REKALKULASI DAN MEMBANGUN ULANG ELECTRIC STACKER DENGAN KAPASITAS 200 KG Recalculation and Rebuild Electric Stacker with Capacity 200 kg Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Mesin Di Jurusan Teknik Mesin POLBAN Oleh : AMUDI TUA SIAHAAN NIM : 091211002 YUDHA MAULANA PRAYOGA NIM : 091211029 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
REKALKULASI DAN MEMBANGUN ULANG ELECTRIC STACKER DENGAN KAPASITAS 200 KG Penulis : Amudi Tua Siahaan NIM: 091211002 Yudha Maulana Prayoga NIM: 091211029 Penguji : 1. Ketua : M. Amir, BSMET, MT 2. Anggota : S. Ninien Henny S.R.H, SST., M.Eng 3. Anggota : Bernard Lalel, SST Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal. dan disahkan sesuai dengan ketentuan Pembimbing I, Pembimbing II, Musyafak, ST., M.Eng Waluyo M Bintoro, SST., M.Eng NIP. 195810081990031001 NIP. 196207301986031003 Ketua Jurusan, Ir. Ali Mahmudi, M.Eng NIP. 195806061990031001 i
ABSTRAK Lifting equipment yang berada di Laboratorium Pemesinan masih kurang untuk membantu pekerjaan mengangkat dan dapat menghambat pekerjaan yang dilakukan, sedangkan berat alat-alat yang berada di Laboratorium Pemesinan biasanya lebih dari 100 kg. SDM yang ada tidak memungkinkan untuk mengangkat beban seberat itu, bilapun dipaksakan bisa menyebabkan cedera punggung. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah lifting equipment untuk mengangkat beban-beban yang melebihi kapasitas yang tidak mampu diangkat oleh manusia di Laboratorium Pemesinan. Pelaksanaan rekalkulasi dan rebuild stacker tersebut meliputi penggantian motor penggerak menggunakan motor listrik dengan daya yang mampu mengangkat beban maksimal 200 kg, menyempurnakan desain transmisi dari yang sebelumnya. Hal yang penting lainnya adalah pembuatan dokumen rekalkulasi dan rebuild stacker. Hasil yang telah dicapai dalam rekalkulasi dan rebuild electric stacker adalah berhasil membuat electric stacker yang beroperasi dengan sumber daya listrik dan dapat membantu dalam pekerjaan yang dilakukan di Laboratorium Pemesinan dan dengan adanya dokumen yang berisikan data serta sfesifikasi electric stacker tersebut diharapkan nantinya berguna untuk pengguna electric stacker dan proses perawatannya. Kata kunci: Electric Stacker, Lifting Equipment. ii
ABSTRACT Lifting equipment that is still less machining laboratory to assist in the lift and could hamper the work done, while the weight of the tools that are in the lab machining is usually more than 100 kg. Human resources is not possible to lift that heavy load, imposed bilapun can cause back injury. Therefore it takes a lifting equipment for lifting loads that exceed the capacity that human beings in the laboratory appointed by machining. Implementation recalculation and rebuild stacker includes replacement of the motor used to power an electric motor capable of lifting weights approximately 200 kg, refining the design of the previous transmission. Another important thing is the manufacture recalculation and rebuild document stacker. Results achieved in recalculation and rebuild electric stacker stacker is successfully created an operating electric power sources and can assist in the work performed in the laboratory and in the presence of machining documents containing data and sfesifikasi electric stacker is expected to be useful for the use of electric stacker and maintenance processes. Keywords: Electric Stacker, Lifting Equipment. iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karenanya penulis masih diberi kesehatan dalam pembuatan laporan tugas akhir ini. Adapun latar belakang dalam pembuatan laporan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi salah satu mata kuliah dan merupakan syarat kelulusan dalam perkuliahan dan juga untuk kreativitas penulis dalam memanfaatkan ilmu yang telah dipelajari selama perkuliahan di Politeknik Negeri Bandung, adapun judul tugas akhir yang penulis angkat adalah Rekalkulasi dan Membangun Ulang Electric Stacker dengan Kapasitas 200 KG. Tujuan dari judul tersebut adalah untuk merekalkulasi dan merebuild sebuah rangka stacker yang merupakan tugas akhir dari mahasiswa mesin Politeknik Negeri Bandung angkatan sebelumnya menjadi sebuah stacker yang menggunakan sistem transmisi sederhana yang akan digunakan untuk membantu pekerjaan berat atau lifting di laboratorium pemesinan. Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis menyadari membutuhkan saran dan kritik yang bisa membangun agar laporan ini dapat berguna bagi penulis dan dapat digunakan oleh masyarakat, khususnya di lingkungan Politeknik Negeri Bandung. Bandung, Juni 2012 Penulis iv
UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih dan puji syukur disampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kesehatan dan keselamatan bagi penulis selama pembuatan dan penulisan tugas akhir, dan juga beberapa orang serta pihak yang telah membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini, yaitu : 1. Ir. Ali Mahmudi M.Eng sebagai ketua jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung. 2. Rudy Y. Widiatmoko, M.Sc sebagai ketua program studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung. 3. Musyafak, ST., M.Eng sebagai pembimbing I yang telah memberi masukan dan upaya pengerjaan laporan kepada penulis. 4. Waluyo M Bintoro, SST., M.Eng sebagai pembimbing II yang telah banyak membantu dalam pembuatan dan perancangan serta motivasi kepada penulis. 5. Dudy Yanpurnadi M.T sebagai panitia tugas akhir yang telah memberi masukan-masukan yang bermanfaat kepada penulis. 6. Kedua orangtua penulis yang telah memberikan semangat serta motivasi dan dukungan berupa moral maupun materil yang bermanfaat bagi penulis. 7. Teknisi perawatan dan produksi yang telah membantu dan meluangkan waktu dalam proses pembuatan tugas akhir. 8. Rekan-rekan HMM 2009, 2010, dan 2011 yang terus memberi dukungan. 9. Politeknik Negeri Bandung sebagai instansi tempat bernaung penulis. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat sebagai referensi tambahan berikutnya, adapun saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaannya tugas akhir ini dapat diberikan tambahan komentar ditulisan ini langsung sehingga bagi yang membacanya dapat langsung mengetahui perbaikan yang ada dalam laporan tugas akhir ini. v
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i ABSTRAK... ii ABSTRACT... iii KATA PENGANTAR... iv UCAPAN TERIMA KASIH... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii DAFTAR SIMBOL... xiii BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan Penelitian... I-2 1.4 Pokok Bahasan dan Metode Penyelesaian... I-3 1.5 Sistematika Penulisan... I-4 BAB II LANDASAN TEORI... II-1 2.1 Kelistrikan... II-1 2.1.1 Accumulator... II-1 2.1.2 Rangkaian Driver Motor DC... II-2 2.1.3 Motor DC... II-4 2.2 Sistem Transmisi... II-7 2.2.1 Gearbox Ulir Cacing... II-8 2.2.2 Ball Screw... II-11 2.2.3 Leaf Chain... II-13 2.2.4 Counter Weight... II-14 2.2.5 Kopling... II-16 2.2.6 Poros... II-17 vi
2.2.7 Bearing... II-21 2.3 Rangka... II-22 BAB III METODA PENYELESAIAN... III-1 3.1 Metodologi Penyelesaian Masalah... III-1 3.1.1 Latar Belakang... III-2 3.1.2 Identifikasi Masalah... III-2 3.1.3 Spesifikasi Electric Stacker... III-2 3.1.4 Rancangan Awal... III-3 3.1.5 Evaluasi Rancangan Awal... III-3 3.1.6 Pembuatan Komponen... III-3 3.1.7 Perakitan Komponen... III-4 3.1.8 Evaluasi Hasil Rakitan... III-5 3.1.9 Pembuatan Laporan... III-5 3.2 Perancangan... III-5 3.2.1 Langkah Perancangan... III-6 3.3 Masalah yang Dihadapi dan Penyelesaiannya... III-6 3.4 Alternatif Solusi... III-7 3.5 Sistematika Perhitungan... III-8 3.5.1 Perhitungan Momen dan Gaya pada rangka utama dan fork... III-8 3.5.2 Perencanaan Counterweight... III-9 3.5.3 Percepatan pada fork... III-9 3.5.4 Tegangan pada Leaf Chain... III-9 3.5.5 Poros penyangga dan pin... III-10 3.5.6 Gaya yang terjadi pada ball screw... III-11 3.5.7 Perencanaan Motor DC... III-11 BAB IV PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN... IV-1 4.1 Data Awal... IV-1 4.2 Hasil Perhitungan... IV-5 4.2.1 Tabel dan Gambar Center of Gravity... IV-5 4.2.2 Perhitungan Kekuatan Rangka Utama... IV-6 4.2.3 Perhitungan Gaya pada Fork... IV-9 vii
4.2.4 Perencanaan Counterweight... IV-13 4.2.5 Perhitungan tegangan pada Leaf Chain... IV-14 4.2.6 Perencanaan Sambungan Ulir... IV-15 4.2.7 Perhitungan Pin Fork dan Pin Counterweight... IV-16 4.2.8 Perhitungan Mekanika Poros... IV-17 4.2.9 Perhitungan gaya yang terjadi pada Ball Screw... IV-19 4.2.10 Perencanaan Motor DC... IV-19 4.3 Hasil Perancangan... IV-20 4.4 Hasil Pembuatan / Manufaktur... IV-23 4.5 Hasil Pengujian... IV-26 4.5.1 Hasil Pengujian Kapasitas Angkat Kecepatan Angkat... IV-26 4.5.2 Hasil Pengujian Ketinggian Angkat... IV-26 4.6 Pembahasan / Analisis... IV-26 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... V-1 5.1 Kesimpulan... V-1 5.2 Saran... V-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Rangka Drumlift Tampak Isometri... I-1 Gambar 1.2. Rangka Drumlift Tampak Samping... I-1 Gambar 1.3. Electric Stacker Tampak Isometrik... I-2 Gambar 2.1. Accumulator... II-2 Gambar 2.2. Rangkaian penggerak motor... II-3 Gambar 2.3. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik... II-5 Gambar 2.4. Motor Listrik... II-7 Gambar 2.5. Gearbox Ulir Cacing... II-8 Gambar 2.6. Rodagigi Cacing... II-9 Gambar 2.7. Profil Rodagigi Cacing... II-10 Gambar 2.8. Cylindrical Worm Gear Dengan Pasangan Gigi Globoid... II-10 Gambar 2.9. Globoid Worm Gear Dipasangkan Dengan Rodagigi Lurus... II-11 Gambar 2.10. Globoid worm drive dipasangankan dengan rodagigi globoid.. II-11 Gambar 2.11. Pasangan rodagigi cacing kerucut globoid... II-11 Gambar 2.12. Ball Screw... II-12 Gambar 2.13. Arah gaya... II-12 Gambar 2.14. Penampang Leaf chain... II-14 Gambar 2.15. Jenis Leaf chain... II-14 Gambar 2.16. Penggunaan counter weight... II-15 Gambar 2.17. Macam-Macam Kopling Tetap... II-17 Gambar 2.18. Shaft... II-18 Gambar 2.19. Axle... II-18 Gambar 2.20. Spindle... II-18 Gambar 2.21. Line Shaft... II-19 Gambar 2.22. Jack Shaft... II-19 Gambar 2.23. Flexible... II-20 Gambar 2.24. Macam-macam struktur rangka... II-22 Gambar 3.1. Diagram alir metodologi penyelesaian masalah... III-1 ix
Gambar 4.1. Assembly... IV-2 Gambar 4.2. Gearbox... IV-3 Gambar 4.3. Sling... IV-3 Gambar 4.4. Puli... IV-3 Gambar 4.5. Sabuk... IV-4 Gambar 4.6. Fork... IV-4 Gambar 4.7. Center of Gravity Electric Stacker... IV-5 Gambar 4.8. Penampang ulir... IV-15 Gambar 4.9. DBB Mengangkat Beban... IV-19 Gambar 4.10. Puli pengarah... IV-21 Gambar 4.11. Dudukan Rantai... IV-21 Gambar 4.12. Poros... IV-21 Gambar 4.13. Dudukan Ball Screw... IV-22 Gambar 4.14. Bracket... IV-22 Gambar 4.15. Extension Shaft... IV-22 Gambar 4.16. Puli Pengarah... IV-23 Gambar 4.17. Dudukan Ball Screw... IV-23 Gambar 4.18. Penyangga... IV-24 Gambar 4.19. Bracket... IV-24 Gambar 4.20. Extension Shaft... IV-25 Gambar 4.21. Dudukan Rantai... IV-25 Gambar 4.22. Poros Penyangga... IV-25 Gambar 4.23. Grafik Pengaruh Beban Terhadap Waktu... IV-27 x
DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Alternatif Solusi... III-7 Tabel 4.1. Center of Gravity... IV-5 Tabel 4.2. Pemilihan Ulir... IV-15 Tabel 4.3. Hasil Pengujian... IV-26 xi
DAFTAR LAMPIRAN A. Daftar Riwayat Hidup Penulis. B. Petunjuk Pengoperasian Electric Stacker C. Working Plan D. Gambar Kerja. xii
DAFTAR SIMBOL Notasi : M = Momen ( N.mm ) F = Gaya ( N ) s = Jarak ( mm ) A = Luas Penampang ( mm 2 ) Y = Titik tengah ( mm ) p = Panjang ( mm ) l = Lebar ( mm ) h = Tinggi penampang rangka ( mm ) b = Panjang penampang rangka ( mm ) IX = Momen inersia terhadap sumbu x ( mm 4 ) b = Tegangan geser yang terjadi ( N/mm2 ) σu = Ultimate strength ( N/mm 2 ) σ a = Tegangan tarik ijin ( N/mm 2 ) sf = Safety factor a = Tegangan geser ijin ( N/mm2 ) T = Tegangan ( KN ) m = Massa ( kg ) a = Percepatan ( m/s 2 ) vt = Kecepatan akhir ( m/s ) vo = Kecepatan awal ( m/s ) π = phi ( 22/7 ) d 1 = Diameter inti ulir ( mm ) xiii
n = Tegangan geser pada bolt ( N/mm2 ) Kt = Faktor koreksi momen puntir Km = Faktor koreksi momen lentur α =Alpha n = Putaran ( rpm ) P = Daya ( watt ) µ = Koefisien gesek xiv
DAFTAR PUSTAKA Rudenko, N. 1996. Mesin Pengangkat. Jakarta : Penerbit Erlangga Gerling, Heinrich. 1965. All About Machine Tools. New Dehli : Wiley Eastern Deutsman, A.D, Walter J. Michels, Charles E. Wilson. 1975. Machine Design Theory and Practice. Coller Macmillan International. Macmillan Publishing Co. Inc. Ir. Suyitno. 1995. Mekanika Teknik 2. Bandung Muin, Ir. Syamsir A. 1987. Pesawat Pesawat Pengangkat. Jakarta: Raja Grafindo Persada Niemann, G. 1986. Elemen Mesin. Jakarta: Erlangga Sulo, G. Takeshi. 2000. Menggambar Mesin. Jakarta: Pradnya Pramita Sularso & Kyokatsu Suga. 1983. Elemen Mesin. Jakarta: PT. Pradnya Pramita http://replikarotary.wordpress.com/perhitungan-komponen/perhitungan-rodagigi/ (25/01/2012) http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/chapter%20- %20Electric%20motors%20(Bahasa%20Indonesia).pdf (25/01/2012) http://www.alibaba.com/productgs/313191531/lh1266_leaf_chain_forklift _ chain_.html (14/04/2012) http://usahamart.wordpress.com/2012/02/22/membuat-lift/ (14/04/2012) http://ishak.unpad.ac.id/?p=1466 (21/05/2012) www.scribd.com/doc/79949784/11/poros (21/05/2012)
blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp.../02/diktat-elemen-2.pdf (21/05/2012) blogdosen.unsada.ac.id/yefri_chan/wp-content/.../04/kopling.doc (21/05/2012)