VERIFIKASI PERHITUNGAN PERANGKA T HOOK (KAIT) OVERHEAD TRAVELLING CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 25 TON PADA PABRIK ELEMEN BAKAR NUKLIR

Transkripsi

1 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 VERIFIKASI PERHITUNGAN PERANGKA T HOOK (KAIT) OVERHEAD TRAVELLING CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKAT 25 TON PADA PABRIK ELEMEN BAKAR NUKLIR Syamsurrijal Ramdja dan Petrus Zacharias PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, ABSTRAK VERIFIKASI PERHITUNGAN PERANGAKT HOOK (KAIT) OVERHEAD TRA VELLING CRANE DENGAN KAPASITAS ANGKA T 25 TON PADA PABRIK ELEMEN BAKAR NUKLIR. Telah dilakukan verifikasi perhitungan perangkat Hook (Kait) Overhead Traveling Crane dengan kapasitas angkat 25 ton yang digunakan pada pabrik elemen bakar nuklir. Verifikasi perhitungan ialah pemeriksaan tentang kebenaran atau kecocokan suatu data ukuran dan dimensi standart yang dipakai dan apakah bahan yang digunakan masih aman digunakan dalam kegiatan pengoperasian. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah perangkat kait masih berada pada batas kekuatan bahan yang diizinkan. Verifikasi perhitungan ini berdasarkan pada standar yang berlaku dan dengan faktor keamanan yang konservatif, terhadap: kait, bantalan aksial, pemikul kait dan sackle. Setelah dilakukan verifikasi perhitungan, didapatkan bahwa perangkat kait yang terdiri dari kait, bantalan aksial, pemikul kait dan shackle dalam keadaan am an Kata kunci: kait, kekuatan bahan, crane, verifikasi perhitungan, schakle, bantalan. ABSTRACT CALCULA TlON VERIFICA TlON OF HOOKS OF THE OVERHEAD TRA VELLING CRANE CAPACITY 25 TON USED IN NUCLEAR FUEL ELEMENTS PLANT. It has been verification of the calculations Hook Overhead Traveling Crane with a lift capacity of 25 tons of used nuclear fuel at the plant elements. Calculation verification is the examination of the correctness or suitability of the data size and dimension standards are used and whether the material used is safe for use in operating activities. This is done to determine whether the hook is still in the material strength limit allowed. Verify calculations based on applicable standards and with a conservative safety factors, to: hooks, axial bearings, latches and schakle bearers. After verification of the calculations, it was found that the hook consisting of hooks, axial bearings, hook and shackle bearer in a safe condition. Keywords: hook, strength of materials, the critical section, schakel, bearings. 1. PENDAHULUAN Pad a pabrik elemen bakar nuklir, dalam rangka melaksanakan tugas dan pekerjaan serta kegiatan sehari-hari, diupayakan untuk dapat bekerja dengan cara yang efektif dan se-efisien mung kin. Biasanya dalam kegiatan pekerjaan sehar-hari seringkali mendapatkan berat bahan/material pekerjaan yang tidak dapat diangkat oleh

2 PRPN-BATAN, 14 November 2013 perseorangan maupun beberapa orang. Apabila beban bahan/material pekerjaan yang diangkat sangat berat, maka harus dipakai alat bantu untuk memperingan beban pekerjaan tersebut. Alat bantu yang dapat digunakan untuk mengangkat dan memindahkan beban dari suatu tempat ke tempat yang lain adalah Pesawat Angkat (Materials Handling Equipment). Pesawat angkat adalah suatu alat atau seperangkat alat yang berfungsi untuk memindahkan benda atau barang dari suatu tempat ke tempat yang lain dalam jarak yang relatif dekat. Pad a makalah ini yang akan diverifikasi perhitungannya adalah perangkat kait (hook) yang terdapat pad a salah satu kelompok hoisting equipment yaitu Kran (Crane), khususnya Overhead Travelling Crane. Perangkat kait (hook) terdiri atas : kait, bantalan aksial, pemikul kait, dan schakle. Verifikasi perhitungan ini bertujuan untuk pemeriksaan tentang kebenaran atau kecocokan suatu data ukuran dan dimensi standart yang dipakai dan apakah bahan yang digunakan masih aman digunakan dalam kegiatan pengoperasian. Kait adalah suatu peralatan pada pesawat angkat yang digunakan untuk memegang bahan/material yang akan diangkat atau dipindahkan. Seperti telah diketahui bahwa kait dipergunakan untuk memegang atau menggantung beban, terdiri dari dua jenis, yaitu : kait tunggal (single hook) dan kait ganda (double hook). ~..~-- -,-.D\ Gambar 1. Perangkat Kait tunggal Gambar 2. Kait Ganda

3 PRPN - BATAN, 14 November TEORI Kait yang digunakan adalah jenis kait tunggal. Adapun ukuran-ukurannya ditentukan dengan normalisasi 661 (N-661) untuk beban lebih keeil atau sama dengan 25 ton. Bahan yang digunakan adalah St-C 25 dengan kekuatan tarik 41 kg/mm2. Verifikasi perhitungan dilakukan pada penampang yang paling berbahaya/kritis yaitu pemeriksaan tegangan tarik pada penampang yang terkeeil. Tegangan tarik yang diizinkan 0"; adalah sebagai berikut: Q 0", =A (1) Bila Jr.d,2 = A, 4 maka Q 0",= --2 Jr.dl 4 (2) dimana: Q = Beban A = Luas penampang d, = Dia. tangkai kait Momen bengkok diasumsikan menjadi positif bila menyebabkan lengkungan kait mengeeil. Bila beban bertendensi untuk membuka kait, maka momen adalah negatif, sehingga : M = -Q.r = -QeO,5 + 1,) (3)

4 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 Gambar 3. Titik berat dan Penampang Titik berat dan penampang kritis ditentukan secara grafis seperti dapat dilihat pad a Gbr. 3. Secara geometris el dapat dinyatakan sebagai berikut : e -- h 1t (b2 + bl ) bl + ~= 1- t b2 3 bl + b2 h b2 + 2b] (4) e, = Jarak titik berat penampang A-B ke titik A Sedangkan e2 didapatkan dari rumus : ~ _ b2 + tbl h - 1t (bl + b2) h 2b2 + bl e2 = bl + b2 (5) e2 = Jarak titik berat penampang A-B ke titik B Luas penampang berbentuk trapesium : h A = - (bl + b2 ) 2 (6)

5 Prosiding Perlemuan IImiah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 14 November 2013 Tegangan tekan yang dialami ulir trapezium pada mur kait adalah sebagaii berikut : (Y = Q P ll(d2 _d2) H 4 0 I h (7) Bantalan yang digunakan adalah bantalan aksial (bantalan peluru), yang memungkinkan kait yang sedang dibebani dapat bergerak dengan mudah dalam menangani beban berat. Bantalan yang terpasang pada gantungan kait, menyokong mur kait. Perancangan yang baik adalah bantalan dengan peletakan khusus dengan gelang dudukan (setting ring) berbentuk bola sehingga tidak memerlukan suatu permukaan berbentuk bola pad a gantungan kait (crosspiece). Ceruk (alur) pad a gelang dudukan dalamnya 3 sid 10 mm tergantung pada ukuran bantalan. Bantalan tertutup dalam suatu rumah yang melindunginya dari debu dan kelembaban. IO() II IX)!:\() I.'.) PO ~. JH) 100 I!3-5 I~);:,!7~) I~O :cu " H2 7 :;~ j. t.4 II( :2 7~ lbo I ::I 79 \7S I :) 10\ l&") j 3.5 1(.)(1.JX)! 4 II J 23() i.t ) 2\) :)..5 4 t L :~ Gambar 4. Bantalan peluru aksial Gantungan kait dipasang pada plat samping (schakle) darl casing dan biasanya diperkuat dengan plat dari baja. Hal ini memungkinkan kait berputar dalam dua arah yang saling tegak lurus satu sama lain. Gantungan kait ditempa dari baja dan dilengkapi dengan penahan yang berputar pada kedua sisinya

6 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 Gambar 5. Gantungan kait Momen lengkung maksimum: M '!1I(1h =1-Q1-1-1-Q1-d 2 2 2' 4 I (8) Momentahanan (perlawanan lengkung): W =t(b-d,).h2 (9) Dalam perhitungan kekuatan schakle persamaan yang sebagai berikut: Penampang A1-81 pada gambar 6: digunakan adalah Q (j, = 2.bs (10) (j, = tegangan tarik Penampang A2-82 pada gambar : Q (j, = 2.Cb - d)s (11 ) Penampang A3-83 dengan rumus Lame: p=jl 2.ds (12)

7 PRPN-BATAN, 14 November 2013 Gambar 6. Schakle 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk penampang mendatar A - B pada gambar 3: Dari Normalisasi 661, didapatkan: h =r1 = 190mm 0= b2= 160mm p = b1 = 65 mm a = w = 180 mm Luas penampang (13) = 213,75 em2 Momen Inersia terhadap penampang A - B: (14) 1= h3 (bl + b2 Y + 2.b1 b2 36 bl + b2 = 4655 em4 Jarak titik berat penampang A - B ke titik A: bl + 2.b2 h = bl + b2 3 Jarak titik berat penampang A - B ke titik B: 10,83 em 2.bl +b2 h e2 =.- bl + b2 3 = 12,67 em el =

8 PRPN - SA TAN, 14 November 2013 Momen lengkung pada penampang A - B: Mh = Q.z (kg-em) (15) z = I'i + e2 = 114,03 Mb = ,03 = kg-em Tegangan tekan maksimum di titik A: Q M h.e! ua=---- C F I = -546,26 kg/em2 (16) Tegangan tarik maksimum di titik B : u B = _M h.e 2, F I = kg/em2 (17) Bahan kait adalah St-C 25 dengan : (J/ maks = 41 kg/mm2 (J/.mah (J/ = F, (J/ = -- 6 = 683,3 kg/em2 F, = faktor keamanan, untuk beban dinamik = 6 Sehingga (J/A«(J/ dan (J/B«(J/, maka kekuatan kait pada daerah kritis, aman. Untuk penampang tegak: Dari Normalisasi 661, didapatkan : r1 = h = 165 mm p = b1 = 65 mm o =b2= 160 mm Luas rata-rata penampang tegak: A =--- h.(b, + b2 ) (em) 2 2 = em2 (18) Tegangan geser yang terjadi: = 138,68 kg/em2 Tegangan geser izin: " = 0,6.(J/ = 0,6. 683,3 (kg/em2) = 410 kg/em

9 PRPN-BATAN, 14 November 2013 Sehingga didapatkan hasil, ( '" dengan demikian beban tegangan geser, aman. Mur untuk kait menggunakan ulir trapezium. Ukuran dasar untuk batang kait berdasarkan pada: w = 0,25.dj dim ana w = Dia. mulut kait = 180 mm 18 d1 = Dia. inti ulir = 2,5 = 7,2cm Menurut N336, didapatkan ukuran-ukuran utama ulir trapesium adalah : d1 = Dia.. inti ulir = 61,5 mm d2 = Dia. luar ulir = 72,5 mm h = pitch ulir = 10 mm a = kemiringan ulir = 30 Tegangan tarik yang terjadi pada mur kait adalah 0-,-_ 4.Q - 7r.d r.(7,2)2 kg/em2 = 614,34 kg/em2 Didapatkan 0-( (0-, sehingga mur kait yang digunakan aman. Tinggi minimum ulir tangkai kait : H = 4.Q.h 7r.(d,2 - dnp Dari ketentuan H = (0,8 + 1,0).d2 Diambil H = 7 em = 7r.(7,22-6,152 }350 = 6,491 em Agar kait dapat bergerak dengan bebas terhadap benda lintang (cross-piece), maka digunakan bantalan tekan (thrust bearing). Dari gambar 4, kita dapatkan ukuran-ukuran utama bantalan tersebut : d1 = 100 mm D = 172 mm H = 64 mm Pemikul kait dipasang pada dua buah plat pendukung (shackle) seperti yang terdapat pada gambar 5. Besar beban lengkung maksimum ialah : M = Q (1- O,5d) maks 4 (19) = (30-0,5(17,5»

10 PRPN - BA TAN, 14 November 2013 = kg-em Besar momen perlawanan lengkung ialah : Wb = (b-d]).h2 6 (24-17,2).72 6 = 293,2 em3 (20) Tegangan lengkung yang terjadi ialah: Mmaks ah = Wh = ,2 = ,18 kg/em2 Bahan pemikul kait adalah St-60 dengan tegangan tarik maksimum Tegangan tarik izin = 1200 kg/ em2 a, = 6000 kg/em2 F, = Faktor keamanan Tegangan lengkung izin (21 ) Didapatkan hasil bahwa, ah (am Perhitungan Schakle: Schakle (Gambar. 6) berfungsi sebagai penumpu kait, pemikul kait dan pulley pembawa beban. Pada schakle ini terdapat terdapat beberapa daerah kritis yang perlu diperhatikan terhadap adanya tegangan. Ukuran - ukuran yang direneanakan adalah sebagai berikut : -d = Dia. poros pemikul kait = 120 mm -s = tebal sakel = 75 mm -b = lebar sakel = 200 mm. Pemeriksaan tegangan : - Pad a penampang A1 - B1 : a, = ~ (kg/cm2) 2.b.s (22)

11 Prosiding Pertemuan I/miah Perekayasaan Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 14 November = 83,34 kg/ cm ,5 - Pad a penampang A2 - B2 : Q 2 0"/ = 2. ( b - d ).s (kg/em) (23) (20-12).7,5 = kg/ cm2 - Pada penampang A3 - B3 : 0"/ = ~ (kg/cm2) 2.d.s = ,5 = 138,89 kg/cm2 (24) Bahan sakel adalah St-37 dengan kekuatan tegangan tarik = 37 kg per mm2. Tegangan tarik izinnya adalah : _ = 616,67 kg/cm2 Oari hasil perhitungan didapatkan bahwa 0"/ (0"/1' maka kekuatan sakel adalah aman. 4. KESIMPULAN Oari pembahasan verifikasi perhitungan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa perangkat kait yang terdiri atas; kait, bantalan aksial, pemikul kait dan schakle masih dalam batas aman untuk digunakan. 5. DAFT AR PUST AKA 1. N.RUOENKO, Material Handling Equipment Mir Publisher, Moscow, Ir. SYAMSIR A. MUIN, Pesawat-pesawat Pengangkat, Rajawali Press Jakarta, MOHO, TAIB SUTAN S, Buku Polyteknik Sumur Bandung, SKF, Ball and Roller Bearing, Cataloue No. 241 E 5. TIMOSHENKO S, Strength of Material Part I dan /I, Kreiger Publishing Co. Inc. New York, SULARSO, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Penerbit Pradnya Paramitha, Jakarta,

12 PRPN- BATAN, 14 November 2013 TANYA JAWAB Pertanyaan: 1. Apa yang menjadi pertimbangan untuk menentukan bahwa be ban maksimum yang terangkut 25 Ton? (Yan Bony M) 2. Mengapa memilih bahan St-37? (Yan Bony M) 3. Berapa factor koreksi yang diambil dan mengapa? (Yan Bony M) 4. Kalau dilihat dari gambar makalah ini sebenarnya untuk pabrik yellow cake bukan untuk EBN. Kalau untuk pabrik YC maka alat ada alat besar TAngki pre_breatment dan mixer yang harus dicheck, apakah > 25 Ton atau tidak? kalau > 25Ton maka perhitungan beban harus berubah. (Bambang GS) Jawaban : 1. Yang menjadi pertimbangan adalah equipment/material terberat yang ada di pabrik Elemnen Bakar Nuklir. 2. Karena pengerjaannya adalah dengan ditempa/besi tem St-37, bukan besi cor. 3. Factor koreksi = 6, diambil dari Literature Material Handing Equipment-Rudenko. 4. Gambarnya akan diganti dnegan gamabr pabrik EBN sehingga perhitungan tidak perlu dig anti. Untuk pabrik YC yang equipment> 25ton, nanti akan dipelajari dengan person yang bersangkutan

13 PRPN- BATAN, 14 November LAMPI RAN A. LAM PI RAN 1 PANITIA UTAMA UNTUK NORMALISASI DI NEGERI BELANDA dcng;m ~d_ W'H' " l;m~klllf'l("nd(,k. _ 1m; ~ n tkng;tn lan~k.al pun,tang I., I _,d! P bel",n an!:kal yang diholchknn <!:110m ton (loco kg). sma puln ukurnn nominal 11M; bil hil') " Icbarm~lul h lubang mulul d Rnris tcngah Ulngkni Ilk a gan! Icngah Icras min,mum dari uhr.krup dnri \:Ingkn; o. "01><>1 yang dipcr "itllngk!.n (kira kirp) d310m kg UKURAN UKURAN f k!.ium. b d\;. Do )jq,1 4)0 N' N6 r,ri NW) I,2 1(1..E. I~!L OALAM rom ~. ~9 25U... "it\ ~L IU 290 1<0 IS )0 1.5?O 95 6S 111.1' IL}L s~_ 1110 IOS J'~;;;:I?~_..!lL 1"0 1.~1 1~ W MO 1:Ii) t\(i) IW 1.\0 lto 2G 61 J\ ~2- "IS 2S]()) 110 1M '0J)O ~ JH 4~ ;) S8S _UY SO IH 17U ~)O no20 JSOW HOJO H }O ~o H.'i 610 1mI{1(X' HO11011 ~J.4 2W us IbI Pi> 100 6! ]~ ~+W-.no ! I'" 125 m101 I"" 19$ 105 "., lis lro 140 IO~) ISO S10 40 lis H1]'~O I!S 'iw' ~ 2N) 1M) us.0 }o XI 2'1 2S0 2~ 2)1) 1"\ 1l~ ~ 4~ II ~ 19\ 6sTw~ 110 HO HO 280 ~(X') 25S \)I) 1OT5\-~ AO ~~ f 110 f" All --- ~ 210 I) Utrtak rrwataft r-fcohu1"~ i_it dtrtt dtmlnu t4:'tithso"" 8&h sa>-: A.d.KlS mcnuni N )()1, ''''1- Ufltuk memuma..,. p.adl mana dlfet fi.y. nl. yu.f"ki.mi.:k-.aj.,,at annc0,25"'kadat mat,irn." be-lcnnc 0,04' rodor 0.04' bot,.., todof 0,07", m."uan O.I1~ uluilwtl O.n. ke-tcpl\an uri\. "I (. 6)... '($ )lunv,,', beta. tunw' mtnt.murn '" (1') kcjntm', re.m,_ m~ 21('J4)"1.. An&b-a.na.h mclluh.i l.a"nda ku.l\hji btr'u1oi un-hi. Nhan Y-U'II da.mumltratt. ~rt\ac.un-pe-rb.tian: Ka.. n h.m, dlplj&ttan t.~. lid mani;'rhn krjldi dalca",.1ift ~."ulr.aft hie csli.mfuftlku (1ihlt N 10'11 J'5j)Hlatfta }Onwnit,..t. ftlhi 9(X)'"C. PlNimpn.an br:rikua\y. 1«)".11 den, u$" (1 utundu dan tn.in) din.e.j~.\.p-(n~ 41 k_"" ~""\U PAKArLAH LEMBARAN 11'11DENGAN N 294, N 66),1-J 66) DAN N 664 PI!NUNJUKAN OAGANO UNTUK KArl TVNGOAL!ENIS A UN"TUK P g 10 lnn: ALAT-ALAT nag IAN PESAWAT J\NGKAT LEDIB KJIUSUS DlTUJUKAN UNTl.JK PEMAKAIAN DI DARATAN KAIT.KArTroNGGAL (DiKERJAKAN AWAL) N 661 A-IO N : 62U

14 PRPN - SA TAN, 14 November 2013 B. LAM PIRAN 2 ru.:al Pp,o!' i-thaan HJO Pero8uonqan.1MISI BESAR UNTUK NOHMALISASI 01 NEGFHI i l ANDA?'H'~. lji ng h I. t.j,n1 f:-.'-".:.i., <!.,,I,.I\a-.. :.... ', Hi "\' ~. ~'O<f "r t ~:: "1..,>">, 0', I ;"; '. i., I t i i -- L r j, : I i 1 ".'~--"C::.' r' I.,161 il,,;'", 1'1,2,:",t. { :S t cj~1~tf-!t~4~t'cf~~ tfa,q.71~f.:>- :S,_l.::'" ll,.,;} ;0,.' rd 4,., n" }u 4,""1 hi 0.,,;,.7..-j.._." r:~~~-.._.~-._1" ~'_j' I. I ~:3"-,~1S-,-U",-::.~--~- ---7J,' ;.r,7n---"??'i'- _,, _nt<j - --~-.r~-->---"._~-li; j-..-~.~-.--t-i\ -i j '='_IT~~"'$'~-~~-~, '''.' J'".. '-<~.,,' '~.q'" U -'.' " f -.y'".'. '''1-6 '.," " '.'-!.y'.;., {.-, [ ':::~~ij=1ittr{=.i-:i~;f -;F..{B'-Br=lJ~--t~r~~; HATl/\N!!~.\: u.hr' 'FUJX'.fh.\fn t'knf HI 3- J~1iu> 11:1 h '.,.,","~ 1:,,> '~,'I:Y"J 81\rn1\ dengnn }.. "11HflIt Icblh \:.n!i u!~; Hrnp.\'i:81 thhull>. rnch r»n.',a" nilru~1.11f t H f1::1~.\n din: \..:i5..'\fnya, ha.r1.l~ d11n'ilai tkng;w 5;t'uJ':q.(:ith itu1h ~f*;hf'" l:\o!tb~d11jdr 'k..l';.,/u <Ian ~antt1f~j':j..,da :2 ata>i.-~ju!iu"id"i"t uiit lit H" halt.. dipai. Ii ga"l'~&wts tc0g-liih YI\I\& hd:~. dlkunhl ULIR SKRUP-TR;\.PESll 'VI IN 3'64-1 GARiS TENGAH OAR} 10.$-AM.PA1 80 MM {. ifn ]..n~