RANCANG BANGUN CRANE HOIST PORTABLE DENGAN KAPASITAS ANGKAT MAKSIMAL 1 TON Ahmad Jamil Madani Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Kampus 2: Jl. Raya Gelam 250 Candi Sidoarjo 61271 (031) 8945444 Email :
[email protected] ABSTRAK
Peralatan pengangkat dewasa ini sangat beragam baik bentuk model alatnya maupun fungsinya. Proses pemindahan barang dari suatu tingkat ke tingkat lainnya yang relative tinggi masih langsung di angkat dengan menggunakan katrol manual, sehingga hanya akan memperlambat proses produksi dan bisa menimbulkan rawan kecelakaan. Maka dari kendala yang ada direncankanlah alat yang lebih simpel dan sederhana dengan kapasitas yang tidak terlalu besar dengan nama crane hoist portable dengan kapasitas angkat maksimal 1000 kg. Alat ini dioperasikan dengan motor sebagai penggerak drum dengan transmisi gearbox dan tali yang digunakan sebagai media angkat adalah tali baja. sangat mudah digunakan dan alat ini juga dapat dibongkar pasang. Perencanaan crane hoist portable ditujukan pada komponen pengangkat utama yang meliputi Tali Baja, Puli, Drum, Kait, Motor Penggerak dan Sistem Transmisi. Kata Kunci
: Crane Hoist Portable, Pesawat Angkat, Komponen Utama
1
di kampus 1 tersebut, perlu dicarikan PENDAHULUAN
solusi untuk membantu pengerjaan
1. Latar Belakang
proyek pembangunan gedung di
Proyek pembangunan gedung
kampus
Universitas Muhammadiyah Sidoarjo
penunjang
perkuliahan.
lain adalah : a. Mengetahui
selalu ada banyak kendala yang harus Salah
satunya
komponen
adalah
b. Mengetahui
Keterlambatan kerap kali disebabkan
Perumusan
sangat penting. Proyek pembangunan
akan
Universitas
Crane
1 masih menggunakan cara manual
Bagaimana
Portable. akan
Dalam
digunakan
Sedangkan batasan masalah
pengiriman material dari satu tingkat
dalam penulisan ini adalah :
ke tingkat lainnya. Oleh sebab itu
a. Tali baja, meliputi tegangan
evaluasi
diharapkan
yaitu,
yang
rumus dari berbagai literatur.
penggunaan Katrol manual untuk
produktifitas,
Hoist
perhitungannya
diantaranya
dilakukan
dibahas
masalah
merencanakan beberapa komponen
Muhammadiyah Sidoarjo di kampus
dengan
motor
Masalah
gedung merupakan sumber daya yang
hal
Daya
3. Perumusan dan Batasan
pekerja dalam proyek pembangunan
beberapa
Hoist
Portable.
pekerja yang menurun. alat dan
dalam
Crane
penggerak pada Crane Hoist
oleh produktifitas kerja alat dan
di
perencanaan
Portable.
masalah keterlambatan pelaksanaan.
gedung
jalan
Adapun tujuan dari analisa ini antara
dalam
membangun suatu proyek gedung,
dihadapi.
dengan
2. Tujuan
fasilitas
Dimana
yaitu
membuat Crane Hoist Portable.
di kampus 1 merupakan salah satu gedung
1,
tarik maksimum, kekuatan
dapat
putus
dilakukan upaya perbaikan untuk
tali
sebanarnya,
tegangan maksimum tali baja
meningkatkan produktifitasnya.
yang
Dari kasus yang terjadi pada
diizinkan,
luas
penampang, tegangan tarik
proyek pembangunan gedung di
yang terjadi pada tali baja,
Universitas Muhammadiyah Sidoarjo
2
jumlah bengkokan dan umur
Secara
tali baja
besar
perencanaan Crane Hoist Portable
b. Puli, meliputi diameter puli,
kapasitas 1000 kg dapat dilihat dalam
diameter gandar roda puli c. Drum,
garis
meliputi
diagram alir pada gambar 1
diameter
MENENTUKAN DESAIN CRANE
drum, panjang drum
HOIST PORTABLE
d. Pemilihan kait e. Motor penggerak, meliputi daya motor f. Menentukan sistim transmisi DIAGRAM ALIR PERENCANAAN CRANE HOITS PORTABLE
Gambar 2. Assembly rancang
Start
bangun crane hoist portable HASIL PEMBAHASAN 1. Perencanaan Tali baja
Input : Tali Baja (Steel Wire Rope) Puli (Rope Sheave) Drum (Rope Drum) Kait (Hook) Motor Penggerak Sistem Transmisi
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Dalam perencanaan ini kapasitas maksimum diangkat
adalah
muatan 1
ton.
yang Sistem
pengangkat yang direncanakan ini
Ya Jenis Puli Yang Digunakan
terdiri
Kekuatan Tali
dari
menyangga
Tidak Perencanaan Drum
berat
1
buah
puli
(suspensi),
yang
Tegangan
tarik maksimum pada tali dari sistem
Jenis Kait Yang Digunakan
puli
beban
dihitung
dengan
persamaan : Perhitungan Daya Motor
ππ€ = Sistem Transmisi
π π. π. π1
Maka ππ€ =
1000 1.0,951.0,98
ππ€ = 1073 kg
Finish
Kekuatan
Gambar 1. Diagram Alir Perencanaan Portable Crane
sebenarnya
(P)
putus dicari
menggunakan persamaan : 3
tali dengan
π=
π πΎ
Maka πβ =
130 5
= 26 kg/mm
Luas penampang tali baja
Atau P = S . K
dihitung
maka : P = 1073 . 5 = 5356 kg
dengan
menggunakan
persamaan :
Dari hasil kekuatan putus tali (P), maka pada perencanaan ini
πΉ(222) =
dipilih tipe tali baja menurut United
π ππ π πΎ β π·πππ 36.000
Rope Works Standard, Rotterdam 222 di dapat dari 6 x 37. Dengan
Holland yaitu 6 x 37 +1 fibre core
perbandingan diameter drum dan
dengan : Diameter tali (d)
= 8 mm
Berat tali (W)
= 0,24 kg/m
Beban patah (Pb)
= 3790 kg
diameter tali baja (
baja adalah : πΉ(222) =
pertimbangan bahwa semakin banyak yang
digunakan
Tegangan tarik yang terjadi
dari tegangan putus tali dan dapat
pada tali baja adalah :
menahan beban putus tali.
ππ‘ =
Tegangan maksimum tali baja yang diizinkan adalah :
1,3412
= 800 kg/cm2 = 8 kg/mm
terlihat bahwa perencanaan tali baja aman
Maka π ππ§ππ =
3790 5
Tegangan
melengkung
1073
Dari hasil perhitungan diatas
ππ πΎ
dibebani
1073 13000 1 β 36.000 20 5
= 1,3412 cm2
konstruksi tali maka akan lebih aman
πππ§ππ =
) untuk
20 , maka luas penampang dari tali
Jenis tali ini dipilih dengan
baja
π
jumlah lengkungan (NB) = 2, adalah
Tegangan patah (Οb) = 130 kg/mm2
kawat
π·πππ
untuk
direncanakan
pada karena
tali
bagian tarikan
karena
tegangan maksimum tali (S) yang
= 758 kg
pada
digunakan
yang
lebih
kecil
dari
tegangan maksimum izin ( Sizin ) yaitu
yang
: 758 kg < 5356 kg. Dan tegangan
dan
tarik (ππ‘ ) yang direncanakan lebih
lenturan adalah :
kecil
ππ ππ πβ = ππ§ππ = πΎ πΎ
dari
tegangan
tarik
yang
diizinkan (πβ ) yaitu : 8 kg/mm < 26 kg/mm.
4
Kerusakan tali baja disebabkan
Z2
=3
oleh kelelahan bahan dan mengalami
π½
= 0,40
jumlah lengkungan tertentu. Umur
π=
19000 1000.3.0,40.2,5
π=
19000 3000
pakai tali tergantung pada ukuran puli atau drum, beban, konstruksi tali, faktor metalurgi, produksi, desain dan
π = 6,3 bulan
kondisi operasi. Ketahanan (batas kelelahan)
tali
baja
ditentukan
Maka umur tali baja adalah
berdasarkan umur operasi tali baja
6,3 bulan. pada umur 6,3 bulan
tersebut.
tersebut tali baja harus sudah diganti.
Faktor yang bergantung pada
2. Perencanaan puli
jumlah lengkungan berulang selama periode
keausannya
sampai
Diperoleh
tali
= 20 dan
π
diameter tali baja = 8 mm, maka
tersebut rusak (m) yang dihitung
diameter drum atau puli minimum :
dengan persamaan : π· π΄ = = πππΆπΆ1 πΆ2 β 8 π π=
π·πππ
20 β 8 8.0,99.0,85.1,37
Dmin
= 20 . d
Dmin
= 20. 8 = 160 mm Dalam perancangan puli jenis
12 π= 9,2
puli yang digunakan adalah puli tetap,
π =1,30 (Diambil 1,29)
untuk pemakaian tali baja yang
nilai
Diameter drum atau puli minimum
Berdasarkan faktor m, maka
diizinkan
harga
persamaan :
Z
adalah
19000
diperoleh
bengkokan. Jadi, jumlah lengkungan
π· β₯ π1 . π2 . π
berulang yang diizinkan z = 19000
Maka : π· β₯ 2 . 0,90. 8
dengan
π· β₯ 14,4 mm
yang menyebabkan kerusakan pada tali baja.
Puli dengan diameter 8 cm dapat digunakan.
Untuk mencari umur tali baja (N) diperoleh dengan persamaan :
Puli
dipasang
pada
poros
π§1 = ππ§2 ππ½
(gandar) yang terdapat bantalan tak
harga faktor a, Z2, dan π½ diperoleh :
terbebani didalam roda puli sehingga
a
= 1000
5
bushing roda puli mengalami tekanan
Panjang drum (L) seluruhnya
yang dicari dengan persamaan : ππ =
dicari
π π. π
dengan
menggunakan
persamaan :
Kita
mengambil
πΏ=
kecepatan
keliling v = 0,3 m/s karena kecepatan
π·πππ’π . π·π‘πππ π
Maka πΏ =
angkat maka tekanan bidang poros sebesar P = 66 kg/cm2. Perbandingan
160.8 π
= 407 mm
Maka πΏ = 40,7 cm
panjang bushing dengan diameter 4. Perencanaan kait
gandar untuk roda puli kerja adalah :
Dalam perencanaan ini, jenis
l = 8 dg Maka : ππ =
ππ =
π
kait yang digunakan adalah kait
π.π 1000 66.(8ππ )
tunggal. Karena beban yang diangkat
= 1,9 cm
masih dalam batas kemampuan kait
ππ = 19 mm Maka : π = 8 . 1,9 = 15,2 mm
tunggal yaitu 12 ton. Jenis kait yang digunakan adalah 1,5 Ton Alloy Steel Swivel Hook. dapat disimpulkan
3. Perencanaan drum Berdasarkan
bahwa kait aman untuk di gunakan.
jumlah
5. Perencanaan daya motor
lengkungan (NB) yang terjadi pada hubungan
Motor
minimum
mengangkat beban pada Crane Hoist
untuk puli dan drum dengan diameter
Portable adalah motor listrik. Pada
tali. Untuk NB = 20, maka :
perhitungan ini hanya dihitung daya
π·πππ
motor
tali
baja
diperoleh
perbandingan
π
diameter
= 20
menentukan
Jumlah lilitan (z) pada drum
π=
π». π +2 π. π· 25000.2 π.160
dipakai
diperlukan beban. daya
motor
untuk
untuk Untuk dicari
dengan menggunakan persamaan :
untuk satu tali adalah :
Maka π§ =
yang
mengangkat
Dmin = 20 . d = 20 . 8 = 160 mm
π§=
yang
π
+ 2 = 101 lilitan
π. π£ = (π»π) 75 π
= 1000.0,3 75.0,98
π = 4,1 Hp π = 4,1n.0,746
6
π
= 3 Kw
π=
Jadi
daya
motor
yang
π=
dibutuhkan sebesar 3 Kw 6. Perencanaan
π ππ 1000 18
sistem
= 55
Perbandingan transmisi poros
transmisi
pada roda gigi tingkat pertama,
Roda gigi yang dipakai adalah
diambil sebesar : i1 = 3, maka
roda gigi lurus 2 tingkat roda gigi
π2 =
penggerak yang terpasang pada poros elektromotor.
Pada
55 3
= 18,3
sistem
Perhitungan kekuatan roda gigi
pengangkat ini digunakan sebuah
tingkat 1 sangat penting untuk
elektromotor yang terpasang pada
diperiksa karena saat roda gigi
satu poros yang diantaranya dipasang
berputar antara roda gigi yang satu
transmisi roda gigi yang meneruskan
dengan yang lainnya akan terjadi
putaran ke drum. Dari perhitungan
benturan dan gesekan.
sebelumnya, telah diketahui bahwa
Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2
untuk
dapat dihitung dengan persamaan :
mekanisme
pengangkat
diperoleh : Daya motor penggerak, N1 Putaran motor, n1 Kecepatan angkat, V Diameter drum, D
π£=
4,1 HP = 3 Kw 1000 rpm. 0,3 m/s. 160 mm.
π£=
π. π01.π1 60.1000 π.492.1000 60.1000
= 25,76 m/s
Gaya tangensial (Ft) yang
Kecepatan tali baja pada drum dicari dengan persamaan :
berkerja pada roda gigi 1 dan 2 dapat
ππ = π . πππ’ππ
dihitung dengan persamaan :
ππ = 0.3 . 2 = 0,15 m/s
ππ‘ =
Putaran
drum
dapat
ππ‘ =
ditentukan dengan persamaan : ππ =
60.0,15 π.0,16
25,76
= 11,87 Kg
SNC 2 yang memiliki tegangan lentur izin (Οa1) = 50 kg/mm2 dan kekuatan
= 18 rpm
tarik (Οb1) = 85 kg/mm2. Dan bahan
Perbandingan transmisi motor dengan
102.3
Bahan untuk roda gigi 1 adalah
60. π£π π. π·
ππ =
102. π π£
drum
dicari
untuk roda gigi 2 bahannya adalah S
dengan
45 C yang memiliki tegangan lentur
persamaan : 7
izin (Οa2) = 30 kg/mm2 dan kekuatan
KESIMPULAN
tarik (Οb2) = 58 kg/mm2.
Kapasitas angkat pada crane
Dari hasil perhitungan terlihat
hoist portable
adalah 1 ton (1000
bahwa kekuatan tarik yang diizinkan
Kg). dari hasil perhitungan, maka
lebih besar dari tegangan tarik yang
diperoleh data sebagai berikut :
direncanakan sehingga roda gigi
1. Tali baja yang digunakan
aman untuk digunakan.
adalah tali baja dengan type 6 x 37 + 1C, dengan diameter
EVALUASI DESAIN Analisa kekuatan rangka atas Crane
Host
menggunakan
Portable software
tali adalah 8 mm. Tali baja ini
dengan
akan memberikan tanda untuk
solidwork
putus
apabila
mengangkat
2012. Untuk mengetahui kekuatan
beban sebesar 5356 kg secara
material yang digunakan SC Beam
langsung. Tali baja ini hanya
Support dengan jenis ASTM A36 Steel
boleh digunakan sampai umur
maka tegangan ijin harus lebih rendah
6,3 bulan. Apabila usia talli
dari harga yeld strength material.
baja sudah 6,3 bulan, tali baja harus diganti untuk menjaga keselamtan. 2. Diameter puli yang digunakan adalah 8 cm dengan panjang bushing
diameter
gandar
untuk roda puli 15,2 mm. 3. Diameter
Gambar 3 Analisa kekuatan rangka atas dengan menggunakan software solidwork
software
(dari
84.108
hasil
perhitungan)
dengan panjang drum yang
yang di dapat dari analisa adalah
yang
digunakan adalah 160 mm
Nilai tegangan kerangka akibat beban
drum
digunakan adalah 40,7 cm.
MPa
4. Jenis
kait yang digunakan
sedangkan tegangan ijin material
adalah 1,5 Ton Alloy Steel
adalah 250.000 Mpa jadi rencana
Swivel Hook.
desain dinyatakan aman.
5. Daya motor penggerak yang dibutuhkan/digunakan adalah 8
4,1 HP atau 3 Kw dan tinggi pengangkatan : 25 m. 6. Sistem
transmisi
akan
mengalami kegagalan fungsi ketika tarikan roda gigi 1 sebesar 85 kg/mm2 dan tarikan roda
gigi
2
sebesar
58
kg/mm2. Nilai
tegangan
akibat beban
kerangka
yang di dapat dari
analisa software adalah 84.108 MPa sedangkan tegangan ijin material adalah 250.000 Mpa jadi rencana desain dinyatakan aman. DAFTAR PUSTAKA Ahmad Kholil. 2012. βAlat Beratβ. Bandung
:
PT
Remaja
Rosdakarya. Rudenko,N. 1996. βMesin Pemindah Bahanβ. Jakarta : Erlangga.
9
