PROPOSAL SKRIPSI

PERFORMA SISTEM HIDROLIK PALLET CHANGER PADA MESIN KERTAS FOLIO

SINGLE CUTTER KOTOBUKI

Diajukan Sebagai Syarat Untuk Dapat Menyelesaikan PerkuliahanPada Jurusan Mesin STTP

Oleh

KHAIRUDDIN SIREGAR0 9 0 2 1 1 0 0 1

JURUSAN TEKNIK MESINPROGRAM S-1

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI PEKANBARU2011

1

A. Judul

PERFORMA SISTEM HIDROLIK PALLET CHANGER PADA MESIN SINGLE CUTTER

KOTOBUKI

B. Latar Belakang

Penggunaan teknologi di dalam kehidupan manusia telah berkembang sangat pesat. Hal ini lebih dapat terlihat di dalam dunia industri. Metode yang dapat meningkatkan produktivitas suatu mesin dicoba untuk diaplikasikan dan dipantau kinerjanya. Salah satu dari pemakaian teknologi dalam dunia industri adalah sistem hidrolik.

Sejak zaman dahulu, manusia telah mengenal fluida sebagai sumber tenaga. Seperti contoh pemakaian kincir air, dimana air irigasi digunakan memutar kincir yang kemudian menghasilkan tenaga mekanis. Pada tahun 1648, Blaise Pascal, fisikawan Perancis, berhasil membuktikan sebuah penomena bahwa air di dalam suatu wadah akan memberikan tekanan yang sama ke segala arah. Sejak itu pemakaian fluida sebagai sumber tenaga telah berkembang dengan pesat. Dan salah satu fluida yag dipakai adalah oli dalam sistem hidrolik. Pemakaian sistem hidrolik di dunia industri telah berkembang dengan pesat, seperti pada alat berat, pertambangan, pulp dan kertas, transportasi, dan lain-lain.

Penulis mengangkat masalah sistem hidrolik sebagai bahan sebagai syarat untuk menyelesaikan perkuliahan teknik mesin. Dan penulis sendiri adalah seorang praktisi dalam sistem hidrolik di sebuah perusahaan swasta. Sebagai bahan skripsi (jika proposal ini disetujui) adalah performa sistem hidrolik pallet changer pada mesin kertas folio single cutter kotobuki.

Mesin kertas folio single cutter kotobuki adalah salah satu mesin kertas yang menghasilkan kertas dengan ukuran folio. Kertas dalam bentuk gulungan (roll) dibentangkan dan dipotong sesuai dengan pesanan dan ditumpukkan di atas sebuah pallet. Setelah selesai satu tumpukan, mesin dihentikan untuk diganti dengan pallet yang baru. Kemudian mesin dioperasikan lagi sampai mencapai satu tumpukan kertas folio. Demikian seterusnya proses operasional mesin tersebut.

Kalau dilihat dari proses operasional di atas terlihat ada tenggang waktu atau dengan kata lain mesin berhenti antara satu pallet dengan pallet yang berikut. Tentunya hal ini bila ditinjau dari segi produktivitas kurang menguntungkan bila dibandingkan dengan apabila mesin tetap terus beroperasi walaupun ada pergantian pallet. Untuk itu telah dirancang dan dioperasikan sebuah alat yang disebut dengan pallet changer dengan menggunakan sistem hidrolik untuk operasional alat tersebut.

2

C. Permasalahan

Sistem Hidrolik Pallet Changer merupakan peralatan tambahan yang digunakan pada mesin single cutter kotobuki. Bagaimana performa peralatan tersebut terhadap produktifitas mesin single cutter kotobuki.

D. Tujuan

Tujuan dari proposal skripsi ini adalah :

1. Agar proposal ini dapat diwujudkan dalam bentuk skripsi.2. Mengetahui performa sistem hidrolik pallet changer.

E. Batasan Masalah

Dalam dunia industri sudah cukup banyak sistem hidrolik yang telah diaplikasikan sesuai dengan kebutuhannya. Dalam proposal ini, penulis membatasi permasalahan untuk sistem hidrolik pallet changer pada mesin kertas folio kotobuki.

F. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan skripsi ini ialah sebagai berikut :BAB I Pendahuluan

Berisi alasan pemilihan judul, penegasan istilah, permasalahan, tujuan penelitian, manfaat penelitian, sistematika skripsi.

BAB II Landasan teori dan kerangka berpikirBAB III Metodologi penelitianBAB IV Hasil penelitian dan pembahasanBAB V Simpulan dan saranBagian Akhir Skripsia. Daftar pustakab. Lampiran

G. Tinjauan Pustaka

1. Proses Produksi Mesin Kertas Single Cutter Kotobuki

Mesin kertas folio single cutter kotobuki adalah salah satu mesin pencetak kertas ukuran folio yang diproses dari kertas yang masih dalam bentuk gulungan (roll) yang dibentangkan kemudian dipotong berdasarkan ukuran pesanan dari pelanggan. Kertas yang telah dipotong kemudian disusun di atas sebuah pallet sampai mencapai satu susunan penuh dan kemudian diganti dengan pallet yang baru

3

Gbr 1. Area Gulungan Kertas ( Roll ) Gbr 2. Area Backstand

Gbr 3. Area Pemotongan Kertas (Single Cutter) Gbr 4. Area Susunan Kertas di Atas Pallet

Kertas yang masih dalam bentuk gulungan (roll) disusun di area gulungan kertas (roll) (Lampiran gbr. 1). Roll dengan ukuran dan grammature yang sama disusun sampai maksimum 8 roll. Di sini operator memeriksa setiap roll yang ada untuk memastikan tidak ada kesalahan sebelum diletakkan ke area backstand.

Proses selanjutnya roll-roll yang sudah ada di area gulungan kertas (roll) dibawa ke area backstand (Lampiran gbr. 2). Maksimal 8 roll yang bisa dipasang di area backstand. Setelah roll terpasang di backstand, kemudian kertas diarahkan ke area pemotongan kertas (Lampiran gbr. 3). Pada area ini, kertas dipotong sesuai dengan permintaan pelanggan. Kertas-kertas yang telah dipotong kemudian disusun di atas pallet (Lampiran gbr. 4). Setelah satu tumpukan kertas selesai, dengan menggunakan trolley pallet dipindahkan ke area peyimpanan sementara. Kemudian diganti dengan pallet yang baru untuk memulai proses pemotongan kertas lagi.

Dalam setiap proses produksi yang terjadi, apabila telah tercapai satu susunan pallet maka mesin dihentikan untuk diganti dengan pallet yang baru. Hal ini apabila ditinjau dari segi produktivitas maka hal ini kurang menguntungkan bila dibandingkan dengan mesin tetap beroperasi walaupun terjadi pergantian pallet. Perlu suatu alat pembantu untuk melaksanakan tahapan tersebut.

4

2. Sistem Hidrolik Pallet Changer

Pallet changer adalah suatu alat yang dirancang untuk mempermudah pekerjaan penggantian pallet kertas folio yang sudah penuh dengan yang masih kosong tanpa menghentikan operasional dari mesin kertas folio single cutter kotobuki.

Gbr. 5. Assy Pallet Changer System

Gbr.6 Skema Hidrolik Pallet Changer

Pallet changer sistem ini menggunakan sistem hidrolik sebagai penggerak utama. Sistem hidrolik menggunakan oli sebagai media fluida yang terdapat di

5

dalam tangki (19). Elektomotor (15) yang berputar akan memutar pompa hidrolik (12) yang terhubung melalui kopling (13).

Oli yang berada di dalam tangki akan terhisap menuju pompa melalui pipa hisap yang sebelumnya akan melalui saringan (14) yang berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak masuk ke pompa. Oli yang bertekanan akan mengalir melalui pipa tekan menuju katup pengarah (6) (7), akumulator (1), pengukur tekanan (4), relief valve (9).

Melalui pengukur tekanan (4) akan terbaca berapa tekanan yang ada di dalam sistem. Untuk mengatur besar kecil tekanan yang dibutuhkan oleh sistem dilakukan melalui relief valve (9). Pada relief valve, tekanan yag berlebih akan dialirkan kembali menuju tangki.

Tekanan yang menuju silinder akan melalui 2 katup pengarah (6) dan (7). Tekanan yang melalui katup pengarah (6) akan menghasilkan gerakan silinder yang lambat. Tekanan yang melalui katup pengarah (7) akan menghasilkan gerakan silinder yang cepat karena dibantu oleh dorongan dari akumulator (1).

Silinder yang bergerak akan mendorong pallet changer menuju posisinya untuk menampung potongan kertas folio yang sedang diproduksi sambil menunggu penggantian pallet yang baru. Setelah pallet yang baru sudah pada posisinya untuk menampung potongan kertas folio dari pallet changer dan yang sedang diproduksi maka silinder akan bergerak mundur menarik pallet changer untuk ke posisi semula.

Demikianlah proses kerja dari mesin kertas folio single cutter kotobuki dan

pallet changer. Dan tentunya proses ini akan berjalan secara optimal sehingga akan meningkatkan produktifitas.

3. Metodologi

Spesifikasi teknis dari Sistem pallet changer adalah :- Kemampuan silinder : 600 mm/detik- Stroke silinder : 1200 mm- Jumlah silinder : 1 - Sumber daya : 3 fase/380 V/2.2 kW- Kapasitas oli : 40 liter- Jenis oli hidraulic : ISO VG 68- Coil valve voltage : 24 VDC- Set tekanan akumulator (N2) : 30 bar- Tekanan kerja sistem hidraulik : 110 bar- Sistem operasi : Auto dan manual

Pada gambar 7 dapat dilihat material yang dipakai untuk sistem hidraulikpallet changer.

6

Gbr 7. Material Pallet Changer untuk sistem hidraulik

Dalam merancang pallet changer dengan menggunakan sistem hidrolik sebagai penggerak utamanya agar berjalan dengan baik maka terlebih dahulu dipilih spare part yang sesuai agar apa yang diharapkan berjalan dengan lancar, Pada gambar 3 terlihat spare part yang dipakai pada sistem hidrolik pallet changer.

Pada bab ini akan dibahas performa dari sistem hidrolik tersebut dengan memakai rumus-rumus yang telah dipelajari pada mata kuliah Mekanika Fluida dan Mesin-mesin Fluida dan berdasarkan pengalaman di lapangan. Pada kesempatan ini akan difokuskan pembahasan pada:

1. Tangki hidrolik2. Pompa hidrolik 3. Akumulator4. Silinder hidrolik5. Katup relief 6. Filter 7. Oli hidrolik

3.1 Tangki hidrolik

Gbr 8. Tangki hidrolik

Dalam sistem hidrolik yang dipakai di dunia industri, tangki hidrolik memegang peranan penting. Fungsi utama dari tangki hidrolik adalah

7

Tangki hidrolik

sebagai tempat penyimpanan oli. Volume oli harus dipertahankan di dalam tangki untuk memenuhi kebutuhan oli yang akan dipakai di dalam sistem hidrolik nantinya.

Fungsi lainnya adalah wadah untuk pendingin oli, pemisah kotoran, penyangga bagi peralatan hidrolik lainnya.

Berdasarkan pengalaman di lapangan, agar sirkulasi oli berjalan dengan baik pada keseluruhan sistem hidrolik maka penentuan kapasitas tangki hidrolik tidak kurang dari 3 kali debit pompa. Atau dengan rumus :

Vt = 3 x Qp

Di mana :Vt = Kapasitas TangkiQp = Kapasitas Pompa

3.2 Pompa Hidrolik

Gbr 9. Pompa hidrolik

Pompa hidrolik dalam sistem hidrolik memegang peranan penting untuk mensuplai oli ke seluruh sistem. Jika diibaratkan dengan manusia, maka pompa semisal dengan jantung yang mensuplai darah ke seluruh jaringan tubuh.

Jenis pompa yang dipakai adalah pompa roda gigi ( gear pump ). Perputaran roda gigi yang saling berlawanan arah akan mengakibatkan kevakuman pada sisi hisap, akibatnya oli akan terisap masuk ke dalam ruang pumpa, selanjutnya dikompresikan ke luar pompa hingga tekanan tertentu. Roda gigi tersebut dapat berupa gigi heliks tunggal, gigi heliks ganda atau gigi lurus.

Untuk menentukan flow suatu pompa digunakan rumus :

8

Q = V . A

Dimana :Q = debit aliran / kapasitas (m³/s)V = kecepatan aliran (m/s)A = luas permukaan pipa (m²)

Untuk menentukan putaran spesifik pompa digunakan rumus :

Q1/2

ns = n . H3/4

Dimana :n = putaran pompa ( rpm )Q = debit aliran / kapasitas (m³/s)H = head (m)

Untuk menentukan daya pompa digunakan rumus :

Q . H . γNp =

75 . ηp

Dimana :Np = daya pompa ( HP ) γ = rapat jenis cairan (kg/m³)ηp = efisiensi (%)

3.3 Akumulator

Oli hidrolik yang dipergunakan dalam sistem hidrolik adalah jenis fluida yang bersifat incompressible yakni tidak bisa dimampatkan. Sementara ada kalanya dalam suatu sistem hidrolik diperlukan oli bertekanan dengan kapasitas yang besar untuk menghasilkan flow yang besar yang mana pompa hidrolik tidak sanggup untuk memenuhinya.

Untuk keperluan itu dipergunakan suatu alat yaitu akumulator dengan memakai gas nitrogen sebagai media fluida yang bersifat compressible yakni bisa dimampatkan.

9

Gbr. 10 Akumulator

Tekanan akumulator :P0 = 0.9 x P1

P2 : P0 = 4 : 1

Dimana : P0 = Tekanan gas awal P1 = Tekanan kerja minimum P2 = Tekanan kerja maksimum V0 = Volume gas awal V1 = Volume gas pada P1

V2 = Volume gas pada P2

3.4 Silinder Hidrolik

Gbr. 11 Silinder hidrolik

Prinsip dasar dari sistem hidrolik adalah Hukum Pascal yakni tekanan yang dihasilkan adalah gaya yang bekerja berbanding terbalik dengan luas penampang.

10

Silinder hidrolik

FP =

A

πA = x d²

4Dimana :

P = Tekanan (Pa)F = Gaya yang bekerja (N)A = Luas penampang (m²)d = diamater silinder (m)

Apabila tekanan yang dibutuhkan dan gaya yang bekerja diperoleh, maka akan didapatkan luas penampang. Dengan demikian bisa diperoleh diameter dalam silinder yang akan dipergunakan. Sedangkan untuk panjang silinder bisa ditentukan dengan mengetahui panjang dari rangka pallet changer itu sendiri.

3.5 Katup Relief

Gbr. 12 Katup relief

Tekanan yang dihasilkan dari pompa hidrolik akan langsung menuju ke seluruh sistem hidrolik yang ada. Untuk membatasi tekanan yang akan dipakai dalam sistem hidrolik maka dipergunakan katup yang disebut dengan katup relief.

Tekanan yang berlebih akan dikembalikan ke tangki dan tekanan yang ada di dalam sistem akan berdasarkan penyetelan pada katup relief.

3.6 Filter

Fungsi utama dari sebuah filter dalam suatu sistem hidrolik adalah untuk menyaring kotoran yang ada dalam oli hidrolik agar tidak masuk ke dalam sistem hidrolik.

11

Gbr. 13 Return filter

Hal ini sangat penting karena akan membuat seluruh komponen dari sistem hidrolik akan memiliki usia pakai yang lebih lama. Sebab kotoran yang masih ke dalam sistem hidrolik akan merusak bagian-bagian yang ada di dalam sistem hidrolik tersebut.

3.7 Oli Hidrolik

Pada awalnya fluida yang dipakai pada sistem hidrolik adalah air. Namun air memiliki sifat yang sangat tidak baik untuk komponen yang ada di dalam sistem hidrolik terutama bagian yang terbuat dari baja karbon. Sifat tersebut adalah korosif, yang membuat baja karbon akan berkarat.

Seiring dengan perkembangan teknologi pada sistem hidrolik, maka dipergunakan fluida khusus yakni oli hidrolik. Keunggulan dari oli hidrolik adalah :

- Tidak merusak komponen-komponen yang ada di dalam sistem hidrolik

- Sekaligus berfungsi sebagai pelumas- Tidak membeku pada temperatur rendah dan tidak menguap atau

menyala pada temperatur tinggi.- Tidak mudah mengalami perubahan kualitas akibat gangguan

kontaminan.

Viskositas kinematika ditentukan dengan rumus :

µ v =

ρ

Dimana :v = viskositas kinematika ( Stoke/ St)µ = viskositas dinamik ( poise )ρ = rapat jenis oli

12

1 stoke = 100 centi-stoke = (cSt) = 10¯6 m²/s

Untuk menentukan jenis aliran ditentukan dengan menggunakan Reynold Number, yakni :

ʋ . dRe =

v

Dimana :Re = Reynold Numberʋ = kecepatan alirand = diameter pipav = viskositas kinematik

13

Tidak

Diagram Alir Pengerjaan Skripsi

14

ya

Start

Tinjauan Lokasi

Data

Lengkap

Analisa Perhitungan

Hasil & Bahasan

Kesimpulan

Selesai

ya

Tidak

H. Rencana Pelaksanaan Skripsi

No KegiatanJuni Juli Agustus2011 2011 2011

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1Survey

Lapangan

2Pembuatan Proposal

3Seminar Proposal

4Pembuatan Skripsi dan Asistensi

5 Sidang Skripsi

15