TUGAS AKHIR ANALISA MEKANISME SWING DEVICE PADA EXCAVATOR KEIHATSU 921 C

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA MEKANISME SWING DEVICE PADA EXCAVATOR KEIHATSU 921 C Diajukan Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh : MAHFUDDIN HANIF NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 MOTTO Man Jadda Wa Jadda Barang siapa yang bersungguh - sungguh akan mendapatkannya Barangsiapa yang harinya sekarang lebih baik daripada kemarin maka dia termasuk orang yang beruntung. Barangsiapa yang harinya sama dengan kemarin maka dia adalah orang yang merugi. Barangsiapa yang harinya sekarang lebih jelek daripada harinya kemarin maka dia terlaknat. vi

7 ABTRAKSI Swing device pada excavator adalah komponen yang berguna untuk menggerakan upperstructur unit untuk berputar sebesar 360 o. Swing device terbagi menjadi beberapa komponen antara lain : Swing motor, swing brake, dan swing reducer. Analisa ini bertujuan untuk mengetahui mekanisme kerja dari masing-masing komponen pada swing device dan besarnya gaya-gaya yang bekerja. Swing motor merupakan komponen yang merubah pressure dari main pump menjadi gerakan mekanis, Swing brake berfungsi untuk engaged dan disengageclucth dan disk yang berfungsi untuk release cylinder block dan lock cylinderblock pada swing motor, Swing reducer berfungsi untuk mengurangi putaran dari swing motor namun meningkatkan torsi sehingga swing device dapat memutar upperstructur dari excavator. Hasil analisa, gaya-gaya yang berkeja pada swing motor seperti torsi sebesar 173,072 Nm didapatkan efisiesi mekanis sebesar 97,97 %, flow rate sebesar 0,0106 m 3 /menit didapatkan efisiensi volumetris sebesar 82,25 %, dan efisiensi keseluruhan pada swing motor sebesar 80,68 %. Kemudian speed ratio dan reduksi pada swing reducer adalah 1,05 dan -48,95 rpm pada tingkat pertama dan 1,04 dan -38,51 rpm pada tingkat kedua. Kemudian akan didapatkan besarnya momen puntir, kecepatan tangensial, dan beban nominal pada roda gigi planetary gear diswing reducer. Kata Kunci : Excavator, Swing Device, Swing Motor, Swing Brake, Swing Reducer vii

8 ABSTRACT Swing device on the excavator is a useful component to move upperstructur unit to rotate by 360 o. Swing device is divided into several components, among others: Swing motor, swing brake, and swing reducer. This analysis aims to determine the working mechanism of each component on the swing device and the magnitude of the forces that work. Swing motor is a component that converts pressure from main pump to mechanical movement, Swing brake functions to engage and disengage clucth and disk that serves to release cylinder block and lock cylinder block on swing motor, Swing reducer functions to reduce rotation of motor swing but increase torque So swing device can play upperstructur of excavator. The results of the analysis, the forces that work on motor swing like torque of 173,072 Nm obtained mechanical efficiency of 97.97%, flow rate of m 3 / minute obtained volumetric efficiency of 82.25%, and overall efficiency in motor swing equal to 80.68%. Then the speed ratio and reduction of the swing reducer are 1.05 and rpm at the first level and 1.04 and rpm at the second level. Then there will be the amount of torque, tangential velocity, and nominal load on planetary gear swing reducer gear. Key Note : Excavator, Swing Device, Swing Motor, Swing Brake, Swing Reducer. viii

9 KATA PENGANTAR Assalamualaikum Wr,Wb Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan ini dapat terselesaikan. Tugas akhir yang berjudul ANALISA MEKANISME SWING DEVICE PADA EXCAVATOR KEIHATSU 921C dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis pada kesempatan ini dengan ketulusan dan keiklasan hati yang mendalam menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan besar kepada : 1. Bapak Tri Widodo Besar R, ST, MT,Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadyah Surakarta. 2. Bapak Dr. Suranto selaku Direktur Sekolah Vokasi Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Ir. Sartono Putro,MT selaku Dosen Pembimbing yang telah memeberikan banyak ilmu, pengarahan, dan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas ini. 4. Keluarga tercinta, bapak, ibu, dan adik yang selalu memberikan dukungan dan doanya. 5. Teman seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir ini, Radit, Sahid, Fais, Oscar, Robby dan Badri, terima kasih atas kerja sama dan bantuannya. 6. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2013 yang banyak memberi semangat dan kebersamaanya. 7. Chintia Rammadhanti yang telah memberikan semangat dan dorongan dalam pengerjaan laporan ini. 8. Semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penyusunan laporan tugas akhir ini. Didalam penyusunan/pembuatan laporan ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritikan maupun saran yang bersifat membangun dengan ix

10 harapan pembuatan laporan selanjutnya dapat lebih baik. Semoga laporan ini dapat berguna dan memberikan manfaat kedepannya. Wassalamu ailaikum Wr.Wb x

11 DAFTAR ISI TUGAS AKHIR... i PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... v MOTTO... vi ABSTRAKSI... vii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metode Pengumpulan Data Sistematika Penulisan... 3 BAB II KOMPONEN SWING DEVICE Diagram alir Swing System Hydraulic Motor Hydraulic Gear Motor Hydraulic Vane Motor... 7 xi

12 2.2.3 Hydraulic Piston Motor Gerotor Hydraulic Motor Swing Brake Swing Brake Lock Swing Brake Release Swing Reducer Single Pinion Type Dual Pinion Type Planetary Gear pada Swing reducer Valve Relief Valve Make Up Valve Anti-Reverse Valve Parking Brake dan Brake Release Valve BAB III DASAR TEORI Swing Motor Analisa Perhitungan Torsi Hydraulic Motor Analisa Perhitungan Flow Rate Hydraulic Motor Analisa Perhitungan Overall Efficiency Planetary Gear Analisa Perhitungan Speed Ratio Planetary Gear Analisa Perhitungan Roda gigi Analisa Perhitungan Momen Puntir Analisa Perhitungan Kecepatan Tangensial Analisa Perhitungan Intensitas Beban BAB IV PEMBAHASAN Perhitungan Swing Motor Displacement Hydraulic Motor Torsi Aktual Torsi Teoritis xii

13 4.1.4 Tegangan Geser Valve Plate Mechanical Efficiency Flow Rate Teoritis Flow Rate Aktual Daya Motor Efficiency Volumetric Overall Efficiency Perhitungan Planetary Gear Reduksi Planetary Gear pada Swing Reducer Speed Ratio Swing Reducer Perhitungan Roda Gigi Planetary Tingkat Pertama Perhitungan Roda Gigi Planetary Tingkat Kedua Hasil Perhitungan BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Alir Swing System... 5 Gambar 2.2 Sketsa Hydraulic Gear Motor... 6 Gambar 2.3 Sketsa Hydraulic Vane Motor... 7 Gambar 2.4 Sketsa Axial Hydraulic Piston Motor... 7 Gambar 2.5 Sketsa Radial Hydraulic Piston Motor... 8 Gambar 2.6 Sketsa Bent Hydraulic Piston Motor... 9 Gambar 2.7 Sketsa Gerotor Hydraulic Motor... 9 Gambar 2.8 Skema Kerja Engaged Swing Brake Gambar 2.9 Skema Kerja Disengaged Swing Brake Gambar 2.10 Single Pinion Type Gambar 2.11 Dual Pinion Type Gambar 2.12 Sketsa Swing Reduction Gear pada Swing Device Gambar 2.13 Diagram Hidrolik Relief Valve Gambar 2.14 Posisi Relief Valve pada Swing Motor Gambar 2.15 Diagram Hidrolik Make Up Valve Gambar 2.16 Posisi Posisi Make Up Valve pada Swing Motor Gambar 2.17 Diagram Hidrolik Anti-Reverse Valve Gambar 2.18 Diagram Hidrolik Parking Brake dan Brake Release Valve Gambar 2.19 Posisi Parking Brake dan Brake Release Valve pada Swing Motor xiv

15 Gambar 3.1 Simbol ukuran pada Hydraulic Motor Gambar 3.2 Planetary Gear pada Swing Reducer Gambar 3.3 Nama bagian Roda Gigi Gambar 4.1 Ukuran Komponen Hydraulic Motor Gambar 4.2 Planetary Gear Single Pinion Tingkat Pertama Gambar 4.3 Planetary Gear Single Pinion Tingkat Kedua xv

16 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Hydraulic Motor Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Roda Gigi Planetary Gear xvi