10 sin(34,94) 235,052
S8 (0,785) S10 ( 0,819 ) = 0 S8 (0,618) + S10 (0,572) = 235,052
Disubsitusikan dari Kx dan Ky ;
S8 (0,618) + S10 (0,572 ) = 235,052 x 0,785
S8 (0,785) S10 ( 0,819 ) = 0 x 0,618
S8 ( 0,48513 ) + S10 ( 0,44902 ) = 184,51582
S8 ( 0,48513 ) S10 ( 0,506142 ) = 0 -
S10 ( 0,955162) = 184,51582
S10 =
S10 = 193,178 Ton
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Dari persamaan Kx = 0
S8 cos 38,2 S10 cos 34,94 = 0
S8 cos 38,2 193,178 cos 34,94 = 0
S8 ( 0,785 ) 193,178 ( 0,819 ) = 0
S8 =
S8 = 201,545 Ton
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3.4. Perhitungan Mekanisme Pengangkatan (Hoisting) pada Spreader.
Perencanaan mekanisme untuk gerakan pengakatan meliputi perencanaan-
perencanaan :
1. Tali baja
2. Puli
3. Drum
4. Motor penggerak
5. Sistem Transmisi
3.4.1. Perhitungan Tali Baja
Tali baja digunakan untuk mengangkat dan menurunkan beban pada gerakan
hoist. Tali baja adalah tali yang dukonstruksikan dari kumpulan-kumpulan jalinan serat
(steel wire) dipintal hingga mencapai jalinan (strand), kemudian beberapa strand dijalin
pula pada satu inti (core) sehingga membentuk tali. Salah satu bentuk struktur tali dapat
dilihat pada gambar 3.8.
Hal-hal yang mendasari pemilihan tali baja adalah :
1. Lebih ringan dibandingkan dengan rantai
2. Lebih tahan terhadap sentakan
3. Operasi yang tenang
4. Menunjukkan tanda-tanda yang jelas bila putus
5. Lebih fleksible.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 3.8 Konstruksi serat tali baja
Dalam perencanaan ini berat muatan yang diangkat adalah 40 ton. Karena pada
pengangkat dipengaruhi beberapa faktor, seperti overload, keadaan dinamis dalam
operasi dan perubahan air yang tak terduga karena Gantry crane terdapat dipesisir
pantai yang cuaca nya dapat berubah akan terjadi hujan yang dapat menambah berat
dari peti kemas tersebut, maka diperkirakan penambahan beban 10% dari beban semula
sehingga berat muatan yang diangkat menjadi :
Q0 = 40000 + (10% x 40000)
= 44000 Kg
Kapasitas angakat total pesawat adalah :
Q = Q0 + G
Dimana :
G = Berat speader
=10000 Kg .. (data survey)
maka :
Q = 44000 + 10000
= 54000 Kg
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
sistem pengangkat ini terdiri dari dua sistem yang masing-masing sistem dibuat
sedemikian rupa (gambar 3.8) dimana sistem yang pertama menggunakan satu buah tali
baja dengan arah pilinan kiri dan sistem yang kedua mempunyai arah pilinan kanan.
Penempatan posisi dan arah pilinan tali baja yang berbeda pada kedua sistem ini
maksudnya untuk membuat kesetimbangan dalam mengangkat beban dan mengurangi
beban yang terjadi pada tali baja.
Diagram sistem pengangkat gerak hoist ini dapat dilihat pada gambar berikut ini
:
Gambar 3.8. Diagram sistem mekanisme pengangkat
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar 3.9. Diagram lengkungan tali
Dari gambar 3.9 dapat dilihat diagram lengkungan tali yang dapat menentukan
tegangan tali yang dapat menentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi.
Sistem pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 8 buah tali penggantung, sehingga :
87654321 SSSSSSSSQ +++++++=
Tegangan tali maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :
1nQS =
Dimana :
Q = 54000 Kg
n = Jumlah tali penggantung = 8
= Efesiensi puli = 0,918
1 = Efesiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuan akibat menggulung
pada drum yang diasumsikan 0,98 ( N. Rudenko hal. 41)
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
maka :
kgS 75030012,7503
98,0.918,0.854000
===
dimana kekuatan putus tali sebenarnya
P = S.K
Dengan :
S = 7503 Kg
K = Faktor keamanan dari buku N. Rudenko hal. 42 (K = 5,5) pengoperasian
medium
Maka :
P = 7503.5,5
= 41266,5 Kg
Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland
yaitu 6 x 41+1 fibre core (N. Rudenko)
dengan :
Beban patah : Pb = 45200 Kg
Tegangan patah : b = 180 Kg/m
Berat tali : W = 2,81 Kg/m
Diameter tali : d = 27,8 mm
Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan :
Sizin = KPb
= Kg18,82185,5
45200=
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Tegangan tarik yang diizinkan :
izin = K
b
= 273,325,5
180mm
Kg=
Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :
F114 =
50000.m
b
Dd
K
S
Dimana perbandingan diameter drum dan diameter tali baja
d
Dmin untuk jumlah
lengkungan (NB) = 15 seperti terlihat pada gambar 3.9 adalah 37,5
= 207,450000.
351
5,518000
7503 cm=
Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :
t = 114FS
= 07,4
7503
= 1843,49 Kg/cm2 = 18,435 Kg/mm2.
Terlihat bahwa perencanaan tali aman untuk digunakan mengingat tegangan maksimum
tali yang direncanakan lebih rendah dari tegangan maksimum izin yaitu : 7503 Kg <
8218,18 Kg dan tegangan tarik yang diizinkan lebih besar dari tegangan tarik yang
direncanakan yaitu : 32,73 Kg/mm2 > 18,435 Kg/mm2.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3.4.2 Perhitungan Drum
Drum untuk tali baja dibuat dari yang licin dengan flens yang tinggi untuk
memungkinkan menggulung tali dalam beberapa gulungan. Diameter drum : D > 10
d,dimana drum untuk tali baja terbuat dari bahan besi tuang, jarang sekali yang dari baja
tuang dengan memperhitungkan gesekan bearing, maka : = 0,95
Ketahanan tali baja ditentukan berdasarkan umur operasi tali baja tersebut.
Umur tali baja dicari dengan rumus :
2..za
zN =
Dimana :
z = Jumlah lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan tali
a = Jumlah siklus rata-rata perbulan
Z2 = Jumlah siklus berulang persiklus
= Hubungan langsung antara jumlah lengkungan dan jumlah putus
tali
= Faktor perubahan gaya tekan
N = Umur tali dalam bulan
Z dicari dengan menentukan besar faktor kelengkungan (m) yang dicari dengan
pesamaan sebagai berikut :
21.. CCC
Am
=
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Dimana :
m = Faktor pelengkungan berulang
A = Perbandingan diameter drum dengan tali (37,5)
= Tegangan tarik sebenarnya yang dialami tali (18,435 Kg/mm2)
C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali dan kekuatan
tarik maksimum bahan kawat yaitu, C = 0,5 (Lit 1 hal.44 )
c1 = Faktor yang tergantung diameter tali, c1 = 1,09 (Lit 1 hal.44 )
c2 = Faktor produksi dan operasi tambahan, c2 = 1,37 (Lit 1 hal.44 )
sehingga :
13,237,1.09,1.5,0.435,18
5,37==m
Dengan bantuan faktor m pada buku N. Rudenko (hal.44) didapat harga-harga untuk m
(2,42) sebesar 450.000, m(2,6) sebesar 500.000. Dengan melakukan interpolasi harga-
harga ini dapat dicari nilai z, yaitu :
000.450000.500
000.50042,26,254,26,2
= z
didapat, z = 461111 lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan.
Merujuk pada persamaan untuk mencari umur tali diatas, harga-harga faktor a, Z2, dan
, dapat diambil dari sebagai berikut :
a = 3400
Z2 = 5
= 0,3, dan sebesar 2,5
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
maka :
bulanN 36165,365,2.3,0.5.3400
461111===
e2 = faktor tergantungnya pada konstruksi tali = 0,85 (e1,e2 dari Lit 1 hal. 42)
didapat : D 25.0,8.27,8
1045 590,75
artinya, diameter drum dan puli sebesar 1045 mm bisa digunakan.
Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali adalah
Z = DiH
..
+ 2
dengan :
H = tinggi angkat muatan, H = 41 meter
i = perbandingan sistim tali, i = 4
maka :
Z = 1045.
4.4100
+ 2 = 51,9 (dianggap 52 lilitan)
Panjang drum kemudian dapat dicari dengan persamaan
L = D
iH.
.2
+ 12 . s + l1
l1 = 4.s1 = 4.31 = 124 mm
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
L = 1045.
4.4100.2
+ 12 . 31 + 124
= 3595 mm
Tebal dinding drum
w = 0,02 D + 0,6 cm
w = 0,02 104,5 + 0,6
w = 2,69 cm = 26,9 mm, digunakan 27 mm.
Tegangan tekan pada dinding drum
c = sw
S.
c = 31.27
7503 = 8,96 kg/cm2.
Tegangan yang diizinkan adalah :
i = c/K
Dimana faktor keamanan (K) untuk beban dinamis dua arah, K = 6-8, diambil 8 sehingga :
i = 8
110= 13,75 kg/mm2 ; c < i ; maka drum aman digunakan.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3.4.3. Perhitungan puli
Puli disebut juga kerek yaitu cakra yang dilengkapi tali atau rantai. Cakra
merupakan suatu keping yang bundar yang disebut juga disc, terbuat dari logam dan
nonlogam. Pinggiran cakra tersebut diberi alur yang berfungsi untuk laluan tali guna
mentransmisikan gaya dan gerak.
Puli direncanakan dengan dimensi-dimensi seperti yang terlihat pada gambar
3.10 berikut :
Gambar 3.10 Puli
Ukuran-ukuran dari puli ditabelkan pada tabel 3.1 dibawah yang diambil dari
tabel pada buku pesawat pengangkat dengan diameter tali 27,8 mm.
Tabel 3.1 Dimensi-dimensi puli
Nama A b c e h L r r1 r2 r3 r4
Ukuran 80 60 12 2 45 20 17 6 7 25 15
Sumber : Rudenko, Mesin pemindah bahan, 1994.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Tekanan bidang yang terjadi sebesar :
1.dl
QP =
Dimana : P = Tekanan pada bidang gandar/poros puli
Harga tekanan ini tidak boleh melebihi besar yang tercantum didalam tabel 3.2. Untuk
kecepatan keliling = 0,7 m/s , tekanan bidang poros sebesar P = 55 kg/cm2.
l = Panjang bush (1,5 s/d 1,8). dg . Dipilih 1,8.dg
Qg = Beban puli,
iQQg =
i = perbandingan transmisi sistem puli, i pada sistem ini bernilai 8, sehingga berat beban
puli 54000/8=6750 kg.
Tabel 3.2 Tekanan bidang yang diizinkan dengan kecepatan luncur
V (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
P (kg/cm2) 75 70 66 62 60 57 55 54 53 52 51 50 49
Sumber : Rudenko, Mesin pemindah bahan, 1994.
Diameter gandar roda puli dapat diperoleh
mmcmd
d
dd
g
g
gg
822,8
18,688,1.55
6750
8,1.556750
2
=
==
=
Sedangkan panjang bush adalah L = 1,8.8,2 = 14,8 cm
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
3.4.4. Perhitungan Spreader
Spreader direncanakan untuk mengangkat beban dengan kapasitas yang besar,
dimana pada ujung spreader tersebut dipasang bucket untuk tempat peti kemas yang
akan diangkat. Jenis bucket yang akan dipakai ini mempunyai penahan yang akan masuk
kedalam lubang yang ada pada peti kemas dan diangkat dengan penjepit. Adapun
spreader dan ukuran-ukuran utamanya dapat dilihat pada gambar 3.11 dan 3.12 berikut
:
Gambar 3.11 Spreader
RbyRay
Rax A B
P Pw1 w2 w3q1 q2 q3
Gambar 3.12 Diagram pembebanan pada spereader
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Dimana : W1 = q1 . l1 ; W1x = q1x
W2 = q2 . l2
W3 = q3 . l3
Karena pada batang I dan III terdapat masing-masing satu buah batang, maka beban
yang diterima oleh masing-masing batang akibat beban angkat spreader adalah :
P1 = 6
Qo
= 6
44000 = 7333,33 Kg
Bobot total yang masing-masing diterima oleh batang adalah :
P = P1 + G1
Dengan ; G1 = berat bucket, direncanakan sebesar 100 Kg
Maka ;
P = 7333,33 + 100
= 7433,33 Kg
Gaya reaksi yang bekerja pada masing-masing tumpuan adalah :
MA = 0
P(l2 + l3) + q3.l3(23l + l2) Rby.l2 + q2.l2(
22l ) q1.l1(
21l ) P.l1 = 0
Maka :
Rby = 2
11
112
2223
3332 .)2(.)
2(.)
2(.)(
l
lPllqllqlllqllP ++++
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
dimana :
q2 = berat per meter batang II, q2 = 24 Kg/mm2
q1 = berat per meter batang I dan III, q1 = 56,7 Kg/mm2
Rby
1,2
5,1.33,7433)25,1(5,1.7,56)
21,2(1,2.24)1,2
25,1(5,1.7,56)5,11,2(33,7433 ++++
=
= 7543,58 Kg
MB = 0
-P.l3 - q3.l3
23l + q2.l2
22l - Ray.l2 + q1.l1
+ 21
2ll + P(l1 + l2) = 0
Ray =
( )
2
2121
112
223
333 2.
2.
2..
l
llPlllqllqllqlP ++
++
+
= 7543,58 Kg.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Momen Lentur yang terjadi pada tumpuan A : 0 x L1
A'P
w1q1
x
1/2 xV
NM
Gambar 3.13 Diagram Benda Bebas pada Tumpuan A
MA = 0
M + W1x . x + Px = 0
M + q1x . x + Px = 0
M + q1x2 + Px = 0
M = q1x2 Px
Untuk x = 0
MA = q1x2 Px
MA = 56,7 ( 0 )2 7433,33 ( 0 )
MA = 0
Untuk x = L1
MA = q1x2 Px
MA = Px + q1x2
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
MA = 7433,33 . 1,5 + . 56,7 . ( 1,5 )2
MA = 11213,78 Kg. M
Momen Lentur yang terjadi pada tumpuan B : L1 x L1 + L2 ; dimana W2x = q2 . ( x- L1
)
AP
1
q2
L1
V
NM
B'
2x
(x-L1)
x(x-1/2L1)
Ray
1/2(x-L1)
Gambar 3.14 Diagram Benda Bebas pada Tumpuan B
MB = 0
M B + Px + W1 ( x L1 ) Ra ( x L1 ) + W2x ( ( x- L1 ) ) = 0
M B + Px + q1.L1 ( x L1 ) Ra ( x L1 ) + q2 ( x L1 ) ( ( x L1 ) = 0
M B + Px + q1.L1 ( x L1 ) Ra ( x L1 ) + q2 ( x L1 )2 = 0
M B= - Px q1.L1 ( x L1 ) + Ra ( x L1 ) q2 ( x L1 )2 = 0
Untuk x = L1
M B = - Px q1.L1 ( x L1 )
M B = - P ( L1 ) q1.L1 ( L1 L1 )
M B = - 7433,33 ( 1,5 ) 56,7. 1,5 ( 1,5 1,5 )
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
M B = - 11213,7825 Kg. M
Untuk x = L1 + L2
M B = - P ( L1 + L2 ) q2.L1 ( L1 + L2 L1 ) + Ra ( L1 + L2 ) q2
( L1 + L2 L1 )2
M B = - P ( L1 + L2 ) q1.L1 ( L1 + L2 ) + Ra ( L2 ) q2 L22
M B = - 7433,33 ( 1,5 + 2,1 ) ( 56,7 . 1,5 ) ( . 1,5 + 2,1 ) + 7543,58. ( 2,1 ) ( 24 ) ( 2,1
) 2
M B = - 11213,7825 Kg. M
Momen maksimum yang terjadi pada batang I dan III adalah :
MA = P.l1 + q2.l1
21l
= 7433,33 . 1,5 + 56,7 . 1,5
25,1
= 11213,78 Kg.m
Tegangan lentur yang terjadi pada batang I dan III adalah :
W1 = 1
max
ZM
(lit. 6 , hal 40)
dimana ;
Z1 = momen tahanan penampang batang I dan III (1171,3 cm3)
sehingga :
W1 = W2 = 3,117178,11213
= 957,38 Kg/cm2
Tegangan lentur yang terjad pada batang II adalah :
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
W3 = 3
max
ZM
(lit. 6 , hal 40)
dimana ;
Z3 = momen tahanan penampang batang II (1402,2 cm3)
sehingga :
W3 = 2,140278,11213
= 799,73 Kg/cm2
Bahan yang dipilih SNCM 1 dengan kekuatan tarik adalah 85 Kg/mm2
(Sifat mekanis baja paduan).
Jadi tegangan lentur yang diizinkan adalah :
W = K
1 (lit. 6 , hal 40)
= 6
8500 = 1416,67 Kg/cm2
Dari perhitungan diatas terlihat speader aman untuk digunakan karena tegangan izinnya
lebih besar dari kekatan tarik perancangan bak pada batang I dan II maupn pada batang
III.
3.4.5. Perhitungan Motor Penggerak untuk Spreader
Tenaga penggerak yang digunakan untuk mengangkat direncanakan berasal dari
daya motor listrik dengan memakai dua elektromotor. Besarnya daya yang dibutuhkan
oleh masing-masing elektromotor dapat dihitung dengan rumus :
tot
QN
.75.2/
= (lit. 1, hal 234)
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Dengan : = effisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan tiga
pasangan roda gigi penggerak (Lit 1 , hal 299)
v = kecepatan angkat, direncanakan, v = 42 m/min = 0,7 m/det
sehingga :
Hpx
N 3158,0.75
7,02
54000
==
Maka dipilih elektromotor dengan N = 320 Hp, putaran (n) = 980 rpm disesuaikan
dengan standar, jumlah kutub 6 buah, momen girasi rotor (GDrate = 97,75 kg.m2).
Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :
(lit. 1, hal 300)
Bahan poros penggerak dipilih S30C dengan kekuatan tarik bahan P = 4800 kg/cm2.
(Sifat baja karbon untuk konstruksi mesin)
Tegangan tarik yang diizinkan adalah :
K
Pi
=
dimana K adalah faktor keamanan dan diambil K = 8
2/6008
4800 cmkgi ==
cmkgxM
nNxM
rated
rated
ratedrated
.12,2338698032071620
71620
==
=
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Tegangan puntir yang diizinkan adalah :
( )( ) 2/4206007,0
7,0
cmkgkik
==
=
Maka diameter poros penggerak :
( )
( )cmd
d
Md
P
P
k
ratedP
3,64202,0
12,23386
2,0
3
3
Dipilih diameter poros penggerak dp = 65 mm diambil dari tabel pada (Diameter poros).
Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus :
IgGD kop ..42 = (lit. 1, hal 289)
dimana : g = percepatan gravitasi, g = 9,81 m/dt2
I = Momen inersia kopling, I = 0,78 cm/dt2
Maka :
( )( ) 22 .306,00078,081,94 mkgGD kop == (lit. 1 , hal 300)
Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :
GD2kop = GD2
kop + GD2
rot
= 0,36 +97,75 = 98,056 kgm2
Momen gaya dinamis (Mdin) dapat dihitung :
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
41,186,23365,329max
max
==
=
rated
mot
MM
MM
ssdin nt
QVtnGDM
2975,0
375
22
+= (lit. 1, hal 293)
dimana :
= koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 s/d 1,25)
ts = waktu star (3 s/d 8)
maka :
( )( )( ) ( )
kgmM
M
din
din
44,998,0.3.9802
7,054000975,03.375
980.056,98.1,1 22
=
+=
momen gaya motor yang diperlukan pada saat star adalah :
dinstmot MMM += (lit. 1, hal 296)
Momen statis (Mst) poros motor adalah :
kgcmxM
nNxM
st
st
207,23098031571620
71620
==
= (lit.1, hal 300)
maka :
Mmot = 230,21 + 99,44 = 329,65 kgm
Pemeriksaan motor terhadap beban lebih adalah sebagai berikut :
5,2max 12
m/s
= 1,5 detik (mekanisme pengangkat dan penjalan) (Lit 1, hal 294)
= Koefisien efek massa bagian mekanisme transmisi ( = 1,1 1,25)
diambil 1,2 (Lit 1, hal 293)
maka :
Mdin = 5,1.9808,0.7,0.54000.975,0
5,1.375980.)056,98(2,1 22
+ = 270,3 kg.m
Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :
Mbr = Mdin + Mst (Lit 1, hal 297)
= 270,3 + 147,33 = 417,63 kg.m
Ukuran-ukuran diameter dan lebar cakram dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan dibawah ni :
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
b.rm2 =
PM br
..2.
(lit.8 , hal 512)
dimana :
b = lebar cakra rem (cm)
rm = radius rata-rata cakram (cm)
= koefisien pengereman, (1,75 2) (Karakteristik Material
Gesek)
= koefisen gesekan, (0,35 0,65) (Karakteristik Material
Gesek)
P = tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 7)
mrb
= 0,2 s/d 0,5 (lit.8 , hal 512)
maka :
0,2 . rm3 =
)6(45,0.2)2(41763
rm = 32,054,4923
= 29,1 cm
maka :
b = 0,2 . rm
= 0,2 . 29,1 = 5,8 cm
Diameter dalam cakram rem adalah :
Di = 2rm b (lit.8 , hal 512)
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
= 2(29,1) 5,8 = 52,4 cm
Diameter luar cakram rem adalah :
Do = 2rm + b (lit.8 , hal 512)
= 2(29,1) + 5,8 = 64 cm
Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah :
S = m
br
rZM
.. (Lit 1, hal 222)
dengan jumlah permukaan gesek (Z) = 2, maka :
S = 1,29)45,0(2
4176 = 1594,6 kg
Tekanan permukaan yang terjadi adalah :
P = FS
(Lit 1, hal 223)
Dimana :
F = luas permukaan kontak
= (ro2 ri
2) (Lit 1, hal 223)
= 3,14(322 26,22) = 1060,47 cm2
maka :
P = 47,10606,1594
= 1,5 kg/cm2
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Harga tekanan permukaan kontak ini masih dalam batas tekanan satuan yang diizinkan
yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan
yang dipilih adalah tepat.
3.5. Perhitungan Mekanisme Trolley
Trolley dirancang sedemikian rupa sebagai tempat bergantungnya spreader,
disamping harus dapat menahan beban yang diangkat, trolley juga berfungsi sebagai
pembawa beban yang mekintas diatas rel pada grinder.
3.5.1. Perhitungan Tali Baja
Gaya maksimum yang bekerja pada roda trolley adalah :
4max
qQP += (Lit 1, hal 237)
Dimana :
q = berat trolley dan jabin utama (20000)kg diambil dari data survey
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Maka :
kgP 185004
2000054000max =
+=
Faktor perhitungan kecepatan gelinding adalah:
( ) wVdsH 1/2,0= (Lit 1, hal 261)
dimana :
Vw = kecepatan gelinding direncanakan 2 m/det
Sehingga :
H = 0,5 x 2 = 1
Bahan roda trolley S30C dengan kekuatan tarik, t = 4800 kg/cm2.
Diameter roda trolley dapat dicari dengan rumus :
2
max.6002
=
wcw b
HPD
(Lit 1, hal 260)
Dimana :
c = Tegangan tekan izin pada roda trolley, diambil c = 4000 kg/cm2
bw = lebar roda trolley, direncanakan bw = 125 mm
Sehingga :
cmdiambilcmdw 67,6,665,121.18500
40006002
2
=
=
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Diameter poros roda trolley dapat ditentukan dengan rumus :
3 max..2,10
bw
LPd
= (Lit 2, hal 12)
Dimana : L = jarak plat gantungan dengan roda trolley (direncanakan L = 25 cm). dan
bahan poros diplih S45C dengan kekuatan tarik t = 7000 kg/cm2. dan tegangan lentur
izin b = 3000 kg/cm2.
Maka :
cmdiambilcmdw 12,63,11300025.18500.2,10
3 == .
Tahanan akibat gesekan pada roda trolley adalah :
W1 = W
W
DKdqQ )2(01,0)( ++
Dimana : = koefisien gesek pada bantalan (0,01)
K = koefisien gesek roda gelinding (0,05)
Maka :
67
05,0)212(01,0)2000054000(1+
+=W = 242,99 kg
Tahanan pada cakra mekanisme pengangkat adalah :
VTW .2 = (Lit 1, hal 284)
Dimana ; T = tegangan tali baja maksimum.
V= tegangan tali baja.
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Dimana :
2.ST = dan 1SV = (Lit 1, hal 284)
Gambar 3.19 Diagram untuk menentukan tahanan gesek
Dari diagram sistem mekanisme pengangkat diketahui bahwa :
Q = + S5 + S6 + S7 + S8 (Lit 1, hal 284)
Dimana : S1= S3 = S5 = S7
S2= S4 = S6 = S8
Maka:
Q = 4(S1 + S2)
Dengan :
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
S2 = .S1 (Lit 1, hal 284)
Sehingga : gaya tarik baja pada tali 1 adalah :
)1(4 +
=QS
dimana ; = faktor tahanan puli (untuk puli dengan bantalan rol = 1,03)
sehingga :
KgS 25,6650)103,1(4
540001 =+=
Gaya tarik baja pada tali 2 adalah :
S2 = 1,03.6650,25 = 6849,76 Kg
Sehingga : T = 1,03.6849,76 = 7055,25 Kg
Dan : KgV 55,645603,1
25,6650==
Maka : KgW 7,59855,645625,70552 ==
Gambar. 3.20 Diagram untuk menentukan tahanan cakram
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar.3.21 Diagram sistem trolley
Lengkungan tali baja yang diizinkan :
max201 Xf = (Lit 1, hal 284)
dimana ; Xmax = jarak pada lengkungan maksimum = 77 m (survey)
Gambar.3.22 Diagram untuk menentukan tegangan tali
Maka :
mXx
mf
5,3877.21.2
1
385,077201
max ===
==
Tegangan tali baja tegangannya sendiri :
1
1
2
2
3
3
4 5
4 5 6
9
10
7
8
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
fXqS r.2. 2
= (Lit 1, hal 285)
Tipe tali baja yang dipilih adalah 6 x 19 +1 fibre core dengan diameter dr = 23,9 mm serta
berat per meter tali qr = 2,21 Kg/m.
Maka :
.25,4254385,0.2
5,38.21,2 2 KgS ==
Tegangan tali maksimum yang terjadi :
SWWS ++= 21max
dimana ; = effesiensi cakra, untuk enam buah cakra = 0,838
maka :
KgS 6081838,0
25,42547,59899,242max =
++=
Beban patah tali baja :
P = Smax.K
Dengan ; K = faktor keamanan = 5,5
Maka : P = 6081.5,5 = 33445,5 Kg.
Dari hasil perhitungan diatas, beban patah yang terjadi masih dibawah beban patah
yang diizinkan yaitu, Pb = 36300 Kg. untuk tali baja dengan b = 18000 Kg/cm2.
Tegangan tali baja maksimum yang diizinkan adalah :
2/6600
5,536300 cmkgS
KPS
b
bb
==
=
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Tegangan tarik baja yang diizinkan :
2/73,3272
5,518000 cmkg
K
t
t
==
=
Luas penampang tali baja adalah :
( )5000min
114
Dd
K
SFb
=
Dari gambar. 3.23 terlihat bahwa jumlah lengkungannya 12, karena simetris. Maka, NB =
6 sehingga; minDd
untuk jumlah kelengkungan 6 adalah 1/28.
Sehingga :
( )
2114 08,4
50000281
5,518000
6081 cmF =
=
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Gambar. 3.23 Diagram lengkungan
Tegangan tarik yang terjadi :
2
114
max
/4,149008,4
6081 cmkg
FS
t
==
=
Perbandingan antara diameter drum dan diameter tali baja :
21..../ cccmdDA ==
Dengan :
= Tegangan tarik sebenarnya pada tali = 1490,4 kg/cm2
c = Faktor karakteristik konstruksi tali baja dan tgangan patah dari
material , untuk tali baja 6 x 19 seal dan b = 180 kg/mm2, C = 0,7
c1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, dr = 23,9 mm, c1 = 1,04
c2 = Faktor produksi dan operasi tambahan, c2 = 1,37
Maka :
( )( )( ) 88,137,104,17,0904,1428
... 21
==
=ccc
Am
Untuk m = 1,88 didapat jumlah lengkungan berulang Z dari tabel dan perhitungan
secara interpolasi didapat Z = 312307
Maka umur tali baja dapat ditentukan dengan rumus :
... 2Za
ZN =
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
Dengan :
a = Jumlah siklus rata-rata perbulan
Z2 = Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja (3)
= Faktor perubahan daya tahan tali = 0,4
= Hubungan antara jumlah lengkungan dengan putusan dalam tali = 2,5
Maka :
( )( ) 6,305,24,03.3400
312307==N Bulan
3.5.2. Perhitungan Drum
Dimensi-dimensi lain dari drum ini, dengan diameter tali 23,9 adalah sebagai
berikut :
r1 = 13,4 mm
r2 = 26,8 mm
c1 = 5,9 mm
Perhitungan tali memberikan besar perbandingan Dmin/d = 28
Sehingga Dmin = 28 x 23,9 mm
Dmin = 669,2 mm, diambil sebesar 670 mm.
Diameter ini diperiksa terhadap diameter yang diizinkan dengan menggunakan rumus
sebagai berikut :
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
deeD 21.
Dimana :
e1 = 20, untuk crane dengan penggerak daya dan operasi ringan
e2 = 0,95
Didapat :
1,454670
9,23.95,0.25
D
Artinya, diameter drum dan puli sebesar 670 mm bisa digunakan.
Tebal dinding drum
w = 0,002 D + 0,6 cm
w = 0,02.670 + 6 = 23,4 mm, digunakan 28 mm
Tegangan tekan pada dinding drum
2/36,810
68,2.8,26081.
cmkg
swS
c
==
=
Bahan drum dipilih FCD 70 dengan kekuatan tarik c = 7000 kg/cm2
Tegangan yang diizinkan adalah :
K
ci
=
Dimana faktor keamanan (K) untuk beban dinamis dua arah, K = 6 8, sehingga :
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009
2/8758
7000 cmkgi ==
ic ; maka drum aman dalam pemakaian.
3.5.3. Perhitungan Puli
Diameter puli atau drum adalah 670 mm dan diameter tali maka dapat
diperoleh ukuran-ukuran utama yang lain seperti yang terlihat pada tabel 3.4 dibawah
ini.
Tabel 3.4 Dimensi puli mekanisme trolley
Nama a b C e h l r r1 r2 r3 r4
Ukuran 64,7 49,7 10 1,5 36,8 17,9 14,4 5 5 19,9 14,8
Sumber : Rudenko, Mesin pemindah bahan, 1994.
3.5.4. Perhitungan Motor Penggerak
Tahanan total untuk menggerakkan Trolley :
kg
WWW69,8417,59699,242
21
=+=
+=
Daya motor penggerak yang dibutuhkan pada kecepatan konstan :
tot
VWN.75. 1=
-
Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimu
top related