BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN BAGIAN BAGIAN CONVEYOR

Transkripsi

1 BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN BAGIAN BAGIAN CONVEYOR Dalam pabrik pengolahan CPO dengan kapasitas 60 ton/jam TBS sangat dibutuhkan peran bunch scrapper conveyor yang berfungsi sebagai pengangkut janjangan kosong, tanpa adanya bunch scrapper conveyor maka proses pengolahan CPO tidak bisa berjalan dengan efektif dan efisiean. Oleh sebab itu perlu adanya pembuatan bunch scrapper conveyor untuk mengangkut janjangan kosong. Janjangan kosong yang dihasilkan dari pabrik dengan kapasitas 60 Ton/jam adalah ± 20%, Maka perlu dibuat Conveyor dengan kapasitas 10 Ton/jam. Lokasi conveyor berada diluar bangunan pabrik, panjang conveyor 40 m sesuai dengan tempat yang tersedia, sudut kemiringan 25 menyesuaikan ketinggian hopper/penampungan, kecepatan ditentukan 1,2 m/sec karena kalau terlalu cepat maka janjangan kosong akan terlempar/lompat dari conveyor. Sebelum Analisa & menghitung bagian bagian scraper conveyor saya akan menjelaskan dengan membandingkan kenapa perlu mengganti system pemindahan janjangan kosong yang semula menggunakan alat berat diganti dengan system conveyor 61

2 Tabel 4.1 Perbandingan sebelum dan sesudah pembuatan scraper conveyor ITEM SEBELUM MENGGUNAKAN CONVEYOR SESUDAH MENGGUNAKAN CONVEYOR A Biaya pembelian Alat berat Biaya pembuatan Conveyor 1 unit JCB Telehandler 1,097,100,000 1 Unit Conveyor 379,000,000 1 lot Support 144,000,000 1 lot Hopper 185,000,000 Total 1,097,100,000 Total 708,000,000 Sumber daya B manusia Sumber daya manusia Memerlukan Operator/ tenaga kerja Tidak memerlukan operator/ tenaga dengan upah per bulan Rp. 5,000,000 kerja untuk pemindahan janjangan kosong C Bahan Bakar Power / Bahan Bakar Memerlukan Bahan bakar ( solar ) perbulan liter ( 1500 ltr x = Rp ,000,-) Power / listrik untuk menggerakan conveyor diambil dari sisa pembangkit dari turbin D Pemindahan janjangan kosong ke Truk Memerlukan waktu 15 Menit untuk pengisian ke truk Pemindahan janjangan kosong ke Truk Memerlukan waktu 5 menit untuk pengisian ke truk E Kebersihan Kebersihan Lingkungan pabrik kotor karena janjangan kosong menumpuk di sekitar mesin apabila terlambat memindahkan janjangan kosong ke truk Lingkungan pabrik lebih bersih karena janjangan kosong langsung di tampung ke Hopper Untuk berlangsungnya kelancaran pengoperasian Bunch scrapper conveyor dengan baik atau sesuai dengan yang direncanakan, maka perlu dilakukan perhitungan dan pemilihan bahan yang akan digunakan pada bunch scrapper conveyor, adapun Spesifikasi komponen yang harus diperhitungkan dalam pembuatan conveyor sebagai berikut : Kapasitas conveyor yang diinginkan = 10 Ton/jam 62

3 Kecepatan conveyor = 1,2 m/s Panjang Conveyor (H) = 40 meter Lokasi dan temperatur Lokas = Outdoor Temperatur = Spesifikasi material angkut Nama = Janjangan kosong kelapa sawit Density material (γ) = 270 kg/m 3 Inclinasi = Perhitungan Scraper Conveyor Kapasitas conveyor tergantung pada berat muatan tiap meter panjang mesin q (kg/m), dan kecepatan pemindahan v (m/sec). Jika kapasitas angkut adalah sebesar qv (kg/det), maka berat muatan tiap meter panjang mesin adalah : Berat muatan per meter Berat muatan per meter conveyor dihitung dari rumus kapasitas conveyor yang selanjutnya digunakan untuk menghitung berat per meter rantai dan scraper. 63

4 = 2,31 kg/m Berat per meter rantai dan scrapper Berat per meter rantai dan scraper harus dicari supaya bisa menghitung kekuatan tarikan rantai dan untuk menghitung nilai tersebut diperlukan nilai berat muatan per meter (q) dan faktor penyesuain (K) dengan harga K = 0,5 s/d 0,6 untuk rantai tunggal, dan 0,6 s/d 0,8 untuk rantai ganda ( Ari Joewonoconveying equipment), maka dipilih nilai K=0,6 karena menggunakan rantai tunggal. qo = k.q k = 0.6 qo = 0.6 x 2,31 = 1,38 kg/m Tarikan pada rantai Pada rantai terpasang roda (menggunakan bantalan luncur) yang bergerak pada guide ways. Faktor tahanan gesek gerak antara material, dinding dan dasar talang pada roda W l = 0,6, faktor tahanan gerak untuk rantai yang dipakai pada scraper conveyor W r= 0,25 64

5 Pada rantai terpasang roda dengan menggunakan bantalan luncur yang bergerak pada guide ways maka tarikan pada rantai dapat dihitung sebagai berikut : S2 S1 DRIVE S3 S4 (LOADING) S5 (UNLOADING) S6 Tarikan S1 pada titik 1, dimana rantai meninggalkan sprocket dengan beban 300 kg sesuai dengan berat awal jatuhnya janjangan kosong ke conveyor Tarikan pada titik 2 (S 2 ) S 2 = S 1 + qo. L 1,2.W r = , ,25 = kg Tarikan pada titik 3 (S 3 ) S 3 = 1,07.S 2 = 1, = 337,24 kg Tarikan pada titik 4 (S 4 ) S 4 = S 3 + qo. L 3,4. W r = 337,24 + 1, ,25 = 337,94 kg 65

6 Tarikan pada titik 5 (S 5 ) S 5 = S 4 + qo. L 4,5. W r = 337,94 + 1, ,25 = 348,98 kg Tarikan pada titik 6 (S 6 ) S 6 = S 5 + qo. L 5,6. W r = 348,98 + 1, ,25 = 350,67 kg Tarikan Maksimum : 350,67 kg Tarikan maksimum tiap rantai : 0,6. 350,67 = 210,4 kg Rantai yang dipilih harus mempunyai tarikan ijin 210,4 kg Dari perhitungan tersebut ditentukan jenis rantai merk premier dengan kekuatan tarik 3600 kg dan rantai ini sering dipakai untuk conveyor ditempat lain. 4.2 Perhitungan Pipa Scrapper Pipa menggunakan bahan baja konstruksi standar JIS G 4501 S40C dengan kekuatan tarik ( 55 kg/mm 2 dengan diameter luar (D o ) 89 mm, Diameter dalam pipa (D I ) 80 mm dengan berat jenis ( ) = 7, 85 x pemilihan ini berdasarkan jenis pipa yang sudah dipakai diconveyor tempat lain. 66

7 4.2.1 Tegangan geser yang diizinkan untuk bahan Untuk menghindari kegagalan material dalam menghadapi pembebanan, besarnya tegangan yang terjadi tidak boleh melebihi dari kekuatan struktur material, untuk itu tegangan geser ijin bahan harus diperhitungkan sebagai berikut: Maka : = 3,055 kg/mm Berat satu pipa V d (kg) Pipa yang dipakai menggunakan pipa 3 Schedule 40 karena lebih murah harganya, lebih ringan dari pipa 3 schedule 80 sehingga rantai tidak cepat rusak. V d = ( ) Diketahui : - Berat jenis ( γ) = 7,8 x

8 - Diameter luar pipa (D o ) = 89 mm - Diameter dalam pipa (D i ) = 80 mm - Panjang pipa (P) = 500 mm Maka : V d = ( ) = 7,85 x 10-6 ( ) x 500 = 7,85 x 10-6 x 1194 x 500 = 4,68 kg Jika jumlah pipa conveyor Z b adalah 66 pcs, jadi jumlah berat pipa keseluruhan G (kg) adalah: G = V d x Z b Diketahui : - Berat satu pipa (V d ) = 4,68 kg - Jumlah Pipa (Z b ) = 66 Pcs Maka : G = 4,68 x 62 = 308,8 kg 68

9 4.2.3 Kekuatan Lengkung Pipa ( ) Untuk menjaga keamanan pipa diperlukan pemeriksaan kekuatan lengkung karena adanya dorongan dari janjangan kosong / beban yang karena tarikan rantai adapun kekuatan lengkung pipa ( ) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Diketahui : - Berat beban W = 0,575 kg - Diameter luar pipa (D o ) = 89 mm - Diameter dalam pipa (D i ) = 80 mm - Panjang pipa (P) = 500 mm Maka : = 0, kg/mm 2 Apabila ( 0, kg/mm 2 3,055 kg/mm 2 ) maka aman untuk digunakan. 4.3 Daya Rencana, Sproket dan Rantai Dalam pembuatan bunch scrapper conveyor daya yang harus dibutuhkan harus dilakukan koreksi, karena adanya tumbukan sedang, berdasarkan tabel

10 faktor koreksi ( f c ) sebesar 1,2 2,0 diambil 1,35 karena dari hasil perhitungan yang paling mendekati dengan kapasitas motor yang ada dipasaran. Adapun perhitunganya sebagai berikut : Daya yang direncanakan ( P d ) P d = f c x P ( kw ) Dimana : P = daya yang ditransmisikan 5,5 kw f c = Faktor koreksi 1,35 maka : P d = 5,5 x 1,35 = 7,5 kw Maka dipilih Electro motor dengan daya 7,5 kw dan jenis tersebut banyak dijumpai dipasaran Putaran Sprocket Conveyor Diameter sprocket (D) ditentukan 380 mm, supaya didapatkan putaran sprocket rpm sesuai standart dan ukuran sprocket tersebut sama seperti conveyor di tempat lain, dari data tesebut maka putaran sproket konveyor yang didapat adalah : Diketahui : - Kecepatan konveyor (v) = 1,2 m/s - Diameter sproket (D) = 380 mm = 0,38 m ) 70

11 Maka : = 60 rpm Dari hasil perhitungan diatas rpm yanng dihasilkan sudah memenuhi standart yaitu antara rpm, selanjutnya data tersebut digunakan untuk menghitung jumlah gigi sprocket Jumlah Gigi Sprocket Dengan daya pada conveyor (P d ) = 7,5 kw dan putaran sproket konveyor (n) = 60 rpm, maka dipilih rantai dengan rangka tunggal, dengan jarak bagi rantai (p) = mm. Diameter sproket di posisi penggerak dan yang digerakan dengan ukuran yang sama yaitu 380 mm hal ini dilakukan supaya mudah dalam pemasangan dudukan rantai dan janjangan kosong lebih mudah ditarik scraper, sehingga jumlah gigi sprocket pada conveyor adalah : 71

12 Diketahui : - Kecepatan angkat (v) = 1,2 m/detik - Jarak bagi rantai (P) = mm - Putaran conveyor (n) = 60 rpm maka : Pcs Diameter Jarak Bagi Sprocket Diameter jarak sprocket berkaitan dengan rantai, sehingga diameter jarak bagi sprocket ( DP ) dapat dihitung dengan rumus : DP = P/sin (180 0 / Z ) Diketahui : - Jarak bagi rantai (P) = mm - Jumlah gigi sprocket (Z) = 11 Pcs Maka : 72

13 4.3.5 Diameter kepala sprocket ( D k ) Diameter kepala sprocket dihitung untuk mengetahui diameter terluar sprocket, maka D k dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : { } { } Diameter Naf Maximum ( D Bmax ) Diameter Naf maximum dihitung untuk mengetahui Nilai batas maksimum lubang diameter Naf pada sprocket. { } { } Diameter Naf maximum yang diijinkan 243 mm, sehingga sprocket bisa patah apabila diameter naf melebihi batas tersebut, ini dikarenakan semakin besar diameter naf semakin tipis ketebalan sprocket. 73

14 4.3.7 Perhitungan Panjang Rantai Jarak sumbu conveyor ditentukan dari center to center sprocket (h) 40 m dan diameter Sprocket (Ds) 0.38 m, maka panjang rantai yang diperlukan dan jumlah mata rantai dapat dihitung sebagai berikut : Pr = h x 2 + π x Ds Dimana : h = jarak sumbu poros ( 40 m ) Ds = Diameter sprocket ( 0,38 m ) Maka : Pr = 40 x 2 + 3,14 x 0,38 = ,19 =81,19 m Jadi total panjang satu rangakain rantai pada scraper conveyor dibulatkan menjadi 82 m = mm. 4.4 Perhitungan Diameter Poros Poros (As) dengan daya rencana ( P d ) 7,5 kw dengan putaran 60 rpm mendapat beban puntir dan diperkirakan pula akan dikenakan beban lentur. 74

15 4.4.1 Momen puntir Momen puntir yang terjadi pada poros dipengaruhi oleh putaran motor conveyor, momen puntir tersebut dicari untuk menentukan diameter conveyor. ( ) kg.mm Tegangan Geser yang diizinkan Dengan memperhatikan bahan poros untuk tegangan tarikan dari baja paduan S45C, sesuai tabel 2.1, tegangan tarik baja σ B = 58 kg/mm 2, untuk baja paduan Sf 1 = 6. Selanjutnya karena poros tersebut akan diberi alur pasak maka konsentrasi tegangan cukup tinggi dan dimasukan faktor Sf 2 dengan harga 1.3~3, dimana nilai 1,7 diambil sebagai nilai tengahnya. Sehingga tegangan geser yang diizinkan untuk bahan tersebut adalah : Dan dari hasil yang didapat dari perhitungan, maka besar diameter poros (d s ) bisa dihitung. 75

16 4.4.3 Diameter Poros (d s ) Dengan ketentuan diatas, maka dapat dicari diameter poros yang dibutuhkan, karena adanya diameter poros dapat mempengaruhi jarak pemakaian poros yang terpisah jauh serta dihubungkan oleh transmisi rantai. Diameter poros (d s ) yang diizinkan tidak boleh kurang dari 55 mm. Ini diperoleh melalui perhitungan seperti dibawah ini : [ ] [ ] [ ] \ Dimana : τ a = Tegangan geser yang diijinkan ( 5,7 kg/mm 2 ) C b = Faktor koreksi karena adanya beban tumbukan berat (1.2~2,3) diambil 1,2 karena material yang dibawa termasuk beban ringan K t = Faktor koreksi karena adanya tumbukan yang besar ( ) diambil 1.5 karena material yang dibawa termasuk beban ringan T = Momen puntir (121250) 4.5 Perhitungan Pasak Fungsi pasak adalah untuk menghubungkan antara dua elemen mesin antara poros dan naf, sehingga terjadi pengaluran momen antara dua komponen 76

17 tersebut. Pasak memiliki sifat sederhana, dapat diandalkan, mudah digunakan (dipasang dan dibongkar) dan murah pembuatannya. Dengan mengetahui daya rencana yang dihitung pada perhitungan poros serta mengetahui putaran poros dan juga torsi (T) diketahui pada perhitungan poros, maka gaya tangensial pada permukaan poros (F t ), Lebar pasak, tebal dan panjang pasak dapat dihitung sebagai berikut : Diketahui : T = kg/mm2 Ds = 55 mm Gaya Tangensial Gaya tangensial F ( berupa gaya geser ) yang timbul karena putaran poros yang digerakan oleh motor dapat dihitung dengan cara sebagai berikut : F t = T/(Ds/2) F t = / (55/2) F t = 4409 kg 77

18 4.5.2 Lebar, Tebal dan panjang pasak Untuk menentukan ukuran pasak, pertama kita lakukan penghitungan secara rumus kemudian setelah dapat nilai dari perhitungan kita cocokan dengan pendekatan tabel pasak seperti yang ditunjukan pada tabel 4.1 Tabel 4.1. Pemilihan Pasak ( Ref. Sularso) Diameter Poros Penampang Pasak Poros Lebar (b) Tebal (h) Panjang (L) Lebar (b) = d/4 = 55/4 = 13,75 mm Sesuai tabel diatas yang mendekati dengan diameter poros 55 mm, maka Lebar pasak (b) diperoleh 15 mm Tebal (h) = 2/3 x b = 2/3 x 13,75 = 9,1 mm 78

19 Sesuai tabel 4.1 yang mendekati dengan diameter poros 55 mm, maka Tebal pasak (h) diperoleh 10 mm. Panjang (l) = 0,75 x ds = 0,75 x 55 = 41,25 mm Sesuai tabel 4.1 yang mendekati dengan diameter poros 55 mm, maka panjang pasak diperoleh 40 mm. Setelah menghitung & melihat tabel maka disimpulkan ukuran pasak tersebut adalah Lebar (b) 15 mm x Tebal (h) 10 mm x panjang (L) 40 mm. 4.6 Perencanaan Bantalan Berdasarkan kapasitas angkut Bunch scrapper 10 Ton/jam dan diameter poros (ds) 55 mm serta tabel 2.7, maka bantalan dengan pengecilan diameter poros pada pemasangan bantalan didapat : No. Bantalan = 6009 Diameter dalam (d) Diameter luar (D) = 45 mm = 68 mm Lebar bantalan (B) = 15 mm Kapasitas nominaldinamisspesifik (C) = 1640 kg Kapasitas nominal statis spesifik (C o ) = 1320 kg 79

20 Hasil Ringkasan Spesifikasi Conveyor kapasitas 10 Ton/Jam dengan panjang 40 m, kecepatan 1,2 m/s dengan sudut kemiringan 25 Sbb: NO DESCRIPTION KET A Pipa pengangkut Janjangan Kosong 1 Panjang pipa (P) 500 mm 2 Diameter Luar (Do) 89 mm 3 Jumlah Pipa (zb) 66 pcs B Sprocket 1 Diameter Sprocket (Ds) 380 mm 2 Diameter jarak bagi sprocket (D p ) 362,8 mm 3 Diameter kepala sprocket (D k ) 406,98 mm 4 Jumlah gigi sprocket (Z) 11 C Rantai 1 Jarak bagi rantai (P) 101,6mm 2 Jumlah mata rantai(lp) 798 mm 3 Jarak sumbu poros dalam jml mata rantai 399 mm D Poros 1 Diameter poros (Ds) 55 mm E Pasak 1 Lebar pasak (b) 13,75 mm 2 Tebal pasak (b) 9,1 mm 3 Panjang pasak (L) 41,25 mm F Bantalan 1 Nomor bantalan Diameter dalam (d) 45 mm 3 Diameter Luar (D) 68 mm 4 Lebar bantalan (B) 15 mm 5 Kapasitas nominal dinamis spesifikasi (C) 1640 kg 6 Kapasitas nominal statis spesifikasi (Co) 1320 kg - 80