30 BAB IV HASIL DAN ANALISIS 4.1 HASIL PERHITUNGAN DENGAN SUDUT KEMIRINGAN KEARAH DEPAN Tabel 4.2 Kapasitas beban angkat dengan variasi kemiringan sudut ke arah depan. Kemiringan Linde H25D No Sudut ke Beban d (mm) c (mm) F Ay (F) F By (F) Arah Depan Maksimal (F 1 ) 1 0 0 695 195 70190 N 8626 N 29029 N 2 2 0 939 289 70125 N 8561 N 28834 N 3 2,5 0 965 320 69410 N 7846 N 27741 N 4 3 0 991 350 68605 N 7041 N 26716 N 5 3,5 0 1016 381 67810 N 6246 N 25757 N 6 4 0 1042 411 67004 N 5440 N 24832 N 7 4,5 0 1068 442 66189 N 4625 N 23941 N 8 5 0 1093 472 65403 N 3839 N 23123 N 9 5,5 0 1119 502 64598 N 3034 N 22322 N 10 6 0 1144 533 63802 N 2238 N 21568 N Pada perhitungan table 4.2 dengan percobaan variasi kemiringan sudut kedepan yang berbeda dimulai dari sudut 2 o sampai 6 o didapat sudut kemiringan maksimal yaitu pada sudut 5 o pengangkatan beban dengan mempertimbangkan perubahan jarak posisi beban yang menjauh dari pusat kesetimbangan roda (d), perubahan sudut pusat gravitasi
31 pada tiang mast (c), tekanan beban yang diterima roda depan (F Ay ), dan pusat gravitasi beban pada sumbu roda belakang (F By ). Faktor pemilihan 5 o sebagai batas maksimal kemiringan kedepan dikuatkan dengan, perubahan jarak antara pusat gravitasi beban dengan pusat titik kesetimbangan sembu roda depan (F Ay ) sebagai titik tumpu roda depan (pusat ketimbangan) sehingga ketika beban menjauh dari titik tersebut. Menyebabkan pengurangan berat yang pada counterweight sebagai pemberat utama yang terletak pada pusat sumbu roda belakang (F By ). 4.2 HASIL PERHITUNGAN DENGAN SUDUT KEMIRINGAN KEARAH BELAKANG Tabel 4.3 Beban Angkat dengan Kemiringan Sudut ke Arah Belakang Sudut Linde E16C No Kemiringan ke Beban d (mm) c (mm) F Ay F By Arah Belakang Maksimal 1 0 0 695 195 65486 N 8626 N 23535 N 2 2 0 562 11 50585 N 18485 N 28410 N 3 2,5 0 536 14 50342 N 18101 N 28418 N 4 3 0 509 15 50291 N 18737 N 28407 N 5 3,5 0 483 46 49931 N 19357 N 25436 N 6 4 0 456 76 49287 N 19962 N 22386 N 7 4,5 0 430 107 48706 N 20497 N 28780 N 8 5 0 403 137 48321 N 21048 N 28465 N 9 5,5 0 376 167 47702 N 21396 N 28149 N 10 6 0 350 198 47329 N 21708 N 29820 N 11 6,5 0 323 228 47099 N 22052 N 29920 N
32 Berbeda dengan perhitungan kemiringan sudut kearadepan, perhitungan dengan percobaan variasi kemiringan sudut kebelakang pusat gravititasi beban akan semakin mendekat kearah pusat titik kesetimbangan roda depan (F Ay ), sehingga semakin dekat beban dengan pusat kesetimbangan maka pengangkatan beban semakin seimbang, dan kemungkinan forklift terjungkit sangatlah kecil. Faktor pemilihan 6,5 o sebagai batas maksimal kemiringan kebelakang dikuatkan dengan, perubahan jarak antara pusat gravitasi beban dengan pusat titik kesetimbangan sumbu roda depan (F Ay ) sebagai titik tumpu roda depan (pusat ketimbangan) yang semakin mendekat dari titik tersebut. Menyebabkan penambahan berat yang pada counterweight sebagai pemberat utama yang terletak pada pusat sumbu roda belakang (F By ). Hasilnya gaya reaksi (F ) terbesar terjadi pada saat forklift dalam keadaan bermuatan (loaded) dan membentuk sudut 6.5 0 kebelakang yaitu 22052 N
33 4.3 HASIL ANALISA PENGANGKATAN DENGAN SIMULASI INVENTOR Prosedur simulasi analisis kekuatan konstruksi tiang pengangkat forklift menggunakan software autodeskinventor dengan membuat model 2D dan 3D, memverifikasi material ataumengisi tabel material properties, menentukan constrains dilakukan dengan acuan posisi dari tumpuan yang ada pada produk desain yang telah dimodelkan. Constraints dapat berupa fixedconstraints, pin constraints, dan friction constraints, menentukan posisi dan besar beban dialat pengangkat forklift yaitu tiang mast. Beban dibuat 29.000 N yaitu hasil perhitungan beban maksimal yang dapat diangkat forklift, proses meshing, dimana sistem kontinyu benda yang akan dianalisis didiskritisasi sehingga struktur utama menjadi elemen-elemen yang memiliki ukuran lebih kecil dan berjumlah tertentu dan berhingga, proses running program dilakukan setelah seluruh proses pra-analisa dan meshing dilakukan, proses Running tersebut berjalan dengan pembacaan proses perhitungan dengan metode Finite Element Analysis (FEM), proses refinementmeshing adalah proses penghalusan jumlah element dan nodes pada bagian yang mengalamitegangan yang kritis. Pada bagian yang mengalami tegangan maksimum tersebut, dilakukan proses refinement meshing dengan menggunakan fitur local mesh control. Proses ini dilakukan setelahproses Running pertama selesai sehingga bisa didapat hasil yang akan lebih mendekati akurat dan yang terakhir adalah End simulation, memuat hasil simulasi berupa distribusi tegangan, displacement, dan angka keamanan diseluruh elementiang mast. 4.3.1 Verifikasi Material Pada software Autodesk Inventor, material ditentukan pada saat proses pemodelan setiap part. Material pada setiap part tersebut akan diverifikasi ulang saat proses pengujian. Verifikasimaterial tersebut terdapat pada material properties dan juga akan ditampilkan saat meminta report dari hasil running simulasi. Tampilannya seperti pada tabel berikut ini :
34 Gambar 4.1 Tampilan dari material properties 4.3.2 Menentukan Constraint dan Pembebanan Langkah berikutnya adalah menentukan constraint dilakukan dengan acuan posisi dari tumpuan yang ada padaa tiang mast yang telah dimodelkan. Constraints dapat berupa fixedconstraints, pin constraints, dan friction constraints. Sedangkan beban atau berat yang harus diangkat dibuat 29.000 N. Berikut akan tampilkan hasil simulasi-simulai pada beban maksimal yaitu 29..000 N.
35 Gambar 4.2 Tampilan constraints denganbeban 29.000 N Gambar 4.3 Tampilanpin constraintsdengan beban 29.000 N
36 4.3.3 Meshing, Running Program, dan Refinement Meshing Langkah utama dalam analisis struktur menggunakan metode elemen hingga adalah proses meshing, dimana sistem kontinyu benda yang akan dianalisis didiskritisasi sehingga struktur utamamenjadi elemen-elemen yang memiliki ukuran lebih kecil dan berjumlah tertentu dan berhingga. Proses Running dilakukan setelah seluruh proses pra-analisa dan meshing dilakukan. Proses running tersebut berjalan dengan pembacaan proses perhitungan dengan metode Finite Element Analysis (FEM). Gambar 4.4Hasil refinement meshing Proses Refinement Meshing adalah proses penghalusan jumlah element pada bagian yang mengalami tegangan yang kritis. Pada bagian yang mengalami tegangan maksimum tersebut, dilakukan proses refinement meshing dengan menggunakan fitur local mesh control. Proses ini dilakukan setelah proses running pertama selesai sehingga bisa didapat hasil yang akan lebih mendekati akurat.setelah proses running, maka didapat hasil-hasil dari simulasi tersebut. Terdapat beberapa hasil yaitu berupa von misses stress, 1 st principal stress, 3 rd principal stress, displacemment, dan safety factor.
37 4.3.4 Von Misses Stress Tegangan salah satu post-proccessor adalah hasil perhitungan hubungan tegangan regangan pada model benda, regangan diperoleh dari deformation yang dialami model. Tegangan ekivalen yang digunakan metode Von-Mises. Berikut ini ilustrasi hasil analisis equivalent stress. Gambar 4.5 Tampilan Equivalent stressdengan beban 29.000 N Tegangan ekivalen maksimum terjadi di bagian lekukan permukaan L garpu sebesar 255,4 MPa, kemudian tegangan ekivalen minimum sebesar 0 MPa. 4.3.5 Displacement Hasil utama dari analisis struktur statis menggunakan metode elemen adalah deformation atau displacement. Berikut ini ilustrasi hasil analisis total deformation pada model. Hasil simulasi menunjukkan bahwa total deformation terbesar ada pada garpu tempat dimana beban berada sebesar 21,01 mm, dan total deformation terkecil ada pada bagian yang dekat dengan fix Constraints / daerah tumpuan yaitu sebesar 0 mm. Berikut ini ilustrasi total deformation dengan kondisi undeformed shape dari model.
38 Gambar 4.6 Tampilan X displacement Gambar 4.7 Tampilan Ydisplacement
39 Gambar 4.8 Tampilan Z displacement Tabel 4.4 Hasil diplacement sumbu X, Y, dan Z Name Minimum Maximum X Displacement -0,207678 mm 1,7543 mm Y Displacement -19,1524 mm 0,469094 mm Z Displacement -9,15716 mm 0,63408 mm Total deformation dapat dijabarkan ke arah sumbu X, Y dan Z. Komponen perpindahan ini disebut directional deformation. Displacement terbesar hanya terjadi pada sumbu Z atau sumbu yang searah dengan gaya grafitasi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa X Axis directionaldeformation terbesar ada pada bagian antara tiang mast bagian dalam dan luar = 1,7543 mm dan terkecil padabagian tiang mast luar yang berwarna biru muda = -0,207678 mm. Displacement pada arah sumbu Y terbesar ada pada ujung garpu = 0,469094 mm, terkecil pada pin dudukan as silinder pengungkit = - 19,1524 mm. Sedangkan dispalecement arah sumbu Z (arah ke atas-bawah) terbesar pada dudukan garpu yaitu backrest = 0,63408 mm, terkecil pada bagian tiang mast luar yang
40 berwarna biru legam yaitu = -9,15716 mm. Ini berarti pada bagian-bagian tersebut berdeformasi ke bawah atau arah positif sumbu Z akibat pada bagian tersebut teraplikasi gaya sedang posisi aplikasi gaya tidak bergeser arah ke depan-belakang. Adapun deformasi total adalah superposisi dari deformasi arah sumbu X, Y dan Z. 4.3.6 Safety Factor Safety factor atau angka keamanan merupakan salah satu parameter penting untukmenentukan apakah suatu konstruksi itu aman atau tidak. Safety Factor merupakan perbandingan antara tegangan ijin bahan dengan tegangan yang terjadi. Konstruksi dinyatakan aman apabila angka keamanannya di atas satu. Gambar 4.9 Tampilan safety factordengan beban 29.000 N Tabel 4.5Hasil ringkasankontruksi tiang pengangkat Name Minimum Maximum Volume 66661800 mm^3 Mass 523,962 kg Von Mises Stress 0,00425888 MPa 255,446 MPa 1st Principal Stress -61,5975 MPa 249,103 MPa
41 3rd Principal Stress -273,339 MPa 48,4541 MPa Displacement 0 mm 21,0129 mm Safety Factor 0,810348 ul 15 ul X Displacement -0,207678 mm 1,7543 mm Y Displacement -19,1524 mm 0,469094 mm Z Displacement -9,15716 mm 0,63408 mm Dari Gambar 4.9 dan Tabel 4.4 terlihat bahwa pada pembebanan maksimum yaitu 29.000 N diperoleh angka keamanan tertinggi = 15 yaitu pada bagian pin dudukan as silinder pengungkit, sedangkan angka keamanan terendah = 0,81 di lekukan L garpu. Kesimpulan: Von Mises Stressketika disimulasikan pada bagian garpu dan tiang mast bagian dalam hasilnya menunjukkan angka 255,446MPa, sehingga dapat disimpulkan tensi tekanan pada tiang baik karena masih jauh dari nilai tensi kekuatan material yaitu 345 Mpa. Safety Factor didaptkan 0,810348 ul, padahal yang dikriteriakan adalah 0.275 ul untuk material tersebut, jadi masih baik.