BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mesin Pengangkat Mesin Pengangkat atau mesin pemindah bahan digunakan untuk memindahkan muatan dilokasi atau area, departemen, pabrik, lokasi konstruksi, tempat penyimpanan dan pembongkaran muatan dan sebagainya. Berbeda dengan transport jarak jauh (kereta api, mobil, melalui air dan udara) yang memindahkan muatan pada jarak yang cukup jauh, perlengkapan penanganan bahan memindahkan muatan pada jarak yang jauh lebih pendek. Pada prakteknya jarak yang ditempuh hanya terbatas pada puluhan sampai ratusan meter. Jarak ribuan meter hanya kadang-kadang dilakukan ntuk memastikan perpindahan muatan yang konstan antara lokasi atau lebih yang dihubungkan oleh kegiatan produksi yang sama. (Rudenko, N. 1996) Fasilitas transport didalam pabrik kemudian dibagi lagi menjadi fasilitas pemindah muatan antar departemen dan fasilitas pemindah muatan dalam departemen. Pada lokasi konstruksi fasilitas transport dapat dibagi menjadi fasilitas luar, dalam area, dan dalam bagian. (Rudenko, N. 1996) 2.2 Crane Crane adalah peralatan yang digunakan untuk memindahkan muatan dengan cara mengangkat muatan secara vertical, menahannya apabila perlu, dan kemiduan menurunkan muatan ke tempat yang telah ditentukan dengan mekanisme angkat (lifting), pendongak (luffing), pemutar (slewing), 5
6 dan penjalan (travelling). Crane digunakan untuk memindahkan material atau hasil produksi dalam ukuran berat yang besar dari satu tempat ke tempat lain dalam jarak yang tidak jauh. Crane memiliki kapasitas angkat (lifting capacity), kecepatan dari beberapa gerakan (moving velocity), dan tinggi pengangkatan (lifting height) yang bermacam-macam tergantung jenis aplikasi yang diinginkan. (Zainuri, Ach. Muhib. 2008). 2.3 Jenis-jenis Crane Pesawat pengangkat atau Crane dapat ditemukan dalam berbagai jenis, antara lain berdasarkan jenis gerakan (kinematic characteristic), rancangan, dan kegunaan di suatu industry. Berdasarkan konstruksinya, crane dikelompokkan menjadi crane mobil (mobile crane), crane menara (tower crane), dan crane lintasan (travelling type crane). Mobile crane adalah jenis pesawat pengangkat yang dapat bekerja pada areal yang luas (tetapi dalam satu areal pabrik atau lokasi konstruksi). Tower crane adalah crane berbentuk menara, sementara crane lintasan hanya menjangkau area yang ada dalam lintasannya. (Zainuri, Ach. Muhib. 2008). 2.4 Dasar Pemilihan Crane Mesin pemindah bahan harus dapat memindahkan muatan ke tujuan yang ditentukan dalam waktu yang dijadwalkan, dan harus diantarkan departemen atau unit produksi dalam jumlah yang ditentukan. Mesin harus dapat dimekaniskan sedemikian rup, sehingga memerlukan sesedikit mungkin operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan dan tugas-tugas tambahan lainnya. Alat ini tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan
7 ataupun menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi maupun modal awalnya. Faktor-faktor teknis yang harus diperhatikan dalam pemilihan jenis mesin pemindah bahan antara lain: 1. Jenis dan sifat bahan yang akan ditangani 2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan 3. Arah dan jarak perpindahan 4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir dan antara 5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindah muatan 6. Kondisi local yang spesifik 7. Jangka waktu penggunaan alat Pemilihan peralatan juga didasarkan atas factor-faktor ekonomis, antara lain: 1. Biaya pengeluaran modal (capital outlay), meliputi biaya peralatan (cost of equipment), biaya pengangkutan, pemasangan (erection), biaya konstruksi yang diperlukan dalam operasinya. 2. Biaya operasional (operation cost), mencakup upah pekerja, biaya bahan bakar (energy), biaya perawatan dan perbaikan, biaya pelumasan, pembersihan, dan perbaikan menyeluruh (overhaul). Perlu dipertimbangkan parameter teknis dalam pengoprasian crane, antara lain: 1. Kapasitas pemindahan dan kecepatan (ton/jam) 2. Berat mati peralatan (dead weight of equipment)
8 3. Kecepatan berbagai gerakan peralatan 4. Tinggi angkat (lifting height) 5. Ukuran geometris peralatan, antara lain bentangan, panjang, dan lebar. (Zainuri, Ach. Muhib. 2008). 2.5 Gantry Crane Gantry Crane adalah jenis crane yang palang atau girdernya ditumpangkan pada baja pro dan kosong oleh pilar-pilar tegak yang mengangkat benda dengan hoist yang dipasang disebuah troli hoist dan dapat bergerak secara horizontal pada rel atau lantai kerja. Crane ini biasa di aplikasikan pada pabrik atau industri yang membutuhkan transportasi material dan hanya di area dalam pabrik. (Muin, Syamsir A. 1990). Gambar 2.1: Gantry Crane
9 2.6 Komponen Utama Crane 2.6.1 Tali Baja (Steel wire rope) Tali baja digunakan secara luas pada mesin mesin pengangkut sebagai alat pengangkat. Dibanding dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan sebagai berikut: Lebih ringan Lebih tahan terhadap gesekan Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan tinggi Keandalan operasi yang lebih tinggi (Rudenko, N. 1996) Gambar 2.2: Tali Baja 2.6.1.1 Pemilihan Tali Baja Pemilihan tali baja sangat penting karena fenomena yang sangat rumit terjadi pada pengoprasian tali, karena banyak parameter yang tidak
10 dapat ditemukan dengan tepat. Setiap kawat didalam tali yang ditekuk mengalami tegangan yang rumit, yang merupakan gabungan tegangan tarik, lentur dan punter serta ditambah saling menekan dan bergesekan diantara kawar dan untaian. Akibatnya tegangan total yang terjadi dapat ditentukan secara analitis hanya pada tingkat pendekatan tertentu, yaitu: a). Beban statis yang ditahan oleh kawat Q = (Q + G) (Kg).....Rudenko, N. 1996 Q = berat muatan G = berat ember atau penahan (Kg) b). Gaya terbesar pada bagian tali q Sw = n.η.η1 (Kg)... Rudenko, N. 1996 n = jumlah puli yang menyangga muatan η = efisiensi puli η1 = efisiensi akibat kekuatan tali baja pada saat menggulung drum = 0,98 c). Diameter Tali d = 1,5 d1 i (mm)... Rudenko, N. 1996
11 d1 = diameter 1 kawat i = jumlah kawat dalam tali d). Tegangan Maksimum yang diijinkan σ = σ b / K (Kg/cm 2 ) dimana : σ b = kekuatan putus tarikan kawat tali (kg/mm 2) K = faktor keamanan tali Tabel 2-1 Tali Untuk Crane dan Pengangkat
12 Tabel 2-2 Daftar Jumlah Kawat Rusak untuk Pengganti Tali Crane Tabel 2-3 Harga Tegangan Maksimum untuk Kawat Baja Tarik Keras JIS
13 2.6.2 Puli dan Sistem Puli 2.6.2.1 Puli (Tackle) Puli disebut juga katrol yaitu cakra yang dilengkapi dengan tali atau rantai. Puli terbagi menjadi dua macam yaitu: a. Puli tetap Puli ini terdiri dari dua cakra dengan seutas tali yang dilingkarkan pada alur (groove) dibagian atasnya yang pada ujungnya digantungi oleh beban, sedangkan ujung yang lain ditahan atau ditarik, sehingga beban terangkat keatas. b. Puli bebas Puli bebas adalah puli yang mempunyai cakra yang bebas dan poros yang bebas juga. Talia tau rantai yang dilingkarkan pada alur (groove) pada bagian bawah ujung tali diikatkan tetap dan ujung launnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan. Persamaan puli tersebut adalah: diameter puli D Dmin d. d (mm) Rudenko, N. 1996
14 Dmin d = perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali untuk NB =. Dmin d = 23 d = diameter tali 2.6.2.2 Sistem Puli Sistem puli adalah gabungan dari beberapa puli tetap dan puli bebas atau puli rantai. Ada system puli untuk bati gaya dan ada untuk bati kecepatan alat pengangkat ini kelebihan kecepatan. Alat pengangkat yang menggunakan puli untuk bati kecepatan, misalnya pada lift hidrolik dan pneumatic. SIstem puli yang berfungsi sebagai perabot pengangkat bebas tidak begitu penting; penggunaan system puli yang terutama untuk mentransmisikan daya terdapat pada Derek dan crane Sistem puli yang menguntungkan pada gaya ada tiga, yaitu: a. Sistem puli dengan tali penarik dari arah puli tetap b. Sistem puli dengan tali penarik dari arah puli bebas c. Sistem puli berganda (Rudenko, N. 1996) 2.6.3 Tromol (Drum)
15 Pada pesawat angkat, Tromol atau drum berfungsi untuk menggulung tali. Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu arah heliks ke kanan. Drum yang didesaim untuk dua tali diberi dua arah heliks, ke kanan dank e kiri. (Zainuri, Ach. Muhib. 2008). Sedangkan untuk persamaan dari drum tersebut adalah sebagai berikut: a). Diameter minimum puli D e1.e2.d (mm).. Rudenko, N. 1996 e1 = factor yang tergantung pada alat pengangkat dan kondisi kerja e2 = factor yang tergantung pada konstruksi tali b). Jumlah lilitan tali pada tiap sisi drum z = Hi πd + 2 (lilitan) Rudenko, N. 1996 dimana : D = diameter drum (m) Hi = tinggi pengangkatan muatan (m) c). Tebal dinding drum (ω)
16 ω = 0,02.D + (0,6 s/d 1,0) (cm). Rudenko, N. 1996 D = diameter drum (cm) d). Panjang total drum L = 2.Hi π.d + 12 s1+ l1 (mm). Rudenko, N. 1996 s1 = jarak antara alur kanan dan alur kiri (mm) l1 = jarak antara dua titik pusat tali (mm) e). Tegangan maksimum pada permukaan drum S σ comp = ω.s1 (kg / mm2 ) Rudenko, N. 1996 dimana : ω = tebal dinding drum (mm) f). Tenaga penggerak Nm = W.v (hp). Rudenko, N. 1996 75.η dimana : Z = gaya yang bekerja pada akhir system (kg)
17 ηm = rendemen motor (0,6)... Rudenko, N. 1996 Sedangkan untuk perhitungan poros drum, persamaannya adalah sebagai berikut : a). Tegangan geser yang diijinkan τɑ = σb sf1.sf2 (kg / mm2 )... Rudenko, N. 1996 σ = kekuatan tarik (kg/mm 2 ) Sf1 = factor keamanan satu (baja=6) Sf2 = factor yang tergantung pada kekerasan permukaan 1,3 3 b). Diameter poros d s = [ 5,1 σa (Km. M)2 + (Kt. T) 2 ] 1/3 (mm) σa = Tegangan geser yang diijinkan (kg/mm 2 ) T = Torsi yang terjadi atau momen punter (kg.mm) M = momen yang terjadi (kg.mm) Km = factor lentur Untuk pembebanan tetap Km = 1,5
18 Dengan tumbukan ringan Km = 1,5~2,0 Dengan tumbukan besar Km = 2,0~3,0 Kt = factor punter Untuk pembebanan secara halus Kt =1,0 Dengan sedikit kejutan dan tumbukan Kt = 1,0~1,5 Dengan kejutan dan tumbukan besar Kt = 1,5~3,0 Gambar 2.3: Tromol Tunggal Tabel 2-4 Daftar Ukuran Alur Standar untuk Tromol
19 Sumber : Rudenko, N. 1996 2.6.4 Kait (Hook) Pada crane serbaguna yang mengangkat berbagai bentuk muatan ditangani dengan memakai tali atau rantai yang diikatkan pada kait. Jenis kait yang sering digunakan adalah kait tunggal (standar) dan kait tanduk. Semua kait tersebut dari baja 20 dan persamaan perhitungan dari kait tersebut adalah sebagai berikut : a). Beban rencana kait Q = G.fc (kg) fc = factor frekuensi untuk beban rata-rata G = Kapasitas angkat (Kg) b). Tegangan tarik ijin [σa] = σb sf (kg/mm2 ) σb = Kekuatan tarik beban (kg/mm 2 )
20 Sf = factor keamanan (baja = 6) c). Titik berat e1 dan e2 e1 = r1 3. p+2.0 p+0 (mm) e2 = r1 e2 (mm) P = lebar mulut kecil (mm) O = lebar mulut besar (mm) d). Luas penampang P-O Ap-o = r1 2.(p + o) (mm2 ) e). Jarak titik berat penampang terhadap beban (w) C = 0,5 (a + e1) (mm) a = ukuran jenis kait N 661 (mm) e1 = titik berat terhadap titik O (mm) f). Momen Inersia penampang P O (lp-o) lp-o = r1 3. (p+o)2 +2.p.o p+o (mm) g). Momen akibat berat beban
21 M = Q. C (kg.mm) Q = beban rencana yang ditanggung oleh kait (kg) C = jarak titik berat penampang terhadap beban (kg) h). Dudukan kait (crosspiece) Momen lengkung maksimum Mlmaks = 1/4. Q (L 0,5.d1) (kg.cm) Q = beban maksimum yang ditanggung oleh dudukan kait (kg) L = panjang dudukan kait (cm) d1 = diameter luar dari gelang dudukan kait (cm)
22 Gambar 2.4: kait 2.6.5 Rem (Brake) Brake yang akan digunakan memakai tipe elektro magnetic. Dimana rem ini berfungsi untuk menahan beban atau mengerem dengan cara otomatis meskipun motor berhenti secara mendadak. Rem jenis ini digerakkan oleh pemberat dan dilepaskan secara otomatis apabila elektro magnetic dinyalakan. Untuk persamaan dari rem adalah: a). Gaya total brake T = 2.Mbr D (kg) dimana :
23 Mbr = Momen pengereman (kg.cm) D = Diameter roda rem (cm) b). Gaya diperlukan untuk pengereman P1 = Mbr.(L1.2 μ 2.b 2 ) μ.d.ηr.l.l1 (kg) dimana : ηr = Efisiensi system tues rem (0,95) μ = Koefisien gesek (0,45) c). Tekanan normal sepatu pada tuas kiri dengan roda yang berputar N1 = P1.L L1 μ.b (kg) dimana : P1 = Gaya yang diperlukan untuk pengereman (kg) d). Luas permukaan antara sepatu dan roda rem F = μ.d 360. B. β (cm2 )... Rudenko, N. 1996 B = lebar sepatu (cm) β = sudut kontak antara roda dan sepatu rem ( )
24 e). Tekanan satuan rata-rata antara sepatu dan roda P = N F P aman (kg).. Rudenko, N. 1996 dimana : N = Tekanan normal total antara antara sepatu dan roda (kg/cm 2 ) F = Luas permukaan antara sepatu dan roda rem (cm 2 ) Paman = Satuan aman untuk rem (1,25 kg/cm 2 ) Tabel 2-5 Daftar Koefisien Gesek dan Tekanan yang diijinkan Sumber : Josep E. Sigley. 1996
25 2.6.6 Rangka (Girder) Girder yang akan direncanakan dipilih gelagar jenis profil I dengan ukuran yang ditunjukan dibawah ini Gambar 2.5: Girder Profil I Untuk persamaan pada gelagar atau girder itu adalah: Perhitungan defleksi pada gelagar a). Defleksi Maksimum karena bebannya sendiri dimana : δ = ( G E.I 5L3 ) x ( ) (cm) Rudenko, N. 1996 384 G = bobot girder (kg) E = modulus elastisitas = 2.200.200 kg/cm 2 I = momen inersia
26 b). Defleksi karena beban yang bekerja δ = dimana : P 48.E.I (L b)[l2 + (L + b) 2 ] (cm)...rudenko, N. 1996 P L b = beban yang bekerja pada girder (kg) = panjang girder (cm) = lebar profil (cm) c). Defleksi total δt = δ + δ. Rudenko, N. 1996 dimana : δ = defleksi maksimum karena beban sendiri (cm) δ = defleksi karena beban bekerja (cm) 2.7 Teori Pengelasan Pengertian pengelasan menurut Widharto (1996) adalah salah satu cara menyambung benda padat dengan jalan mencairkannya melalui pemanasan. Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Penyambungan dua buah logam menjadi satu dilakukan dengan jalan pemanasan atau pelumeran. Kedua ujung logam yang akan disambung dibuat lumer atau dilelehkan dengan busur nyala atau dengan logam itu sendiri sehingga kedua ujung atau bidang logam merupakan bidang masa yang kuat tidak mudah dipisahkan. Jenis pengelasan dibedakan menjadi dua kelompok yaitu pengelasan lebur dan
27 padat. Adapun macamnya yaitu Pengelasan busur (Arc Welding, AW), Pengelasan Resistansi Listrik (Resistance Welding, RW), Pengelasan Gas (Oxyfuel Gas Welding, OFW), dan macam pengelasan padat yaitu Pengelasan Difusi (Diffusion Welding, DFW), Pengelasan Gesek (Friction Welding, FW), Pengelasan Ultrasonik (Ultrasonic Welding, UW). Adapun berbagai jenis cara pengelasan sebagai berikut: a. Pemanasan tanpa tekanan b. Pemanasan dengan tekanan c. Tekanan tanpa memberikan panas dari luar (panas diperoleh dari dalam material itu sendiri). d. Tanpa logam pengisi dan dengan logam pengisi Pengelasan pada umumnya dilakukan dalam penyambungan logam,tetapi juga sering digunakan untuk menyambung plastik tetapi pembahasan iniakan difokuskan pada penyambungan logam. Pengelasan merupakan prosesyangpenting baik ditinjau secara komersial maupun teknologi, karena : a. Pengelasan merupakan penyambungan yang permanen. b. Sambungan las dapat lebih kuat dari pada logam induknya, bila digunakanlogam pengisi yang memiliki kekuatan lebih besar dari pada logaminduknya. c. Pengelasan merupakan cara yang paling ekonomis dilihat dari segipenggunaan material dan biaya fabrikasi.