BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN 3.1 Diagram Alir Proses Perancangan Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan diperlukan suatu diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan. Diagram Perencanaan dan Perhitungan pengerjaan dapat dilihat pada gambar 3.1. Mulai Pengumpulan data Gambar sketsa sistem transmisi Perhitungan daya, Sprocket, rantai dan gearbox Gambar rancangan kerja Proses pembuatan Perakitan Gagal Analisa dan perbaikan Uji Kinerja Berhasil Kesimpulan Selesai Gambar 3.1 Diagram Perencanaan dan Perhitungan. 15
16 3.2 Prinsip Kerja Alat Prinsip kerja troli bermesin adalah ketika mesin stasioner kopling tidak mengembang putaran poros engkol tidak diteruskan ke transmisi sehingga troli tidak bergerak, jika putaran mesin lebih tinggi dari putaran stasioner maka kopling akan mengembang, kampas kopling dan rumah kopling yang ada sprocket penerus berhubungan. Sprocket yang ada pada rumah kopling akan meneruskan putaran ke gear box. Pada gear box putaran mesin di reduksi/diturukan untuk mendapatkan beban atau torsi yang lebih besar serta daya tampung beban juga lebih besar, kemudian putaran diteruskan ke roda depan sehingga troli dapat berjalan. Desain troli bermesin bisa dilihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Troli bermesin Keterangan : 1. Rangka. 2. Dudukan driver.
17 3.3 Desain 3. Mesin chan saw. 4. Kopel. 5. Gear box. 6. Gear roda depan. 7. Roda depan. 8. Swing arm. 9. Sokbreaker 10. Bak. Desain troli bermesin ini adalah mengunakan motor 2 tak dengan kapasitan silinder 52 cc yang mengambil dari mesin chain saw. Cara kerja mesin chain saw sama dengan motor 2 tak yang melakukan dua kali langkah torak menghasilkan satu kali usaha. Daya mesin ini ditransmisikan dengan sprocket dan rantai dengan ukuran sprocket pada mesin 14 diteruskan ke sprocket gear box 25. Sprocket keluaran gear box 11 diteruskan ke roda penggerak depan 36. Apabila mesin dihidupkan maka poros yang berhubungan dengan poros engkol juga berputar tetapi apabila putaran mesin stasioner kopling tidak bekerja sehingga troli tidak berjalan. Jika putaran mesin melebihi putaran stasioner kopling akan mengembang dan berhubungan dengan rumah kopling sehingga troli dapat berjalan. 1. Rangka Rangka merupakan komponen yang berfungsi menyangga semua komponen troli bermesin. Rangka ini terbuat dari profil hollow ST 37 yang di las. Rangka dibuat sama dengan troli troli yang sudah ada dipasaran tetapi pada troli bermesin ini dimodifikasi dengan penambahan rangka dudukan mesin dan rangka belakang yang
18 berfungsi untuk tempat operator mengoperasikan troli bermesin ini. Gambar 3.3 menunjukkan rangka pada troli bermesin. Gambar 3.3 Rangka troli bermesin 2. Dudukan driver Dudukan driver adalah komponen yang berfungsi sebagai tempat operator untuk mengoperasikan alat troli bermesin. Gambar 3.4 menunjukkan dudukan driver pada troli bermesin. Gambar 3.4 Dudukan driver troli bermesin
19 3. Mesin Mesin adalah komponen yang berfungsi untuk menggerakkan troli agar dapat berjalan. Mesin yang digunakan pada troli adalah mesin chain saw 2 tak kapasitas 52cc. Gambar 3.5 menunjukkan mesin pada troli bermesin. Gambar 3.5 Mesin troli bermesin 4. Kopel Kopel adalah komponen yang berfungsi untuk menggabungkan antara rangka depan dan rangka belakang troli yang dapat naik turun dan kanan kiri. Gambar 3.6 menunjukkan kopel pada troli bermesin. Gambar 3.6 Kopel troli bermesin
20 5. Gear box Gearbox adalah komponen yang berfungsi untuk menyesuaikan daya atau torsi (momen/daya) dari motor yang berputar dan gearbox juga adalah alat pengubah daya dari motor yang berputar menjadi tenaga yang lebih besar. Gambar 3.7 menunjukkan gear box pada troli bermesin. Gambar 3.7 Gear Box troli bermesin 6. Sprocket roda depan Sprocket berfungsi sebagai penerus putaran yang dihasilkan mesin diteruskan ke roda. Gambar 3.8 menunjukkan Sprocket pada roda depan. Gambar 3.8 Sprocket roda depan.
21 7. Roda Roda adalah komponen yang berfungsi untuk menahan seluruh berat kendaraan, memindahkan tenaga ke permukaan jalan dan mengurangi kejutan yang disebabkan permukaan jalan yang tidak rata. Gambar 3.9 menunjukkan roda depan troli bermesin. Gambar 3.9 Roda depan troli bermesin 8. Swing arm Swing arm adalah komponen yang berfungsi sebagai dudukan shockbreaker beserta roda dari sebuah troli. Gambar 3.10 menujukkan swing arm troli bermesin. Gambar 3.10 Swing arm troli bermesin
22 9. Shockbreaker Shockbreker adalah komponen yang berfungsi sebagai peredam guncangan sehingga bodi tidak bergoyang berlebihan akibat melewati jalan bergelombang. Gambar 3.11 menunjukkan shockbreaker troli bermesin. Gambar 3.11 Shockbreaker troli bermesin 10. Bak Bak adalah komponen yang berfungsi sebagai wadah barang yang akan diangkat atau dipindahkan dari suatu tempat ke tempat yang lain. Bak ini memiliki kapasitas 170 liter. Gambar 3.12 menunjukkan bak pada troli bermesin. Gambar 3.12 Bak troli bermesin.
23 3.4 Perancanaan Daya Motor Kebutuhan daya adalah besarnya daya yang dibutuhkan untuk menggerakan alat. Besarnya kebutuhan daya dipengaruhi oleh berat alat, koefisien gesek ban dengan tanah, tahanan guling roda/ban. 1. Gaya gesek pada roda/ban Gaya gesek dalam bentuk (N) dapat diperoleh dari beban total (N) dikalikan dengan koefisien gesek (µ). Kemudian dapat dicari koefisien gesek dengan menggunakan grafik koefisien rolling resistance yang dapat dilihat pada gambar 3.13. Gambar 3.13 koefisien rolling resistance ( sutantra, 2001 ) Untuk melakukan perhitungan massa total diperlukan data sebagai berikut: - Massa satu buah rangka = 45 kg - Massa beban maksimal = 50 kg - Massa operator = 70 kg Massa total = massa rangka + massa beban maksimal + massa operator = 45 kg + 50 kg + 70 kg = 165 kg Koefisien gesek (Fs) dapat di hitung dengan rumus : Fs = W µ = m g µ = 165 kg 9,81 m/ 0,012 = 19,42 N
24 2. Tahanan guling Tahanan guling akan bereaksi pada beban alat sehingga timbul tahanan guling, nilai rata-rata tahanan guling dapat dilihat pada Tabel 3.1 rolling resistance coefficient. Tabel 3.1 rolling resistance coefficient Tahanan guling (Fr) dapat di hitung dengan rumus : Fr = Crr W = Crr m g = 0,03 165 kg 9,81 m/ = 48,55 N 3. Beban total Beban total adalah penjumlahan antara gaya gesek (Fs) ditambah dengan tahanan guling (Fr).
25 Beban total (F) dapat dihitung dengan rumus : F = Fs + Fr = 19,42N + 48,55 N = 67,97 N Daya motor yang diinginkan diperoleh dengan mengalikan beban total (F) dengan kecepatan (V). Kecepatan diperoleh dari asumsi yang diinginkan. Untuk troli bermesin kecepatan yang diinginkan saat membawa barang di jalan aspal adalah 10 km/jam. Daya motor yang diinginkan dapat dihitung dengan rumus: P = F v = 67,98 N 10 km/jam = 67,98 N m/s = 67,98 2,7= 188,3 watt Jadi daya yang dibutuhkan untuk troli bermesin adalah 188,3 watt. Sedangkan daya pada mesin yang dipakai pada troli adalah 2,2 kw. 3.5 Perencanaan Sistem Transmisi Desain kelengkapan transmisi pada troli bermesin dapat dilihat pada Gambar 3.14 menunjukkan desain rantai, Gambar 3.15 menunjukkan gambar desain sprocket. Gambar 3.14 Desain Rantai
26 Gambar 3.15 Desain Sprocket Perencanaan sistem transmisi troli bermesin ini meliputi perhitungan beban total yang mampu ditahan oleh rantai dan perhitungan panjang rantai yang digunakan pada troli bermesin. 3.5.1 Menghitung Beban Total pada Rantai Troli bermesin ini memiliki 4 sprocket, yaitu sprocket penggerak, sprocket input gearbox, sprocket output gearbox, dan sprocket pengerak roda. Maka didapat data sebagai berikut : Jumlah sprocket kecil rantai 1(T K1 ) = 14 Jumlah sprocket besar rantai 1(T B1 ) = 25 Jumlah sprocket kecil rantai 2(T K2 ) = 11 Jumlah sprocket besar rantai 2(T B2 ) = 36 Putaran mesin (N 1 ) Pitch (p) Jarak antara poros mesin dan poros input gearbox ( 1 ) Jarak antara poros output gearbox dan poros roda ( 2 ) = 1200 rpm = 12.70 mm = 220 mm = 340 mm
27 1. Menghitung velocity ratio untuk rantai 1 Kecepatan Putar (N 1 ) pada sprocket (T B1 ), T B1 = 25 Velocity Ratio untuk rantai 1 dapat dihitung dengan rumus: = 672 rpm 2. Kecepatan rata-rata rantai 1 saat beroperasi Kecepatan rata-rata rantai 1 saat beroperasi dapat dihitung dengan rumus: = 3,556 m / s 3. Menghitung breaking load untuk rantai 1 Kekuatan putus rantai / kekuatan maksimal gaya yang mampu diterima rantai dapat dihitung dengan rumus: W B = 106 p 2 = 106 12,70 2 = 17.096,7 N Diketahui perbandingan gear box 1 : 2,maka kecepatan putaran pada sprocket keluaran dari gear box adalah: N K2 = 336 rpm Putaran dari gear box kemudian dirubah ke transmisi rantai 2
28 4. Menghitung Velocity Ratio untuk rantai 2 Kecepatan Putar (N 2 ) pada sprocket (T B2 ), T B2 =36 Velocity Ratio untuk rantai 2 dapat dihitung dengan rumus: N B2 = 102 rpm 5. Kecepatan Rata-rata rantai 2 saat beroperasi Kecepatan Rata-rata rantai 1 saat beroperasi dapat dihitung dengan rumus: V 2 = 0,782 m / s 6. Menghitung daya maksimal yang ditransmisikan oleh rantai. Untuk menentukan daya maksimal yang ditransmisikan oleh rantai terlebih dahulu menentukan Service factor. Service factor : a. Beban (k1) = 1 untuk beban konstan. = 1,25 untuk beban variable dengan guncangan ringan. = 1.5 untuk beban guncangan berat. b. Pelumasan (k2) = 0,8 untuk pelumasan terus menerus. = 1untuk pelumasan menurun. = 1.5 untuk pelumasan berkala. c. Pemakaian (k3) = 1 untuk pemakaian selama 8 jam per hari.
29 = 1,25 selama 16 jam per hari. = 1.5 untuk pemakaian terus menerus. Maka diasumsikan : Ks = k1 x k2 x k3 = 1,25 x 1,5 x 1 = 1,875 Daya maksimal : Daya maksimal yang ditransmisikan dapat dihitung dengan rumus: n = 7.8 ( dari table 2.2) p = 914.16 Watt 7. Menghitung Beban Total yang diterima oleh rantai. Menghitung Beban Total yang diterima oleh rantai dengan menjumlah semua gaya yang bertitik tumpu pada rantai dapat dihitung dengan rumus : Beban rangka : = 1169,00 N ( Tanpa beban) m satu buah rangka W satu buah rangka = 45 kg = m g Beban maksimal daya angkut : = 45kg 10 m/s 2 = 450 N
30 m maksimal daya angkut W maksimal daya angkut = 50 kg = m g = 50 kg 10 m/s 2 = 500 N Beban operator : m operator W operator = 70 kg = m g = 70 kg 10 m/s 2 = 700 N Jadi beban total = W + W satu buah rangka + W maksimal daya angkut + W operator = 1169,00 N + 450 N + 500 N + 700 N = 2.819 N Jadi transmisi rantai ini AMAN menahan beban 2.819 N Karena tidak melebihi breaking load (Wb) yaitu 17.096,7 N 3.5.2 Menghitung Jumlah dan Panjang Rantai 1. Perhitungan jumlah rantai 1 Jumlah rantai 1 dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: ( ) ( ) = 19,5 + 34,645 + 3,068 0.057 = 54.145 + 0.174
31 = 54.319 = 54 2. Perhitungan jumlah rantai 2 Jumlah rantai 2 dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: ( ) ( ) = 23,5 + 53,543 + 15.847 0.037 = 77,043 + 0.586 = 77.629 = 77 3. Panjang Rantai Panjang rantai yang digunakan untuk rantai 1 dapat dihitung dengan rumus : = 54 12,70 = 685 mm Panjang rantai yang digunakan untuk rantai 2 dapat dihitung dengan rumus: = 77 12,70 = 977mm