MESIN PEMINDAH BAHAN

Transkripsi

1 MESIN PEMINDAH BAHAN PERANCANGAN DAN ANALISA PERHITUNGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM PADA VARIASI JARAK LENGAN TOWER CRANE KAPASITAS ANGKAT 3,2 TON TINGGI ANGKAT 40 METER DAN RADIUS LENGAN 70 METER SKRIPSI Skripsi yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memeperoleh Gelar Sarjana Teknik MUHAMAD NUH NIM. : PROGRAM STUDI SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 PERANCANGAN DAN ANALISA PERHITUNGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM PADA VARIASI JARAK LENGAN TOWER CRANE KAPASITAS ANGKAT 3,2 TON TINGGI ANGKAT 40 METER DAN RADIUS LENGAN 70 METER MUHAMAD NUH NIM. : Diketahui/disyahkan oleh: Disetujui oleh : Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. NIP. : NIP

3 PERANCANGAN DAN ANALISA PERHITUNGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM PADA VARIASI JARAK LENGAN TOWER CRANE KAPASITAS ANGKAT 3,2 TON TINGGI ANGKAT 40 METER DAN RADIUS LENGAN 70 METER MUHAMAD NUH NIM. : Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 182, pada Tanggal 07 Juli 2012 Dosen pembanding I Dosen pembanding II Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. Ir. A.Halim Nasution M.Sc NIP NIP

4 PERANCANGAN DAN ANALISA PERHITUNGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM PADA VARIASI JARAK LENGAN TOWER CRANE KAPASITAS ANGKAT 3,2 TON TINGGI ANGKAT 40 METER DAN RADIUS LENGAN 70 METER MUHAMAD NUH NIM. : Telah Disetujui oleh: Pembimbing/Penguji Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : Penguji I Penguji II Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. Ir. A.Halim Nasution M.Sc NIP NIP Diketahui Oleh : Departemen Teknik Mesin Ketua Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP. : i

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur dihaturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana ini merupakan suatu syarat yang harus dialaksanakan mahasiswa untuk menyelesaikan pendididkannya di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun Tugas sarjana yang dipilih adalah dalam bidang Mesin Pemindah Bahan dengan Judul : Perancangan dan Analisa Perhitunga Beban Angkat Maksimum pada Variasi Jarak Lengan Tower Crane Kapasitas Angkat 3,2 Ton Tinggi Angkat 40 Meter dan Radius Lengan 70 Meter. Penyusunan tugas akhir ini berdasarkan hasil survey langsung dilapangan serta melakukan pembahasan dan studi literature. Penulis menyadari banyak kekurangan dalam tuas sarjana ini, untuk itu penulis mengharapkan adanya saran dan kritik untuk kesempurnaan tugas sarjana ini Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua tercinta, atas segala dukungan baik moril maupun materil dan support yang tiada hentinya kepada penulis dalam penyelesaian tugas sarjana ini. 2. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingannya kepada penulis dalam penulisan tugas sarjana ini. ii

6 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin dan bapak Ir. Tulus Burhanuddin, M.T. Sebagai Sekertaris Departemen Teknik Mesin serta Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Mesin. 4. Bapak dan Ibu staff pegawai yang telah banyak membantu penulis semasa kuliah di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Teman-teman Teknik Mesin USU Ekstension terutama Stambuk 2009 yang telah banyak membantu penulis didalam segala hal, terima kasih sahabat segala yang telah kau berikan akan ku ingat selalu. Semoga pertemanan dan persahabatan ini selalu untuk selamanya. 6. Dan semua orang yang namanya tidak mungkin saya sebutkan satu per satu disini. Terimakasih atas semua bantuan dan dukungan nya, semoga Tuhan yang membalas semua kebaikan kalian. Semua kisah pasti ada akhir yang harus dilalui, begitu juga akhir dari kisah ini aku yakin sangatlah indah. Semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat buat kita semua. Medan, Januari 2012 Penulis Muhamad Nuh NIM: ii

7 ABSTRAK Sebagai salah satu alternatif untuk membantu pembangunan di Indonesia maka diciptakanlah tower crane, yang bertujuan mengangkat material dalam kapasitas, jangkauan dan tinggi angkat yang maksimum. Kecenderungan untuk memakai tower crane saat ini semakin tinggi seiring dengan semakin meningkatnya pembangunan di Indonesia. Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu pelaksanaan pekerjaan yang lama. Dari posisi tetapnya, tower crane harus mampu menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat ke tempat yang diinginkan. Dari hasil perhitungan berdasarkan kapasitas angkat maka diperoleh kapasitas angkat maksimum 12 ton di jarak lengan 21,4 m dan 3,2 ton di jarak lengan 70 m Dan juga di dapat kesimpulan dari analisa beban bervariasi terhadap jarak lengan tower crane yaitu semakin jauh jarak lengan tower crane maka kapasitas angkat maksimumnya semakin berkurang. Kata Kunci : Tower Crane, fixed installation. iii

8 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR NOTASI/ISTILAH... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Tugas Akhir Batasan Permasalahan Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 2 BAB II PEMBAHASAN MATERI 2.1 Mesin Pemindah Bahan Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan Klasifikasi Crane Crane putar stasioner Crane dengan lintasan rel Crane lapangan kasar Crane lokomotif atau traktor rantai Crane tipe jembatan... 8 iv

9 2.5 Tower Crane Kriteria pemilihan tower crane Komponen utama tower crane Cara kerja tower crane Spesifikasi Perencanaan BAB III PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT 3.1 Perancangan Tali Baja Peerancangan Puli Perancangan Drum Perancangan Kait Perancangan Motor Penggerak Perancangan Transmisi Mekanisme Pengangkat Perancanaan Dimensi Roda Tingkat I Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I Perancanaan Dimensi Roda Tingkat II Perancanaan Dimensi Roda Tingkat III Bantalan Transmisi Roda Gigi Sistem Rem Untuk Mekanisme Pengangkat BAB IV PERANCANAAN MEKANISME TROLLEY 4.1 Perancanaan Roda Jalan Perancanaan Tali Baja Perancanaan Puli Perancanaan Drum Perancanaan Motor Penggerak Perancanaan Mekanisme Trolley Perancanaan Dimensi Roda Tingkat II Sistem Rem Untuk Mekanisme Trolley v

10 BAB V PERENCANAAN MEKANISME GERAK SLEWING DAN PERANCANAAN KONSTRUKSI BOOM A. Mekanisme Gerak Slewing Motor Penggerak Sistem Rem Mekanisme Slewing B. Perencanaan Konstruksi Boom Konstruksi Boom Gaya Gaya Pada Batang Akibat Beban dan Beratnya Sendiri Pemeriksaan Kekuatan Konstruksi Boom Perencanaan Counter Weight ( Bobot Imbang ) 96 BAB VI MENGANALISA VARIASI BEBAN ANGKAT MAXIMUM TROLLY TERHADAP JARAK LENGAN TOWER CRANE 6.1 Analisa Beban Angkat Maksimum Bervariasi Menggunakan Persamaan Garis Lurus Terhadap Beban Merata a. Metode Persamaan Garis b. Berat Kapasitas Angkat Trolly Bervariasi secara Teoritis 105 BAB VII KESIMPULAN 7.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vi

11 DAFTAR TABEL Table 3.1 Menentukan Harga NB Table 3.2 Dimensi Puli Table 3.3 Tekanan Bidang yang Diizinkan Table 4.1 Dimensi Puli Tabel 5.1 Klasifikasi dari Tower Crane Tabel 5.2 Panjang Jumlah dan Masa kerangka Bobot Lawan (Hasil Perhitungan) Tabel 5.3 Berat Panjang dan Jumlah Panjang Boom Tabel 6.1 Perbandingan Hasil Teori dan Praktek vii

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Crane Dinding... 9 Gambar 2.2 Crane Palang... 9 Gambar 2.3 Overhead Crane with Single Girder... 9 Gambar 2.4 Overhead Crane with Double Girder Gambar 2.5 Crane Semi Gantry Gambar 2.6 Crane Gantry Gambar 2.7 Bagian bagian Utama Tower Crane Gambar 2.8 Gerakan Angkat Turun Gambar 2.9 Gerakan Trolly Jalan Mendatar Gambar 2.10 Gambar Posisi Trolly di ujung Lengan Gambar 2.11 Gerakan Angkat Turun Gambar 3.1 Konstruksi Serat Tali Baja Gambar 3.2 Diagram Lengkunga Tali Baja Mekanisme Hoist Gambar 3.3 Puli Gambar 3.4 Drum Gambar 3.5 Diagram Lengkungan Tali Baja Gambar 3.6 Kait Tunggal/Standart Gambar 3.7 Penampang Kait Gambar 3.8 Motor Penggerak Gambar 3.9 Sistem Transmisi Roda Gigi Gambar 3.10 Nama Bagian Roda Gigi Gambar 3.11 Gaya Pada Roda Gigi viii

13 Gambar 4.1 Trolley Gambar 4.2 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek Gambar 4.3 Diagram Roda Puli Untuk Tali Pengangkat Gambar 4.4 Diagram Mekanisme Trolley Gambar 4.5 Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali Gambar 5.1 Konstruksi Boom Gambar 5.2 Pembebanan Boom Maksimum Gambar 5.3 Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri Gambar 5.4 Pembebanan Boom maksimum yang Diizinkan Gambar 5.5 Gaya-Gaya Setiap Sambungan Pada Boom Gambar 5.6 Gaya-gaya Pada Spreader Gambar 5.7 Diagram Benda Bebas Pada Spreader Gambar 5.8 Lengan Bobot Imbang Gambar 5.9 Balok Counter Weight Gambar 6.1 Grafik Perbandingan Kapasitas Angkat Maximum terhadap Jarak Lengan tower Crane ix

14 DAFTAR NOTASI / ISTILAH Notasi Arti Satuan Q Kapasitas Angkat Maksimum kg q Berat Spreader (Rumah Kait) kg S Tegangan Tarik Maksimum Tali Baja kg/mm 2 η Efisiensi % P Kekuatan Putus Tali Sebenarnya kg K Faktor Keamanan P b Beban Patah kg σ Tegangan kg/mm 2 d Diameter mm D min Diameter Minimum Puli dan Drum mm F 222 Luas Penampang Tali Baja mm 2 m C z 1 z 2 α β φ e 1 Jumlah kelengkungan berulng Faktor Karakteristik Konstruksi Tali dan Kekuatan Tarik Bahan Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja Jumlah siklus rata-rata perbulan Faktor Perubahan Daya Tali Perbandingan Jumlah lengkungan dan Putus Tali Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat dan kondisi operasinya e 2 Faktor yang tergantung pada konstruksi tali x

15 P Tekanan Bidang Pada Gandar Roda Puli kg/cm 2 z Jumlah lilitan H Tinggi m L Panjang mm v Kecepatan Keliling m/s ω Tebal dinding drum mm t kisar ulir mm A Luas penampang mm 2 V Kecepatan m/s N Daya HP M Momen N.m n Putaran rpm GD 2 Momen girasi N.m g Gravitasi m/s 2 t Waktu s α Sudut tekan roda gigi 0 m Modul mm z Jumlah gigi gigi b Lebar gigi mm i Perbandingan a Jarak Sumbu Poros mm h k Tinggi Kepala Gigi mm h f Tinggi Kaki Gigi mm xi

16 c k Kelonggaran Puncak mm t Jarak bagi lingkaran mm S 0 Tebal gigi mm Ft Gaya Tangensial Newton A Luas Permukaan mm 2 Y f v Faktor bentuk gigi Faktor Dinamis δ β k Koefisien pengaruh masa bagian mekanisme transmisi Koefisien pengereman Faktor Kecepatan Gelinding Roda D w Diameter roda Trolley mm G 0 Berat Trolley kg μ k ε Koefisien Gesek Koefisien gesek Roda Gelinding Koefisien tahanan Roda puli f Defleksi tali Baja yang diizinkan mm q r Berat tali Baja kg S Luas Bidang m 2 P w Tekanan Angin kg/m 2 T Gaya rem keliling total kg N Tekanan Normal kg/cm 2 F Luas Permukaan Kontak cm 2 W Berat kg xii

17 E Modulus Elastisitas kg/m 2 F Gaya kg R Jari-jari/radius mm I Momen Inersia kg.mm 4 xiii