IV PERHITUNGN KOMPONEN UTM ELEVTOR RNG 4.1 Perhitungan obot Pengimbang. obot pengimbang berfungsi meringkankan kerja mesin hoist pada saat mengangkat box. obot pengimbang yang akan kita buat disini adalah berupa balokan besi cor dengan ρ = 7.8 kg/dm 3. Tentunya kita tentukan bahwa : a. Grafitasi : 10 m/s 2 b. eban angkut : 3.000 kg c. Jumlah lantai : 3 lantai, 3.5 m/lantai = 10.5m d. Jumlah shaft : lebar = 1.75 m Dalam = 2.75 m Teknik Mesin 28
1.75 2.75m Gambar. 4.1 Ukuran shaft/lorong tempat jalannya lift e. Ukuran kereta : Lebar = 1.5 m : Panjang = 2 m : tinggi = 1.5 m 1.5 m 1.5 m 2 m Gambar 4.2 Ukuran ox obot pengimbang ini bergerak melalui sling tambahan pada box dan bobot pengimbang yang terhubung melelui pulley yang diletakkan di bawah ruang mesin. Perkiraan bobot kereta sangkar : G kereta = 300 + 250.L.. (2.1) untuk beban + 3000 kg Dimana F = luas lantai box dalam m 2 F = p x l Teknik Mesin 29
= 2 x 1.5 = 3 m 2 G kereta = 300 + 250.3 = 1050 kg G pengimbang = G kereta + (0.4 s/d 0.5). Q. (2.2) = 1050 + 0.4. 3000 = 2250 kg Dimana Q adalah kapasitas beban yang akan diangkat yaitu 3000 kg. Maka didesain bobot pengimbang yang terbuat dari beberapa balokan besi cor dengan ρ = 7.8 kg/dm 3. Tiap balokan berukuran 1000mm x 1000mm x 200mm rangka samping bobot pengimbang tersebut adalah : Tinggi pengimbang = ρ =. = 144.42 dm = 1442 mm Maka diambil tinggi bobot pengimbang 1442 mm.. (2.3) alokan tersebut dibagi menjadi beberapa bagian di dua sisi. Maka terdapat 14 balokan yang akan diletakkan di dua sisi, masing masing sisi diisi 7 balok. 1000 200 1000 Gambar. 4.3 Dimensi obot Pengimbang Teknik Mesin 30
4.2 Perhitungan Komponen Pengangkat (Hoist) 4.2.1 Perhitungan Wire Rope (Sling) Sling pengangkat elevator yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan kereta adalah wire rope yang dibuat dari inti baja dan mempunyai tegangan tarik (σ t ) 1960 N/mm 2. Gambar 4.4 Gaya yang terjadi pada box elevator Massa angkat (m H ) adalah massa kereta dengan kapasitas angkat m H = G kereta + Q (2.4) m H = 1050 + 3000 = 4050 kg Sehingga : F H = m H. g (2.5) F H = 4050. 10 = 40500 N Dimana : F H = Gaya angkat g = Percepatan grafitasi 10 m/s 2 Gaya kabel maksimum (F S ) dapat dihitung dengan menggunakan rumus : F =. (2.6) Dimana : F H = gaya angkat = 40500N Teknik Mesin 31
Sehingga : η R = efisiensi puli = 0.98 (diasumsikan bantalan F =.. gelinding F s = 10438.144 N Dari gaya kabel maksimum tersebut dapat kita cari diameter kabel (d) : d = 1.38. σ. (2.7) = 1.38. = 1.38. 4.456 = 6.273 mm Sedangkan dari mesin Hoist yang kita pakai memiliki diameter sling 10 mm. Gaya kabel yang diizinkan : F. σ.. (2.8) σ =. (2.9) Dimana = σ = kekuatan tarik yang diijinkan σ t = kekuatan tarik yang terjadi = 1960 N/mm 2 SF = factor keamanan = 7 Dari nilai nilai di atas maka kekuatan tarik yang diijinkan dapaat dihitung : σ = = 280 N/mm Teknik Mesin 32
Table 3. safety factor Keterangan Penggunaannya Menggunakan Untuk Faktor Keamanan Pada sumuran utama (main hole) - Untuk kecepatan rendah < 3,5 m/det Tromol Pulley Orang arang Orang arang 8 6 9.5 7 Gaya kabel yang diijinkan : F. (10). 280 σ t = 21980 N erdasarkan perhitungan diperoleh gaya kabel maksimum yaitu 10438.44 N yang lebih kecil dari gaya kabel yang diijinkan 21980 N sehingga kabel cukup aman. Gambar 4.5 Wire Rope 4.2.2 Perhitungan Drum Untuk mencari diameter drum (D), digunakan rumus : D drum = h 1. h 2. k drum. (2.10) Di mana = h 1 = kabel/sling yang digunakan, dalam hal ini termasuk kabel netral (sesuai table maka h 1 = 18 karena teromol termasuk golongan 1 m ). Teknik Mesin 33
h 2 = 1 untuk teromol dan pulley pengimbang atau 1.25 untuk pulley biasa maka h 2 diambil 1.25 maka dapat dihitung : h 1 = 18 ( kabel yang netral) h 2 = 1 untuk drum atau teromol maka : D drum = 18 x 1 x 10 D drum = 180 mm Dari mesin STHL Z 412-20.4/1.L3 yang kita pakai diameter drum (D) diperoleh 244 mm dan lebar drum 865 mm (dari pengukuran actual). Maka pemilihan mesin dengan diameter 244 mm dianggap cukup aman. Table 4 Harga harga h 1 TEROMOL PULLEY IS PULLEY PENGIMNG PEMENN KEL YNG KEL KEL YNG KEL KEL YNG KEL CENDERUNG YNG CENDERUNG YNG CENDERUNG YNG ERPUTR NETRL ERPUTR NETRL ERPUTR NETRL 1 E m 10 11.2 11.2 12.5 10 12.5 1 D m 11.2 12.5 12.5 14 10 12.5 1 C m 12.5 14 14 16 12.5 14 1 m 14 16 16 18 12.5 14 1 m 16 18 18 20 14 16 2 m 18 20 20 22.4 14 16 3 m 20 22.4 22.4 25 16 18 4 m 22.4 25 25 28 16 18 5 m 25 28 28 31.5 18 20 4.2.3 Perhitungan Pulley Untuk menghitung diameter puli (D pulley ) digunakan rumus: Dpuli = h 1. h 2. K pulli.. (2.11) Maka dari table 4 didapat nilai : h 1 = 20 (golongan 1 m pulley biasa) h 2 = 1.25 Untuk pulley biasa Teknik Mesin 34
sehingga diameter puli (D puli ) menjadi : D pulley = 20 x 1.25 x 7 D pulley = 156.825 Menggunakan D pulley dari STHL memiliki diameter 200 mm maka pemilihan mesin dianggap cukup aman. D mm 150 200 250 375 400 450 Rope cable P Max Table 5. diameter pulley hoist STHL mm Kg b1 b2 c1 c2 h1 h2 b c l d1 d2 l1 α 0 5+10 3200 170 210 120 150 145 10+12 5000 170 210 120 150 170 12+15 8000 170 210 120 150 200 15+20 12500 130 180 210 250 270 15+20 12500 130 180 210 250 280 15+20 12500 130 180 210 250 320 250 255 300 305 360 365 503 508 520 525 503 508 (mm) 55 108 20 45 22 216 Kg 5-35 0 15.5 65 115 20 45 22 258 30 0 21.3 75 130 20 50 22 326 30 0 30.5 95 153 20 70 28 471 30 0 95 155 20 90 28 496 25 0 62.0 95 155 20 90 28 571 30 0 80.0 4.2.4 Perhitungan Rem Gambar. 4.6 Rem dalam Motor Hoist Untuk perhitungan rem dalam motor hoist ini pada awalnya kita cari daya static rotor terlebih dahulu, NR =... =.... = 4.444 HP. (2.12) Kemudian kita cari momen statis dan dinamik dari pada rotor : Teknik Mesin 35
a. M statik = 71620. = 71620., (2.13) b. M dynamik = = 114.902 N +... (2.14). GD 2 lihat table 6 - medium - Lintasan pengereman diambil 90 mm - Koefesien pengereman β = 2.0 Diameter luar Ø 200 mm GD 2 = 0,01 kgm/s 2 T brake = 1 detik (karena V = 5 rpm < 12 rpm) N brake = daya static rotor = 4.444 Hp G V = bobot penuh muatan pada mesin pengangkat = 500 kg = 5 rpm = 0.0833 m/s η = efisien total = 0.8 n = putaran motor = 2770 rpm M dynamik =..... +... (. )... = 0.089 + 0.0098 = 0.0988 N M brake = momen gaya untuk pengereman = M statik + M dynamik Mstatik. β = 114.902 x 2 = 229.8 N jadi untuk gaya pengereman Mbrake dipilih nilai yang terbesar : M brake = 22980 N Teknik Mesin 36
Tabel 6. Lintasan dan Koefesien pengereman Lintasan dan Koefesien Pengereman Jenis Ringan... Medium... erat... Lintasan Pengereman, mm s/120 s/100 s/80 Koefesien Pengereman β 1,75 2,00 2,5 Catatan: s-lintasan dalam m yang ditempuh beban permenit Koefesien dhesi Selanjutnya, kita tentukan gaya untuk mengerem adalah F R dimana, F =. (2.15) Dimana η = 0.6 seperti kita lihat pada table 7 : Tabel 7 Koefesien Gesek dan Tekanan Rem ahan Drum ahan Gesek Koefesien gesek Tekanan permukaan (kg/mm 2 ) Keterangan esi cor 0.10 0.20 Kering 0.09 0.17 0.08 0.12 Dilumasi Perunggu 0.10 0.20 0.05 0.08 Kering dilumasi esi Cor Kayu 0.10 0.35 0.02 0.03 Dilumasi Tenunan 0.35 0.60 0.007 0.07 Kapas sbes Cetakan (pasta) 0.30 0.60 0.003 0.18 Damar, asbes, setengah logam Paduan Silinder 0.20 0.50 0.0003 0.10 Logam 0,15 0,12 Lintasan dan Koefesien Pengereman Jumlah Roda Yang Direm Semua 50% 25% v 100.000 v 8.000 v 5.000 v 4.000 v 2.500 v 2.000 D disk Lebar disc Tebal disc = 210 mm = 21cm = b = 25 mm = 2.5 cm = t = 5 mm α = 23 0 maka, F = 22980 21. 0.6 = 1823.8 kg atau 18238 N Gaya normal untuk pengereman pada rem kerucut (Hoist ini termasuk yang memiliki jenis rem kerucut): F = (2.16) Teknik Mesin 37
Gaya gesek rem = F gr = = 18238 = 23383 N 2. 0.39 F gr = μ. F N.. (2.17) = 0.6. 23383 = 14030 N Untuk mencari tekanan kontak permukaan (p) disc rem adalah : p = Dimana :. (2.18) = luas permukaan kontak disc rem tersebut Maka = π. D disc. b Sehingga = π. 21. 2.5 = 164.85 cm 2 p = F = 14030 164.85 = 85.11 N/cm 2 = 8.511 kg/cm 2 Tekanan permukaan baja cor/cetakan asbes ferodo yaitu 0.8 18 kg/cm 2 Teknik Mesin 38
4.3 Perhitungan Motor Penggerak Motor penggerak ini langsung menggerakkan drum yang dihubungkan pasangan roda gigi lurus. Transmisi ini meneruskan gaya motor ke pasangan pasangan roda gigi lurus yang berfungsi memutar drum pengangkat. 4.3.1 Perhitungan Kecepatan Pengangkatan. Dapat kita hitung denagn mencari putaran drum terlebih dahulu. Dimana dari mesin pilihan kita diketahui : n motor = putaran motor (rpm) = 2770 rpm Z 1 = jumlah roda gigi di motor = 17 Z 2 = jumlah roda gigi = 92 Z 3 = jumlah pasangan roda gigi = 18 Z 4 = Jumah roda gigi = 69 Z 5 = Jumlah pasangan roda gigi = 14 Z 6 = Jumlah roda gigi C = 75 maka, n Z Z x Z Z x Z Z x n = 17 92 x 18 69 = 24.93 rpm dimana n2 = putaran drum = 25 rpm 14 x x 2770 75 untuk menghitung kecepatan drum diketahui : ω = 2π. n.. (2.19) = 2π. 25 = 157 rad/menit Teknik Mesin 39
V R = kecepatan linear drum Maka V R = ω. R. (2.20) = 157 rad/menit. 122 mm = 19.154 m/menit maka V dianggap = 20 m/menit (sesuai dengan mesin yang dipakai) 4.3.2 Perhitungan Daya Motor Penggerak Untuk menghitung daaya motor data data yang diperlukan adalah sebagai berikut : Gaya angkat (F H ) = 40500 N Massa angkat (M H ) = = 4050 kg Kecepatan angkat untuk satu tali = kecepatan linear drum V R = 20 m/menit = 0.333 m/detik Daya motor untuk beban penuh (P v ) = P =.. (2.21).. Dimana V R = 5 m/menit (karena untuk 4 fall berarti 1 tali menjadi 20 mpm dibagi 4 = 5 m/menit) Dimana : η = efisiensi total mekanisme (0.8 s/d 0.9) = diasumsikan 0.8 Sehingga : P = /. = 5.625 kw Motor dari mesin pilihan kita memiliki input 5 kw, yang sebenarnya memiliki 15 20% dari output power. Teknik Mesin 40
(120% x 5 6 kw), maka pemilihan motor sesuaai. 4.3.3 Perhitungan Gaya kibat Gesekan. Jika suatu benda bergerak maka terjadilah gaya gesek sehingga daya yang seharusnya cukup untuk menggerakkan suatu benda menjadi berlebih. dapun perhitungannya adalah sebagai berikut: Pm Ps Pd OX = 5000 Kg Pe Pm = Pe Ps Gambar 4.7 Prinsip kerja elevator x Ps Pd x Pd Pm Di mana : Pe = 5 kw Pe Ps = 0,95 Ps = = 5.26 kw, Teknik Mesin 41
Ps Pd = 0,98 Pd =, = 5,36 kw, Pd Pm = 0,97 Pm =, = 5,53 kw, Dari perhitungan diatas, maka kita mendapatkan daya efektifitas dari motor, yaitu sebesar 5,53 kw, sedangkan motor yang kita miliki mempunyai daya sebesar 6 kw. Teknik Mesin 42