8. dasar keteknikan alat ptm upn

7/17/2019 8. Dasar Keteknikan Alat Ptm UPN

http://slidepdf.com/reader/full/8-dasar-keteknikan-alat-ptm-upn 1/9

1

V. D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A L AT E N G I N E E R I N G

F U N D A M E N T A L S )

BAB IV

DASAR-DASAR KETEKNIKAN ALAT

(ENGINEERING FUNDAMENTALS)

1. DRAWBAR PULL I R1MPULL

1.1.

Pengertian umum tentang DRAWBAR PULL / RIMPULL9'

Drawbar pul l (DBP) adalah suatu ist ilah yang dikenakan terhadap

tractor maupun bulldozer atau alat-alat mekanis lain (dozer shovel, backhoe) yang

undercarriage nya adalah jenis roda rantai. Drawbar pull adalah beban maks imum

yang masih dapat ditarik oleh alat-alat mekanis jenis roda rantai (misal tractor ) dalam

kondisi tertentu.

Perlu diperhatikan, bahwa drawbar pull tidak termasuk gaya yang

diperlukan untuk menggerakkan tractor itu sendiri. Biasanya drawbar pull pada

setiap kecepatan tertentu sudah ditentukan pula, dan ketentuan ini mendasarkan pada

tes tractor tersebut pada suatu haul road dengan rolling resistance 110 Iblton.

Jika dipakai pada haul road lebih tinggi dari 110 Iblton, maka drawbar pulln-nya

bertambah, dan jika dipakai pada haul road dengan rolling resistance lebih kecil

dari 110 Iblton maka drawbar pull -nya akan mengecil (berkurang).

Drawbar pull yang dapat dihasilkan pada setiap gear (versnelling) tidak

sama. Pada gear kecillrendah, drawbar pull yang tersedia besar, sedangkan pada

gear tinggi, drawbar pull yang tersedia kecil.

Contoh :

Drawbar pull biasanya sudah tersedia pada soal atau pada daftar spesifikasi mesin.

Kalau tidak ada, drawbar pull dapat dicari dengan rumus :

Drawbar Pull (DBP) teoritis

0.90 x in lbs eng. Torque x total gear ratio x ME

tire rolling radius in inches

Drawbar Pull (DBP) sebenarnya :

0.90 x

in lbs eng. Torque

x

total gear ratio

x

ME

olling resistance in lbs

tire rolling radius in inches

Drawbar pull (Ib)

DBP

21,351

13,454

9,090

5,994

4,550

Gear

1 '

2nd

3rd

4'h

5lh

ME Mechanical efficiency, estimated at 90

%

Engine Torque in Ibs (horse power x 5252) revolution per minute

total gear reduction = transmission ratio x overall axle ratio

Rimpull (RP) adalah suatu gaya tarik maksimum yang dapat disediakan

oleh rnesin. Rimpull ini suatu istilah yang hanya diterapkan pada alat-alat mekanis

Speed

Mph

1.4

2.2

3.2

4.6

6.0

Rpm

123

194

282

405

528



2

IV . D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A L AT E N G I N E E R I N G


Besar kecilnya rirnpull bergantung pada kecepatan atau gear yang dipakai.

Contoh

Apabila pada soallspesifikasi mesin, belum tersedia dafiar rimpull pada

setiap gear , maka dihitung dengan rumus

375x HP x efficiency

)

Rimpull

speed

(mph)

Efisiensi untuk kendaraan beroda ban kira-kira antara 80-85 %.

Rumus lain untuk menghitung rimpull

0.90

x

in lbs eng. Torque x total gear ratio x

ME

Rimpull

rolling radius

Gear

1

2 d

3

d

th

5th

1.2. Horse Power (Tenaga)

Tenaga adalah usaha (work) yang dilakukan per satuan waktu. Usaha (work) adalah

gaya yang diperlukan untuk memindahkan sesuatu dari suatu tempat ke ternpat yang lain

(jarak).

Jadi

Work gaya x jarak

Gaya ini dapat berupa dorongan (push), tarikan (pull), mengangkat (lift). Satuan gaya

adalah Kg gaya (Kg f) atau Ib gaya (Ib f). Misal traktor mempunyai DBP 30,000 Ib

(f)

akan

menarik beban seberat 30,000 Ib (m) sejauh 110 ft. maka usaha (work) yang harus

dikeluarkan traktor adalah

:

WorkoraMo, 30,000 Ib (f)

x

110 t

3,300,000 Ib.ft

Tenaga (Power) adalah usaha (work) yang harus dikeluarkan per satuan waktu. Misal

traktor tersebut diatas selarna 1 menit dapat menarik beban seberat 30,000 Ib (m) sejauh

110 ft, maka tenaga (power) yang dibutuhkan

Tenaga (Power) 30,000 Ib (f) x 110 ftlrnenit

3,300,000 Ib ftlmenit

Speed

M P ~

3.25

7.10

12.48

21.54

33.86

S TU N TEN G

Satuan tenaga adalah TK tanaga kuda atau HP Horse Power

1 HP 550 Ib.ftldetik

33,000 Ib.ft/menit

Rimpull (Ib)

RP

13,730

6,285

3,576

2,072

1,319

pada contoh diatas, tenaga atau power yang diperlukan oleh traktor



IV. D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A L A T E N G I N E E R I N G


TORQUE

Torque didefinisikan sebagai tenaga yang diperlukan untuk memutar pada

sumbunya. Torque mesin (engine torque) adalah gaya (Ibf) yang diperlukan untuk

memutar engkol mesin dengan jarak 1 ft. sedangkan roda engkol mesin dengan jari-jari

:

1 ft

mempunyai keliling

=

2 x x 1 ft

= 2 x 3 , 1 4 x 1

ft

=

6 28

t

Torque

x RPM x

6 28

Torque

x

RPM

Sehingga HPmesin

33 000 5252

satuan Torque

=

Ib

x

feet

satuan HPmSin = HP

Torque

=

HP x 5 5

RP

a. Brake HP (biasa disingkat BHP) ialah HP mesin yang dihitung dari torque mesin

(dari engkol mesin), sehingga sering disebut Engine HP

b. Flywheel H P (disingkat FHP) ialah HP yang dihitung pada flywheel mesin (pada

roda gendeng).

c. Drawbar HP (disingkat DBHP) ialah BHP dikurangi dengan kehilangan-kehilangan

pada power train , jadi Drawbar HP adalah HP yang dihitung pada roda

penggerak-wheel drive (bisa pada Rim atau pada sprocket drawbar).

d. Efisiensi mesin (Mechanical EfficiencylME) adalah torque mesin (Haul torque HT)

yang bisa digunakan (yang diukur pada roda penggerak) dibandingkan dengan

torque

(T)

pada mesin dikalikan dengan Total Rear Reduction (TGR).

Jadi Eff. Mesin

=

HT

- DBHP

-

T X T G R BHP

Contoh

:

Suatu mesin Truk dapat menghasilkan torque pada mesin (T)

= 300

Ib.ft pada

1,800 RPM. Total gear reduction (TGR) = 100 : 1 dan torque yang bisa digunakan (HT)

=

24,000

Ib.ft. berapa efisiensi mesinnya Mechanical Efficiency

--

ME)?

Jawab:

24 000 1b.ft

Eff. Mesin (ME)

=

24 000 1b.ft

300 1b.ft x 10011

30 000 1b.ft

2

TAHANAN GELINDING ROLLING RESISTANCE (RR)

2 1 Pengertian dan asal usul Rolling Resistance

Rolling resistance adalah tahanan dalam Ib RP

---

pound rimpull

)

yang

berusaha menahan putaran roda. Faktor-faktor yang menimbulkan rolling resistance

adalah

:

a. internal friction

Merupakan friction yang terjadi karena putaran-putaran mulai dari engine

flywheel sampai ke velg roda . Jadi ini dikarenakan oleh komponen mekanis

mechanical component .

b. tire flexing

Yaitu tahanan gelinding yang terjadi pada roda ban dikarenakan kenylempetan ban

( tire flexing ). Besar kecilnya kenylempetan ban tergantung pada

:



4

IV. D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A L A T E N G I N E E R I N G


c. tire penetration

Adalah amblasnya ban pada permukaan jalan lintas, dan ini bisa menambah besar

angka roling resistance . Setiap amblas

1

inchi diperkirakan akan memperbesar

sebesar

3

Ibslton

Kurangnya tekanan ban dapat diatasi dengan cara

memelihara permukaan jalan lintas yang terbuat dari tanah.

a = Coefficient of Rolling

Resistance

r = Jari-jari roda ban

Contoh :

Truck kosong, berat

W = 2

Ton, beroda ban

4

buah;

=

40 inch,

r

=

20 inch.

Berjalan pada permukaan jalan, amblas inch (a = 1 inch),

Hitung RR

(Rolling Resistance) yang menahan jalannya truck.

Jawab :

o Ib = 1,000 lblban

=2,Ton= ban

-

1 000 1b

x 1

inch

= 50 lb,ban

20 inch

Truck mempunyai 4 ban, RR

=

4

x

50 Ib

=

200 Ib

Berat truck 2 Ton

Jadi RRTruck

= 100 IbKon

2 T o n

= 5%

2 2

Cara menghitung Rolling Resistance

RR yang harus diperhitungkan, hanyalah untuk alat besarlberat (alat-alat

mekani) yang beroda ban. Tetapi untuk alat-alat berat dengan roda rantai (track type

vehicles) untuk keperluan praktis tidak diperhitungkan adanya RR (meskipun sebetulnya

ada, yaitu RR dikarenakan internal friction ).

Dasar pemikiran ini dikarenakan bahwa track type vehicles rodanya berjalan

pada steel roadway yaitu pada track -nya sendiri. Dengan anggapan permukaan jalan

dari besi dimana keadaannya selalu keras dan licin maka tidak pernah terjadi tire

flexing maupun tire penetration . Oleh karena itulah pada track type vehicles tidak

terjadi RR yang harus diatasi oleh drawbar pull .

Perhitungan drawbar pull biasanya sudah termasuk adanya internal friction



IV. D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A LA T E N G I N E E R I N G


TABEL IV-l

INDUSTRY ACCEPTED STANDARDS

OF

ROLLING RESISTANCE 20 lbslton

=

%)

Contoh :

Diketahui "elevating wheel tractor-scraper" bekerja pada proyek "highway construction"

dan meli'ntasldioperasikan pada permukaan jalan tanah yang lembek sehingga terjadi "tire

penetration" (ban amblas) sedalam 2 inchi. Berapa "rolling resistance" yang timbul dan harus

diatasi?

Jawab :

Dari rumus didapat bahwa setiap ban amblas 1 inchi akan timbul RR yang harus diatasi

sebesar 30 Ibslton (lihat halaman4 diatas)

Jadi :

apabila ban amblas sedalam 2 inchi = 2 x 30 Ibslton

=

60

lbslton

RR konstan (karena internal friction): 2 = 40 Ibslton

Total rolling resistance

=

100 lbslton

A hard, smooth, stabilized, surface roadway

without penetration under load, watered,

maintained.

A film, smooth, rolling roadway with dirt or light

surfacing, flexing slightly under load or

undulating, maintained fairly regularly, watered.

Snow

:

pached

Loose

A dirt roadway, rutted, flexing under load, little if

any maintenance, no water, 1" (25 mm) or 2"

(50 mm) tire penetration.

I

2 3

Besaran dan satuan "Rolling Resistance"

Besaran RR dapat dinyatakan dengan (percent) atau dapat pula dinyatakar

dalam Ibslton.

a. "Rolling Resistance" yang konstan

Angka RR yang pasti ditimbulkan oleh "internal friction" besarnya = 2 %

GVW

(gross

vehicle weight) atau

2

%

x

2,000 lbslton (sebab 1 ton =2,000 Ibs).

b. "Rolling Resistance" yang tidak konstan

merupakan angka RR yang tidak tetap dan ditentukan oleh :

-

"tire flexing"

- "tire penetration"

Lblton

40

65

50

90

100

Kglton

20

35

25

45

50

I

Rutted dirt roadway, soft under travel, no

maintenance, no stabilization, 4" (100 mm) to

6" (150 mm) tire penetration.

Loose sand or gravel

Soft, muddy, rutted roadway, no maintenance

150

200

200 to 400

75

100

100 to 200



IV . D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A L AT E N G I N E E R I N G


3 GRADE RESISTANCE (GR)

3 1 Pengertian dan asal-usul Grade Resistance

Grade resistance adalah tahanan yang tirnbul dan harus diatasi oleh pull

(gaya) dari rnesin, sehubungan deng an kendaraan bergerak mena ik (up hill). Grade

resistance atau tahanan tanjakan (jalannya menanjak) ini terjadi pada :

wheel type vehicle

- track type vehicle

Kemiringan tanjakan jalan dinyatakan dalam

persen, yaitu berapa kenaikan

vertical pada jarak horizontal 100 ft. missal tanjakan 10

h

artinya

:

100 f t

Dan kemiringan tanjakan diistilahkan dengan grade . Jika kendaraan bergerak men aiki

tanjakan, diperlukan tambahan tenaga untuk mengatasi grade resistance . Tetap i jika

bergerak menuruni tanjakan, tenaga m esin pada roda ditambah oleh adanya grade

resistance ini.

3.2. Cara menghitung Grade Resistance dan satuannya.

Besarnya grade resistance adalah 20 Ibslton %, artinya setiap pe rsen tanjakan

diperlukan rimpull / drawbar pull sebesar 20 Ibs setiap ton berat kendaraan.

Contoh

Suatu wheel tractor scraper dengan gross vehicle weight 100 ton bergerak me naiki

tanjakan dengan grade 5 %. Hitung grade resistance yang harus diatasi

Jawab :

Grade resistance = 5 % x 100 ton x 20 lbslton % = 10,000 Ibs.

Tanda grade resistance positif, berarti bergerak menanjak dan negatif berarti bergerak

menurun. Jadi apabila kendaran bergerak mena iki jalan maka total resistance adalah

RR GR, dan apabila menuruni jalan total resistance adalah RR GR.

Effective grade adalah

berapa kemampuan sebenarnya suatu kendaraan menaiki

suatu bukit seandainya tidak ada RR dan GR dan dinotasikan dalarn persen. Dengan

demikian :

Effective grade =

RR (%)

+

GR

94)

Effective grade sangat penting karena diperlukan untuk penggunaan rimpull , Brake

performance , dan travel time curves .

Contoh :

Elevating wheel tractor scraper berjalan diatas jalan angkut yang memberikan RR = 60

Ibslton. Tanjakan yang harus d ilewati sebesar 3 %. Berapa elevating grade ?

jawab

:

RR = 60 lbslton

=

3 OO

G R = 3 %

Jadi effective grade = RR + G R

= 3 % + 3 %



7

IV D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A LA T E N G I N E E R I N G


4

KEMAMPUAN TARlK MELALUI RODA

4 1 Koefisien tarik (Coefficient of tractionlCT)

Merupakan kemampuan menarik dari suatu alat mekanis, atau kemampuan

mendorong untuk menggerakkan alat itu sendiri. Tenaga yang terpakai sebenarnya

dibatasi oleh kemampuan mendoronglmenarik (traction) ini.

Kemampuan tariWdorong bergantung pada

:

berat kendaraan pada roda penggerak (drive wheels):

koefisien gesek yang diistilahkan dengan "coefficient of tractionn

"Coefficient of traction" merupakan perbandingan antara RP yang terpakai

sebelum selip dengan berat total kendaraan pada "drive wheels"

R sebelum slip

CT

=

berat total kendaraan pada drive wheels

Contoh :

Suatu alat besar dengan berat 80,000 Ibs pada "drive wheels". Roda tersebut akan selip

apabila pada roda diterapkan RP = 40,000 Ibs. HitungCT

Jawab :

CT

=

40 000

lbs

=

0 s

80 000

1bs

Adanya CT ini membatasi "power usable", jadi misal tenaga yang dibutuhkan "bulldozer

whell type" untuk mendorong "scraper" adalah 50,000 Ibs tetapi apabila "power usable"

hanya sebesar 40,000 Ibs (sehubungan dengan CT), maka "bulldozer whell type" tidak

bisa mendorong "scraper", rneskipun mungkin "power available" adalah 60,000 Ibs.

Besar kecilnya CT bergantung pada :

macarn media penggeraknya (apakah roda ban atau rantai)

keadaan permukaan alan.

5 ACCELERATION (PERCEPATAN)

Percepatan adalah penambahan "kecepatan" dari kendaraan yang bergerak.

Percepatan ini diperoleh dari "gaya percepatan" yang diambil dari kelebihan "rimpull".

Rate percepatan bergantung pada

:

berat kendaraan

dan kelebihan rimpull untuk gaya percepatan.

Apabila "tidak ada" kelebihan "rimpull", maka kecepatan laju kendaraan tak dapat

ditambah lagi.

TABLE IV-2

RATE

PERCEPATAN UNTUK SETIAP BERAT TON

RP yang dibutuhkan

Rate percepatan (Mphlminute)

3 3



IV.

D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A L A T E N G I N E E R I N G


Rumus dasar untuk mencari percepatan (a) adalah

:

W

F = a

Dimana

:

F =

gaya percepatan

W

=

berat kendaraan yang akan dipercepat lajunya

g

= percepatan gravit si (32.2 ~ d e ? )

a

=

percepatan (Wdet

)

5 1

Hubungan gaya percepatan dengan percepatan

Contoh :

Berat kendaraan 1 ton, tersedia RP = 10 Ib untuk percepatan dan percepatan

gravitasi (g)

=

32.2 ft/det2. hitung a

Jawab

Ini artinya kendaraan tersebut lajunya akan bertambah 0.161 fpslsecond = 0.161 x 0.7

mphlsecond

=

0.11 mphlsecond. Artinya setiap menit, kecepatan bertambah

=

60

second

x

0.1 1 mphlsecond

=

6.6 mphlmenit.

(1 mph = 88 fpm =1.46 fps; 1 fps

=

0.7 mph).

5 2

Hubungan kelebihan rimpull dengan kecepatan

Contoh

:

Truck dengan mesin 125 HP, berat truk bermuatan 40.850 Ib. Efisiensi mekanis

0.81. Keadaan alan datar RR = 60 Iblton. CT

=

1.

Jawab

:

Dengan menggunakan rumus tersebut diatas, dapat dihitung Rirnpull (RP) pada setiap

gear, kernudian ditabelkan sebagai berikut

:



IV . D A S A R - D A S A R K E T E K N I K A N A LA T E N G I N E E R I N G


Tractive Effort

=

40,850 Ib

x

1.0

=

40,850 Ib

Semua RP pada gear 1 dapat dipakai tanpa se l i~ ,arena truck selip pada gear 1 apabila

mesin menarik beban diatas 40,850 Ib. Sedangkan gear 1 hanya akan menarik

maksimum beban sebesar 12,620 Ib lebih kecil dari 40,850 Ib).

RP untuk mengatasi RR = 60 Iblton

x

20.425 ton = 1,225 Ib.

Kelebihan RP pada setiap gear untuk percepatan sebagai berikut

:

Kelebihan RP per ton untuk percepatan dari 0 ke percepatan waktu untuk

kecepatan 0 pada gear 1 3.0 Mph) adalah = 11,395 lb120.425 ton = 557 Iblton; jika yang

efektif terpakai adalah 300 Iblton, maka rate percepatan mphlminute

=

198 mphlminute.

Sehingga dari kecepatan 0 menuju kecepatan gear 1 = 3.0 rnph diperlukan waktu

=

3.0

mphl 198 mphlminute= 0.015 minute.

Gear

1

2

3

4

Waktu yang diperlukan untuk gear 1 3.0 mph) ke gear 5.2 mph), kelebihan

RP per ton pada gear 2

=

6,050 lb120.425 ton

=

296 Iblton; jika yang efektif terpakai

adalah 200 Iblton, maka rate percepatan mphlminute = 132 mphlminute Tabel IV-2 )

Sehingga dari kecepatan 3,O rnph menjadi 5.2 rnph perlu dipercepat ditambah) sebesar

= 5,2 rnph 3.0 rnph

=

2,2 rnph

;

dan memerlukan waktu

=

2,2 mph1132 mphlminute

=

0,017 minute.

SOAL LATIHAN BAB IV

Speed

Mph)

3.0

5.2

9.2

16.8

27.7

1. Mengapa HP Horse Power) yang tersedia pada roda penggerak Drive Wheel ) atau

disebut

DBHP

Draw Bar Horse Power) selalu lebih kecil HP yang dihasilkan oleh mesin

HP engine) ?

.

75

HP M

2. Uraikan asal usul rumus RP

=

Speed

Rimpull RP)

I b)

12,620

7,275

4,120

2,250

1,365

Rimpull untuk

percepatan Ib)

11,395

6,050

2,895

1,025

0,140

8. dasar keteknikan alat ptm upn

Documents