Tujuan Pengkajian. Tinjauan Pustaka. Tinjauan Pustaka TUGAS AKHIR KONVERSI ENERGI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR KONVERSI ENERGI KAJIAN TENTANG KEMAMPUAN EXCAVATOR CATERPILLAR 0D DAN ESTIMASI WAKTU KERJA UNTUK MENGGALI TANAH JENIS GRAVEL SERTA KAJIAN TENTANG SIRKIT HIDROLIKNYA Latar Belakang Bidang industri, transportasi, alat-alat berat dan sebagainya menuntut kecepatan, serta efisiensi yang optimal dalam melakukan suatu aktivitas. Sistem transmisi tenaga hidrolik merupakan salah satu cara dari sekian banyak cara untuk mentransmisikan energi. Excavator merupakan salah satu alat berat yang sering digunakan pada pekerjaan konstruksi, kehutanan dan industri pertambangan. Excavator dapat melakukan serangkaian gerakan gali, angkat, tumpah, dan berputar yang saling berkesinambungan dengan kapasitas yang relatif besar dan waktu pekerjaan yang relatif singkat. Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. I Made Arya Djoni, MSc Antonius Yustriyanto Perumusan Masalah Pengoperasian excavator dalam menggali tanah jenis gravel dituntut kecepatan, serta efisiensi yang optimal untuk melakukan serangkaian gerakan gali, angkat, tumpah dan berputar. Sehingga bagaimana estimasi waktu, kemampuan serta sirkit hidrolik excavator dapat melakukan pekerjaan tersebut. Tujuan Pengkajian Untuk mengetahui kemampuan pada excavator caterpillar 0D untuk menggali material tanah jenis gravel. Menganalisa gaya yang timbul pada aktuator (boom silinder, stick silinder, bucket silinder dan swing). Estimasi waktu kerja untuk proses menggali, mengangkat dan membuang, serta saat berputar. Batasan Masalah Material yang digunakan adalah tanah jenis gravel. Sistem hidrolik yang dibahas hanya sistem hidrolik pada sistem Boom-Stick- Bucket-Swing. Penggambaran simbol-simbol komponen pada sirkuit hidrolik menggunakan standar ISO. Pembahasan dan perhitungan berdasarkan gaya yang timbul pada aktuator berdasarkan tekanan dan kapasitas oli hidrolik yang dihasilkan oleh pompa. Tidak membahas kekuatan material konstruksi dan sistem elektris. Spesifikasi ukuran menggunakan Excavator Caterpilar Tipe 0D. Manfaat Pengkajian Dapat mengetahui kemampuan dari excavator caterpillar 0D. Estimasi waktu kerja dari excavator caterpillar 0D. Pengoperasiannya pada kondisi yang aman. Tinjauan Pustaka Komponen Utama Excavator 1. Track rolller frame Merupakan rangka utama yang digunakan untuk memasang komponen undercarriage.. Main frame Merupakan rangka utama untuk memasang track rolller frame dan dudukan bagi semua komponen utama excavator.. Operator compartment (cabin) Merupakan ruang operator dan tempat peralatan kontrol serta monitor. 4. Counterweight Merupakan pemberat yang dipasang dibagian belakang excavator untuk menjaga keseimbangan excavator saat mengangkat baban. 5. Boom Merupakan lengan yang terhubung ke main frame untuk menyangga stick dan bucket. Tinjauan Pustaka 6. Stick Merupakan lengan tempat pemasangan bucket dan peralatan kerja lainnya yang digerakan oleh silinder hidrolik. 7. Bucket Berfungsi untuk menggali dan memuat material. 8. Undercarriage Merupakan rangkaian komponen yang memungkinkan excavator bergerak. 9. Powerlink Merupakan perlengkapan yang digunakan untuk menghubungkan antara stick dan bucket atau perlengkapan lainnya.

2 Tinjauan Pustaka Sistem Hidrolik Excavator Berdasarkan fungsinya sistem hidrolik pada excavator dapat dikelompokan menjadi tiga, yaitu : 1. Hidrolik silinder Hidrolik silinder yang merupakan work tool untuk melakukan kerja yang terdiri dari tiga jenis, yaitu : Boom silinder. Stick silinder. Bucket silinder.. Swing motor dan drive Oli hidrolik yang dikontrol oleh control valve memungkinkan swing drive dan motor berkerjasama memutar excavator.. Trevel motor dan final drive Oli hidrolik yang dikontrol oleh control valve dan swivel joint memungkinkan trevel motor dan fianl drive menggerakan excavator maju dan mundur. Gambar Komponen-komponen utama excavator Tinjauan Pustaka Tekanan Hidrostatika Hukum yang menjadi dasar prinsip sistem hidrolik adalah hukum pascal [8] Dalam sebuah ruangan tertutup, tekanan yang bekerja pada fluida akan merambat merata kesemua arah. Besarnya tekanan dalam fluida adalah gaya (F) dibagi dengan luas bidang tekannya (A). Tekanan pada suatu titik akan bekerja ke segala arah dan sama besar. F1 A 1 F A Gambar Sistem hidrolik excavator Gambar Prinsip hukum pascal Tinjauan Pustaka Persamaan Kontinuitas Tinjauan Pustaka Persamaan Energi.. Q W t cv e dv t cs ( e v) V da Berdasarkan gambar diatas dan dengan asumsi aliran Incompresible dimana ρ1 dan ρ sama, sehingga persamaan menjadi [4] : Q A 1 V1 A V Dimana : Q : Volume aliran atau debit (liter/s). A1 : Luas penampang 1 (m²). V1 : Kecepatan rata-rata di penampang 1 (m/s). A : Luas penampang (m²). V : Kecepatan rata-rata di penampang (m/s) Dengan asumsi : W = 0 Steady flow. Incompresibel Flow. Dari persamaan diatas diperoleh persamaan [4] : p p1 V1 V Q m[( u u1 ) ( ) g( z z1)] m1 m

3 Tinjauan Pustaka Kerugian Tekanan Perubahan tekanan pada sistem aliran incompresible yang mengalir melalui pipa saluran dan sistem aliran terjadi perubahan karena gesekan [4]. Kerugian mayor (mayor losses) Kerugian minor (minor losses) ΔP = f.. L D V. Dimana : f : Koefisien gesek pipa ρ : Massa jenis fluida L : Panjang pipa D : Diameter pipa V : Kecepatan rata-rata aliran dalam pipa. Le V ΔP = f. D Dimana : f : Koefisien gesek pipa ρ : Massa jenis fluida Le : Panjang ekivalen. D : diameter pipa V : Kecepatan rata-rata aliran dalam pipa. Tinjauan Pustaka Minyak Hidrolik Minyak hidrolik dalam suatu sistem hidrolik merupakan media untuk mentransmisikan kerja dari suatu tempat ke tempat lain. Disamping itu dalam penggunaannya minyak hidrolik harus mampu untuk : Melumasi bagian-bagian yang bergerak dalam pompa dan motor hidrolik. Mempunyai sifat pelumasan yang baik dan menyerap kalor akibat tekanan. Mempunyai ketahanan tinggi terhadap putusnya lapisan film minyak. Sedapat mungkin viskositas tidak boleh tergantung pada temperatur. Dasar-Dasar Perhitungan Sistem Hidrolik Untuk mendapatkan suatu sistem hidrolik yang baik harus perhatikan hal-hal sebagi berikut : Tipe gerakan mekanik yang diperlukan. Kecepatan operasi yang dibutuhkan. Beban yang diterima dan gaya yang dibutuhkan. Batasan-batasan operasi. Kondisi lingkungan. Data Mekanis Data Spesifikasi Excavator Caterpillar 0D 1. Engine Engine model Cat C6.4 ACERT Net flywheel power 110 kw 148 hp Net power ISO kw 148 hp Bore 10 mm 4,0 in Stroke 10 mm 5,1 in Displacement 6.4 L 89 in³. Boom Reach boom 5,68 m 18 7 Weights 1640 kg 616 lb Boom cylinder Bore 10 mm 4,7 in Stroke 160 mm 49,6 in Max pressure 4500 kpa 55 psi Data Mekanis. Stick (Stick tipe R.9B1) Reach stick,9 m 9 7 Weights 818 kg 180 lb Stick cylinder Bore 140 mm 5,5 in Stroke 1518 mm 59,8 in Max pressure 4500 kpa 55 psi 4. Bucket (Bucket tipe B1) Capacity 0,95 m³ 1,4 yd³ Width 914 mm 6 in Tip radius 1565 mm 61,6 in Weight 790 kg 174 lb Bucket cylinder Bore 10 mm 4,7 in Stroke 1104 mm 4,5 in Max pressure 4500 kpa 55 psi Data Mekanis 5. Swing Swing speed 11,5 rpm Swing torque 61,8 kn.m 4561 lb.ft Max pressure swing 4500 kpa 55 psi 6. Hose Flexible Pipe Inside diameter 15,8 mm ⅝ in Max pressure 6900 kpa 55 psi 7. Hidrolik Sistem Main implement system Maximum flow 05 lt/min 54 gal/min Max pressure equipment 5000 kpa 5076 psi Main hidrolik pump (Tipe pump double axial piston, variable dispacement) Output flow 80 ± lt/min (1 ± 0,5 gpm) Pump delivery pressure 0000 kpa 451 psi Power shift pressure 100 kpa 187 psi Pump speed 1800 rpm Data Mekanis Pilot system Max flow,4 lt/min 9 gal/min Max pressure 900 kpa 586 psi Pump speed 1950 rpm Main control valve Main relief valve pressure 5000 ± 490 kpa (5076 ± 71 psi) Line relief valve pressure 600 ± 490 kpa (565 ± 71 pasi 8. Oil Hidrolik Cat HYDO Adcvance 10 SAE viscosity 10W Density (ρ) 866 kg/m³

4 Data Mekanis 9. Jenis Tanah Gravel Berat unit kering tanah (ɤd ) 0,7 kn/m³ Berat volume jenuh (ɤsat),8 kn/m³ Kadar air dalam tanah (w) 9 % Kohesi dari jenis tanah (C ) 14 kn/m² Sudut tegangan geser tanah (Ө ) Gaya Pada bucket, Stick Dan Boom Gaya pada bucket (ISO) 140 kn 161 lb Gaya pada stick (ISO) 106 kn 897 lb Gaya pada boom (ISO) 178 kn 987 lb Data Mekanis 11. Dimensi Keterangan gambar 1. Shipping height 00 mm Shipping length 9460 mm 1 0. Tail swing radius 750 mm Length to center of rollers 650 mm Track length 4455 mm Ground clearance 450 mm Track gauge 80 mm Trasport width 080 mm Cab Height 950 mm Counterweight clearance 100 mm 4 Gambar Dimensi excavator Data Mekanis 1. Jangkauan Kerja Excavator Keterangan gambar 1. Max digging depth 670 mm 1. Max reach at ground level 9860 mm 4. Max cutting height 9490 mm 1 4. Max loading height 6490 mm Min loading height 170 mm Max depth cut for 440 mm (8 ) level bottom 450 mm Max vertical wall digging depth 80 mm 7 10 Sirkit Hidrolik Sistem Tenaga Hidrolik Pada Excavator Caterpillar 0D Sistem tenaga hidrolik pada excavator digunakan untuk mengendalikan pengoperasian boom raise/lower, stick out/in, bucket close/open, swing left/right atau kombinasi dari gerakan-gerakan diatas. Sistem tenaga hidrolik ini dikontrol oleh main control valve, yang terdiri dari beberapa katup directional control valve (DCV). Sistem hidrolik digerakan oleh dua buah variabel pump dengan jenis pompa piston (axial piston pump) dimana pompa ini menyalurkan tenaga dari engine pada excavator. Gambar Jangkauan kerja excavator Sirkit Hidrolik Boom Sirkit hidrolik 1. Boom raise Oli dari pompa kanan (8) dialirkan melalui parallel feeder passage (17) di main control valve (11) ke boom I control valve (19), check valve (14), ke shift valve (4) di boom drift reduction valve (5) dan keluar melalui line () ke head end boom cylinder (1). Oli dari pompa kiri (7) melalui parallel feeder passage (8) di main control valve (11) ke boom II control valve (16), check valve (1), port (15), line (10) dan ke boom drift reduction valve (5). Dimana akan terjadi combonasi aliran oli dari pompa kiri dan kanan pada through passage (1) dan line () ke head end boom cylinders (1). Oil return dari rod end boom cylinders (1) mengalir melalui laine () ke boom I control valve (19), retrun passage (18), retrun passage (9) dan retrun line (6) dan ke hidrolik tank.

5 Sirkit Hidrolik. Boom lower Sebelum boom lower beroperasi, oli yang dialirkan hanya dari pompa kanan (8). Oli dari pompa kanan (8) akan melalui parallel feeder passage (17) ke boom I control valve (19), check valve (14), dan diteruskan lane () ke rod end boom cylinders (1). Oil retrun dari head end boom cylinders (1) diteruskan laine () ke boom drift reduction valve (5). Valve (48) bergeser karena tekanan oli pilot dari pilot line (5) dan membuka drain line (50). Oil retrun di line () masuk saluran (51) dan boom regenetation valve (41) sehingga oil retrun menyuplai ke rod end boom cylinders (1) melalui line (). Sirkit Hidrolik Stick Sirkit hidrolik 1. Stick out Oli dari pompa kanan (9) dialirkan melalui parallel feeder passage (1) di main control valve (6), check valve (16), ke stick II control valve (1) dan line (7). Oli dari pompa kanan (9) juga mengalir melalui parallel feeder passage (), check valve (19) ke stick II control valve (1) dan ke line (7). Jadi semua oli dari pompa kanan (9) mengalir di line (7) ke stick reduction valve (5) lalu ke rod end stick cylinder (1). Oli dari pompa kiri (8) dialirkan melalui center bypass passage (18) di main control valve (6), load check valve (15), passage (17) ke stick I control valve (1) dan passage (8) lalu masuk ke valve (4) di stick drift reduction valve (5), line () ke rod end stick cylinder (1). Oil retrun dari head end stick cylinder mengalir melalui line () dan retrun passage (9) ke stick I control valve (1) lalu mengalir melalui retrun passage (10) dan retrun line () dan ke hidrolik tank. Sirkit Hidrolik. Stick in Oli dari pompa kiri (8) akan mengalir di center bypass passage (18), check valve (15), melewati stick I control valve (1) dan passage (9) ke line () lalu ke head end stick cylinder (1). Oli dari pompa kanan (9) di center bypas passage (1) akan mengalir melewati check valve (16), stick II control valve (1) dan ke line (4). Oli dari pompa kanan (8) juga mengalir melalui parallel feeder passage (), check valve (19), stick II control valve (1) dan ke line (4). Jadi semua oli dari pompa kanan (8) mengalir di line (4) ke line () lalu ke head end stick cylinder (1). Oil retrun dari road end stick cylinder mengalir melalui line () ke stick drift reduction valve (5). Valve (4) di stick drift reduction valve mengalirkan oli ke passage (4), retrun passage (10) dan retrun line () lalu ke hidrolik tank.

6 Sirkit Hidrolik Bucket Sirkit hidrolik 1. Bucket close Oli yang dialirkan di bucket hidrolik sirkit hanya dari pompa kanan (). Oli dari pompa kanan () dialirkan melalui parallel feeder passage (16) di main control valve (5), load check valve (1), ke bucket control valve (9) dan lane () lalu ke head end bucket cylinder (4). Oil retrun dari rod end bucket cylinder mengalir melalui line (), orifice (11) di bucket conterol valve (9), retrun passage (17) dan retrun line (6) lalu ke hidrolik tank.. Bucket open Bucket open beroperasi sama seperti saat bucket close beroperasi. Oli dari pompa kanan () mengalir ke parallel feeder passage (16), load check valve (1), ke bucket control valve (9) dan lane () lalu ke head end bucket cylinder (4). Oil retrun dari head end bukcet (4) mengalir melalui line (), retrun passage (17), retrun line (6) lalu ke hidrolik tank. Sirkit Hidrolik Swing Sirkit hidrolik 1. Swing right Oli yang dialirkan ke swing hidrolik sirkit hanya dari pompa kiri (8). Oli dari pompa kiri (8) mengalir melalui parallel feeder passage (1) di main control valve (14), load check valve (1), passage (17), swing control valve (18), passage (16), line (9) ke swing motor (5) untuk berputar ke arah kanan (clockwise direction). Oil retrun dari swing motor (5) mengalir ke line (10), retrun passage (11), retrun line (8), slow retrun check valve () ke hidrolik tank.. Swing left Swing lift beroperasi sama seperti saat swing right beroperasi. Oli dari pompa kiri (8) mengalir melalui parallel feeder passage (1), passage (17) dan line (10) ke swing motor (5) untuk berputar ke arah kiri (counterclockwise direction). Oil retrun dari swing motor (5) mengalir ke line (9), retrun passage (11), retrun line (8) dan slow retrun check valve () ke hidrolik tank. Proses Gerakan 1. Proses menggali Gerakan-gerakan yang dilakukan adalah bucket close (silinder bucket bergerak open), stick out (silinder stick bergerak close) dan boom lower (silinder boom bergerak close). Gambar Posisi saat menggali

7 Proses Gerakan. Proses mengangkat Gerakan-gerakan yang dilakukan adalah bucket close (silinder bucket bergerak open), stick in (silinder stick bergerak open) dan boom raise (silinder boom bergerak open). Proses Gerakan. Proses membuang Gerakan-gerakan yang dilakukan adalah bucket open (silinder bucket bergerak close), stick out (silinder stick bergerak close) dan boom raise (silinder boom bergerak open). Gambar Posisi saat mengangkat Gambar Posisi saat membuang Proses Gerakan 4. Proses berputar Gerakan-gerakan yang dilakukan adalah bucket close (silinder bucket bergerak open), stick out (silinder stick bergerak close), boom raise (silinder boom bergerak open) dan motor swing berputar ke kiri atau kanan. Free Body Diagram Perhitungan gaya pada aktuator Untuk menganalisa gaya yang terjadi pada silinder bukcet, silinder stick, silinder boom dan swing pada proses menggali, mengangkat, membuang dan berputar dapat digunakan suatu metode yaitu metode polygon tertutup. Gambar Posisi saat berputar Gambar Free body diagram pada bucket dan powerlink Free Body Diagram Free Body Diagram Gambar Free body diagram pada silinder bucket dan stick Gambar Free body diagram pada silinder stick dan boom

8 Diagram Alir Urutan Langkah Perhitungan Perhitungan Titik Berat Menentukan Koordinat Titik Berat Pada Bucket START A Data : Spesifikasi excavator caterpillar 0D dan jenis tanah Waktu kerja Sirkit hidrolik Kesimpulan dan Saran Perhitungan gaya pada saat menggali, mengangkat, membuang dan berputar A END Dari gambar diatas, maka luassegmen adalah : A1 ½ x (80,5 x 11,85) 458,46cm² A (100,05 x 9,9) 991,5cm² A ½ x (6,5 x 17,0) 58,5 cm² Gambar Diagram Alir Langkah Perhitungan Perhitungan Titik Berat Koordinat titik berat C dari bucket pada sumbu Y : ( y1 A1) ( y A) ( y A) Yc A1 A A (66,7 458,46 ) (10,5 991,5) (105,8 58,5 ) Yc 458,46 991,5 58,5 Yc 8,44 cm (aktual) Yc 5,84 mm (pada gambar) Perhitungan Titik Berat Menentukan Koordinat Titik Berat Pada Stick Koordinat titik berat C dari bucket pada sumbu X : ( x1 A1) ( x A) ( x A) Xc A1 A A (6,1 458,46 ) (8,41 991,5) (16,1 58,5 ) Xc 458,46 991,5 58,5 Xc 50,1 cm (aktual) Xc 1,87 mm (pada gambar) Dari gambar diatas, maka luas tiap segmen adalah : A1 (19,05 x 14,96) 5999,98 cm² A ½ x (14,96 x 66,04) 1099,98 cm² A ½ x (76, x 7,66) 806,45cm² Perhitungan Titik Berat Koordinat titik berat C daristick padasumbu Y : ( y1 A1) ( y A) ( y A) Yc A1 A A (9,5 5999,98) (40, ,98) (46,48 806,45) Yc 5999, ,98 806,45 Yc 1,91cm (aktual) Yc 1,56 mm (padagambar) Koordinat titik berat C daristick terhadapsumbu X : ( x1 A1) ( x A) ( x A) Xc A1 A A (157, ,98) (1, ,98) (9,5 806,45) Xc 5999, ,98 806,45 Xc 14,17 cm (aktual) Xc 84, mm (pada gambar) Perhitungan Titik Berat Menentukan Koordinat Titik Berat Pada Boom Dari gambar diatas, maka luas tiap segmen adalah : A1 ½ x (9,7 x 4,9) 518, cm² A (9,7 x,8) 9901,46 cm² A ½ x (,8 x 4,06) 7178,56 cm² A4 ½ x (61,6 x 58,66) 1807,46 cm² A5 ½ x (05, x 50,86) 50,94 cm² A6 (05, x 18,56) 810,9 cm²

9 Perhitungan Titik Berat Koordinat titik berat C dariboompadasumbu Y : ( y1 A1) ( y A) ( y A) ( y4 A4) ( y5 A5) ( y6 A6) Yc A1 A A A4 A5 A6 (9,6 518,) (64, 9901,46) (5,7 7178,56) (981807,46) (58,6 50,94) (6,1 810,9) Yc 518, 9901, ,56 50,94 810,9 Yc 61,1cm(aktual) Yc 16,51mm (padagambar) Perhitungan Gaya Pada Tanah Pada saat penggalian oleh bucket pada tanah gravel, maka lintasan dan distribusi gaya dapat diasumsikan sebagai berikut : Koordinat titik berat C dariboompadasumbu X : ( x1 A1) ( x A) ( x A) ( x4 A4) ( x5 A5) ( x6 A6) Xc A1 A A A4 A5 A6 (18,6 518,) (189, 9901,46) (50,9 7178,56) (70,1 1807,46) (449, 50,94) ( ,9) Xc 518, 9901, ,56 50,94 810,9 Xc 01,8cm(aktual) Xc 81,15mm (pada gambar) Keterangan gambar Fsh max = Gaya geser maksimum pada H maksimum (kn) σmax = Tegangan vertikal dalam tanah maksimum (kpa) H5 = H maksimum (1,5 meter) Perhitungan Gaya Pada Tanah Perumusan untuk mencari tegangan vertikal dalam tanah [7] σ = [γd ( 1+ w) +γsat]. H dimana : γd = Berat unit kering tanah (kn/m³) γsat = Berat volume jenuh (kn/m³) w = Kadar air dalam tanah (%) H = Kedalaman dari permukaan tanah (m) Perumusan gaya akibat tegangan geser [7] Fsh = A.S S = C + σ tan Ө Dimana : Fsh = Gaya geser (kn) A = Luasan dari bucket yang menembus tanah ( m²) S = Tegangan geser C = Kohesi dari jenis tanah (kn/m² atau kpa) Ө = Sudut tegangan geser tanah σ = Tegangan vertikal tanah (kpa) Perhitungan Gaya Pada Tanah Dari data-data mekanis dan persamaan diatas didapatkan hasil perhitungan yang ditabelkan sebagai berikut : Tabel Hasil perhitungan gaya pada tanah gravel Posisi h ( Meter ) 0, 0,6 0,9 1, 1,5 σ (Kpa) 14,61 9,1 4,81 58,41 7,01 S ( Kpa ) 1,76 141,5 150,9 159,05 167,81 F sh (kn) Dari tabel hasil perhitungan diatas diperoleh harga maksimal sebagi berikut : H max = 1,5 meter σ max = 7,01 kpa F sh max = 8,9 kn 6,64 7,08 7,51 7,95 8,9 Menentukan Besarnya Gaya-Gaya Mekanisme Dalam menentukan besarnya gaya-gaya mekanisme ini dicari terlebih dahulu gaya-gaya statis, gaya-gaya mekanisme ini diperlukan untuk menentukan besarnya beban pada silinder hidrolik, dimana akan dicari harga gaya-gaya hidrolik untuk perhitungan. Pada prinsipnya posisi kerja dari bucket, stick, boom dan swing adalah sebagai berikut : 1. Posisi saat menggali.. Posisi saat mengangkat.. Posisi saat membuang. 4. Posisi saat berputar. Gaya yang terbesar pada silinder hidrolik dari ke empat posisi tersebut akan digunakan sebagai perbandingan dengan data yang ada dari pabrikan. Data-data Perhitungan Wbucket = 7,75 kn WTanah = (,8 kn/m³ x 0,95 m³) = 1,66 kn Wbucket + WTanah = 9,41 kn Fsh max = 8,9 kn Wstick = 8,0 kn Wboom = 16,09 kn Perhitungan Pada Proses Penggalian 1. Menentukan gaya yang terjadi pada piston Bucket : MA 0 MA ( Fsh max MA (8,9 kn 1,5m) (7,75kN 0,m) ( F 0,4m) 0 F 1,1 kn Fpiston bucket,68 kn 1,5m) ( Wbucket 0,m) ( F 0,4m) 0

10 . Menentukan gaya yang terjadi pada piston Stick : MB 0 MB ( FA 0,15m) ( F 4,9m) ( Wstick 0,87m) ( FD 0,79m) ( F 6 0,85m) 0 MB (,6 0,15) (10,9,9) (8,0 0,87) (,68 0,79) ( F 6 0,85) 0 Fpiston stick 44,9 kn. Menentukan gaya yang terjadi pada piston boom : MG 0 MG ( FB 1,05m) ( Wboom,61m) ( FE 1,4m) ( F8 0,78m) 0 MG (,9 1,05) (16,09,61) (44,9 1,4) ( F80,78) 0 Fpiston boom = 8,9 kn Perhitungan Pada Proses Pengangkatan 1. Menentukan gaya yang terjadi pada piston Bucket : MA 0 MA ( Wbucket0,61) ( F 0,4) 0 MA (9,410,61) ( F 0,4) 0 F 44,85 kn Fpiston bucket 7,65 kn. Menentukan gaya yang terjadi padapiston Stick : MB 0 MB FA 0,m ( F 41,5m) ( Wstick 0,85m) ( FD 0,71m) ( F 60,81m) 0 MB (60,50,) (74,151,5) (8,00,85) (7,65 0,71) ( F 6 0,81) 0 Fpiston stick =169,64 kn. Menentukan gaya yang terjadi pada piston boom : MG 0 MG ( FB,51m) ( Wboom 1,5m) ( FE 1,8m) ( F80,78m) 0 MG (14,5,51) (16,091,5) (169,641,8) ( F80,78) 0 Fpiston boom 191,5 kn Perhitungan Pada Proses Pembuangan 1. Menentukan gaya yang terjadi pada piston Bucket : MA 0 MA ( Wbucket 0,4m) ( F 0,4m) 0 MA (7,75 0,4) ( F 0,4) 0 F 8, kn Fpiston bucket 7,1 kn. Menentukan gaya yang terjadi pada piston Stick : MB 0 MB FA,8m ( F 4,4m) ( Wstick 0,78m) ( FD 0,8m) ( F 6 0,85m) 0 MB (1,68,8) (1,65,4) (8,0 0,78) (7,1 0,8) ( F 6 0,85) 0 Fpiston stick 41,5 kn. Menentukan gaya yang terjadi pada piston boom : MG 0 MG ( FB,51m) ( Wboom 1,5m) ( FE 1,8m) ( F 8 0,78m) 0 MG (48,7,51) (16,091,5) (41,51,8) ( F8 0,78) 0 Fpiston boom 115,18 kn Perhitungan Pada Proses Berputar Menentukangaya yang terjadipada swing motor : MH 0 MH ( Wbucket10,14m) ( Wstick8,16m) ( Wboom,87m) ( Fh,75m) 0 MH (9,4110,14) (8,08,16) (16,09,87) ( Fh,75) 0 Fswing 154,9kN Dari posisi mekanisme (penggalian, pengangkatan, pembuangan dan berputar) didapatkan gaya-gaya silinder hidrolik terbesar. Dalam sistem hidrolik excavator beban dinamis harus dipertimbangkan, maka dari itu dimasukan faktor beban dinamis sebesar 1,4 dan besarnaya gaya-gaya ditabelkan sebagai berikut : Tabel 4. Hasil perhitungan gaya-gaya terbesar pada mekanisme Actuator Piston Bucket Piston Stick Piston Boom Swing Motor Posisi Mengangkat Mengangkat Mengangkat Berputar Gaya Statis (kn) 7,65 169,64 191,5 154,9 Gaya Dinamis (kn) 101,71 7,49 68,1 4,6

11 Perhitungan Tekanan Analisa Besarnya Tekanan Perhitungan Tekanan untuk bucket Tekanan untuk boom F 101,71kN F 68,1 kn P 9000,88kPa P 78, kpa A 0,011 M A 0,011 M Perhitungan Waktu kerja Perhitungan Estimasi Waktu Kerja Besarnya waktu kerja pada setiap silinder hidrolik untuk melakukan gerak gali, angkat, buang dan berputar dapat dihitung sebagai berikut : Opening Tekanan untuk stick F 7,49kN P 17875,16 kpa A 0,015 M Tekanan untuk swing F 4,6 kn P 186,61 kpa A 0,01 M Berdasarkan data spesifikasi tekanan yang ada maka tekanan perhitungan tidak melebihi tekanan maksimum yang direkomendasikan pabrikan caterpillar (78, kpa < 4500 kpa) maka dapat disimpulkan bucket silinder, stick silinder, boom silinder dan swing motor aman untuk dioperasikan dan sanggup untuk menggali tanah jenis gravel. Untuk Silinder Bucket A( silinder) S Waktu closing 4Qth ( 0,1 1,104)m (41,10 ) m /s 9,9 detik Closing A( silinder) A( Piston) S Waktu opening 4Qth ( (0,1 0,085 ) 1,104) m (41,10 ) m /s 4,68 detik Perhitungan Waktu kerja Untuk Silinder Stick A( silinder) S Waktu closing 4 Qth ( 0,14 1,518) m (41,10 ) m /s 17,57 detik Untuk Silinder Boom Kapasitas ( silinder) boom : A( silinder) S Waktu closing 4 Qth ( 0,1 1,6) m (41,10 ) m /s 1,8 detik A( silinder) A( Piston) S Waktu opening 4 Qth ( (0,14 0,1 ) 1,518)m (41,10 ) m /s 8,61 detik A( silinder) A( Piston) S Waktu opening 4Qth ( (0,1 0,085 ) 1,6) m (41,10 ) m /s 10,65detik Perhitungan Waktu kerja Untuk Swing ( D 60) m Waktu berputar 60 ( D n) m/s 60 (sec) 11,5 5, detik Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan penggalian Bucket cylinder open = 4,68 detik Stick cylinder close = 17,57 detik Boom cylinder close = 1,8 detik Jadi waktu total untuk menggali adalah 4,6 detik Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan pengangkatan Bucket cylinder open = 4,68 detik Stick cylinder open = 8,61 detik Boom cylinder open = 10,65 detik Jadi waktu total untuk pengangkatan adalah,94 detik Perhitungan Waktu kerja Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan pembuangan Bucket cylinder close = 9,9 detik Stick cylinder close = 17,57 detik Boom cylinder open = 10,65 detik Jadi waktu total untuk pengangkatan adalah 7,61 detik Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan kombinasi mulai dari menggali, mengangkat, berputar dan membuang Bucket cylinder open = 4,68 detik Stick cylinder close = 17,57 detik Boom cylinder close = 1,8 detik Stick cylinder open = 8,61 detik Boom cylinder open = 10,65 detik Swing berputar 180 =,61 detik Bucket cylinder close = 9,9 detik Stick cylinder close = 17,57 detik Jadi waktu total untuk sekali kerja adalah 9,46 detik Penutup Kesimpulan Gaya terbesar Pada piston bucket (proses mengangkat) Pada piston stick (proses mengangkat) Pada piston boom (proses mengangkat) Pada swing motor (proses berputar) Tekanan terbesar Pada bucket Pada stick Pada boom Pada swing Estimasi waktu kerja Proses gerakan penggalian Proses gerakan pengangkatan Proses gerakan pembuangan Proses gerakan kombinasi = 101,71 kn = 7,49 kn = 68,1 kn = 4,6 kn = 9000,88 kpa = 17875,16 kpa = 78, kpa = 186,61 kpa = 4,6 detik =,94 detik = 7,61 detik = 9,46 detik

12 Spesifikasi Oli Hidrolik Daftar Pustaka 1. Caterpillar, 001. Cat Machine and Engine Designation. Excavator: Komponen Utama Excavator dan Sistem Hydraulic Excavator, Bucket dan Work Tool: Caterpillar, 008. Hydraulic Excavator. 0D Hydraulic Excavator Specifications: Dimensions, Reach Excavator Working Ranges, Component Weights, Bucket Specifications and Compatibility: Caterpillar, Improving Component Durability First Edition. Hydraulic Components: Pumps, Valves, Actuators: Fox and Mcdonald, 199. Introduction To Fluid Mechanic Fourth Edition. John Willey And Sons Inc. 5. Handbook Service Caterpillar, 005. Specifications. 0D Excavator Machine System Specifications. 6. Handbook Service Caterpillar, 005. System Operation. 0D Excavator Hydraulic System. 7. LD Wesley, Mekanika Tanah. Printing Badan Penerbit Pekerjaan Umum. 8. Parr Andrew, Hydraulics And Pneumatics. Elseriev Scieance Ltd TERIMA KASIH THANKS