UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN PERENCANAAN OVERHEAD TRAVELLING CRANE YANG DIPAKAI PADA PABRIK PELEBURAN BAJA DENGAN KAPASITAS ANGKAT CAIRAN 10 TON OLEH : HENGKY IRAWAN H.S NIM : 040421033 DISETUJUI OLEH : DOSEN PEMBIMBING Ir. Alfian Hamsi, Msc NIP. 131.654.258
TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN PERENCANAAN OVERHEAD TRAVELLING CRANE YANG DIPAKAI PADA PABRIK PELEBURAN BAJA DENGAN KAPASITAS ANGKAT CAIRAN 10 TON OLEH : HENGKY IRAWAN H.S NIM : 040421033 TELAH DISETUJUI DARI HASIL SIDANG SARJANA PERIODE 113, TANGGAL 13 DESEMBER 2008 DOSEN PEMBANDING I DOSEN PEMBANDING II Ir. RASKITA.S.MELIALA NIP. 130353111 Ir. ISRIL AMIR NIP.130517501
TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN PERENCANAAN OVERHEAD TRAVELLING CRANE YANG DIPAKAI PADA PABRIK PELEBURAN BAJA DENGAN KAPASITAS ANGKAT CAIRAN 10 TON OLEH : HENGKY IRAWAN H.S NIM : 040421033 FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2008
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi yang merupakan tugas akhir ini dalah sesuatu syarat untuk dapat menyelesaikan studi jenjang kependidikan Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik. Tugas sarjana ini mengenai perancangan mesin pemindah bahan jenis Overhead Travelling Crane yang digunakan untuk memindahkan cairan hasil peleburan dari tanur induksi. Dalam penulisan skripsi ini dari awal sampai akhir, penulis telah melakukan semaksimal mungkin guna tersusunnya tugas akhir ini. Namun penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan di dalam penulisan skripsi ini, untuk itu penulis sangat mengharapkan petunjuk dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun guna penyempurnaan skripsi ini. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, Msc selaku dosen pembimbing penulis yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing penulis selama ini. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik. 3. Seluruh staff pengajar di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam hal administrasi. 4. Seluruh staff pegawai P.T. Growth Sumatera Industry, Ltd khususnya pada bagian Cor Listrik Derek dalam membimbing penulis selama melakukan survey. i
5. Kedua ORANG TUA penulis, H.M. Silaban dan R. Br Sitorus yang telah memberikan bantuan Moril dan Material serta Doa selama dalam masa perkuliahan dan dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 6. Untuk Kakak, Abang, dan Adik penulis yang turut mendoakan penulis. 7. Buat yang sangat penulis sayangi Silvia Br Napitupulu, Amk yang telah memotivasi dan mendoakan penulis dalam menyusun Tugas Sarjana ini. 8. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin Ekstension yang telah banyak membantu penulis dan penyusunan Tugas Sarjana ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih banyak kekurangan, untuk itu penulis mohon maaf dan mengharapkan koreksi untuk kesempurnaan Tugas Sarjana ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat bagi pembaca khususnya para mahasiswa Teknik Mesin Ekstension. Medan, 2008 Penulis, Hengky Irawan H.S 04 0421 033 ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii DAFTAR NOTASI... viii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang Perencanaan... 1 1.2. Tujuan Perencanaan... 2 1.3. Pembatasan Masalah... 2 1.4. Metodelogi Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1. Klasifikasi Pesawat Angkat... 4 2.2. Dasar-Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat... 7 2.3. Prinsip Kerja Overhead Travelling Crane... 8 2.3.1. Gerakan Drum ( Naik-Turun )... 9 2.3.2. Gerakan Hoist Mendatar ( Melintang )... 10 2.3.3. Gerakan Crane ( Horizontal )... 10 BAB III PERENCANAAN SPESIFIKASI PENGANGKAT... 11 3.1. Karateristik Umum Pesawat Angkat... 11 3.2. Perencanaan Tali Baja ( Wire Rope )... 17 3.2.1. Tarikan Yang Dialami Tali Baja, S... 20 3.2.2. Diameter Tali Baja... 22 3.2.3. Perhitungan Umur Tali... 25 iii
3.3. Perencanaan Puli... 26 3.3.1. Diameter Puli... 27 3.3.2. Diameter Poros Puli... 27 3.4. Perencanaan Drum... 28 3.4.1. Diameter Drum... 29 3.4.2. Jumlah Lilitan Tali Pada Drum... 30 3.4.3. Panjang Alur Spiral Drum ( Helical Groove )... 31 3.4.4. Panjang Drum Keseluruhan... 31 3.4.5. Tebal Dinding Drum... 32 3.4.6. Menghitung Tegangan Maksimum Drum... 32 3.4.7. Menghitung Daya Motor Penggerak Drum... 36 3.4.8. Perencanaan Sistem Transmisi Penggerak Drum... 37 3.4.8.1. Putaran Poros Dalam.... 38 3.4.8.2. Poros Transmisi... 39 3.4.8.3. Poros Untuk Worm... 40 3.4.8.4. Poros Untuk Worm Wheel... 41 3.4.8.5. Ukuran Roda Gigi Cacing... 42 3.4.8.6. Poros Cacing... 44 3.4.8.7. Roda Cacing... 46 3.5. Perencanaan Kait... 49 3.5.1. Pemilihan Bahan Kait... 49 3.5.2. Pemeriksaan Kait... 50 3.5.2.1. Tegangan Tarik Pada Ulir Kait... 51 3.5.2.2. Panjang Minimum Ulir Kait... 52 3.5.2.3. Pemeriksaan Kekuatan Pada Mulut Kait dan Tangkainya... 53 3.5.3. Pemeriksaan Mur Pengikat Kait... 57 3.5.4. Perencanaan Dudukan Kait... 59 3.6. Sistem Pengereman... 62 3.6.1. Pemilihan Roda Rem... 62 3.6.2. Pemeriksaan Rem Penahan ( nilai pv )... 63 3.6.3. Penentuan Momen Gaya Pengereman... 64 iv
BAB IV PERENCANAAN MEKANISME PENGGERAK TROLI... 67 4.1. Roda Troli... 67 4.2. Motor Penggerak Troli... 69 4.3. Roda Gigi Transmisi Gerak Troli... 71 4.4. Perencanaan Tekanan Bantalan dan Faktor Tekanan Kecepatan Masing-masing Poros... 74 4.5. Menentukan Modul dan Ukuran Roda Gigi... 86 4.6. Motor Penggerak Crane... 89 4.7. Perencanaan Jembatan ( Girder )... 91 BAB V KESIMPULAN... 95 5.1. Spesifikasi Crane... 95 5.2. Perlengkapan Gerak Hoist... 96 5.3. Perlengkapan Gerak Tranversal dan Horizontal... 98 DAFTAR PUSTAKA... xi LAMPIRAN GAMBAR KERJA v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Overhead Travelling Crane... 5 Gambar 2.2 Jenis-Jenis Utama Crane... 6 Gambar 3.1 Tali Baja Dengan Untaian Yang Dipipihkan... 15 Gambar 3.2 Konstruksi Tali Baja Pada Crane... 16 Gambar 3.3 Diagram Jumlah Kelengkungan... 17 Gambar 3.4 Effisiensi System Puli... 18 Gambar 3.5 Tali Baja... 19 Gambar 3.6 Dimensi Puli... 23 Gambar 3.7 Drum... 25 Gambar 3.8 Dimensi Alur Dalam... 26 Gambar 3.9 Kait Tunggal... 34 Gambar 3.10 Penampang Mulut Kait dan Tangkainya... 37 Gambar 3.11 Dudukan Kait... 43 Gambar 3.12 Pemilihan Modul... 50 Gambar 3.13 Roda Gigi Cacing... 51 Gambar 4.1 Roda Troli... 62 Gambar 4.2 Sistem Transmisi Didalam Gearbox... 69 Gambar 4.3 Perincian Tekanan Pada Roda Gigi Cacing... 69 Gambar 4.4 Bagian-Bagian Roda Gigi... 82 Gambar 4.5 Defleksi Akibat Bobot Sendiri... 87 Gambar 4.6 Defleksi Akibat Beban Bergerak... 88 vi
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Tipe-Tipe Tali Untuk Crane dan Pengangkat... 14 Tabel 3.2 Diameter Roda Puli Untuk Kawat Baja... 23 Tabel 3.3 Dimensi Alur Drum... 27 Tabel 4.3 Jumlah Gigi... 66 Tabel 4.5 Ukuran Roda Gigi Penggerak Troli... 84 vii
DAFTAR NOTASI Notasi Arti Satuan A Luas mm 2 a Jarak sumbu poros mm C Faktor konstruksi tali D Diameter luar mm C k Kelonggaran puncak mm d Diameter dalam mm D w Diameter roda jalan mm E Modulus elastisitas Kg/m 2 F 114 Luas penampang tali baja cm 2 Ft Gaya tangensial Kg f Lengkungan tali baja mm g Gravitasi m/s 2 H Tinggi angkat m Dk 1 Diameter luar poros cacing mm d 1 Diameter jarak bagi poros cacing mm dr 1 Diameter dalam poros cacing mm t t Jarak bagi mm L Kisar mm H Tinggi gigi keseluruhan mm h k Tinggi kepala luar poros cacing mm h f Tinggi dalam roda cacing mm viii
a Jarak sumbu mm dr 2 Diameter dalam roda cacing mm d 2 Diameter jarak bagi roda cacing mm dk 2 Diameter luar roda cacing mm d t Diameter kepala roda cacing mm b Lebar roda cacing mm K Faktor keamanan L Panjang m Mp Momen puntir Nm m Modul mm N Daya Hp n Putaran rpm n t-w Kecepatan roda penggerak rpm P Beban yang bekerja pada roda Kg p Kekuatan putus tali Kg Pb Beban patah Kg Q Kapasitas angkat maksimum Kg r Jari-jari mm S Gaya tarik tali maksimum Kg Sf Faktor keamanan bahan T Waktu Detik v Kecepatan m/s W Tahanan akibat gesekan Kg Z Jumlah lilitan Buah ix
Simbol Yunani α Sudut tekan ( 0 sudut ) µ Koefisien gesek ε Faktor tahanan puli ω Tebal mm β Koefisien pengereman δ Diameter kawat baja mm τ g Tegangan geser Kg/mm 2 σ t Tegangan tekan Kg/mm 2 σ tr Tegangan tarik Kg/mm 2 σ Tegangan ijin Kg/mm 2 η Effisiensi σ b Tegangan patah bahan Kg/mm 2 σ lk Tegangan lentur Kg/mm 2 τ Sudut kisar ( 0 sudut ) δ ' Defleksi girder cm x
ABSTRAK Pesatnya pertumbuhan dan perkembangan industri saat ini seiring dengan meningkatnya kebutuhan manusia. Untuk menyeimbangkan produksi yang dihasilkan yang sesuai dengan permintaan konsumen maka industri-industri dituntut untuk menaikkan / meningkatkan hasil produksi serta untuk memperlancar pendistribusian produknya baik itu dengan kapasitas kecil maupun dengan kapasitas yang besar. Didalam pendistribusian produk yang berkapasitas besar sangat diperlukan suatu alat pemindah ( pesawat angkat ) untuk memperlancar gerakan produk dari satu tempat ke tempat lain yang sangat tidak mungkin diangkat manual dengan tenaga manusia. Dengan demikian pabrik P.T. Growth Sumatra Industry, Ltd adalah pabrik peleburan baja yang sangat membutuhkan alat pemindah ( pesawat angkat ) tersebut demi kemudahan untuk mengangkat dan memindahkan alat-alat berat atau hasil produk yang ada di lokasi di pabrik. Adapun alat pemindah ( pesawat angkat ) yang dibutuhkan adalah jenis Overhead Travelling Crane. Di pabrik P.T. Growth Sumatera Industry, Ltd bahwa Tanur Induksi yang berisi cairan baja dengan kapasitas 10 ton dengan temperatur 1680 0 C akan di tuang dalam suatu wadah yaitu Ladle. Setelah itu Overhead Travelling Crane akan mengangkat ladle yang berisi cairan baja dengan memindahkan ladle tersebut pada troli