perancangan tower crane
DESCRIPTION
Perancangan Tower CraneTRANSCRIPT
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
TUGAS SARJANA
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERANCANGAN TOWER CRANE
DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON, TINGGI ANGKAT 45
METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN
GEDUNG BERTINGKAT
OLEH :
TEGUH PUTRA
NIM : 020401058
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FAKULTAS TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
MEDAN
TUGAS SARJANA
MESIN PEMINDAH BAHAN
PERANCANGAN TOWER CRANE
DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON,TINGGI ANGKAT 45
METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN
GEDUNG BERTINGKAT
OLEH :
TEGUH PUTRA
NIM : 020401058
Disetujui Oleh :
Dosen Pembimbing
Ir. Alfian Hamsi, M.Sc
NIP. 131 654 258
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FAKULTAS TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
MEDAN
TUGAS SARJANA MESIN PEMINDAH BAHAN
PERANCANGAN TOWER CRANE
DENGAN KAPASITAS ANGKAT 6 TON, TINGGI ANGKAT 45
METER, RADIUS 55 METER, UNTUK PEMBANGUNAN
GEDUNG BERTINGKAT
OLEH :
TEGUH PUTRA
NIM : 020401058
Telah disetujui dari hasil seminar periode ke-530
Tanggal : 24 januari 2009
Disetujui Oleh :
Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II
Drs. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Raskita S. Meliala
NIP. 132 018 668 NIP. 130 353 111
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya
penulis akhirnya dapat menyelesaikan penulisan tugas sarjana ini dengan baik dan
lancar.
Tugas sarjana ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan
Pendidikan Program Sarjana Strata I (S1) di Depatemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul tugas sarjana yang dibahas adalah “Perancangan Tower
Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55
Meter Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat ”
Dalam menyelesaikan tulisan ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi,
akan tetapi berkat bimbingan, arahan dan bantuan dari semua pihak akhirnya
tugas sarjana ini dapat diselesaikan. Untuk semua itu dengan segenap hati ikhlas
penulis menyampaikan penghormatan dan ucapan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr.Ing.Ir. IkHwansyah Isranuri sebagai Ketua Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara dan juga sebagai Dosen Pembimbing
penulis
2. Bapak Tulus B. Sitorus, ST, MT sebagai Sekertaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Ir. Alfian Hamsi M.Sc. sebagai dosen pembimbing tugas skripsi ini.
4. Bapak / Ibu Dosen dan di Departemen Teknik Mesin yang telah memberikan
ilmu pengetahuan kepada penulis selama menjalani perkuliahan
5. Staf / Pegawai Administrasi dan para Asisten Laboratorium di Departemen
Teknik Mesin yang telah memberikan banyak bantuan kepada penulis baik
dalam hal administratif maupun praktikum selama masa perkuliahan.
6. Pimpinan dan staff, khususnya Bapak Ir. Heri Widodo di Proyek
Pembangunan Hotel Grand Antareas medan.
7. Orang tua tercinta, Ayahanda Ir. Efrizal dan Ibunda Ir. Hafni yang telah
banyak mendukung penulis baik dari segi moril dan materil serta memberikan
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
semangat dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan dan
Tugas Sarjana ini
8. Saudara-saudaraku, Reza Adnan syahrefi dan Rizki Rahmadhani yang
menjadi teman, lawan dan semangat dalam mengarungi kehidupan penulis.
9. Rekan-rekan mahasiswa fikri, riyaldi, Gefri, Reza, Sokep, Dani, Yuki , Napi,
Irfandi dan Seluruh Stambuk 2002 yang telah membantu penulis melewati
hari-hari perkuliahan.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih terdapat kelemahan, oleh
karena itu penulis mengharapkan masukan ide dan saran yang bersifat
membangun demi kesempurnaan tugas sarjana yang lebih baik.
Penulis
Teguh Putra
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……………………………………………………… i
DAFTAR ISI………………………………………………………………... iii
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………….. vi
DAFTAR TABEL…………………………………………………………... vii
DAFTAR NOTASI…………………………………………………………. vii
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………... xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang……………………………………………
1.2 Tujuan………………………………………………….…
1.3 Batasan Masalah……………………………………….…
1.4 Metode Penulisan………………………………………....
1.5 Sistematika Penulisan………………………………….…
1
1
2
2
2
BAB II PEMBAHASAN MATERI
2.1 Mesin Pemindah Bahan…………………………………..
2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan………………………
2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan………………...
2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat……………
2.3.2 Dasar Pemilihan Crane…………………………...
2.4 Tower Crane………………………………………………
2.4.1 Komponen-Komponen Utama Tower Crane……..
2.4.2 Cara Kerja Tower Crane………………..………...
2.5 Spesifikasi Perancangan…………………………………..
4
4
7
8
8
9
9
10
11
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
BAB III PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT
3.1 Perancangan Tali Baja……………………………………
3.2 Perancangan Puli……………………………………...….
12
18
3.3 Perancangan Drum……………………….……………….
3.4 Perancangan Kait…………………………………………
3.5 Perancangan Motor Penggerak…………………………...
3.6 Perancangan Sistem Transmisi…………………………...
3.6.1 Perancangan Transmisi Tingkat I………………...
3.6.2 Perancangan Transmisi Tingkat II………………..
3.6.3 Perancangan Transmisi Tingkat III……………….
3.7 Perancangan Sistem Rem……………..………………….
20
22
25
27
28
31
33
34
BAB IV
PERANCANGAN MEKANISME TROLLEY 4.1 Perancangan Roda Jalan……………..……………..…….
4.2 Perancangan Tali Baja……………..……………..………
4.3 Perancangan Puli……………..……………..……………
4.4 Perancangan Drum……………..……………..………….
4.5 Perancangan Motor Penggerak……………..…………….
4.6 Perancangan Sistem Transmisi……………..…………….
4.6.1 Perancangan Transmisi Tingkat I………………...
4.6.2 Perancangan Transmisi Tingkat II………………..
4.7 Perancangan Sistem Rem……………..…………………..
38
41
44
45
46
48
49
50
51
BAB V
PERANCANGAN MEKANISME SLEWING……………... 5.1 Perancangan Motor Penggerak……………..……………..
5.2 Perancangan Sistem Transmisi……………..……………..
5.3 Perancangan Sistem Rem……………..……………..……
53
55
56
58
BAB VI
PERANCANGAN BOOM DAN BOBOT IMBANG 6.1 Perancangan Boom……………..……………..…………..
6.2 Perancangan Bobot Imbang……………..………………...
62
67
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
BAB VII PERANCANGAN KONSTRUKSI TIANG ..………………. 7.1 Perancangan Blok Pondasi……………..…………………
7.2 Perancangan Penahan Tiang (Anchorage) …………….…
7.3 Defleksi Elastis Tiang Tower Crane……………..……….
71
73
74
BAB
VIII
KESIMPULAN ……………..……………..……………..…... 77
DAFTAR PUSTAKA……………..……………..……………..…………… 81
LAMPIRAN……………..……………..……………..……………..……… xi
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
10 4.3 Diagram Mekanisme Trolley 41
11 4.4 Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali 42
12 5.1 Meja Putar Mekanisme Slewing 53
13 5.2 Diagram Rem Sepatu Yang Digerakkan Pemberat 59
14 6.1 Konstruksi Boom 63
15 6.2 Pembebanan Boom Maksimum 63
16 6.3 Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri 64
17 6.4 Pembebanan Boom Maksimum Yang Diizinkan 65
18 6.5 Gaya-Gaya Setiap Sambungan Pada Boom 65
19 6.6 Lengan Bobot Imbang 67
20 6.7 Konstruksi Lengan Bobot Imbang 68
21 6.8 Bobot Imbang 68
22 7.1 Blok Pondasi Tower Crane 70
23 7.2 Pola Tekanan Segitiga Dibawah Blok Pondasi 71
24 7.3 Model Tower Crane Untuk Perhitungan Defleksi
Elastisitas 73
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1 3.1 Dimensi-dimensi Puli Mekanisme Pengangkat 18
2 3.2 Tekanan Bidang Yang Diizinkan 19
3 3.3 Dimensi Puli pada Mekanisme Trolley 45
4 4.1 Tabel Klasifikasi Dari Tower Crane 69
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR NOTASI
Notasi Keterangan Satuan
Q Kapasitas angkat maksimum kg
q Berat spreader (rumah kait) kg
S Tegangan tarik maksimum tali baja kg
η Efisiensi
P Kekuatan putus tali sebenarnya kg
K Faktor keamanan
Pb Beban patah kg
σ Tegangan kg/mm2
d Diameter mm
Dmin Diameter minimum puli dan drum mm
F222 Luas penampang tali baja mm2
m Jumlah lengkungan berulang
C Faktor karakteristik konstruksitali dan kekuatan
tarik bahan
z1 Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan
z2 Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja
α Jumlah siklus rata-rata perbulan
β Faktor perubahan daya tali
φ Perbandingan jumlah lengkungan dan jumlah putus
tali
e1 Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat
dan kondisi operasinya
e2 Faktor yang tergantung pada konstruksi tali
p Tekanan bidang pada gandar roda puli kg/cm2
z Jumlah lilitan
H Tinggi m
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
L Panjang mm
v Kecepatan keliling m/s
ω Tebal dinding drum mm
t Kisar Ulir mm
A Luas penampang mm2
V Kecepatan m/s
N Daya Hp
M Momen kg.m
n Putaran rpm
GD2 Momen girasi kg/cm2
g Gravitasi m/s2
t Waktu s
α Sudut tekan roda gigi o
m Modul mm
z Jumlah gigi buah
b Lebar gigi mm
i Perbandingan
a Jarak Sumbu Poros mm
hk Tinggi Kepala Gigi mm
hf Tinggi Kaki Gigi mm
ck Kelonggaran Puncak mm
t Jarak bagi lingkaran mm
So Tebal gigi mm
Ft Gaya Tangensial kg
A Luas permukaan mm2
Y Faktor Bentuk Gigi
fv Faktor dinamis
δ Koefisien pengaruh masa bagian mekanisme
transmisi
β Koefisien pengereman
k Faktor kecepatan gelinding roda
Dw Diameter roda trolley mm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
W Tahanan kg
G0 Berat trolley kg
μ Koefisien gesek
k Koefisien gesek roda gelinding
ε Koefisien tahanan roda puli
f Defleksi tali baja yang diizinkan mm
qr Berat tali baja kg
S Luas bidang m2
Pw Tekanan angin kg/m2
T Gaya rem keliling total kg
N Tekanan normal kg
F Luas permukaan kontak cm2
W Berat kg
E Modulus Elastisitas kg/m2
F Gaya kg
r Jari-jari/radius mm
I Momen inersia mm4
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1. Effisiensi Puli
2. Harga Minimum Faktor K, e1 dan e2
3. Tipe Tali Baja
4. Jumlah Lengkungan Tali
5. Harga Faktor m, C, C1 dan C2
6. Harga a, z2 dan β
7. Sifat Mekanis Baja Paduan
8. Dimensi Alur Drum
9. Diameter Puli
10. Diameter Poros
11. Sifat-sifat Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin
12. Karakteristik Material Gesek
13. Dimensi Bantalan
14. Sifat-sifat Baja Pegas
15. Baja I Profil Normal
16. Baja L Sama Sisi
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR PUSTAKA
1. Rudenko, N, Mesin Pengangkat, Erlangga, Jakarta, 1966.
2. Sularso, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya
Paramita, Jakarta, 1997.
3. Muin Syamsir. A, Pesawat Pengangkat, P.T Raya Grafindo Persada,
Jakarta, 1995.
4. G.M. Maitra, Hand Book of Gear Design, Tata McGrawHill, New Delhi
5. Joseph ,E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 1, Erlangga,
Jakarta, 1986.
6. Joseph ,E, Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 2, Erlangga,
Jakarta, 1986.
7. George. H. Martin, Setyobakti, Kinematika dan Dinamika Teknik, Edisi
kedua, Erlangga, Jakarta.
8. Rudenko, N, Material Handling Equipment, Moscow, 1964.
9. Beer. Ferdinand, P. Johnston, Mekanika Untuk Insinyur, Erlangga,
Jakarta, 1976.
10. United Ropework, Wire Rope, Roterdam, Holland.
11. Dobrovolsky, V, Machine Element, MIR Publisher, Moscow, 1979.
12. Hamrock, Bernard, J, Fundamentals of Machine Elements, WCB
McGrawHill, International Edition, Singapore, 1999.
13. Niemann, Gambar Elemen Mesin, Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1994.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah negara yang sedang berkembang, dimana pada saat
sekarang ini sedang menggalakkan pembangunan di segala bidang untuk
meningkatkan taraf hidup bangsa Indonesia. Pembangunan sarana dan prasarana
umum meliputi pembangunan industri, perhubungan, pusat perbelanjaan (mall),
perkantoran, hotel, dan apartemen.
Untuk membangun konstruksi bangunan tinggi seperti : gedung bertingkat,
maka dibutuhkan tenaga kerja yang terampil, para ahli di bidang konstruksi, yang
lebih penting adalah mesin-mesin yang berguna untuk membantu dan
meringankan kerja manusia itu sendiri. Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan
suatu pesawat pengangkat yang dapat mengangkat dan memindahkan material dan
struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang dikerjakan
dengan gerak dan mobilitas yang aman.
Agar material yang diangkat tetap baik, aman dalam operasi bongkar muat
lebih cepat, maka diperlukan suatu wadah barang yang dapat diangkat dari semua
areal proyek ke tempat yang diinginkan seperti bucket, dimana wadah tersebut
dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai
tempat penyimpanan barang.
Untuk mengangkat material dalam kapasitas, jangkauan dan tinggi angkat
yang maksimum, maka pengangkatan dengan Tower Crane merupakan mesin
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
yang paling efektif. Kecenderungan untuk memakai tower crane saat ini semakin
tinggi seiring dengan semakin meningkatnya pembangunan di Indonesia.
Pesawat pengangkat ini berguna untuk mengangkat serta memindahkan
material dan struktur bangunan yang akan dipasang pada bangunan yang sedang
dikerjakan dan menjangkau semua area yang diinginkan.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tugas sarjana ini adalah merencanakan sebuah mesin
pemindah bahan jenis pesawat pengangkat yaitu tower crane. Dengan
menjelaskan teori tentang tower crane, melakukan perhitungan komponen-
komponen utama, perencanaan mekanisme pergerakan tower crane dan gambar
teknik dari tower crane. Perencanaan ini diharapkan meningkatkan kemampuan
penulis dalam mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama
perkuliahan dalam melakukan berbagai perhitungan untuk mendapatkan
kesesuaian teori-teori yang diperloleh dari buku dan literatur serta
membandingkannya dengan hasil study dan survei di lapangan.
1.3 Batasan Masalah
Dalam perancangan ini, tower crane direncanakan digunakan untuk
kapasitas angkat maks 6 Ton, tinggi angkat hook 45 m, dan radius maks 55 m.
Karena luasnya permasalahan pada perancangan tower crane ini, untuk
menjelaskan tujuan penulisan tugas sarjana maka perlu pembatasan masalah yang
akan dibahas.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Pada perancangan ini akan dibahas komponen-komponen utama tower
crane sebagai berikut : tali baja, puli, drum, kait, motor penggerak, rem, dan
sistem transmisi (roda gigi). Dan merencanakan mekanisme pergerakan dari tower
crane. Data-data diperoleh dari hasil survei di lapangan.
1.4 Metode Penulisan
Dalam penulisan ini menggunakan metode penulisan analitik yang
dilakukan didalam perencanaan ini adalah :
1. Studi literatur, dengan memaparkan teori-teori dasar dan rumus-rumus serta
tabel yang berkaitan dari berbagai literatur dengan perhitungan.tentang
perencanaan Tower Crane dari berbagai buku
2. Survey ke lapangan langsung ke Proyek Pembangunan Hotel GrandAntares
Jl S.M. Raja Medan, untuk mendapatkan data sebagai bahan perbandingan
dan dasar dalam perancangan.
3. Diskusi dengan pembimbing dan referensi ahli yang memahami tentang
Tower crane
1.5 Sistematika Penulisan
Dalam penulisan tugas sarjana ini, ditulis dalam 8 Bab dengan sistematika
berikut ini :
Bab I Pendahuluan,
Bab ini menyajikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, metode
penulisan, dan sistematika penulisan perancangan.
Bab II Pembahasan Materi
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Bab ini membahas tentang tinjauan pustaka dan klasifikasi mesin
pemindah bahan; dasar pemilihan dari mesin pemindah bahan, pesawat
pengangkat,dan crane; komponen utama dan cara kerja tower crane; serta
spesifikasi perencanaan
Bab III Perencanaan Mekanisme Pengangkat
Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum, kait,
motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme pengangkat
Bab IV Perencanaan Mekanisme Trolley
Membahas tentang perhitungan dan perencanaan tali baja, puli, drum,
motor penggerak, sistem transmisi dan sistem rem pada mekanisme trolley
Bab V Perencanaan Mekanisme Slewing
Membahas tentang perhitungan dan perencanaan motor penggerak, sistem
transmisi dan sistem rem pada mekanisme slewing
Bab VI Perencanaan Boom/ Jib
Membahas tentang perhitungan dan perencanaan konstruksi boom serta
pemeriksaan kekuatan boom. Serta membahas tentang bobot imbang untuk
mengimbangi beban maksimum.
Bab VII Kesimpulan
Membahas semua kesimpulan semua perencanaan tower crane pada bab-
bab sebelumnya.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
BAB II
PEMBAHASAN MATERI
2.1 Mesin Pemindah Bahan
Mesin pemindah bahan merupakan bagian terpadu perlengkapan mekanis
dalam setiap industri modern. Desain mesin pemindah bahan yang beragam
disebabkan oleh banyaknya jenis dan sifat muatan yang dipindahkan serta
banyaknya operasi pemindahan yang akan mendukung produksi. Dalam setiap
perusahaan, proses produksi secara keseluruhan sangat ditentukan oleh pemilihan
jenis mesin pemindah bahan yang tepat pemilihan parameter utama yang tepat dan
efisiensi operasinya. Jadi, pengetahuan yang sempurna tentang ciri operasi dan
desain mesin ini dan metode desainnya serta penerapan praktisnya sangat
diperlukan.
Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan yang digunakan
untuk memindahkan muatan dilokasi atau area, departemen, pabrik, lokasi
konstruksi, tempat penumpukan bahan, tempat penyimpanan, dan pembongkaran
muatan. Mesin pemindah bahan pada prakteknya hanya memindahkan muatan
dalam jumlah dan besar serta jarak tertentu. Jarak ribuan meter hanya dilakukan
untuk perpindahan yang konstan antara dua lokasi atau lebih yang dihubungkan
oleh kegiatan produksi yang sama. Untuk operasi bongkar muatan tertentu,
mekanisme mesin pemindah bahan dilengkapi dengan alat pemegang khusus yang
dioperasikan oleh mesin bantu atau secara manual.Pemilihan mesin pemindah
bahan yang tepat dan sesuai pada tiap-tiap ktivitas diatas, akan meningkatkan
effisiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
2.2 Klasifikasi Mesin Pemindah Bahan
Berdasarkan desainnya mesin pemindah bahan diklasifikasikan atas :
1. Perlengkapan pengangkat, yaitu kelompok mesin dengan peralatan
pengangkat yang bertujuan untuk memindahkan muatan dalam satu batch.
2. Perlengkapan pemindah, yaitu kelompok mesin yang tidak mempunyai
peralatan pengangkat tetapi memindahkan muatan secara berkesinambungan.
3. Perlengkapan permukaan dan overhead, yaitu kelompok mesin yang tidak
dilengkapi dengan peralatan pengangkat dan biasanya menangani muatan
dalam satu batch dan kontinu.
Setiap kelompok mesin dibedakan oleh ciri khas dan bidang penggunaan
yang khusus. Perbedaan dalam desain kelompok ini juga ditentukan oleh keadaan
muatan yang akan ditangani, arah gerakan kerja dan keadaan proses
penanganannya.
Banyaknya jenis perlengkapan pengangkat, membuat sulitnya
penggolongan secara tepat. Penggolongan bisa berdasarkan pada berbagai
karakteristik, seperti desain, tujuan, jenis gerakan dan sebagainya. Bila
diklasifikasikan menurut jenis gerakannya (karakterisrik kinematik), beban
dianggap terpusat pada titik berat beban tersebut dan penggolongan mesin
ditentukan oleh lintasan perpindahan muatan yang berpindah pada bidang
horizontal. Penggolongan menurut tujuan penggunaan yang ditentukan dengan
memperhatikan kondisi operasi khasnya
Jenis-jenis perlengkapan pengangkat diklasifikasikan berdasarkan ciri khas
desainnya, yaitu :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
1. Mesin pengangkat, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik yang
didesain sebagai perlatan swa-angkat, atau untuk mengangkat dan
memindahkan muatan. Salah satu jenis mesin pengangkat dapat dilihat pada
gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 dongkra dan Ikatan
2. Crane, yaitu gabungan mekanisme pengangkat secara terpisah dengan rangka
untuk mengangkat sekaligus memindahkan muatan yang dapat digantungkan
secara bebas atau diikatkan pada crane. Salah satu jenis crane dapat diihat
pada gambar 2.2 dibawah ini.
Gambar 2.2 Hoisting Crane
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
3. Elevator (Lift), yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk
mengangkat muatan pada jalur pandu tertentu.
Gambar 2.3 Elevator
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
CRANECrane pada truk yang digerakkan
tangan
Crane portal
Crane tower menara
Crane satu rel
Crane yang dipasang di langit-langit
Jembatan untuk transfer muatan
Gantry crane dan semi gantry
Crane berpalang ganda untukgerakan overhead
Crane berpalang tunggal untukgerakan overhead
Crane berpalang
Crane yang dipasang padatraktor rantai
Crane dengan rel
Crane yang dipasang pada truk
Crane yang dipasang pada traktor
Crane pada truk yang digerakkandaya
Crane kantilever
Crane palu
Kerekan
Crane
Crane dengan poros
Crane wall jib
Crane berlengan
Crane dengan pilar yang tetap
Crane tipe jembatan
Crane yang dipasang diatastraktor rantai
Crane tanpa lintasan
Crane yang bergerak pada rel
Crane putar yang diam
Gambar 2.4 Jenis Utama Crane
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
2.3 Dasar Pemilihan Mesin Pemindah Bahan
Faktor-faktor teknis penting yang digunakan dalam menentukan pilihan
jenis peralatan yang digunakan dalam proses pemindahan bahan :
1. Jenis dan sifat muatan yang akan diangkat.
Untuk muatan satuan (unit load) : bentuk, berat, volume, kerapuhan, keliatan,
dan temperatur. Untuk muatan curah (bulk load) : ukuran gumpalan,
kecenderungan menggumpal, berat jenis, kemungkinan longsor saat
dipindahkan, sifat mudah remuk (friability), temperatur, dan sifat kimia.
2. Kapasitas per jam yang dibutuhkan.
Kapasitas pemindahan muatan per jam yang hampir tak terbatas dapat
diperoleh pada peralatan, seperti konveyor yang bekerja secara kontinu.
Sedangkan pada peralatan lain yang mempunyai siklus kerja dengan gerak
balik muatan kosong, akan dapat beroperasi secara efisien jika alat ini
mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi
kerja yang berat, seperti truk dan crane jalan.
3. Arah dan jarak perpindahan.
Berbagai jenis peralatan dapat memindahkan muatan ke arah horizontal,
vertikal, atau dalam sudut tertentu. Untuk gerakan vertikal diperlukan
pengangkat seperti : crane, bucket elevator. Dan untuk gerakan horizontal
diperlukan crane pada truk yang digerakkan mesin atau tangan, crane
penggerak tetap, dan berbagai jenis konveyor. Ada beberapa alat yang dapat
bergerak mengikuti jalur yang berliku dan ada yang hanya dapat bergerak
lurus dalam satu arah.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
4. Cara menyusun muatan pada tempat asal, akhir, dan antara.
Pemuatan ke kendaraan dan pembongkaran muatan ditempat tujuan sangat
berbeda, karena beberapa jenis mesin dapat memuat secara mekanis,
sedangkan pada mesin lainnya membutuhkan alat tambahan khusus atau
bantuan operator.
5. Karakteristik proses produksi yang terlibat dalam pemindahan muatan.
Gerakan penanganan bahan berkaitan erat, bahkan terlibat langsung dengan
proses produksi. Misalnya : crane khusus pada pengecoran logam, penempaan
dan pengelasan; konveyor pada pengecoran logam dan perakitan; pada
permesinan dan pengecatan.
6. Kondisi lokal yang spesifik.
Hal ini meliputi luas dan bentuk lokasi, jenis dan desain gedung, keadaan
permukaan tanah, susunan yang mungkin untuk unit proses, debu, kelembaban
lingkungan, adanya uap dan berbagai jenis gas lainnya, dan temperatur.
2.3.1 Dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat
Banyak sekali pesawat pengangkat yang diproduksi dalam berbagai
desain, sehingga dalam operasi yang sama dapat dilakukan berbagai metode dan
alat. Pemilihan alat yang tepat tidak hanya memerlukan pengetahuan khusus
tentang desain dan karakteristik operasi suatu mekanisme mesin, tetapi juga
memerlukan pengetahuan menyeluruh tentang organisasi produksi dari suatu
perusahaan.Dalam pemilihan jenis pesawat pengangkat, alat ini harus dapat
dimekaniskan sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit mungkin
operator untuk pengendalian, pemeliharaan, perbaikan, dan tugas-tugas tambahan
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
lainnya. Pesawat pengangkat tidak boleh merusak muatan yang dipindahkan, atau
menghalangi dan menghambat proses produksi. Alat ini harus aman dalam
operasinya dan ekonomis baik dalam biaya operasi atau perawatannya.
2.3.2 Dasar Pemilihan Crane
Dasar pemilihan crane ditentukan dari faktor teknis jenis dan sifat muatan,
yang dapat mengangkat muatan satuan dan curah. Dari faktor kapasitas per jam
yang dibutuhkan, dimana crane mempunyai siklus kerja dengan gerak balik
bermuatan sehingga dapat beroperasi secara efektif dan efisien karena alat ini
mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi. Dari faktor arah
dan jarak perpindahan crane dapat memindahkan dan mengangkat muatan baik
secara vertikal, horizontal, dan berputar 360o.
Dari faktor teknis kondisi lokasi yang spesifik, dimana crane digunakan
pada pembangunan gedung bertingkat dengan kelebihan dari segi struktur dengan
ketinggian tertentu dan daya jangkauannya yang cukup jauh. Crane dirancang
untuk melayani pengangkatan muatan dengan jarak yang cukup jauh dalam suatu
areal pembangunan, dengan mempertimbangkan dimensinya. Dari pertimbangan
faktor-faktor teknis diatas maka dipilihlah Tower Crane sebagai alat yang tepat
untuk memenuhi semua pertimbangan tersebut
2.4 Tower Crane
Penggunaan tower crane memerlukan perencanaan yang seksama karena
crane dipasang tetap (fixed instalation) di tempat dengan jangka waktu
pelaksanaan pekerjaan yang lama. Dari posisi tetapnya, tower crane harus mampu
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat
ke tempat yang diinginkan. Yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan tower
crane adalah berat, ukuran, dan radius angkat dari beban terberat, tinggi
maksimum berdiri bebas alat, berat mesin yang ditopang struktur, kecepatan
angkat mesin, dan panjang kabel hoist drum yang dapat melayani.
Tower crane dirancang dengan ketinggian tertentu dan dengan boom yang
memiliki daya jangkau yang cukup jauh. Selain itu tower crane mampu melayani
pengangkutan bahan yang berat sesuai dengan kapasitas angkat maksimumnya.
Tower crane biasanya digunakan untuk mengangkat beban terpadu (load), seperti
: rangka besi, kepingan atap bangunan, batu bata dalam jumlah yang banyak, dsb.
Namun terkadang juga dapat digunakan untuk mengangkat bahan curah (bulk
load), seperti pasir dan coran semen. Untuk bahan curah, tower crane
membutuhkan wadah muatan seperti bucket, yang kemudian dihubungkan dengan
kait nantinya.
2.4.1 Komponen Utama Tower Crane
Komponen-komponen utama dari Tower Crane adalah :
1. Rangka
2. Boom/ Jib (Lengan)
Boom adalah lengan dari tower crane yang memiliki jangkauan/ radius
sebagai tempat berjalannya trolley. Boom ini berfungsi untuk menjangkau,
memutar, memindahkan, mengangkat dan menurunkan beban. Boom pada
tower crane ini ada 2 yaitu : boom bobot imbang dan boom beban.
3. Bobot Imbang (Counter Weight)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Bobot Imbang adalah bagian dari tower crane yang berfungsi untuk
mengimbangi berat dari boom beban
4. Trolley
Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader kait dan juga untuk
menggerakkan spreader kait pada saat mengangkat dan menurunkan beban
atau muatan. Trolley terletak pada konstruksi boom.
5. Motor Penggerak
Motor penggerak pada tower crane ada 3 yaitu motor penggerak drum, motor
penggerak trolley dan motor penggerak mekanisme slewing.
6. Drum
Drum adalah alat yang berfungsi sebagai tempat untuk menggulung atau
mengulur tali baja pada saat menaikkan atau menurunkan beban
7. Sistem Puli
Puli (kerek) adalah alat yang berbentuk cakra bundar beralur, berfungsi
sebagai laluan tali baja.
8. Tali Baja
Tali Baja adalah perlengkapan fleksibel yang berfungsi sebagai penarik atau
pengulur spreader kait atau trolley.
9. Kait (Hook)
Kait adalah alat sebagai tempat menggantungkan beban
10. Rem
Rem adalah alat yang digunakan untuk menghentikan pergerakan motor
penggerak baik itu, pada mekanisme pengangkat, trooley ataupun slewing
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
2.4.2 Cara Kerja Tower Crane
Cara kerja dari tower crane ini dapat dibagi atas 3 gerakan, yaitu :
1. Gerakan Angkat dan Turun (Hoisting)
Gerakan mengangkat dan menurunkan beban ini diatur oleh kerja elektro
motor yang berfungsi memutar drum yang akan menggulung tali baja. Tali
baja ini akan menggerakkan puli agar rumah puli yang diujungnya memiliki
kait (hook) akan bergerak naik-turun. Beban yang akan dipindahkan
digantungkan pada kait. Bila posisinya telah sesuai dengan yang dikehendaki
maka gerakan drum ini akan dihentikan oleh operator dengan menarik tuas
(handle) yang terhubung dengan rem.
2. Gerakan Jalan Mendatar (Trolling)
Gerakan ini adalah gerakan trolley yang berjalan / berpindah dalam arah
mendatar (horizontal) atau melintang. Gerakan ini diatur oleh elektro motor
yang berfungsi untuk memutar drum untuk menggulung tali baja yang akan
memutar puli sehingga trolley berjalan disepanjang rel yang terletak diatas
girder dan boom. Gerakan ini dihentikan dengan memutuskan arus listrik pada
elektro motor melalui tombol operator dan sekaligus rem bekerja.
3. Gerakan Berputar (Slewing)
Gerakan ini terjadi akibat putaran elektro motor yang memutar gigi jib
sehingga jib dapat berputar ke arah kanan atau kiri dengan sudut 3600
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Keterangan Gambar :
1. Rangka tower Crane 6. trolley
2. Boom tower crane
3. Bobot imbang (Couter weight)
4. Spreader
5. kait (Hook)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
2.5 Spesifikasi Perencanaan
Dari data yang diperoleh dari Proyek Pembangunan Hotel Grand Antareas
Jln. S. M. Raja Medan, sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat
pengangkat ini, dibawah ini tercantum spesifikasi tower crane yang diperoleh dari
hasil survey :
Jenis mesin : Tower Crane
Kapasitas angkat maks : 6.000 kg
Tinggi angkat maks : 45 m
Radius jangkauan lengan : 55 m
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
BAB III
PERANCANGAN MEKANISME PENGANGKAT
Komponen utama mekanisme pengangkat meliputi perencanaan-
perencanaan :
1. Tali Baja (Steel Wire Rope)
2. Puli (Rope Sheave)
3. Drum (Rope Drum)
4. Kait (Hook)
5. Motor Penggerak
6. Sistem Transmisi
7. Sistem Rem
3.1 Perancangan Tali Baja
Tali baja berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan beban serta
memindahkan gerakan dan gaya. Tali baja adalah tali yang dikonstruksikan dari
kumpulan jalinan serat-serat baja (steel wire) dengan kekuatan σb = 130-200
kg/mm2 . Beberapa serat dipintal hingga menjadi satu jalinan (strand), kemudian
beberapa strand dijalin pula pada suatu inti (core) sehingga membentuk tali.
Tali baja banyak sekali digunakan pada mesin pengangkat karena
dibandingkan dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan antara lain :
1. Lebih ringan dan lebih murah harganya
2. Lebih tahan terhadap beban sentakan, karena beban terbagi rata pada
semua strand
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
3. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi
4. Keandalan operasi yang tinggi
5. Lebih fleksibel dan ketika beban lengkungan tidak perlu mengatasi
internal stress
6. Sedikit mengalami fatigue dan internal wear karena tidak ada
kecenderungan kawat untuk menjadi lurus yang selalu menyebabkan
internal stress
7. Kurangnya kecenderungan untuk membelit karena peletakan yang tepat,
pada drum dan puli, penyambungan yang lebih cepat, mudah dijepit (clip),
atau ditekuk (socket)
8. Kawat yang patah setelah pemakaian yang lama tidak akan menonjol
keluar sehingga lebih aman dalam pengangkatan dan tidak akan merusak
kawat yang berdekatan
Gambar 3.1 Konstruksi serat tali baja
Dalam perencanaan ini kapasitas maksimum berat muatan yang diangkat
adalah 6 ton. Karena pada pengangkat dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti
overload, keadaan dinamis dalam operasi dan perubahan udara yang tidak
terduga, maka diperkirakan penambahan beban 10 % dari beban semula sehingga
berat muatan yang diangkat menjadi :
Q0 = 6.000 + (10 % x 6.000) = 6.600 kg
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Kapasitas angkat total pesawat adalah :
Q = Q0 + q
dimana : q = Berat spreader = 300 kg (Hasil survei)
maka : Q = 6.600 + 300 = 6.900 kg
Drum1
6-7
10
9
8
5
4
3
2
11
1213
14
1516
Gambar 3.2 Diagram lengkungan tali baja mekanisme hoist
Dari gambar 3.2 dapat dilihat diagram lengkungan tali pada mekanisme
gerak hoist dapat ditentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi. Sistem
pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 7 buah puli yang menyangga
(suspensi), sehingga :
7654321 SSSSSSSQ ++++++=
Tegangan tarik maksimum pada tali dari sistem puli beban dihitung
dengan rumus :
1.. ηηn
QS = ………………………………………………..…(Lit.1, Hal 41)
dimana : n = Jumlah puli yang menyangga (suspensi) = 7
η = Efisiensi puli = 0,905 (Lampiran 1)
η1 = Efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya ketika
menggulung pada drum yang diasumsikan 0,98 (Lit. 1, Hal. 41)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
maka : ==98,0.905,0.7
900.6S 1111,42 kg
Kekuatan putus tali sebenarnya (P) dapat dicari dengan rumus :
KPS = ………………………………………...…………..…(Lit.1, Hal 40)
atau : P = S . K
dimana : K = Faktor keamanan dengan jenis mekanisme dan kondisi operasinya
= 5,5 (Lampiran 2)
maka : P = 1111,42 . 5,5 = 6112,81 kg
Dari hasil kekuatan putus tali (P), maka pada perencanaan ini dipilih tipe
tali baja menurut United Rope Works Standard, Rotterdam Holland yaitu 6 x 37 +
1 fibre core (Lampiran 2) dengan :
Diameter tali (d) = 18,6 mm
Berat tali (W) = 1,15 kg/m
Beban patah (Pb) = 15.400 kg
Tegangan patah (σb) = 140-159 kg/mm2
Jenis tali ini dipilih dengan pertimbangan bahwa semakin banyak kawat
baja yang digunakan konstruksi tali maka akan lebih aman dari tegangan putus tali
dan dapat menahan beban putus tali.
Tegangan maksimum tali baja yang diizinkan adalah :
KP
S bizin = ………...…………………………...…………..…(Lit.1, Hal 40)
maka : kg28005,5
400.15==izinS
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Tegangan pada tali yang dibebani pada bagian yang melengkung karena
tarikan dan lenturan adalah :
Kbσ
σ =∑ ………....…………………………...…………..…(Lit.1, Hal 39)
maka : 2kg/mm9,285,5
159==∑σ
Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :
( )000.36
min
222
Dd
K
SFb −
=σ
..………….………………....…(Lit.1, Hal 39)
Dengan perbandingan diameter drum dan diameter tali baja
dDmin untuk
jumlah lengkungan (NB) = 16, seperti terlihat pada gambar 3.2 adalah 38
(Lampiran 2), maka luas penampang dari tali baja adalah :
2222 cm57,0
000.36381
5,5900.15
1111,42=
×−=F
Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :
222FS
t = σ ……………………………………...………....…(Lit.1, Hal 83)
maka : 22 kg/mm 19,46 kg/cm1946 571,0
42,1111===tσ
Dari hasil perhitungan diatas terlihat bahwa perencanaan tali baja aman
untuk digunakan karena tegangan maksimum tali (S) yang direncanakan lebih
kecil dari tegangan maksimum izin ( izinS ) yaitu : 1111,42 kg < 2181,81 kg. Dan
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
tegangan tarik ( tσ ) yang direncanakan lebih kecil dari tegangan tarik yang
diizinkan ( ∑σ ) yaitu : 19,46 kg/mm2 < 28,9 kg/mm2.
Kerusakan tali baja disebabkan oleh kelelahan bahan dan mengalami
jumlah lengkungan tertentu. Umur pakai tali tergantung pada ukuran puli atau
drum, beban, konstruksi tali, faktor metalurgi, produksi, desain dan kondisi
operasi. Ketahanan (batas kelelahan) tali baja ditentukan berdasarkan umur
operasi tali baja tersebut.
Faktor yang bergantung pada jumlah lengkungan berulang selama periode
keausannya sampai tali tersebut rusak (m) yang dihitung dengan persamaan :
A = 21.... CCCmdD σ= ……...…………………………….…(Lit.1, Hal. 43)
dimana : A = Perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali, A = 38
σ = Tegangan tarik sebenarnya pada tali, σ = 19,46 kg/mm2
C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi dan tegangan patah
tali baja, C = 0,93 (Lampiran 3)
C1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, C1 = 0,97 (Lampiran 3)
C2 = Faktor yang menentukan produksi dan operasi tambahan, C2 = 1,37
(Lampiran 3)
maka : 21.. CCC
Amσ
=
56,137,1.97,0.93,0.46,19
38==m
Dari Tabel 6 (Lampiran 3), untuk m = 1,56 dan dengan perhitungan
secara interpolasi diperoleh nilai z1, yaitu :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
500.242
000.230000.255000.230
50,162,150,156,1
=−
−=
−−
z
z
Jadi, jumlah lengkungan berulang yang diizinkan z = 242.500 yang
menyebabkan kerusakan pada tali baja. Untuk mencari umur tali baja (N)
diperoleh dengan rumus :
z1 = a.z2.N.β ……………………………………………...…(Lit.1, Hal. 48)
dimana : z1 = Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan, z = 242.500
a = Jumlah siklus rata-rata per bulan, a = 3400 (Lampiran 4)
z2 = Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja (mengangkat dan
menurunkan) pada tinggi pengangkatan penuh dan lengkungan satu
sisi, z2 = 5 (Lampiran 4)
β = Faktor perubahan daya tahan tali akibat mengangkut muatan lebih
rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan penuh, β = 0,3
(Lampiran 4)
φ = Perbandingan jumlah lengkungan dengan jumlah putus tali, φ = 2,5
maka : ϕβ ... 2
1
zazN =
195,2.3,0.5.3400
500.242==N bulan
3.2 Perancangan Puli
Puli (kerek atau katrol) yaitu cakra (disc) yang dilengkapi tali, merupakan
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
kepingan bundar, terbuat dari logam ataupun nonlogam. Pinggiran cakra diberi
alur (grove), berfungsi sebagai laluan tali untuk memindahkan gaya dan gerak.
Puli ada 2 jenis yaitu :
1. Puli Tetap
Puli tetap terdiri dari sebuah cakra dan sebuah tali yang dilingkarkan pada
alur di bagian atasnya dan pada salah satu ujungnya digantungi beban, sedangkan
ujung lainnya ditarik ke bawah sehingga beban terangkat keatas.
2. Puli Bergerak
Puli bergerak terdiri dari cakra dan poros yang bebas. Tali dilingkarkan
dalam alur di bagian bawah. Salah satu ujung tali diikatkan tetap dan di ujung
lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, beban digantungkan pada
kait yang tergantung pada poros.
Gambar 3.3 Puli
Diameter drum atau puli minimum untuk pemakaian tali baja yang
diizinkan diperoleh dengan rumus :
D ≥ e1 . e2 . d ….…...…………………………………….…(Lit.1, Hal. 41)
dimana : D = Diameter drum atau puli pada dasar alurnya (mm)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
d = Diameter tali baja (mm) = 18,6 mm
e1 = Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat dan kondisi
operasinya = 25 (Lampiran 2)
e2 = Faktor yang tergantung pada konstruksi tali = 0,9 (Lampiran 2)
maka : D ≥ 25 . 0,9 . 18,6
D ≥ 418,5 mm
Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh ukuran-ukuran dari puli
yang ditabelkan pada Tabel 3.1 dibawah (Dari Lampiran 4) dengan diameter tali
18,6 mm.
Tabel 3.1 Dimensi Puli
Diameter a b c E h l r r1 r2 r3 r4
18,6 52 38 9,4 1,4 29 14 11,3 4,8 3,6 16 9,6
Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.
Puli dipasang pada poros (gandar) yang terdapat bantalan tak terbebani
didalam roda puli sehingga bushing roda puli mengalami tekanan yang dicari
dengan rumus :
gdl
Qp.
= ….…...………………………………………….…(Lit.1, Hal. 72)
dimana : p = Tekanan bidang pada poros/gandar roda puli (kg/mm2)
Q = Beban (kg/mm2)
l = Panjang bushing (mm)
dg = Diameter gandar roda puli (mm)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Harga tekanan yang tergantung pada kecepatan keliling permukaan lubang
roda puli ini tidak boleh melebihi nilai yang tercantum didalam Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Tekanan Bidang Yang Diizinkan
V (m/s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
P (kg/cm2) 75 70 66 62 60 57 55 54 53 52 51 50 49
Sumber : Rudenko,N. 1994. “Mesin Pemindah Bahan”. Jakarta : Erlangga.
Kita mengambil kecepatan keliling υ = 0,3 m/s karena kecepatan angkat =
0,28 m/s, maka tekanan bidang poros sebesar P = 66 kg/cm2.
Perbandingan panjang bushing dengan diameter gandar untuk roda puli
kerja adalah :
8,15,1 −=gd
l (Lit.1, Hal. 72) diambil 1,65
atau : l = 1,65 . dg
maka : lp
Qd g .=
)65,1(.66
900.6
gg d
d = = 5,68 cm = 56,88 mm
maka : l = 1,65 .56,88 = 93,852 mm
3.3 Perancangan Drum
Drum pada mekanisme pengangkatan digunakan untuk menggulung tali
atau rantai. Drum untuk tali baja terbuat dari besi cor, tapi terkadang dari besi
tuang atau konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan efisiensi gesekan pada
bantalannya η ≈ 0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar 3.4 Drum
Untuk drum penggerak daya (digerakkan dengan mesin), drum harus
dilengkapi dengan alur heliks sehingga tali akan tergulung secara seragam dan
keausannya berkurang. Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu
arah heliks ke kanan. Drum yang didesain untuk dua tali diberi dua arah heliks, ke
kanan dan ke kiri.
Drum1
6-7
10
9
8
5
4
3
2
11
1213
14
1516
Gambar 3.5 Diagram lengkungan tali baja
Berdasarkan jumlah lengkungan (NB) yang terjadi pada tali baja diperoleh
hubungan perbandingan diameter minimum untuk puli dan drum dengan diameter
tali. Untuk NB = 16, maka :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
38min =d
D
Dmin = 38 . d = 38 . 18,6 = 706,8 mm
Jumlah lilitan (z) pada drum untuk satu tali adalah :
2..
+=DiHz
π......………………………………………….…(Lit.1, Hal. 74)
dimana : H = Tinggi angkat muatan, angka 2 ditambahkan untuk lilitan yang
menahan muatan = 110 m
i = Perbandingan sistem tali = 2
D = Diameter drum minimum = 706,8 mm
maka : =+×
= 28,706.2000.45
πz 42 lilitan
Panjang alur spiral (helical grove) dihitung dengan rumus :
l = z . s......………………………………………………..…(Lit.1, Hal. 75)
Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh nilai s dari drum
(Lampiran 5) dengan diameter tali 18,6 mm, maka : s = 26 mm
l = 112 . 26 = 2.912 mm
Panjang drum (L) seluruhnya dapat dicari dengan persamaan :
sDiHL
+= 7
..
π………………...……….………...……..…(Lit.1, Hal. 75)
maka : 2678,706.2.45000
+=
πL = 1,236 mm
Tebal dinding drum (ω) dapat ditentukan dengan rumus :
ω = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0 cm); diambil 0,8 cm…....……..…(Lit.1, Hal. 75)
maka : ω = 0,02 . 70,68 + 0,8
ω = 2,21 cm = 22mm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Tegangan tekan (σ t) pada permukaan dinding drum adalah :
s
St .ω
ο = …………………………………...…...………..…(Lit.1, Hal. 76)
dimana : S = Tegangan tarik maksimum pada tali baja = 1111,42 kg
maka : 35,2.1,242,1111
=tο = 225,21 kg/cm2
Jadi, bahan drum dipilih dari besi cor dengan kekuatan tekan maksimum
bahan 1000 kg/cm2. (Lit.1, Hal. 76)
Dari hasil perhitungan diatas diperoleh tegangan tekan izin lebih besar dari
tegangan tekan σ ti > σ t , maka drum aman untuk digunakan.
3.4 Perancangan Kait
Kait adalah perlengkapan yang digunakan untuk menggantung beban yang
diangkat. Pada ujung tangkainya terdapat ulir yang digunakan untuk mengikat
bantalan aksial agar kait tersebut dapat berputar dengan leluasa. Kait dapat
mengangkat mulai dari 25-100 ton. Kait terdiri atas beberapa jenis, yaitu :
1. Kait Tunggal (Single Hook) / Kait Standar
Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup. Kait
standar dapat mengangkat sampai 50 ton,
2. Kait Ganda (Double Hook)
Kait ini dibuat dengan cara ditempa pada cetakan rata atau tertutup Kait ganda
dapat mengangkat mulai dari 25-100 ton Kait ganda didesain dengan dudukan
yang lebih kecil dari kait tunggal dengan kapasitas angkat yang sama
3. Kait Mata Segitiga (Triangular Hook)
Kait mata segitiga digunakan pada crane untuk mengangkat muatan diatas 100
ton
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar 3.6 Kait tunggal/standar
Dalam perencanaan ini, jenis kait yang digunakan adalah kait tunggal.
Karena beban yang diangkat masih dalam batas kemampuan kait tunggal yaitu 12
ton. Bahan kait yang diambil dari bahan S 45 C dengan sifat-sifat material : batas
mulur = 5000 kg/cm2, kekuatan tarik (σt) = 7000 kg/cm2.
Perencanaan dimensi kait dapat diambil dari standar N 661 (Kait Tunggal)
dari bahan baja (Lampiran 6). Untuk beban angkat 12 ton dengan perhitungan
secara interpolasi diperoleh dimensi kait :
d1 = Diameter dalam ulir kait = 59,5 mm
d2 = Diameter tangkai kait = 82 mm
Tangkai kait diperiksa tegangan tariknya pada bagian yang berulir dengan rumus :
21
0
.4
dQ
t πσ = < 500 kg/cm2 ………………………………..…(Lit.1, Hal. 86)
dimana :Qo = Kapasitas angkat maksimum = 6.900 kg
maka : == 2)95,5()900.6(4
πσ t 248,28 kg/cm2
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Tegangan tarik yang terjadi pada bagian yang berulir dari tangkai kait :
248,28 kg/cm2 < 500 kg/cm2, masih dalam batas yang diizinkan sehingga kait
aman untuk digunakan
Karena kait yang digunakan untuk mengangkat muatan diatas 5 ton jenis
ulir yang dipakai adalah ulir trapesium. Dengan diameter dalam ulir 59,5 dari
Standar 364 (Lampiran 7) diperoleh :
d0 = Diameter luar ulir kait = 70 mm
t = Kisar ulir = 10
Tinggi minimum mur kait (H) ditentukan oleh tegangan tekan yang
diizinkan pada ulir yang dicari dengan rumus :
pddtQ
H)(.
42
12
0
0
−=
π…...………………………………..…(Lit.1, Hal. 86)
dimana : p = Tegangan tekan aman untuk baja; 300-350 kg/cm2, diambil 325
kg/cm2
maka : cm02,2325.)95,50,7(.
1)900.6(422 =
−=
πH
Jumlah ulir/lilitan (z) :
tHz = …………………………………………………..…(Lit.3, Hal. 156)
dimana : t = Jarak puncak ulir/pitch = 10 mm
maka : ==102,2z 2,02 ≈ 2 ulir
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar 3.5 Penampang Kait
Luas penampang berbentuk trapesium :
( )212bbhA += *………………………………..………..…(Lit.3, Hal. 163)
dimana : h = 2,4 d1 = 2,4 (5,95) =14,28 cm
b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm
b2 = 2,2 d1 = 2,2 (5,95) = 13,09 cm
Jadi luas penampang I-II :
AI-II = 1,2 d1 (0,9 d1 + 2,2 d1)
maka : AI-II = 3,72 d12……………………………………….…….(Lit.3, Hal. 163)
AI-II = 3,72 (5,95)2 = 131,69 cm2
Dalam menentukan luas penampang III-IV, juga menggunakan rumus (*):
dimana : h = 2 d1 = 2 (5,95) = 11,9 cm
b1 = 0,9 d1 = 0,9 (5,95) = 5,36 cm
b2 = 1,9 d1 = 1,9 (5,95) = 11,31 cm
maka : AIII-IV = d1 (0,9 d1 + 1,9 d1)
AIII-IV = 2,8 d12…………………………………………….(Lit.3, Hal. 163)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
AIII-IV = 2,8 (5,95)2 = 99,13 cm2
Tegangan geser (τ) yang terjadi dicari dengan rumus :
AQ
=τ …..…………………………………....……...…….(Lit. 3, Hal. 164)
maka : ===−
− 69,131900.6
IIIIII A
Qτ 50,40 kg/cm2
===−
− 13,99900.6
IVIIIIVIII A
Qτ 69,60 kg/cm2
Pemeriksaan tegangan pada bagian kait. Dari konstruksi secara grafis
diperoleh (Lampiran 7) : luas penampang kritis (F) = 104 cm, faktor x = 0,12; dan
Jari-jari mulut kait
2a = 6,5 cm
21
211
23 bb
bbhe++
= …………………………....……………...(Lit. 3, Hal. 163)
maka : =+
+=
09,1336,509,13)36,5(2
328,14
1e 6,14 cm
Tegangan tarik maksimum di bagian terdalam pada penampang tersebut adalah :
ae
xFQ
I121
=σ < σ aman = 1500 kg/cm2…………………….(Lit. 1, Hal. 88)
maka : ==13
)14,6(212,01
104900.6
Iσ 521 kg/cm2
21
212
23 bb
bbhe++
= ………………………....……………......(Lit. 3, Hal. 162)
maka : =+
+=
09,1336,5)09,13(236,5
328,14
2e 8,14 cm
Tegangan tekan maksimum di bagian terluar pada penampang tersebut adalah :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
ha
exF
QII
+=
2
1 2σ < σ aman…………………….(Lit. 1, Hal. 88)
maka : =+
=28,145,6
14,812,01
104900.6
IIσ 216,57 kg/cm2
3.5 Perancangan Motor Penggerak
Gambar 3.6 Motor penggerak
Dalam perancangan ini, tenaga penggerak yang digunakan untuk
mengangkat berasal dari daya motor listrik dengan memakai sebuah elektromotor.
Pada kecepatan angkat yang konstan (V = const, gerakan yang seragam), besarnya
daya (N) yang dihasilkan oleh elektromotor dapat dihitung dengan rumus :
η.75
.VQN = …………...……………………………….….…(Lit.1, Hal. 234)
dimana : Q = Kapasitas angkat muatan = 6.900 kg
η = Effisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan 3
pasangan roda gigi penggerak (Lit. 1, Hal 299)
V = Kecepatan angkat muatan, V = 17 m/min = 0,28 m/det
maka : =×
=8,0.75
28,0900.6N 33 HP
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Maka dipilih elektromotor dengan daya motor ternilai, Nrated = 75 HP,
putaran (nrated) = 1000 rpm disesuaikan dengan standar, jumlah kutub 6 buah,
momen girasi rotor (GDrot = 4,08 kg.m2).
Momen tahanan statik pada poros motor (M) adalah :
nNxM st 620.71= …………………………………...…...(Lit. 1, Hal 234)
maka : ==1000
63620.71 xM st 4.512 kg.cm = 45,12 kg.m
Bahan poros penggerak dipilih S30C dengan kekuatan tarik bahan σt =
5500 kg/cm2. (Lampiran 5).
Tegangan tarik yang diizinkan adalah :
K
tti
σσ =
dimana : K = Faktor keamanan, diambil K = 8
5,6878
5500==tiσ kg/cm2
Tegangan puntir yang diizinkan adalah :
( ) 2/25,4815,6877,0
7,0
cmkgp
tip
==
=
σ
σσ
Diameter poros penggerak dapat dicari dengan rumus :
3.2,0 p
ratedp
Md
σ≥
maka : 81,3)25.481.(2,0
5,53713 =≥pd cm = 38,1 mm
Diameter poros penggerak dp diambil sebesar 40 mm (Lampiran 8), maka
momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
IgGD coupl ..42 = ……………………………….……….....(Lit. 1, Hal 289)
dimana : g = Percepatan gravitasi, g = 9,81 m/s2
I = Momen inersia kopling = 0,01 kg.cm/s2
(Lampiran 8)
maka : GD2coupl = 4 (9,81)(0,0001) = 0,039 kg.m2
Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :
GD2 = GD2rot + GD2
coupl
GD2 = 4,08 +0,003 = 4,083 kg.m2
Momen gaya dinamis (Mdyn) ketika start, diperoleh dengan rumus :
ηδ
ssdyn tn
VQt
nGDM22 975,0
375+= .………….…...………...….(Lit. 1, Hal 293)
dimana : δ = Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 s/d 1,25)
n = Kecepatan poros motor dalam keadaan normal = 1000 rpm
Q = Berat penuh muatan pada peralatan pengangkat =6.900 kg
V = Kecepatan normal atau tetap dari mekanisme pengangkat = 0,28 m/s
η = Efisiensi mekanisme pengangkat =0,8
ts = Waktu start pada mekanisme pengangkat (1,5-5), diambil =3,25
maka : ( )( )( ) ( ) =+=
8,0)25,3(100028,0900.6975,0
)25,3(375)1000()08,4()15,1( 2
dynM 4,04 kg.m
Momen gaya motor yang diperlukan pada saat start adalah :
dynstmot MMM += ……...…………….……….……….....(Lit. 1, hal 296)
maka : Mmot = 45,12 + 4,04 = 49,16 kg.m
Momen gaya ternilai motor adalah :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
n
NxM rated
rated 620.71=
maka : kg.cm5,371.51000
75620.71 == xM rated = 53,71 kg.m
Pemeriksaan motor terhadap beban lebih motor selama start (Mmaks = Mmot) adalah
5,2max <ratedM
M ……………………………………………….(Lit. 1, Hal 296)
85,071,5316,49max ==
ratedMM
Harga 0,85 berada jauh dibawah batas aman yang diizinkan 2,5 maka motor aman
untuk digunakan.
3.6 Perancangan Transmisi Mekanisme Pengangkat
Pada perancangan transmisi mekanisme pengangkat ini digunakan sistem
roda gigi yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak. Roda gigi
yang dipakai adalah roda gigi lurus 3 tingkat yang terpasang pada poros
elektromotor. Pada sistem pengangkat ini digunakan sebuah elektromotor yang
dipasang pada satu poros yang diantaranya dipasang transmisi roda gigi yang
meneruskan putaran ke drum.
Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa untuk mekanisme
pengangkat diperoleh :
Daya motor penggerak, N1 = 75 HP = 55,95 kW
Putaran motor, n1 = 1000 rpm.
Kecepatan angkat, V = 0,28 m/s.
Diameter drum, D = 623,2 mm.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Motor Penggerak
Drum
Roda Gigi 3
Poros I
Poros II
Roda Gigi 6Roda Gigi 2
Poros IIIRoda Gigi 4
Roda Gigi 3 Roda Gigi 5
Poros IV
Gambar 3.6 Sistem transmisi roda gigi
Kecepatan tali baja pada drum adalah :
Vd = V . i puli ………………………………………………(Lit. 1, Hal 234)
dimana : i puli = Perbandingan transmisi puli, i puli >1, diambil 2
V = Kecepatan angkat motor
maka : Vd = 0,28 . 2 = 0,56 m/s.
Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus :
nd = DVd
..60
π ………………….…..………………………...(Lit. 1, Hal 235)
nd = 62,0.56,0.60
π = 17,25 rpm
Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah :
i =dn
n ………………………………………………….….(Lit. 1, Hal 234)
i = 25,17
1000 = 58
Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, kedua dan ketiga diambil i1 = 5;
i2 = 4 dan i3 = 2,9.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar 3.7 Nama-Nama Bagian Roda Gigi
3.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat I
Daya dari poros elektromotor diteruskan ke poros roda gigi tingkat I,
sehingga dapat direncanakan ukuran-ukuran roda gigi 1 dan 2, transmisi tingkat I
yaitu :
Sudut tekan : α = 200
Modul : m = 6
Jumlah gigi roda gigi : z1 = 12
: z2 = i1 . z1 .…....………….…….(Lit.2 , Hal 216)
= 5 x 12 = 60
Lebar gigi : b = (6-10) m ….....………...…..(Lit.2 , Hal 240)
= 8.(6) = 48 mm
Tinggi kepala gigi : hk = m = 6 mm ..……..………..(Lit.2 , Hal 219)
Tinggi kaki gigi : hf = 1,25 . m .………..………..(Lit.2 , Hal 219)
= 1,25 (6) = 7,5 mm
Kelonggaran puncak : ck = 0,25 . m ……….……..…....(Lit.2 , Hal 219)
= 0,25.(6) = 1,5 m
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Tinggi gigi : H = 2 m + ck …...……...………(Lit.2 , Hal 219)
= 2 (6) + 1,5 = 13,5 mm
Jarak sumbu poros : a = ( )2
21 zzm + ………….……(Lit.2 , Hal 216)
= ( )2
60126 + = 216 mm
Diameter jarak bagi : d01 = m . z1 ……….…………….(Lit.2 , Hal 216)
= 6 x 12 = 72 mm
: d02 = m . z2
= 6 x 60 = 360 mm
Diameter kepala : dh1 = (z1 + 2) m ……….……...…(Lit.2 , Hal 219)
= (12 + 2) 6 = 84 mm
: dh2 = (z2 + 2) m
= (60 + 2) 6 = 372 mm
Diameter kaki : df1 = dh1 – H……….…..…..……(Lit.2 , hal 249)
= 84 – 13,5 = 70,5 mm
: df2 = dh2 – H
= 372 – 13,5 = 358,5 mm
Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = m.π ……….…………(Lit.2 , Hal 214)
= π . 6 = 18,84 mm
Tebal gigi : So1 = So2 = m . 2π ……….…....….(Lit. 4, Hal 30)
= 6 . 2π = 9,42 mm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
3.6.2 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I
Perhitungan kekuatan roda gigi tingkat I sangat penting untuk diperiksa
karena saat roda gigi berputar antara roda gigi yang satu dengan yang lainnya
akan terjadi benturan dan gesekan.
Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 dapat dihitung dengan rumus :
V = 100060
.. 101
×ndπ ………….…………………..…………….(Lit. 2, Hal 238)
dimana : do1 = Diameter jarak bagi lingkaran = 72 mm
n1 = Putaran motor = 1000 rpm
maka : V = 1000601000.72.
×π = 3,76 m/det
Gaya tangensial (Ft) yang bekerja pada roda gigi 1 dan 2 adalah :
V
PFt.102
= ……………………………………………….(Lit. 2, Hal 238)
dimana : P = Daya yang ditransmisikan dari motor penggerak = 55,95 kW
maka : 76,3
95,55.102=tF = 1517,79 kg
Faktor dinamis (fv), dimana untuk kecepatan rendah dirumuskan dengan :
fv = V+3
3 ……..…..………...……...…………..…………(Lit. 2, Hal 240)
fv = 76,33
3+
= 0,44
Tegangan lentur yang terjadi dapat dicari dari rumus :
vat fYmbF ....σ= …………………………………………..(Lit. 2, Hal 240)
atau : v
ta fYmb
F...
=σ
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
dimana : b = Lebar sisi gigi = 48 mm
m = Modul = 6
Y = Faktor bentuk gigi (Lampiran 11)
Pada roda gigi 1, untuk Z = 12 dengan Y1 = 0,245 maka :
σa = 44,0.245,0.6.48
79,1517 = 44,82 kg/mm2
Pada roda gigi 2, untuk Z = 60 Y2 = 0,421 maka :
σa = 44,0.421,0.6.48
79,1517 = 26,08 kg/mm2
Bahan untuk roda gigi 1 adalah SNC 2 yang memiliki tegangan lentur izin
(σa1) = 50 kg/mm2 dan kekuatan tarik (σb1) = 85 kg/mm2. Dan bahan untuk roda
gigi 2 bahannya adalah S 45 C yang memiliki tegangan lentur izin (σa2) = 30
kg/mm2 dan kekuatan tarik (σb2) = 58 kg/mm2. (Lampiran 10)
Besarnya beban lentur yang diizinkan per satuan lebar sisi dapat dihitung
dengan rumus :
vab fYmF ...σ= ………………………………………...…..(Lit. 2, Hal 240)
maka : Fb1 = 50 . 6 . 0,245 . 0,44 = 35,28 kg/mm
Fb2 = 30 . 6 . 0,421 . 0,44 = 36,37 kg/mm
Dari hasil perhitungan terlihat bahwa tegangan lentur yang diizinkan lebih
besar dari tegangan lentur yang direncanakan sehingga roda gigi aman untuk
digunakan.
3.6.3 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat II
Daya dari poros roda gigi tingkat I diteruskan ke poros roda gigi tingkat II,
dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat I dapat
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu :
Sudut tekan : α = 200
Modul : m = 6
Jumlah gigi roda gigi : z3 = 14
: z4 = 56
Lebar gigi : b = 48 mm
Tinggi kepala gigi : hk = 6 mm
Tinggi kaki gigi : hf = 7,5 mm
Tinggi gigi : H = 13,5 mm
Jarak sumbu poros : a = 210 mm
Diameter jarak bagi : d03 = 84 mm
: d04 = 336 mm
Diameter kepala : dh3 = 96 mm
: dh4 = 348 mm
Diameter kaki : df3 = 82,5 mm
: df4 = 334,5 mm
Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 18,85 mm
Kelonggaran puncak : ck = 1,5 mm
Tebal gigi : So1 = 9,42 mm
Putaran poros I adalah n1, dengan :
i =1
2
2
1
ZZ
nn
=
maka putaran poros II adalah :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
n2 = 2
1.1
ZZn
= 60
12.1000 = 200 rpm
Putaran poros III adalah :
n3 = 4
3.2
ZZn
n3 = 5614200× = 50 rpm
Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4 : Vo3 = Vo4 = 4,39 m/s
Gaya tangensial yang dialami : Ft = 1291,61 kg
Tegangan lentur yang terjadi : σa3 = 36,92 kg/mm2
: σa4 = 23,27 kg/mm2
Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang
diizinkan σa3 = 40 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb3 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 4
yang dipilih adalah S 35 C dengan tegangan lentur yang diizinkan σa4 = 26
kg/mm2 dan kekuatan tarik σb4 = 52 kg/mm2.
Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan
lebih besar dari tegangan lentur yang direncanakan.
3.6.4 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat III
Daya dari poros roda gigi tingkat II diteruskan ke poros roda gigi tingkat
III, dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat II
dapat diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 5 dan 6, yaitu :
Sudut tekan : α = 200
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Modul : m = 6
Jumlah gigi roda gigi : z5 = 16
: z6 = 47
Lebar gigi : b = 48 mm
Tinggi kepala gigi : hk = 6 mm
Tinggi kaki gigi : hf = 7,5 mm
Tinggi gigi : H = 13,5 mm
Jarak sumbu poros : a = 189 mm
Diameter jarak bagi : d05 = 96 mm
: d06 = 282 mm
Diameter kepala : dh5 = 108 mm
: dh6 = 294 mm
Diameter kaki : df5 = 94,5 mm
: df6 = 280,5 mm
Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 18,85 mm
Kelonggaran puncak : ck = 1,5 mm
Tebal gigi : So1 = 9,42 mm
Putaran poros IV adalah :
n4 = 6
5.3
ZZn
n4 = 4,46
1650× = 17,24 rpm
Kecepatan keliling roda gigi 5 dan 6 : Vo5 = Vo6 = 5,03 m/s
Gaya tangensial yang dialami : Ft = 1134,57 kg
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Tegangan lentur yang terjadi : σa5 = 30,35 kg/mm2
: σa6 = 22,27 kg/mm2
Bahan roda gigi 5 yang dipilih adalah SNC 1 dengan tegangan lentur yang
diizinkan σa5 = 35 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb5 = 75 kg/mm2. Bahan roda gigi 6
yang dipilih adalah S 35 C dengan tegangan lentur yang diizinkan σa6 = 26
kg/mm2 dan kekuatan tarik σb6 = 52 kg/mm2.
Rancangan ini juga aman digunakan karena tegangan lentur yang diizinkan lebih besar dari pada tegangan lentur yang direncanakan . 3.6.5 Bantalan Transmisi Roda Gigi Bantalan poros transmisi berfungsi sebagai penyangga atau penumpu
poros. Untuk perencanaan poros bantalan transmisi roda gigi dibutuhkan sebanyak
29 bantalan, dimana pada setiap poros ditumpu oleh dua hingga empat bantalan.
Untuk mendapatkan bantalan yang sesuai maka terlebih dahulu dicari
besarnya beban nominal dinamis spasifik ( C ) yang harus ditahan bantalan. Pada
gerak hoist terdapat lima putaran,seperti dijelaskan sebelumnya.
- Putaran poros I (n1) = 1000 rpm
- Putaran poros II (n2) = 200 rpm
- Putaran poros III (n3) = 50 rpm
- Putaran poros IV (n4) = 17,25 rpm
Untuk menentukan beban radial maka dapat ditentukan dengan cara seperti
berikut ini (gaya yang bekerja pada poros I )
Gaya total yang ditumpu kedua banatalan adalah :
RA + RB = FRG + WP ; FRG = Fn + WP
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
RA + RB = Fn + WRG + WP
Dimana :
Fn = Gaya yang terjadi akibat persinggungan antara roda gigi (kg)
WRG = Berat roda gigi (kg)
Wp = Berat Poros (kg)
Gambar 3.13 Gaya pada Roda Gigi
Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial)
Ft = ( )kgdfM p
2
……………………….(lit.2 hal 25)
Dimana :
Ft = Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial)
(kg)
Mp = Momen puntir (kg.mm)
df = Diameter lingkar kaki (mm)
Sehingga gaya tangensial yang terjadi adalah :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Ft = 2
5,281,376.19
Ft = 1359,7 kg
Gaya normal yang terjadi (Fn)
Fn = αCos
F1 (kg) ……….....................................(lit 2 hal.237)
Dimana :
Ft = Gaya yang terjadi akibat adanya Momen puntir (gaya tangensial)
(Fn) = Gaya normal yang terjadi (kg)
α = Sudut tekan = 200
sehingga :
Fn = 0207.359.1
Cos= 1.446.9 kg
Fn = 1.446,9 x 9,81 = 14,194 N
Massa roda gigi (Mrg):
Mrg = Volum roda gigi x massa jenis
Mrg = ( ) )(1000
85,74
220 kgbdd −
π
Dimana :
(Mrg) = Massa roda gigi (kg)
do = Diameter lingkaran jarak bagi (cm)
d = Diameter poros (cm)
b = Lebar gigi (cm)
Sehingga masa roda gigi diperoleh :
Mrg = ( )1000
85,75,43,36.34
22 −π
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Mrg = 0,06 kg
Berat roda gigi (Wrg)
Wrg = Mrg.g (N)
Dimana :
Wrg = Berat roda gigi (N)
g = Gaya gravitasi bumi = 9,81 m/s2
Maka :
Wrg = 0,06 x 9,81 = 0,5886
Wrg = 0,6 N
Massa poros (mp)
mp = Volum poros x massa jenis
mp = 1000
85,7..4
2 Ldπ (kg)
Dimana :
mp = Massa poros (kg)
d = Diameter poros (cm)
L = Panjang poros = 60 cm
Sehingga :
mp = ( )1000
85,7.60.3,34
2 xπ
mp = 4
Berat poros (Wp)
Wp = m.g (N)
Dimana :
Wp = Berat poros (N)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
M = Massa poros (Kg)
g = Gaya gravitasi bumi = 9,81 m/s2
Maka :
Wp = 4 x 9,81
Wp 39,3 N
Maka gaya reaksi pada bantalan A dan B adalah :
0=∑ AM
FRG ( )+15 Wp ( )−30 RB ( ) 060 =
( Fn + Wrg) (15) + Wp (30) - RB (60) = 0
(14.194 + 0,6) (15) + 39,3 (30) - RB (60) = 0
RB = 60
098.214
RB = 3,568,3 N = 3,6 N
∑Fy = 0
RA + RB = Frg + WP
RA = Frg + WP - RB
RA =14.194 + 39,3- 3,568,3
RA =10.665 N
RA =10,7
Jenis bantalan yang digunakan adalah Single Row Deep Grove Ball
Bearing dari standar Jerman. Alasan pemilihan bantalan Single Row Deep Grove
Ball Bearing adalah :
- Mampu menerima beban radial serta beban terpusat
- Memiliki kualitas yang baik (tahan aus,gesek dan tahan terhadap
korosi).
- Mampu digunakan pada putaran yang tinggi
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
- Biaya perawatan yang murah dan pemasangan yang mudah
3.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Pengangkat
Pada pesawat pengangkat ini, rem tidak hanya dipergunakan untuk
menghentikan beban tetapi juga untuk menahan beban pada waktu diam dan
mengatur kecepatan pada saat menurunkannya. Adapun bentuk dan komponen
utama dari rem yang akan direncanakan dapat dilihat pada gambar 3.10 berikut
ini. Pada perencanaan ini jenis rem yang dipergunakan adalah jenis rem cakra
(disc breake).
Karena rem dipasang pada poros motor, maka daya pengereman statik
(Nbr) adalah :
75
.. ηVQNbr = ………………...…………………………….(Lit. 1, Hal 292)
dimana : Q = Berat muatan yang diangkat = 6.900 kg
V = Kecepatan angkat = 0,28 m/det
η = Effisiensi total mekanisme = 0,8
maka : Nbr = 75
8,0.28,0.900.6 = 20,60 HP
Momen statik (Mst) yang diakibatkan beban pada poros rem saat
pengereman adalah :
Mst = 71.620 br
br
nN …………………………………………(Lit. 1, Hal 292)
dimana : nbr = Kecepatan poros pengereman = 1000 rpm
maka : Mst = 71.6201000
60,20 = 1475,37 kg.cm = 14,75 kg.m
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Momen gaya dinamik saat pengereman pada poros rem adalah :
Mdyn = brbr tnVQ
tnGD
....975,0
.375.. 22 ηδ
+ ………………………...(Lit. 1, Hal 293)
dimana : GD2 = Momen girasi akibat komponen yang terpasang pada poros motor
= 4,47 kg/m2
δ = Koefisien yang memperhitungkan pengaruh massa mekanisme
transmisi (δ = 1,1 s/d 1,25), diambil 1,15
tbr = Waktu untuk pengereman, untuk mekanisme pengangkatan, V>12
m/menit = 1,5 detik (Lit. 1, Hal. 294)
maka : Mdyn = 5,1.1000
8,0.)28,0(900.6.975,05,1.3751000.47,4.15,1 2
+ = 9,42 kg.m
Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :
Mbr = Mst + Mdyn ……………………………………….(Lit. 1, Hal 297)
Mbr = 14,75 + 9,42 = 24,17 kg.m
Ukuran-ukuran diameter dan lebar cakram dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan dibawah ni :
b.rm2 =
pM br
..2.
µπβ
......……………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
dimana : b = Lebar cakra rem (cm)
rm = Radius rata-rata cakram (cm)
β = Koefisien pengereman, (1,75 – 2) (Lampiran 8)
μ = Koefisen gesekan, (0,35 – 0,45) (Lampiran 8)
P = Tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 – 7)
mrb = 0,2 s/d 0,5…....…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
maka : 0,35 . rm3 =
)25.3(4,0.2)2(3856
π
rm = 335,0
1888 = 17,54 cm
maka : b = 0,2 . rm
b = 0,35 . 17,54 = 3,51 cm
Diameter dalam cakram rem adalah :
D1 = 2rm – b.……………………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
D1 = 2(17,54) – 3,51 = 31,57 cm
Diameter luar cakram rem adalah :
D2 = 2rm + b………....…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
D2 = 2(17,54) + 3,51 = 38,59 cm
Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah :
S = m
br
rzM
..µ…………..…………………………………….(Lit. 1, Hal 222)
dimana : z = Jumlah permukaan gesek = 2
maka : S = 54,17)45,0(2
2417 = 153,11 kg
Rem harus diperiksa kekuatannya terhadap tekanan satuan (untuk keausan)
Permukaan lingkaran gesek cakram adalah :
F = π (R22 – R1
2)..………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)
maka : F = π (19,292 – 15,782) = 386,72 cm2
Tekanan permukaan satuan yang terjadi adalah :
p = FS .…………………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
maka : p = 72,38611,153 = 0,39 kg/cm2
Harga tekanan permukaan kontak ini masih dalam batas tekanan satuan
yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan
demikian bahan yang dipilih adalah tepat.
21
211
23 bb
bbhe++
×=
21
212
23 bb
bbhe+
+×=
Tegangan tarik maksimum pada bagian terdalam pada penampang I adalah :
ασ 121 e
xFQ
I ××= < 1500 kg/cm2..………………………...(Lit.1, Hal. 159)
he
xFQ
II 221 2
+××=
ασ < 1500 kg/cm2..………………….…(Lit.3, Hal. 159)
Tegangan geser izin dapat dihitung dengan rumus :
aτ = 21 SfSf
b
+σ ……………………………………………….(Lit.2 , Hal 8)
dengan :
Sf1 = Faktor keamanan untuk bahan S-C dengan pengaruh massa = 6
Sf2 = Faktor keamanan dengan pengaruh kekasaran permukaan = 2,15
maka :
Untuk roda gigi 1 : 1aτ = 5,26
52+
= 6,1 kg/mm2
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Untuk roda gigi 2 : 2aτ = 5,26
30+
= 3,53 kg/mm2
Beban permukaan yang diizinkan per satuan lebar, dapat diperoleh dari persamaan
:
F’H = fv . kH . d0121
22zz
z+
……………………………...…....(Lit. 2, Hal 244)
dimana : kH = Faktor tegangan kontak = 0,13 kg/mm (Lampiran 11)
d01 = Diameter jarak bagi lingkaran = 72 mm
maka : F’H = 0,44 . 0,13 . 72 6012)12(2
+= 1,37
Luas permukaan gigi adalah :
A = b . H
dimana : b = Lebar gigi = 48 mm
H = Tinggi gigi = 13.5 mm
maka : A = 48 .13,5 = 648 mm2
Tegangan geser (τ) yang terjadi pada roda gigi 1 dan 2 adalah :
AFt=τ …….…………………………………………….(Lit. 12, Hal 843)
maka : τ = 648
79,1517 = 2,34 kg/mm2
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
BAB IV PERENCANAAN MEKANISME TROLLEY
Trolley dirancang sedemikian rupa sebagai tempat bergantungnya rumah
kait, disamping harus dapat menahan beban yang diangkat, trolley juga berfungsi
sebagai pembawa beban yang melintas diatas rel pada boom/girder dalam arah
horizontal.
Perencanaan mekanisme trolley meliputi perencanaan- perencanaan :
1. Roda Trolley
2. Tali baja
3. Puli
4. Drum
5. Motor penggerak
6. Sistem Tranmisi
7. Sistem Rem
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar 4.1 Trolley
4.1 Perencanaan Roda Jalan
Gaya maksimum yang bekerja pada roda trolley adalah :
4
0max
GQP
+= ………………………………………...………(Lit.1, Hal
237)
dimana : Q = Berat muatan = 6.600 kg
G0 = Berat trolley = 500 kg, (Dari hasil survey)
Maka : 4
500600.6max
+=P = 1.775 kg
Faktor perhitungan kecepatan gelinding roda adalah:
( )vdsk 1/2,0= ……………………………………….………(Lit.1, Hal
261)
dimana : v = kecepatan gelinding roda, direncanakan 1 m/det
k = 0,6 x 1 = 0,6
Bahan roda trolley Cast Iron 35-36 dengan kekuatan tekan, σp = 3.500 kg/cm2.
Diameter roda trolley dapat dicari dengan rumus :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
rb
kPp .
.600 max=σ ………………………………..……...……(Lit.1, Hal
260)
dimana : σp = Kekuatan tekan izin pada roda trolley, diambil σp = 3.500 kg/cm2
b = Lebar permukaan kerja rel rata atau lebar roda trolley, = 12 cm
Maka : 2
max .600
=
bkP
rpσ
2
126,0.1775
500.3600
=r = 2,5 cm
Jadi,diameter roda trolley :
D = 2 x 2,5 = 5 cm
Diameter poros roda trolley dapat ditentukan dengan rumus :
3 max ..2,10
b
LPd
σ= ……….…………………..……...………….(Lit.2, Hal
12)
dimana : L = Jarak plat gantungan dengan roda trolley (direncanakan L = 12,5
cm).
Dan bahan poros diplih S45C dengan kekuatan tarik σt = 5800 kg/cm2.
dan tegangan lentur izin σb = 3500 kg/cm2.
Maka : 33500
5,2.1775.2,10=d = 2,35 cm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Q + G0
Q + G0k
D d
W
Gambar 4.1 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek
Tahanan total terhadap gerak trolley pada gerakan normal adalah :
W = W1 + W2
Tahanan akibat gesekan pada roda gerak trolley adalah :
W1 = (Q + q + G0) β D
kd 2+µ …….….……..…….….……….(Lit.1, Hal
239)
dimana : Q = Berat muatan =6.600 kg
q = Berat rumah kait (spreader) = 300 kg (Dari hasil survei)
G0 = Berat trolley = 500 kg, (Dari hasil survey)
β = Koefisien gesekan flens roda dan rel
Untuk roda bergerak pada bantalan luncur =1,25-1,4; diambil 1,3
μ = Koefisien gesek pada bantalan roda = 0,1 untuk bantalan luncur
k = Koefisien gesek roda gelinding = 0,05
Maka : W1 = (6.600 + 300 + 500) x 1,3 x10
)05,0(29,2.1,0 + = 375,2 kg
Momen tahanan relatif terhadap poros roda pada gerakan yang normal adalah :
M = (Q + q + G0)
+ kd
2µ
Maka : M = (13.200 + 300 + 500) x 0,1 x 05,029,2
+ = 1073,05 kg.cm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Tahanan pada puli tali pengangkat (ketika troli yang dibebani bergerak,
roda puli berputar) adalah :
W2 = Son - Soff ………………………………....….……….(Lit.1, Hal 286)
Son
Soff
S2S1
Q + q
Gambar 4.2 Diagram Roda puli Untuk Tali Pengangkat
dimana :
2
qQSoff+
= ; S1 = Soff .ε ; S2 = S1 .ε ; Son = S2 .ε
dimana : ε = Koefisien tahanan roda puli, untuk puli dengan bantalan peluru atau
rol
= 1,02 (Lit.1, Hal 60)
Maka : 2
300600.6 +=offS = 3.450 kg
S1 = 3.450 . 1,02 = 3.519 kg
S2 = 3.519 . 1,02 = 3.589,38 kg
Son = 3.589,38 . 1,02 = 3.661,16 kg
Maka :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
W2 =3.661,16 – 3.450 = 212 kg
4.2 Perencanaan Tali Baja
Drum
Trolley
1
43
2
76
5
8
Gambar 4.3 Diagram Mekanisme Trolley
Tarikan tali akibat berat dan defleksinya (f) sendiri ditentukan dari
keadaan keseimbangan momen :
fxqS r
.2. 2
= .………………….………………..… …...….(Lit.1, Hal 284)
dimana : qr = Berat tali per meter panjangnya
x = Setengah panjang tali maksimum yang terdefleksi
f = Defleksi (lengkungan) tali baja yang diizinkan, diambil sebesar :
max2001/
1001 xdsf
= .…………………….….……….(Lit.1, Hal 284)
dimana ; xmax = Panjang lengkungan maksimum = 50 m (Dari hasil survey)
Drum
qr
x
W1+W2
Trolley
Gambar 4.4 Diagram Untuk Menentukan Tarikan Tali
Maka :
50150
1×=f = 0,33 m
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
50.21.
21
max == xx = 25 m
Tipe tali baja yang dipilih adalah 6 x 19 + 1 fibre core dengan diameter dr
= 12,9 mm serta berat per meter tali qr = 0,64 kg/m.
Maka :
( )33,0.225.64,0 2
=S = 606,06 kg
Tegangan tali maksimum yang terjadi :
η
SWWS ++= 21
max
dimana : η = effesiensi puli, untuk 3 buah puli = 0,927
Maka :
1241927,0
06,6062122,375max =
++=S kg
Beban patah tali baja :
P = Smax.K………………………………………..………..…(Lit.1, Hal 40)
dimana : K = Faktor keamanan = 5,5
Maka :
P = 1241 . 5,5 = 6.825,5 kg.
Dari hasil perhitungan diatas, beban patah yang terjadi masih dibawah
beban patah yang diizinkan yaitu, Pb = 10.100 kg. untuk tali baja dengan σb =
18.000 kg/cm2.
Tegangan tali baja maksimum yang diizinkan adalah :
KP
S bb = ………………...………………………...……..…(Lit.1, Hal 40)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
36,836.15,5
100.10==bS kg/cm2
Tegangan tarik tali baja yang diizinkan :
K
bt
σσ =
73,32725,5
000.18==tσ kg/cm2
Luas penampang tali baja adalah :
( )000.50
min
114
Dd
K
SFb −
= σ ..………….………………....…(Lit.1, Hal 39)
Dari gambar. 3.9 terlihat bahwa jumlah lengkungannya (NB) = 8, sehingga; minDd
adalah 311 .
Maka :
( )
=−
=000.50
311
5,5000.18
241.1114F 0,74 cm2
Tegangan tarik yang terjadi :
114
max
FS
t =σ
==12,1
1241tσ 1,1108 kg/cm2
Faktor yang tergantung pada jumlah lengkungan tali berulang dari tali
selama periode keausannya sampai tali tersebut rusak (m) :
21.... CCCmdDA σ== ……...…………………………….…(Lit.1, Hal. 43)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
dimana :
A = Perbandingan diameter drum atau puli dengan diameter tali = 31
σ = Tegangan tarik sebenarnya pada tali = 1665,17 kg/cm2
C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali baja dan tegangan
tarik bahan kawat, yaitu : C = 0,78
C1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, C1 = 0.93
C2 = Faktor yang menentukan faktor produksi dan operasi tambahan,
C2 = 1,37
Maka : 21... ccc
Amσ
=
( )( )( ) 81,237,193,078,008,11
31==m
Untuk m = 1,87 diperoleh jumlah lengkungan berulang z = 310.000
(Lampiran 4), maka umur tali baja (N) dapat ditentukan dengan rumus :
ϕβ ... 2za
zN = …………………………………………...…(Lit.1, Hal. 48)
dimana :
z = Jumlah lengkungan berulang yang diizinkan = 310.000
a = Jumlah siklus rata-rata per bulan = 3400
z2 = Jumlah lengkungan berulang per siklus kerja = 3
β = Faktor perubahan daya tahan tali = 0,3
φ = Perbandingan jumlah lengkungan dengan jumlah putus tali = 2,5
Maka :
( )( )( ) 52,405,23,033400
000.310==N Bulan
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
4.3 Perencanaan Puli
Dari diagram lengkungan tali diperoleh 31min =d
D dan diameter tali baja =
12,9 mm, maka diameter drum atau puli minimum :
Dmin = 31 . d
Dmin = 31 . 12,9 = 340 mm
Diameter drum atau puli minimum yang diizinkan diperoleh dengan rumus :
D ≥ e1 . e2 . d ….…...………………………..………….…(Lit.1, Hal. 41)
dimana :
D = Diameter drum atau puli pada dasar alurnya (mm) = 340 mm
d = Diameter tali baja (mm) = 12,9 mm
e1 = Faktor yang tergantung pada tipe alat pengangkat crane, digerakkan
oleh daya, kondisi operasinya medium = 25 (Lampiran 3)
e2 = Faktor yang tergantung pada konstruksi tali Tipe 6 x 19 Fibre core
posisi sejajar = 0,9 (Lampiran 3)
Maka :
D ≥ 25 . 0,9 . 12,9
D ≥ 290,25 mm
Jadi diameter drum atau puli minimum sebesar = 340 mm dapat digunakan
Dengan perhitungan secara interpolasi diperoleh ukuran-ukuran dari puli
ditabelkan pada Tabel 4.1 dibawah (Lampiran 6) dengan diameter tali baja 12,9
mm.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Tabel 4.1 Dimensi Puli
Nama a b C e h L r r1 r2 r3 r4
Ukuran 40 30 7 1,0 25,0 10 8,5 4,0 3,0 12 8
4.4 Perencanaan Drum
Ukuran-ukuran dari drum dapat diperoleh (Lampiran 6) dengan diameter
tali baja 12,9 mm ≈13 mm untuk alur dalam :
s2 = 19 c2 = 9,5 r2 m= 1,5
Tebal dinding drum dapat ditentukan dengan rumus :
ω = 0,02 D + (0,6 s/d 1,0 cm); diambil 0,8 cm……..….…(Lit.1, Hal. 75)
ω = 0,02 . 34 + 0,8
ω = 1,48 cm = 14,89 mm
Dari hasil diatas, maka tebal dinding drum yang digunakan adalah 15 mm.
Tegangan tekan pada permukaan dinding drum adalah :
s
St .ω
ο = ……………….………………………....……..….(Lit.1, Hal.75)
9,1.48,1
241.1=tο = 441,32 kg/cm2
Maka bahan drum dipilih dari besi cor dengan kekuatan tekan maksimum bahan
yang diizinkan 1000 kg/cm2 (Lit 1, Hal 75)
Dari hasil perhitungan diatas diperoleh tegangan tekan izin lebih besar dari
tegangan tekan σ ti > σ t , maka drum aman untuk digunakan.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
4.5 Perencanaan Motor Penggerak
Tahanan total untuk menggerakkan trolley :
kg2,5872122,375
21
=+=+= WWW
Daya yang dihasilkan oleh motor penggerak yang dibutuhkan pada
kecepatan konstan :
η.75
. 1vWN = .….……….………………………...…...…..….(Lit.1, Hal.240)
dimana :
η = Effesiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,85 dengan 2 pasang
roda gigi penggerak
Vt = Kecepatan jalan trolley (Direncanakan = 1 m/detik)
Sehingga :
3,985,0.752,587
==N HP = 7,13 kW
Dari hasil perhitungan, maka direncanakan sebuah elektromotor dengan
daya (Nrated) = 20 Hp, putaran (nrated) = 980 rpm disesuaikan dengan standart,
jumlah kutub 6 buah, momen girasi motor (GDrot = 1,21 kg.m2).
Momen statis (Mst) poros motor adalah :
nNxM st 620.71= ….……....………………………….….(Lit.1, Hal.292)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
kg.cm07,521
98013,7620.71
=
=
st
st
M
xM
Bahan poros penggerak dipilih S35C dengan kekuatan tarik bahan σP = 5200
kg/cm2
Tegangan tarik yang diizinkan :
Kt
tiσσ =
dimana : K = Faktor keamanan, diambil K = 8
2/650
85200
cmkgti
ti
=
=
σ
σ
Tegangan puntir yang diizinkan adalah :
( )( )
2/4556507,0
7,0
cmkg
ik
=
== σσ
Diameter poros penggerak dp = 30 mm (Lampiran 8), maka momen girasi
kopling dapat dicari dengan rumus :
GD2coupl = 4.g.I ……….………………………….………(Lit.1, Hal.289)
dimana :
g = Percepatan gravitasi (9,81 m/det2)
I = Momen inersia kopling ( 0,003 kg.cm/det2)
Maka :
( )( ) == 0003,081,942couplGD 0,011 kg.m
Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah
GD2 = GD2kop + GD2rot
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
GD2 = 0,011 + 1,21 = 1,221 kg.m2
Momen gaya dinamis (Mdyn) dapat dihitung :
η
δ..
..975,0.375
.. 22
ssdyn tn
vQt
nGDM += ….……………....… ……(Lit.1, Hal.293)
dimana :
δ = Koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 / 1,25)
ts = waktu star (1,5 s/d 5), diambil = 3,25
Maka :1,129080615
( )( )
( ) ( )kg.m533,1
85,0.25,3.98018,1122975,0
25,3.372980.221,1.15,1 2
=
+=
dyn
dyn
M
M
Momen gaya motor yang diperlukan pada start adalah :
dynstmot MMM += ….……………....…….……………...(Lit.1, Hal.296)
Maka :
kg.m763,287.1533,156,959 =+=motM
Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :
rated
ratedrated n
N620.71M x= ….……………....…….………….(Lit.1, Hal.300)
37,090.1980
14,92620.71M rated == x kg.m
Pemeriksaan motor terhadap beban lebih selama start adalah ( motmaks MM = )
adalah :
5,2<rated
maks
MM ….……………....…….…………………….(Lit.1, Hal.296)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
18,137,090.176,287.1
==rated
maks
MM
Harga 1,18 < 2,5 ; maka motor aman untuk dipakai.
4.6 Perencanaan Transmisi Mekanisme Trolley
Pada perencanaan transmisi mekanisme pengangkat ini digunakan sistem
roda gigi yang berfungsi untuk mereduksi putaran motor penggerak. Roda gigi
yang dipakai adalah roda gigi lurus 2 tingkat roda gigi penggerak yang terpasang
pada poros elektromotor. Pada sistem pengangkat ini digunakan sebuah
elektromotor yang terpasang pada satu poros yang diantaranya dipasang transmisi
roda gigi yang meneruskan putaran ke drum.
Dari perhitungan sebelumnya, telah diketahui bahwa untuk mekanisme
trolley diperoleh :
Daya motor penggerak, N1 = 20 Hp/14,92 kW
Putaran motor,n1 = 980 rpm
Kecepatan gelinding trolley, v = 1 m/det
Diameter drum, D = 340 mm
Kecepatan tali baja pada drum adalah :
Vd = V . i puli …….…………………………………………(Lit. 1, Hal 234)
dimana : i puli = Perbandingan transmisi puli, i puli >1, diambil 2
V = Kecepatan angkat motor
Maka : Vd = 1 . 2 = 2 m/det.
Putaran drum dapat ditentukan dengan rumus :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
nd = DVd
..60
π ………..…………….…..…………………...(Lit. 1, Hal 235)
nd = 34,0.2.60
π = 112,34 rpm
Perbandingan transmisi motor dengan drum adalah :
i = dn
n ………………..………………………………….(Lit. 1, Hal 234)
=34,112
980 = 8,72
Perbandingan transmisi roda gigi tingkat pertama, diambil sebesar : i1 = 3, maka :
91,2372,8
2 ==i
Dengan cara yang sama. Ukuran-ukuran roda gigi mekanisme trolley
direncanakan seperti dibawah ini :
Sudut tekan : α = 200
Modul : m = 4
Jumlah gigi roda gigi : z1 = 12
: z2 = 36
Lebar gigi : b = 32 mm
Tinggi kepala gigi : hk = 4 mm
Tinggi kaki gigi : hf = 5 mm
Tinggi gigi : H = 9 mm
Jarak sumbu poros : a = 96 mm
Diameter jarak bagi : d1 = 48 mm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
: d2 = 144 mm
Diameter kepala : dh1 = 56 mm
: dh2 = 152 mm
Diameter kaki : df1 = 38 mm
: df2 = 134 mm
Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 12,56 mm
Kelonggaran puncak : ck = 1,0 mm
Tebal gigi : So1 = 6,28 mm
Putaran poros I adalah n1, dengan :
i1 = 1
2
2
1
ZZ
nn
=
maka putaran poros II adalah :
n2 = 2
1.1
ZZn
= 36
12.980 = 326,66 rpm
Kecepatan keliling roda gigi 1 dan 2 : vo3 = vo4 = 2,46 m/det
Gaya tangensial yang dialami : Ft = 618,63 kg
Tegangan geser yang dialami : τ = 2,14 kg/mm2
Tegangan lentur yang terjadi : σa1 = 36,53 kg/mm2
: σa2 = 23,74 kg/mm2
Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah S 50 C dengan tegangan lentur yang
diizinkan σa3 = 37 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb3 = 62 kg/mm2. Bahan roda gigi 4
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
yang dipilih adalah S 35 C dengan tegangan lentur yang diizinkan σa4 = 26
kg/mm2 dan kekuatan tarik σb4 = 52 kg/mm2.
4.6.1 Perencanaan Dimensi Roda Tingkat II
Daya dari poros roda gigi tingkat I diteruskan ke poros roda gigi tingkat II,
dan dengan cara perhitungan yang sama seperti transmisi roda gigi tingkat I dapat
diperoleh ukuran-ukuran roda gigi 3 dan 4, yaitu :
Sudut tekan : α = 200
Modul : m = 4
Jumlah gigi roda gigi : z3 = 13
: z4 = 38
Lebar gigi : b = 32 mm
Tinggi kepala gigi : hk = 4 mm
Tinggi kaki gigi : hf = 5 mm
Tinggi gigi : H = 9 mm
Jarak sumbu poros : a = 255 mm
Diameter jarak bagi : d3 = 52 mm
: d4 = 152 mm
Diameter kepala : dh3 = 60 mm
: dh4 = 160 mm
Diameter kaki : df3 = 42 mm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
: df4 = 142 mm
Jarak bagi lingkaran : t1 = t2 = 12,56 mm
Kelonggaran puncak : ck = 1,0 mm
Tebal gigi : So1 = 6,28 mm
Putaran poros II adalah :
n3 = 4
3.2
ZZn
n3 = 381366,326 × = 112,25 rpm
Kecepatan keliling roda gigi 3 dan 4 : vo3 = vo4 = 0,88 m/det
Gaya tangensial yang dialami : Ft = 1.729,36 kg
Tegangan geser yang dialami : τ = 6 kg/mm2
Tegangan lentur yang terjadi : σa3 = 67,22 kg/mm2
: σa4 = 45,81 kg/mm2
Bahan roda gigi 3 yang dipilih adalah SNC2 dengan tegangan lentur yang
diizinkan σa3 = 70 kg/mm2 dan kekuatan tarik σb3 = 85 kg/mm2. Bahan roda gigi 4
yang dipilih adalah SNC22 dengan tegangan lentur yang diizinkan σa4 = 50
kg/mm2 dan kekuatan tarik σb4 = 100 kg/mm2.
4.7 Sistem Rem Untuk Mekanisme Trolley
Pada mekanisme trolley ini, rem dipergunakan untuk menghentikan laju
mekanisme trolley saat membawa beban. Pada perencanaan mekanisme trolley
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
ini, jenis rem yang dipergunakan adalah jenis rem blok ganda yang dikatrol
dengan sistem elektromotor.
Daya pengereman statik yang dipakai adalah :
Nbr = η.75.vW ………………………………...…………….(Lit. 1, Hal 292)
dimana :
W = Tahanan total terhadap gerak trolley = 1.122,8
V = Kecepatan gelinding trolley = 1 m/det
η = Effisiensi total mekanisme = 0,85
maka :
Nbr = 85,0.75
1.8,122.1 = 17,61 HP = 13,13 kW
Momen statis pada saat pengereman adalah :
Mst = 71.620 br
br
nN ……………………………….……….(Lit. 1, Hal 292)
Mst = 71.620 980
13,13 = 9,89 kg.m
Momen gaya dinamik saat pengereman adalah :
Mdyn = brbr tn
vWt
nGD.
...975,0.375
.. 22 ηδ+
dimana :
tbr = Waktu untuk pengereman, untuk mekanisme pengangkatan, V>12
m/menit = 1,5 detik (mekanisme pengangkat dan penjalan)
(Lit. 1, Hal. 294)
δ = Koefisien efek massa bagian mekanisme transmisi (δ = 1,1 – 1,25)
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
diambil 1,15 (Lit. 1, Hal 293)
maka :
Mdyn = 5,1.980
85,0.)1(8,1122.975,05,1.375
980.)221,1(15,1 22
+ = 30,79 kg.m
Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :
Mbr = Mdyn + Mst ………………………………………….(Lit. 1, Hal 297)
Mbr = 30,79 - 9,89 = 20,9 kg.m
Tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan rem dengan sepatu ganda dapat
dihitung dengan rumus :
S = µ.D
M br
dimana :
μ = Koefisien gesekan ( 0,35 s/d 0,65)
D = Diameter roda rem (direncakan = 35 cm)
Maka :
S = ( )35,035,064,22 = 184,8 kg
Luas permukaan kontak antara sepatu dan roda rem adalah :
F = 360
... βπ BD
Dimana : B = Lebar sepatu (direncanakan = 6 cm)
β = Sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600 s/d 1200)
Maka :
F = 360
60.6.35.π = 109,9 cm2
Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
P = FS
= 9,1098,184 = 1,68 kg/cm2
Harga tekanan satuan ini masih dalam batas tekanan satuan yang diizinkan yaitu
untuk bahan asbes pada logam, P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan
yang dipilih adalah tepat
Ukuran-ukuran diameter dan lebar cakram dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan dibawah ni :
b.rm2 =
PM br
..2.
µπβ
......……………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
dimana :
b = Lebar cakra rem (cm)
rm = Radius rata-rata cakram (cm)
β = Koefisien pengereman, (1,75 – 2) (Lampiran 8)
μ = Koefisen gesekan, (0,35 – 0,45) (Lampiran 8)
P = Tekanan permukaan yang diizinkan, (0,5 – 7)
mrb = 0,2 s/d 0,5 .…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
maka :
0,2 . rm3 =
)6(45,0.2)2(02,3393
π
rm = 32,001,400 = 12,59 cm
maka : b = 0,2 . rm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
b = 0,2 . 12,59 = 2,51 cm
Diameter dalam cakram rem adalah :
Di = 2rm – b.……………………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
Di = 2(12,59) – 2,51 = 22,67 cm
Diameter luar cakram rem adalah :
Do = 2rm + b ………....…………………………………….(Lit. 8, Hal 512)
Do = 2(12,59) + 2,51 = 27,69 cm
Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah :
S = m
br
rZM
..µ…………..…………………………………….(Lit. 1, Hal 222)
Dengan jumlah permukaan gesek (Z) = 2, maka :
S = 59,12)45,0(2
02,3393 = 299,44 kg
Tekanan permukaan yang terjadi adalah :
P = FS .…………………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)
dimana :
F = luas permukaan kontak
F = π(ro2 – ri
2) ….………………………………………….(Lit. 1, Hal 223)
F = 3,14(13,842 – 11,332) = 198,47 cm2
maka :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
P = 47,19844,299 = 1,5 kg/cm2
Harga tekanan permukaan kontak ini masih dalam batas tekanan satuan
yang diizinkan yaitu untuk bahan asbes pada logam P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan
demikian bahan yang dipilih adalah tepat.
BAB V
PERENCANAAN MEKANISME GERAK SLEWING
Mekanisme pemutar berfungsi untuk membawa komponen kran seperti
boom dan lengan bobot lawan berputar, yang bertujuan untuk memperluas daerah
kerja dan memudahkan pengaturan beban agar tepat sesuai dengan tempatnya.
Tergantung pada desain kompnen pendukung mekanisme pemutar, kran dapat
diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Kran berputar bersama dengan pilar tiang pada bantalnya dan terpasang
pada pondasi ataupun dipasang pada kolom bangunan.
2. Kran berputar pada pilar tiang pada bantalannya biasanya terpasang pada
pondasi ataupun terpasang mati pada pondasi atau pada truk kran.
3. Kran berputar pada poros pemutar pusat yang dipasang mati pada
komponen tak berputar, meja putar pada rel yang berbentuk lingkaran dan
dipasang pada pondasi ataupun kruk kran.
Mekanisme pemutar yang dipakai kran ini adalah yang termasuk pada
kelompok tiga, yaitu kran berputar pada poros pemutar pusat yang dipasang mati
pada komponen tak berputar.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Momen tekan terhadap perputaran akibat gaya gesek :
1.)..( βRR
kGGQM SPB+= ………………………………...(Lit 1 Hal. 277)
dimana :
Q = Beban muatan keseluruhannya = 14.000 kg
BG = Berat struktur yang diputar meliputi : boom muatan + kabin operator
+
rangka atas = 6.000 + 1.500 + 6.500 kg =14.000 kg
cwG = Berat boom dan bobot pengimbang = 6.880 + 13.300 = 20.180 kg
k = Koefisien gesek gelinding bantalan rol pemutar = 0,05
sR = Jari-jari jalur lintasan = 0,6 m
R = Jari-jari rol perputaran = 7,62 cm = 0.07 m
1β = Faktor yang memperhitungkan tambahan akibat gesekan pada nap
(untuk
rol) atau akibat luncuran lateral rol pada jalur (untuk rol silindris) =
1,2-1,3
Maka :
74,258.113,107,06,005,0)180.20000.14000.14( =×××++=M kg.m
Momen akibat tegangan angin dapat ditentukan dengan rumus :
gcwcrmua eSPlSPaSPM ..... tan ωωωω −+= …………………...(Lit 1 Hal. 280)
dimana :
ωP = Tekanan angin = 40 kg/m2
crS = Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada struktur putar
crane
= (55 x 1,4) + (17 x 2,32) + (7.2 + 21 7.2) =137,44 m2
=tanmuaS Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada muatan = 4 m2
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
l = Jarak bobot bagian kran yang berputar relatif terhadap meja putar =
1 m
cwS = Luas bidang yang mengalami tekanan angin pada pengimbang =
0,75 m2
ge = Jarak titik pusat ke bobot pengimbang = 17 m
a = Jangkauan lengan 55 m
Maka :
6,651.1317).95,0.(401`).44,137.(4055.4.40 =−+=ωM kg.m
Momen perlawanan terhadap perputaran total :
ωMMM +=∑
= 11.258,74 + 13.651,6 = 24.910,34 kg.m
5.1.Motor Penggerak
Daya motor penggerak yang dibutuhkan :
η.71620
. crnMN ∑= ……………………………………………....(Lit 1, Hal 281)
dimana :
crn = Kecepatan putaran struktur putar crane = 0,8 rpm
η = Efisiensi penggerak = 0,85
Maka :
==85,0.71620
8,0.34,910.24N 0,32 HP
Maka dipilih motor penggerak dengan daya motor ternilai Nrated = 4.1 HP, dengan
putaran n = 930 rpm dan momen girasi rotor (GD2)rot = 0,18 kg/m2
Momen statik dengan mengacu momen terhadap putaran pada sumbu
bagian crane yang berputar dengan kecepatan ncr terhadap poros motor (atau
pengereman) dengan kecepatan nmot (atau nbr) dapat ditentukan dengan rumus :
η.iMM st
Σ= ………………………………………………....(Lit 1, Hal 298)
Perbandingan transmisi mekanisme :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
5,11628,0
930===
cr
mot
nn
i
Maka :
85,0.5,116234,910.24
=stM = 25,2 kg.m
Disini dipilih kopling fleksibel untuk poros motor dengan diameter poros =30
mm. momen inersia kopling tersebut (Tabel 39 Lit. 1) sebesar I = 0,003 kg.m/s2
Momen girasi kopling :
(GD2)cuopl = I . 4g
= 0,003 x 4(9,81) = 0,11 kg.m2
Momen girasi motor pada poros motor akan menjadi :
(GD2) = (GD2)rot + (GD2)cuopl
= 0,18 + 0,11 = 0,29 kg.m2
Momen inersia beban :
boomload lQbaQI .).(.121 22 ++=
dimana :
a = Panjang beban = 2 m
b = Lebar beban = 2 m
=booml Panjang lengan = 55 m
Maka :
000.66855.000.12)22.(000.12.121 22 =++=loadI kg/m2
Momen inersia konstruksi boom muatan :
boomBBGb lGdcGI .).(.121 22 ++=
dimana :
c = Tinggi struktur boom c = 1,4 m
d = Panjang struktur boom : d = 55 m
Maka :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
480.843.155000.6)554,1(000.6121 22 =×++×=
BGI kg/m2
Momen inersia bobot pengimbang :
cwcwcwcw lGfeGI .).(.121 22 ++=
dimana : e = Lebar lengan bobot pengimbang = 1,7 m
f = Tinggi lengan bobot pengimbang = 1,8 m
l cw = Panjang lengan bobot pengimbang = 17 m
Maka :
08,894.23217.300.13)8,17,1.(300.13.121 22 =++=cwI kg/m2
Momen inersia pada boom bobot pengimbang :
cwcwcwG lGhgGIcw
.).(.121 22 ++=
dimana : e = Lebar lengan bobot pengimbang = 2,9 m
f = Tinggi lengan bobot pengimbang = 2,32 m
l cw = Panjang lengan bobot pengimbang = 17 m
Maka :
64,867.12417880.6)32,29,2(880.6121 22 =×++××=GcwI kg/m2
Momen inersia total :
cwB GcwGloadtotal IIIII +++=
= 668.000 + 1.843.840 + 232.894,08 + 124.867,64
= 2.869.601,72 kg.m2.
Momen dinamik yang dihasilkan pada poros motor selama percepatan ialah :
it
nI
tnGD
Ms
crtotal
s
motdyn ...30
...375.. 2
ηπδ
+= ………………………….(Lit 1 hal 298)
dimana :
=2GD Momen girasi yang dipasang pada motor dan kopling = (0,29
kg/m2)
δ = Koefisien untuk memperhitungkan efek masa mekanisme transmisi
(1,1 – 2,5 ), diambil 1,15
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
crn = Putaran crane ( 0,8 rpm)
st = Waktu start (5-8) detik, diambil 6,5 detik
i = Perbandingan transmisi
Maka :
85,0.930.5,6.30
8,0. 722.869.601,5,6.375930.29,0.15,1 π
+=dynM = 46,91 kg.m
Momen gaya start motor yang diperlukan adalah :
Mmot = Mst + Mdyn = 25,2 + 46,91 = 72,11 kg.m
Momen gaya ternilai motor adalah :
nN
M ratedrated 620.71=
9301,4620.71=ratedM = 315,74 kg.cm
Pemeriksaan motor terhadap beban berlebih selama start (Mmaks = Mmot) adalah :
5,2<daya
maks
MM
22,074,31511,72
==daya
maks
MM
Dari hasil diatas diperoleh berada dibawah batas yang diizinkan 0,22 < 2,5
5.2. Sistem Rem Mekanisme Slewing
Jenis rem yang digunakan pada mekanisme gerak slewing adalah rem
sepatu elektromagnetik.
Waktu pengereman dari
cr
br nnt 60..2
=
dimana :
crn = Putaran struktur putar crane pada kecepatan normal = 0,8 rpm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
tn = Bagian dari satu putaran crane dimulai saat motor dimatikan sampai
mekanisme crane terhenti sepenuhnya : untuk crane pelayanan
sedang tn = 181 putaran (20o)
Maka : ==8.0
60.8,0181.2
brt 6,6 detik
Momen gaya dinamik selama perlambatan pada poros motor adalah :
...30..
.375.. 2
itn
ItnGD
Mbr
crtotal
br
motdyn
ηπδ+= ………………………....(Lit 1, Hal 298)
Maka :
.5,1162.6,6.30
85,0.8,0. 722.869.601,6,6.375930.29,0.15,1 π
+=dynM = 26.75 kg.m
Momen statis yang dibutuhkan untuk pengereman :
η.
'i
mMM stst
∑== …………………………………………..(Lit 1 hal 298)
85,0.5,116234,910.24 ' == stst MM = 25,2 kg.m
Momen gaya yang dibutuhkan untuk pengereman adalah :
dynstbr MMM −= = 25,2 – 26,75 = kg.m
Tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan rem dengan sepatu ganda dapat
dihitung dengan rumus :
S = µ.D
M br
Dimana : μ = koefisien gesekan ( 0,35 atau 0,65)
D = Diameter roda rem (direncanakan = 50 cm)
Maka :
S = ( )65,05,0703,756 = 2328,316 kg
Luas permukaan kontak antara sepatu dan roda rem adalah :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
A = 360
... βπ BD
Dimana : B = Lebar sepatu (direncanakan = 20 cm)
β = Sudut kontak antara roda dan sepatu rem (600 s/d 1200)
Maka :
A = 360
60.20.32.π = 418,66 cm2
Tekanan satuan antara sepatu dan roda rem adalah :
P = AS
= 66,418316,2328 = 5,56 kg/cm2
Harga tekanan satuan ini masih dalam batas tekanan satuan yang diizinkan yaitu
untuk bahan asbes pada logam, P = (0,5 s/d 7) kg/cm2, dengan demikian bahan
yang dipilih adalah tepat.
BAB VI
PERENCANAAN KONSTRUKSI BOOM
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
5.1 Konstruksi Boom
Boom adalah bagian dari pesawat pengangkat tempat digantungkan sistem
pengangkat. Boom berfungsi sebagai tangan crane yang digunakan untuk
menjangkau, memindahkan, menaikkan, ataupun menurunkan beban. Jadi boom
berfungsi sebagai gantungan (suspensi) serta menaikkan dan menurunkan sistem
pengangkat. Sedangkan sistem pengangkat sendiri berfungsi untuk gantungan
(suspensi) serta menaikkan dan menurunkan beban atau muatan
Berdasarkan cara kerjanya, boom dibagi atas 3 jenis yaitu :
1. Boom dengan radius tetap (fixed radius boom)
2. Boom sebagai suspensi (guyed boom)
3. Boom elevasi (luffing boom)
Berdasarkan konstruksinya, boom dibagi atas 3 jenis yaitu :
1. Boom dengan lengan tetap (boom with fixed arm)
2. Boom dengan lengan yang dapat memanjang dan memendek (telescopic
boom)
3. Boom dengan lengan yang dapat dilipat (bent boom)
Berdasarkan jenis material konstruksinya, boom dibagi atas 3 jenis yaitu :
1. Boom dari baja profil (rigid boom)
2. Boom dari pipa baja (round turbular boom)
3. Boom rangka baja, terdiri atas 2 jenis yaitu :
a. Boom rangka tunggal (single frame boom)
b. Boom rangka berganda (assembled frame boom)
Pada perencanan ini boom yang dipergunakan adalah boom dengan lengan
tetap, seperti pada gambar jenis boom ini berdasarkan material konstruksinya
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
adalah boom rangka baja berganda. Boom jenis ini dapat mengangkat beban lebih
besar. Dalam perencanaan boom ini, perlu diketahui dulu beban akibat berat boom
itu sendiri.
Gambar 6.1 Konstruksi Boom
6.1 Gaya-Gaya Pada Batang Akibat Beban Dan Beratnya Sendiri
Tegangan batang penahan boom dapat dihitung dengan persamaan
kesetimbangan momen terhadap A.
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar 6.2 Pembebanan Boom Maksimum
Keterangan gambar :
GE = Berat peralatan : motor, drum dan transmisi troli = 600 kg
=α Sudut penyangga boom 1 (28,790)
β = Sudut penyangga boom 2 (9,740)
=bG Berat boom seluruhnya = 6815,06 kg)
=0Q Kapasitas angkat maksimum kran (6.000 kg)
=0G Berat rumah kait/spreader (300 kg)
=q Berat troli (500 kg )
)1.(......................................................................................472.39293,637,8093,6000.16537,8100.2243372
0)75,40(74,9sin)5,27()6000()74,12(79,28sin)6,16()500.13()62,5()600(0)75,40(sin)5,27()74,12(sin)6,16()62,5(
;0
21
21
21
21
PersTBTBTBTB
TBTBTBGTBGG
M
BE
A
=+=−+−+
=−+−+=−++−+
=Σβα
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gaya yang terjadi terhadap sumbu y :
100.2017.048,0
017.048,0100.20
074,9sin600079,28sin500.13600
0sinsin
0
21
21
21
21
+−−=
=−−+−
=−+−++−
=−+−++−
=Σ
TBTBFTBTBF
TBTBFTBGTBGGF
F
Ay
Ay
Ay
BEAy
y
βα
Gaya yang terjadi terhadap sumbu x :
2..................................................................................098,088,0074,9cos79,28cos
0coscos0
21
21
21
PersTBTBTBTB
TBTBFx
=−−=−−
=−−=Σ
βα
Substitusikan persamaan 2 ke persamaan 1 maka :
kgTBkgTB
TBTBTBTB
99,111409)4,54161.(057,24,54161
90000053,5087,1190000053,5)057,2.(37,8
1
2
22
22
===
=+=+
Gambar 6.3 Pembebanan Boom Akibat Beban Sendiri
Momen gaya terhadap beban sendiri yaitu :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
mkgMM
GTBTBM
A
A
BA
.19,491816)06,6815(6096,7sin).4,54161.(4064,15sin)99,111409.(20
).(60sin40sin.20 21
=−+=
−+= βα
Gambar 6.4 Pembebanan Boom Maksimum Yang Diizinkan
Jarak beban maksimum yang diperbolehkan dalam lengan tower crane sewaktu
pengangkatan yaitu :
∑ = 0AyM
meterXX
XqQGXGTBTB B
3279,3215000.97,491913
)15000()06,6815(6096,7sin).4,54161.(4064,15sin)99,111409.(200)().(60sin40sin.200 021
===
−−+=++−−+= βα
Jadi beban maksimum yang boleh diangkat pada jarak 32meter, apabila
melebihi dari jarak yang ditentukan maka lengan akan mengalami patah.
6.2 Pemeriksaan Kekuatan Konstruksi Boom
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar diagram bentang dari batang boom untuk pemeriksaan kekuatan
konstruksi dapat dilihat pada gambar 4.3. di bawah ini :
Gambar 6.5 Gaya–Gaya Setiap Sambungan Pada Boom
Besarnya gaya tiap sambungan adalah :
s
FP y=
Dimana : s = jumlah sambungan = 42 sambungan
Maka :
19,17642
300500600.6=
++=P kg
Besarnya gaya pada tiap batang adalah :
Kesetimbangan titik A
∑ = 0Fx
1...........................99,0
086,16,0cos
ACAB
ACAB
FF
FF
=−
=−
−
∑ = 0Fy
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
kgF
kgFF
PF
AC
AB
AB
AB
69,946999,0
93759375
150016,0
086,176,1sin
=−=
−==−
=−
−
Kesetimbangan titik B
∑ = 0Fx
kgF
FFaF
BD
BD
BDAB
25,92810)99,0(93750cos
−==+=+−
∑ = 0Fy
kgF
FPaF
BC
BC
BC
9375150016,0
0sin
==
=−
Kesetimbangan titik D
∑ = 0Fx
kgF
FFaF
DE
DE
BDDE
9375025,928199,0
0cos
−==+
=+
∑ = 0Fy
kgF
FPaF
DC
DC
DC
9375150016,0
0sin
==
=−
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Kesetimbangan titik E
∑ = 0Fx
kgF
FFaF
EC
EC
ECDE
25,9281)99,0(9375
0cos
==
=−−
Dengan cara yang sama dapat digunakan untuk menghitung gaya dalam
yang terjadi pada tiap batang. Bahan yang digunakan untuk konstruksi lengan
tower crane yaitu baja karbon S 25 C dengan kekuatan tarik 45 kg/mm2.
6.3 Perencanaan Bobot Lawan
Bobot lawan berfungsi unuk mengimbangi berat dari pada boom dan
beban, bobot lawan terbuat dari coran beton. Dalam perancangan tower crane ini,
bobot lawan (counter weight) terpasang di bagian ujung pada lengan bobot lawan
yang terlihat pada gambar 4.6. berikut di bawah ini.
7 m
17 m
11,15 m
?CounterWeight
Motor
Tie Bar
Gambar 6.6 Lengan Bobot Imbang
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar 4.8. konstruksi bobot lawan
Counter Weight
Counter weight (bobot imbang) berfungsi untuk mengimbangi berat boom
(lengan) dan bagian beban yang sedang diangkat. Dalam perancangan tower crane
ini meja putar dan bobot imbang (counter weight) yang terpasang di bagian atas.
Bila tower crane hendak dipindahkan dari site ke site, maka harus dipisah –
pisahkan dalam beberapa bagian, kemudian dipasang kembali pada site yang baru.
Kabin operator terdapat pada bagian tengah dari tower. Beberapa tower crane dari
tipe ini mempunyai gerakan trolley sepanjang boom (lengan crane) yang
memudahkan mengatur lempengan besar persis pada tempat yang diinginkan.
Dari hasil survei, bobot imbang terbuat dari coran baja yang massa
berkisar 3 – 4 ton yang terlihat pada gambar berikut ini :
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Gambar. 6.7 Counter weight
Untuk lebih mengetahui penggunaan bobot imbang (counter weigth) dapat
dilihat dalam tabel di bawah ini :
Tabel 4.1 Klasifikasi Dari Tower Crane
Bobot lawan yang dibutuhkan untuk sebagai penyeimbang lengan tower crane
adalah
∑ = 0YF
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
tonWkgW
WqQGGW
A
A
A
mtA
1514400
0)3000100002000.(600
0)().(.( 0)
==
=++−+
=++−+
Berat sebuah bobot imbang (counter weight) yang berupa coran beton yaitu 4 ton.
Maka bobot imbang yang dibutuhkan untuk mengangkat beban maksimum yaitu:
4ton.n = 15 ton
n = 3,75= 4 buah
Tegangan batang untuk menyangga beban counter weight yaitu
∑ = 0YF
kgTC
TCTCWA
719,414301660062,23sin.
0sin.600
==
=−+ θ
Karena batang penyangga (TC) ada dua maka tegangan satu batang penyangga
yaitu
TC = kg359,207152
719,41430=
Panjang lengan yang direncanakan untuk sebagai bobot lawan untuk
pengangkatan beban maksimum adalah :
∑ = 0AM
metermxkgx
WxTCGWx
A
mtA
1938,1899,27579915000
062,23sin)719,41430(16)600(17)(
0sin.16).(17.( )
===
=++
=++ θ
Tabel 4.4 Panjang, jumlah, dan massa kerangka bobot lawan (hasil perhitungan)
No Panjang Batang (m) Jumlah Batang Massa (kg) Massa Total
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
1 19 2 17,38 660,44
2 1,5 24 3,16 113,76
3 1,2 27 3,16 102,384
4 1,4 22 1,68 51,744
5 15 2 1,68 50,4
6 1 4 5,57 22,28
7 10 2 1,68 16,934
Massa total lengan bobot lawan =1017,94 kg
Tabel 5.1 Berat, panjang, dan jumlah batang boom
No Panjang Batang (m) Jumlah Batang Berat per meter (kg) Berat Total
1 56,8 2 22,2 2521,92
2 56,2 1 6,53 366,98
3 2,0 44 5,57 490,16
41 1,7 176 3,89 1163,88
5 1,2 45 3,89 210,06
Berat Boom Total = 6815,06 kg
BAB VII KESIMPULAN
Jenis mesin pemindah bahan yang direncanakan adalah mesin pengangkat
tipe tower crane sesuai dengan hasil survei pada Proyek Pembangunan Hotel
Grand Antareas Jln. S. M. Raja Medan.
Berdasarkan spesifikasi tugas, hasil survei, analisa pemeriksaan dan
perhitungan serta standar yang ada dalam perencanaan mesin pengangkat dan
elemen mesin, maka dapat disimpulkan bahwa sebuah mesin pengangkat dengan
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
kapasitas angkat 12 ton, secara teoritis dapat dioperasikan pada pembangunan
apartemen bertingkat dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Karakteristik Utama
• Jenis Mesin : Tower Crane
• Kapasitas angkat : 6 ton
• Kecepatan angkat penuh : 17 m/menit
• Radius jangkauan : 55 m
• Tinggi angkat : 45 m
2. Karakteristik Komponen – Komponen Utama Mekanisme
A. Tali Baja Mekanisme Pengangkat
• Jenis tali : 6 x 37 + 1 fibre core
• Diameter : 16,6 mm
• Beban patah : 12.500 kg
• Tegangan patah : 159 kg/mm2
• Berat tali : 0.9 kg/m
• Umur tali : 1,5 tahun
B. Tali Baja Mekanisme Trolley
• Jenis tali : 6 x 19 + 1 fibre core
• Diameter : 16,4 mm
• Beban patah : 12000 kg
• Tegangan patah : 159 kg/mm2
• Berat tali : 0,89 kg/m
• Umur tali : 13 bulan
3. Jenis dan Karakteristik Puli (Cakra)
A. Puli mekanisme Pengangkat
• Jenis : Puli tetap dan bebas
• Diameter : 418,5 mm
• Jumlah : 7 buah
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
B. Puli Mekanisme Trolley
• Jenis : Puli tetap
• Diameter : 541 mm
• Jumlah : 4 buah
4. Jenis dan Karakteristik Drum
A. Drum Mekanisme Pengangkat
• Jenis : Drum ganda/ Alur standar
• Diameter : 418,5 mm
• Panjang : 1795,25 mm
• Jumlah lilitan : 276 lilitan
• Tebal dinding : 18 mm
• Bahan : S 35 C
B. Drum Mekanisme Trolley
• Jenis : Drum ganda/ Alur standar
• Diameter : 541 mm
• Tebal dinding : 17 mm
• Bahan : Baja Khrom Molybdenum SFCM 80D
5. Jenis dan Karakteristik Motor Penggerak
A. Motor Penggerak Mekanisme Pengangkat
• Daya : 80 kW
• Putaran : 1200 rpm
• Bahan poros penggerak : S 30 C
• Diameter poros penggerak : 8 cm
B. Motor Penggerak Mekanisme Trolley
• Daya : 4,5 kW
• Putaran : 1200 rpm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
• Bahan poros penggerak : S 35 C
• Diameter poros penggerak : 15 mm
C. Motor Penggerak Mekanisme Slewing
• Daya : 30 kW
• Putaran : 500 rpm
6. Jenis dan Karakteristik Rem
A. Rem Mekanisme Pengangkat
• Jenis : Rem cakra
• Jumlah : Satu
• Bahan cakra : Besi cor
• Bahan lapisan rem : Asbes
• Diamater roda rem : 320 mm
• Lebar Sepatu rem : 100 mm
B.Rem Mekanisme Trolley
• Jenis : Rem blok ganda
• Jumlah : Satu
• Bahan rem : Besi cor
• Bahan lapisan rem : Asbes
• Diamater roda rem : 320 mm
• Lebar sepatu rem : 100 mm
C. Rem Mekanisme Slewing
• Jenis : Rem sepatu elektromagnetik
• Jumlah : Satu
• Bahan rem : Besi cor
• Bahan lapisan rem : Asbes
• Diamater roda rem : 500 mm
• Lebar Sepatu rem : 200 mm
Teguh Putra : Perancangan Tower Crane Dengan Kapasitas Angkat 6 Ton, Tinggi Angkat 45 Meter, Radius 55 Meter, Untuk Pembangunan Gedung Bertingkat, 2009. USU Repository © 2009
Saran
Adapaun saran yang tredapat dalam penulisan ta ini adalah :
- Terlebih dahulu survey lapangan untuk mendapatkan data dan
keterangan lebih lanjut tentang mpb yang akan dirancanga ulang
- Lebih memperbanyak diskusi kepada ahli yang memahami tentang
crane untuk mendapatkan pengetahuan yang lebih luas serta
mendapatkan pemahaman secara teoritis dari Tower crane.