BAB III PERHITUNGAN PERANCANGAN.1 ATA INFORMASI AWAL RANCANGAN Spesifikasi awal yang ditetapkan oleh owner Kapasitas yang diinginkan : 1500 ton per jam Lokasi dan temperatur Lokasi : Outdoor Temperatur : 0 0 C - 7 C Jarak stockpile ke pelabuhan : 00 m Spesifikasi material angkut (lihat tabel -, hal 10) Nama : Coal, anthracite, sized Massa jenis : 0,96 t/m Sudut repose : 5 0 Sudut surcharge : 0 0 Inklinasi maksimum : 16 o. KECEPATAN BELT iketahui : Lebar Belt : 100 mm A (area cross-section) : 0,1681 m (Lihat tabel -5, hal 1) Angle of Surcharge : 0 Through Angle : 5 Q (kapasitas) γ (densitas) : 1500 t/h : 0,96 t/m Q 60. A. v. γ v Q A.γ.60 1500 0,16.0,96.60 154,8 m/min.58m/s ibandingkan dengan tabel -6 (hal.1) diketahui v max 40 m/min, maka desain aman karena 154,8 < 40 m/min - 47 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
. BERAT MATERIAL AN BELT..1 Berat Material (W m ) 1000 Q 1000 1500 W m 60 v 60 154,8 W m 161,48 kg/m 108,5 lb/ft.. Berat Belt (W b ) 100 W b (W + 1, ) ( + 1,) 1000 W b 7.84 kg/m 18,7 lb/ft.4 PEMILIHAN ILER Berdasarkan bab.11, pemilihan idler untuk lebar belt 100 mm, adalah :.4.1 Carrying Idler d 19,8 mm (tabel -18, hal 1) S i 1, m (tabel -14, hal 0) 1000 Q 1000 1500 W 1 S1 1, 17, 6 kg 60 v 60 154,8 1 1 W Wb Si 1,44 1, 1, 567 kg W 6,6 x 19,8 kg (tabel -16) W1 + W + W 17,6 + 1,576 + 19,8 W C 79, 988 kg n 1000. v 1000 154,8 56, 86 rpm π. d,14 19,8 Bearing dipilih No 605 dengan C 110 kg (tabel -15, hal 0) L 500. a1. a. a. (,/n). (C/W c ) ah 500. 1.. 1. (,/56,7). (110/79,988) 849,95 h Conveyor beroperasi 16 jam / hari dan 1 tahun 55 hari Umur bearing L ah / (16. 55 ) 67,67 tahun - 48 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
.4. Return Idler d 19,8 mm (tabel -18, hal 1) S i m (tabel -14, hal 0) W 16,1 kg (tabel -10) W S + W 1,44 + 16,1 ( ) W R ( ) b i 55, 1 Bearing dipilih No 605 dengan C 110 kg (tabel -15) L ah 500. 1.. 1. (, / 56,7). (110 / 55,1) 116895 h Conveyor beroperasi 16 jam / hari dan 1 tahun 55 hari Umur bearing L ah / (16. 55) 05,8 tahun.5 PERHITUNGAN TEGANGAN AN AYA BELT Profil perancangan konveyor Barge Loading seperti ditunjukkan pada gambar -1 dibawah ini. Gbr. -1 Profil Perancangan Conveyor Barge Loading.5.1 ata Yang iketahui B Lebar belt 100 mm 48 in W b Berat belt 7,84 kg/m 18,7 lbs/ft - 49 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
W m Berat material 161,48 kg/m 108,5 lbs/ft S i Jarak antar idler untuk carrying run 1, m,94 ft Jarak antar idler untuk return run m 9,84 ft L Panjang conveyor 00,6 m 657,7 ft H Ketinggian vertical 0 m 65,6 ft δ Sudut kemiringan 16 v Kecepatan conveyor 154,8 m/min 507,94 fpm Q Kapasitas conveyor 1500 tph θ Wrap drive pulley 09,57 C w Faktor wrap untuk lagged pulley 0,8 (tabel -11).5. Faktor K t (faktor koreksi temperature lingkungan) T C - 7 C 44,78 F - 5,56 F K t 1 (lihat bab.8., gbr -6, hal 14).5. Faktor K x (faktor gesekan idler) iameter roller 19,8 mm 5,5 inch engan interpolasi, K x,5 5 A 1,8 6 5 1,5 1,8 5 1 A1 1,65 ( W + W ) + A / S [ 0,00068 ( 1,1 + 107,18) ] ( 1,65/,94) 0,00068 b m i i + 0,506 lbs/ft.5.4 Faktor K y (faktor perhitungan gaya belt dan beban flexure pada idler) Untuk L 657,7 ft W W b + W m 18,7 + 108,5 17,lbs/ft Berdasarkan tabel -7 hal 15, K y terletak antar 600 ft dan 800 ft Untuk 600 ft W b + W m terletak antar 100 dan 150 lbs/ft 18,1 100 K y 0,0 engan interpolasi K y 0, 06986 150 100 0,05 0,0 Untuk 800 ft W b + W m terletak antar 100 dan 150 lbs/ft 18,1 100 K y 0,01 engan interpolasi K y 0, 06986 150 100 0,04 0,01-50 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
Jadi interpolasi terakhir untuk L 657,7 ft didapat 657,7 600 K y 0,06986 K 800 600 0,06986 0,06986 y 0,0415 K y 0,04.5.5 Tegangan efektif T e T x + T yc + T yr + T ym + T m + T p + T am + T ac (lbs) Tahanan akibat gesekan pada idler (lbs) T x L x K x x K t T x 657,7 x 0,506 x 1 T x,58 lbs Tahanan belt flexure pada carrying idler (lbs T yc L x K y x W b x K t T yc 657,7 x 0,04 x 18,7 x 1 T yc 410,5 lbs Tahanan belt flexure pada return idler (lbs) T yr L x 0.015 x W b x K t T yr 657,7 x 0.015 x 18,7 x 1 T yr 184,6 lbs Tahanan material flexure (lbs) T ym L x K y x W m T ym 657,7 x 0,04 x 108,5 T ym 81,88 lbs Tahanan material lift (+) atau lower (-) (lbs) T m ± H x W m T m ± 65,6 x 108,5 T m ± 7119,77 lbs - 51 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
Tahanan pulley (lbs) T p ((4 x 00) + (5 x 150)) x 0,445 T p (800 + 750) x 0,445 T p 689,75 lbs Tahanan dari aksesoris (lbs) T ac T bc + T pc Tahanan plows T bc 5 x B T bc 5 x 48 40 lbs Tahanan dari peralatan belt-cleaning/scraper T pc n x x B T pc 5 x x 48 70 lbs T ac 40 + 70 960 lbs Maka, T e,58 + 410,5 + 184,6 + 81,88 + 7119,77 + 689,75 + 960 (lbs) T e 1078,78 lbs.5.6 Perhitungan daya motor aya yang dibutuhkan belt conveyor yang memiliki tegangan efektif, T e pada drive pulley adalah : P T v e 000 (hp) P 1078,78 507,94 000 (hp) P P 185,9 (hp) 141,68 (kw) - 5 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
.5.7 Pemilihan pulley konveyor Pemilihan pulley dilakukan berdasarkan belt tension pada pulley. Tegangan yang terjadi pada pulley tersebut antara lain : T e 1078,78 lbs dan Belt width 100 mm rive pulley Ø 600 mm, dengan diameter bearing Ø 15 mm Tail pulley Ø 506 mm, dengan diameter bearing Ø 110 mm Head pulley Ø 506 mm, dengan diameter bearing Ø 110 mm Snub tail pulley Ø 18 mm, dengan diameter bearing Ø 75 mm Snub head pulley Ø 406 mm, dengan diameter bearing Ø 90 mm Tensioner pulley Ø 506 mm, dengan diameter bearing Ø 110 mm Bend pulley Ø 406 mm, dengan diameter bearing Ø 90 mm Take up pulley Ø 506 mm, dengan diameter bearing Ø 110 mm (Referensi pulley tabel -1 untuk drive pulley dan tabel -1 untuk non drive pulley).5.8 Pemilihan Motor Konveyor ata yang perlu diketahui : P aya conveyor 141,68 KW n 1 Jumlah revolusi pada drive pulley 87 rpm i Gear ratio pada reduce gear 15, n Jumlah revolusi motor dari reduce gear n 1 x i 87x15, 15,01 rpm T e Torsi untuk motor dari reduce gear T e / i 1078,78 / 15, 819,6 Nm Motor dipilih : ELEKTRIM MOTOR 00 kw Type : METRIC FOOTMOUNTE MOTORS IM B Frame : sg 15M4C 4P 80V 50 HZ 148 RPM Weight : 1000 kg - 5 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
.5.9 Pemilihan Reduction Gear ata yang perlu diketahui : P aya conveyor 141,68 KW v Kecepatan belt 154,8 m/min iameter drive pulley 600 mm n 1 Jumlah revolusi pada drive pulley 1000 v π 1000 165,1 π 600 87 rpm T Torsi pada drive pulley T e x ½/1000 1078,78 lbs x (½ x 600)/1000 17,9 kg.m 148 Nm Reducer Gear dipilih : FLENER type : K.188-AM15LZ4 i 15, M a max 19589 Nm P 00 KW W 186 kg.5.10 Pemilihan Fluid Coupling ata yang perlu diketahui : P e n 1 aya motor konveyor yang digunakan 00 KW Jumlah revolusi motor 148 rpm Moment Inersia Motor,5 kg.m Fluid coupling dipilih : WEST CAR, ROTOFLUI COUPLING ALFA K-N-LRV-7 Weight : 104, kg - 54 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
.7 PERHITUNGAN KEKUATAN PIN PAA RANTAI.7.1 PERHITUNGAN GAYA (TENSION FORCE) esain sistem transmisi rantai dinyatakan aman bila gaya yang bekerja ditinjau dari pembebanan lebh kecil atau minimal sama dengan gaya (tension) maksimum yang diijinkan dihasilkan oleh electric motor. T < F imana : T : Gaya (tension) yang bekerja pada rantai ditinjau dari pembebanan F : Gaya (tension) yang bekerja pada rantai effect dari electric motor.7.1.1 Gaya (tension) yang bekerja pada rantai ditinjau dari pembebanan Tension teoritis yang bekerja pada rantai reclaime feeder adalah: H f + V T ωc L 1 {( W + ω L) + 1.1 ( H f1 V ) } 1000 T : Tension teoritis (N) Q : Kapasitas (T/H) W : Massa total (kg) ω : Massa material pada posisi menanjak, vertical per unit panjang (kg/m) ω c : Massa (berat) komponen-komponen yang beroperasi per unit panjang. Rantai, pin, flight bar, bushing, roller (kg/m) S : Kecepatan (m/s) η : Efisiensi mekanis transmisi g : Gravitasi (m/s ) kw : aya motor (kw) L : Panjang konveyor rantai H : Jarak horizontal titik pusat tail sprocket ke titik pusat head sprocket (m) V : Jarak vertical titik pusat tail sprocket ke pusat head sprocket (m) g - 55 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
L Electrical motor rive chain rive Sprocket Head Sprocket Tail Sprocket Strand Chain V H imensi, Panjang x Lebar x Tinggi : 1061 x 000 x 58 Q : 1500 (T/H) 60000 (kg/min) W : 54 + 18 + 01.6 + 944 67 (kg) Head units 54 kg Tail units 18 kg Flight bar 54.098 x 7 01.59 kg Rantai 944 kg ω : 500 (kg/m) ω Q S ω c S ω 60000 10 kg ω 500 m : 84. (kg/m) W ω c L ω c kg m 67 9.46 ω c 84. kg min m min kg m kg m : (m/s) 10 (m/min) - 56 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
g : 9.81 (m/s ) kw : 90 (kw) L : 9.46 (m) H : 9.46 (m) V : 1.4 (m) Maka, H f + V T ωc 1 {( W + ω L) + 1.1 ( H f1 V ) } L 1000 kg 9.46m 0.14 + 1.4m T 67kg + 500 9.46m m 9.46m T kg 9.81 + 1.1 84. m ( 9.46m 0.14 1.4m) } 1000 9.81 {( 9144.kg) 1.88 + ( 4.9 ) } 1000 kg kgm T 55.8 s Tension substantial yang terjadi pada reclaime feeder adalah: Ta T x K Untuk speed,0 m/s atau 10 m/min setara dengan 9 ft/min, maka nilai K, speed factor yang dipilih, berdasarkan tabel adalah. Sehingga Ta 55.8 x. 17045.5 kg g.7.1. Gaya (tension) yang bekerja pada chain scrapper berdasarkan daya dari motor yang digunakan Torsi yang dihasilkan electric motor: iketahui : P 90 kw N 1500 rpm - 57 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
Z 1 : 10 1 9 mm 705 mm 0 mm 4 65 mm imana : P aya motor keluaran dari electric motor (kw) N kecepatan putar (rpm) Z rasio reduksi gearbox 1 iameter drive sprocket (driver) iameter drive sprocket (driven) iameter head sprocket 4 iameter tail sprocket Torsi yang terjadi pada masing-masing sprocket adalah sebagai berikut: - Torsi pada driver (penggerak) T 1 Tmean Px60000 ΠN 90x60000 Tmean x.14x150 Tmean 57, 5Nm T max 1. 5xTmean T max 1.5x57.5 7165. 65Nm - Torsi pada driven (yang digerakkan) T T 1 max 705 T 7165. 65Nm 9 T 1854. 4Nm - Torsi pada head sprocket. Torsi yang terjadi pada head sama dengan yang terjadi pada driven T 1854.4Nm - 58 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
Gaya maksimum yang dijinkan adalah: P 0 -- Hukum Newton II, maka P P 4 T P T P x1854.4nm P 809. 8N 0.m Beban yang boleh terjadi pada chain scrapper adalah sebesar: 809.8 P 8189. 6kG 9.81 P 8. Ton Chain scrapper terbagi atas bagian, kanan dan kiri, maka gaya yang bekerja diasumsikan terbagi dua, yaitu: 809.8N P 40169N 40,169 kn atau equivalent dengan 4,1 Ton untuk masing-masing rantai..7. PERHITUNGAN TEGANGAN PAA PIN RANTAI Berdasarkan konstruksi dan gaya-gaya yang bekerja, terjadi adanya tegangan geser (shear stress)d an bearing stress pada rantai (chain scrapper). Besarnya tegangan yang terjadi akan mempengaruhi kekuatan dari pin pada rantai..7..1 SHEAR STRESS Tegangan geser didefinisikan sebagai intensitas gaya geser (shearing force) yang bekerja pada sutu titik pada permukaan suatu bidang. Huruf tau (τ ), dalam abjad Yunani, digunakan untuk menandakan tegangan geser. - 59 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
τ nom P A, dimana τ nom Tegangan geser nominal (Nm) F Gaya geser (Shearing force) (N) A Luas area penampang (m ) iameter (m) Schematic rantai reclaime feeder - 60 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
τ P A τ τ τ 0084.5 Π 4 0084.5N Π (.5mm) 4 0084.5N Π 506.5mm 4 imensi Pin pada rantai reclaime feeder τ 0084.5N 97.6mm N τ 50.5 mm.7.. BEARING STRESS Tegangan yang terjadi antara dua tubuh/part yang saling kontak, bergantung pada area kontak dan gaya kontak. Salah satu indikator dari bearing stress adalah intensitas gaya yang dibadi dengan luas terproyeksikan dari kontak mengukur normal kepada kontak kekuatan. Bearing stress yang terjadi b P Bearing force A Luas cross section A t xd imana; t adalah tebal plat dan d adalah diameter hole P A - 61 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
imensi plate imensi pin P 084.5 N, t 1mm dan d.5 mm, maka bearing stress yang terjadi adalah : b P A P t. d b b 0084.5N (1mm.5mm) 0084.5N (1mm.5mm) b b 0084.5N 80.5mm 5.8 N mm - 6 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
.7.. BENING STRESS bending M. y I M bending Z imana : bending Tegangan bending (N/mm ) M Momen bending (N/mm) P Gaya geser (N) L Jarak (mm) d iameter pin (mm) I Momen inersia (mm 4 ) Z Section Modulus (mm ) M 0 B 1 1 RA l RA l M B ½ x P x L M B ½ x 0084.5 N x 100 mm M B 10045 Nmm Bending Momen iagram - 6 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008
Z Z π. d π (.5mm) π 1190,65mm Z Z 1118,7 mm M bending Z bending 10045 1118,7 N bending 898 mm Nmm mm Tabel. Momen inersia dan section modulus - 64 - Perancangan sistem konveyor..., wi James, FT UI, 008