CORRECTIVE MAINTENANCE BANTALAN LUNCUR LORI PABRIK KELAPA SAWIT DENGAN KAPASITAS ANGKUT 2,5 TON TBS MENGGUNAKAN ANALISA KEGAGALAN SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik JUNAIDI NIM. 040401002 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas segala karunia dan rahmat-nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Sarjana yang dipilih, diambil dari mata kuliah Manajemen Pemeliharaan Pabrik, yaitu CORRECTIVE MAINTENANCE BANTALAN LUNCUR LORI PABRIK KELAPA SAWIT DENGAN KAPASITAS ANGKUT 2,5 TON TBS MENGGUNAKAN ANALISA KEGAGALAN. Dalam penulisan skripsi ini, telah diupayakan dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME sebagai Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua Orang tua saya yang telah memberikan segala sesuatunya dengan penuh ikhlas. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik 3. Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku dosen pembimbing Tugas Sarjana yang telah meluangkan waktunya, membimbing dan memotivasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 4. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin yang tidak dapat disebutkan satupersatu. 5. Bapak Abner Butarbutar selaku karyawan bengkel dari PTPN III Rambutan yang telah memberikan bantuan bimbingan lapangan dan juga kepada karyawan PTPN III Rambutan lainnya yang tak dapat disebutkan namanya satu persatu. 6. Mahasiswa Departemen Teknik Mesin khususnya rekan-rekan sesama stambuk 2004 yang sesalu memberikan semangat. Akhir kata, semoga Tugas Sarjana ini dapat bermanfaat untuk kita semua dan dapat diteruskan untuk penelitian lebih lanjut oleh mahasiswa lain. Medan, 21 Juni 2010 Junaidi ( 040401002 )
ABSTRAK Lori adalah alat yang mengangkut TBS (Tandan Buah Segar) dari Loading Ramp ke perebusan (Sterilizer). Lori sering anjlok saat pabrik beroperasi, hal ini menggangu proses pruduksi pabrik. Lori anjlok dikarenakan terjadi keausan bantalan luncur lori. Lori anjlok perlu diminimalkan agar produksi pabrik dapat berjalan lancar. Pemeliharaan korektif perlu dilakukan terhadap bantalan luncur dengan menganalisa respon yang terjadi terhadap poros dan bantalan luncur akibat beban yang diterima dan mencoba memberikan solusi untuk meminimalkan keausan yang terjadi. Pemeliharaan sementara yang dikerjakan adalah membuat bantalan luncur pengganti dengan cara membubut baja lunak sesuai dengan konstruksi yang dibutuhkan. Hasil survey dan perhitungan menunjukkan bahwa keausan terbesar terjadi pada permukaan bagian atas dari diameter dalam bantalan dengan laju kedalaman keausan sebesar 0,0135 mm/hari. Bagian atas diameter dalam bantalan inilah yang mendapat beban langsung dari berat lori dan muatannya. Alternatif yang dipilih adalah alih material. Pememilihan material berdasarkan material yang khusus digunakan untuk bantalan luncur yang kekerasannya 202 BHN, nilai kekerasan ini lebih besar dari material yang digunakan sebelumnya yaitu 54-142 BHN, dengan nilai kekerasan tersebut diperoleh laju kedalaman keausan yang lebih kecil yaitu 0,00654 mm/hari. Nilai laju kedalaman keusan tersebut akan menambah umur pakai dari bantalan luncur. Kata kunci : Pemeliharaan korektif, Bantalan luncur, Keausan.
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING... ii LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PEMBANDING... iii SPESIFIKASI TUGAS... iv LEMBARAN EVALUASI SEMINAR SKRIPSI... v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAK... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR NOTASI... xii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 3 1.3. Tujuan Penelitian... 4 1.4. Manfaat Penelitian... 4 1.5. Batasan Masalah... 4 1.6. Metodologi Penelitian... 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1. Sejarah Singkat PKS Rambutan... 7 2.1.1. Profil Pabrik... 7 2.1.1.1. Sumber Bahan Baku dan Realisasi Penerimaan... 7 2.1.1.2. Sumber Daya Manusia... 8 2.1.1.3. Kegiatan Usaha... 8 2.1.1.4. Stasiun Pengolahan... 8 2.1.2. Bahan Baku (Raw Material)... 11 2.2. Lori... 11 2.3.Poros dengan Beban Lentur Murni... 13 2.4. Bantalan... 18 2.4.1. Klasifikasi bantalan... 18 2.4.1.1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros... 18 2.4.1.2. Atas dasar arah beban terhadap poros... 19 2.4.2. Perbandingan Antara Bantalan Luncur dan Bantalan Gelinding... 19 2.4.3. Bahan untuk bantalan luncur... 20 2.5. Sistem Manajemen Pemeliharaan Pabrik... 21
2.5.1. Jenis-jenis Manajemen pemeliharaan pabrik... 21 2.5.1.1. Pemeliharaan Rutin (Preventive Maintenance)... 21 2.5.1.2. Pemeliharaan setelah rusak (Breakdown Maintenance)... 22 2.5.1.3. Pemeliharaan darurat (emergency maintenance)... 22 2.5.2. Maksud dan Tujuan Manajemen Pemeliharaan Pabrik... 23 2.6. Corrective Maintenance... 23 2.7. Mekanisme Tribology... 28 2.8. Proses Maintenance di PKS Rambutan... 30 BAB 3 METODOLOGI... 33 3.1. Tempat dan Waktu Studi... 33 3.2. Tegangan Lentur dan Perhitungan Diameter Bantalan... 33 3.3. Penentuan Sifat Fisik dan Mekanik dari Material... 36 3.4. Perhitungan Gaya pada Bantalan... 36 3.4.1. Beban yang Terjadi pada Poros dan Bantalan... 39 3.4.2. Analisa Gaya Geser & Momen pada Bantalan Poros Lori... 40 3.4.3. Kecepatan lori... 42 3.4.4. Koefisien Gesekan Material... 44 3.4.5. Gaya Gesek pada Bantalan dengan Dinding Poros (F gesek )... 44 3.5. Perhitungan Keausan pada Bantalan... 45 BAB 4 HASIL PEMBAHASAN... 49 4.1. Masalah yang Terjadi... 49 4.2. Pemeliharaan Bantalan dengan Melakukan Penggantian yang Dikerjakan oleh Bagian Teknik... 50 4.3. Solusi dari Masalah yang Terjadi... 50 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 58 5.1. Kesimpulan... 58 5.2. Saran... 58 DAFTAR PUSTAKA... 59
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros... 14 Tabel 2.2. Faktor tambahan tegangan pada gandar... 15 Tabel 2.3. Faktor tambahan tegangan pada gandar... 17 Tabel 2.4. Alasan kerusakan pada 3 daerah... 25 Tabel 3.1. Sifat Fisis dan Mekanis Material Brass... 36 Tabel 3.2. Data-data Poros dan Bantalan... 39 Tabel 3.3. Koefisien Gesekan Material... 44 Tabel 4.1. Journal Bearing and Application... 52 Tabel 4.2. Sifat Fisis dan Mekanis Material Brass dan Bronze-aluminum... 53 Tabel 4.3. Perbandingan keausan tebal diameter bantalan... 55
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Lori anjlok atau keluar dari rel... 4 Gambar 1.2. Kerangka konsep... 6 Gambar 2.1. Gambar PKS Rambutan PTPN III... 7 Gambar 2.2. Skematik Diagram Pengolahan Pabrik Kelapa Sawit... 10 Gambar 2.3. Tandan Buah Segar... 11 Gambar 2.4. Lori Pengangkut buah sawit... 12 Gambar 2.5. Bantalan dan Poros Lori... 13 Gambar 2.6. Gandar... 15 Gambar 2.7. Bantalan bulat... 19 Gambar 2.8. Arah gerakan poros pada awal putaran... 21 Gambar 2.9. Grafik Pola Kerusakan Alat pada Umumnya... 25 Gambar 2.10. Struktur dari Maintenance... 27 Gambar 2.11. Skema Alur Proses Kegiatan Pemeliharaan... 30 Gambar 3.1. Penampang poros lori... 33 Gambar 3.2. Konstruksi Poros Lori... 37 Gambar 3.3. Konstruksi Bantalan Poros Lori... 38 Gambar 3.4. Ilustrasi pembebanan poros... 40 Gambar 3.5. Pembebanan pada poros... 40 Gambar 3.6. Distribusi gaya pada poros dan bantalan... 41 Gambar 3.7. Diagram benda bebas untuk x < 80 mm... 41 Gambar 3.8. Diagram benda bebas untuk x < 410 mm... 42 Gambar 3.9. Mekanisme gesekan dipermukaan bantalan... 45 Gambar 3.10. Wear Coefficient K... 46 Gambar 4.1. Keausan yang terjadi pada bantalan... 49 Gambar 4.2. Grafik Hasil perhitungan laju keausan tebal diameter bantalan berdasarkan waktu operasi... 57
DAFTAR NOTASI Simbol Arti Satuan a = Jarak dari tengah bantalan ke ujung luar naaf roda mm BHN = Brinnell Hardness Number 1 kgf/mm 2 = 9,8 Mpa. D = Diameter luar bantalan mm D r = Diameter roda mm d = Diameter dalam sebelum operasi mm d x = Diameter dalam setelah operasi mm d s = Diameter poros yang dizinkan mm E = Young s Modulus N/mm 2 F gesek = Gaya gesek N g = Jarak telapak roda mm H = Kekerasan material N/mm 2 j = Jarak bantalan radial mm K = Koefisien keausan L = Jarak lintasan meluncur m l = Panjang naaf roda mm l b = panjang bantalan mm M 1 = Momen lentur N.mm M 2 = Momen pada tumpuan roda karena gaya vertikal tambahan N.mm M 3 = Momen lentur pada naaf tumpuan roda sebelah dalam karena beban horizontal N.mm m = Faktor tambahan tegangan n = Faktor keamanan n p = Putaran poros rpm n r = Putaran roller rpm P = Beban horizontal N Q 0 = Beban pada bantalan karena beban horizontal N R 0 = Beban pada telapak roda karena beban horizontal N r = Jari-jari telapak roda mm r p = Jari-jari poros mm s = Jarak yang ditempuh selama gesekan, jarak lintasan meluncur m t = waktu s t = Tebal diameter setelah operasi m V = Volume keausan m 3 V = Gaya geser N V r = Kecepatan tangensial roller m/s v = Kecepatan m/s W = Beban poros N W b = Beban bantalan N W t = Beban total N σ wb = Tegangan lentur yang diizinkan N/mm 2
σ b = Tegangan lentur yang terjadi N/mm 2 α L = α v = Beban horizontal Beban statis pada satu gandar Beban tambahan karena gerakan vertikal Beban statis µ = Koefisien gesekan