contoh tugas akhir perencanaan crane

151

Click here to load reader

Upload: ryosuke-adesagara

Post on 23-Nov-2015

844 views

Category:

Documents


23 download

DESCRIPTION

tugas akhir

TRANSCRIPT

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    PERANCANGAN MEKANISME SPREADER GANTRY

    CRANE DENGAN KAPASITAS 40 TON DENGAN

    TINGGI ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG

    DIPAKAI DI PELABUHAN LAUT

    SKRIPSI

    Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

    Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

    MUHAMMAD ANHAR PULUNGAN

    NIM. 040401049

    DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

    FAKULTAS TEKNIK

    UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

    MEDAN

    2009

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    KATA PENGANTAR

    Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia dan

    rahmatNya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat

    menyelesaikan Skripsi ini.

    Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di

    Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi

    yang dipilih, diambil dari mata kuliah Mesin Pemindah Bahan, yaitu PERANCANGAN

    MEKANISME SPREADER GANTRY CRANE KAPASITAS ANGKAT 40 TON DENGAN TINGGI

    ANGKAT MAKSIMUM 41 METER YANG DIPAKAI PADA PELABUHAN LAUT .

    Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan

    pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan,

    menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing.

    Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang

    sebesar-besarnya kepada :

    1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Abdul Kholid Pulungan. Spd dan Ibunda

    Iswita, adik-adik tersayang (Muhammad Iqbal Pulungan dan Mailita Sari

    Pulungan) atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan tanggung jawab yang selalu

    menyertai penulis, dan kepada saudari Aninta Khairunnisa yang telah

    memberikan penulis semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat

    menyelesaikan skripsi ini.

    2. Ir. Alfian Hamsi, M.SC , selaku dosen pembimbing yang telah banyak

    meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing penulis hingga Skripsi ini

    dapat terselesaikan,

    3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,ST,

    MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik

    USU,

    4. Bapak Ir. Tugiman, MT dan Ir Jaya Arjuna MSc sebagai dosen pembanding yang

    dapat menyempurnakan hasil dari seminar saya.

    5. Bapak/ Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas

    Teknik USU.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    6. Bapak Sigit selaku pembimbing dari PT. PELABUHAN INDONESIA I UNIT

    TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang telah banyak memberikan data

    survei kepada penulis,

    7. Bapak Drs. H. M. Edy Zulkarnain, AK, MSi selaku pembimbing dari PT.

    PELABUHAN INDONESIA I UNIT TERMINAL PETI KEMAS BELAWAN (UTPK) yang

    telah banyak memberikan data kepada penulis

    8. Teman-teman stambuk 2004 khususnya, yang menjadi teman diskusi dan

    menemani penulis selama mengikuti studi dan menyusun skripsi ini.

    9. Serta semua pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Skripsi

    ini.

    Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu

    penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan

    di masa mendatang.

    Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini berguna bagi kita semua.

    Semoga Allah SWT selalu menyertai kita.

    Medan, Maret 2009

    Penulis,

    Muhammad Anhar Pulungan

    040401049

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    DAFTAR ISI

    KATA PENGHANTAR ............................................................................................................... i

    DAFTAR ISI .............................................................................................................................. iv

    DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................................ vii

    DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................... viii

    DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ x

    DAFTAR NOTASI ..................................................................................................................... xi

    BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

    1.1 Latar Belakang Perancangan..................................................................... 1

    1.2 Tujuan Perancangan ................................................................................. 2

    1.3 Batasan Masalah Perancangan ................................................................. 2

    1.4 Sistematika Penulisan ................................................................................ 3

    BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 4

    2.1 Mesin Pemindah Bahan .......................................................................... 4

    2.2 Klasifikasi Pesawat Pengangkat ............................................................... 4

    2.3 Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat ........................................... 5

    2.4 Gantry Crane .......................................................................................... 8

    2.5 Cara Kerja Gantry Crane .......................................................................... 11

    2.5.1 Gerakan Hoist ......................................................................................... 11

    2.5.2 Gerakan Transversal ................................................................................ 11

    2.5.3 Gerakan Longitudinal .............................................................................. 12

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    2.5.4 Spesifikasi Perancangan .......................................................................... 12

    2.5.5 Spreader ................................................................................................. 12

    2.5.5.1 Tali Baja .................................................................................................. 13

    2.5.5.2 Puli dan Sistem Puli ............................................................................. 14

    2.5.5.3 Drum ..................................................................................................... 16

    BAB III METHODOLOGI PERANCANGAN MEKANISME

    SPREADER ................................................................................................ 20

    3.1 Pengumpulan Data ................................................................................... 20

    3.2 Parameter yang diamati ........................................................................... 21

    3.2.1 Karakteristik Mesin Pengangkat ............................................................... 21

    3.2.2 Number of bend Puli ................................................................................ 22

    3.2.3 Kondisi Operasi ........................................................................................ 22

    3.3 Perhitungan Mekanisme Gantry ............................................................... 23

    3.4 Perhitungan Mekanisme Spreader ............................................................ 28

    3.4.1 Perhitungan Tali Baja ............................................................................... 28

    3.4.2 Perhitungan Drum.................................................................................... 33

    3.4.3 Perhitungan Puli....................................................................................... 36

    3.4.4 Perhitungan Spreader .............................................................................. 37

    3.4.5 Perhitungan Motor Penggerak Spreader .................................................. 43

    3.4.5.1 Perhitungan Transmisi Mekanisme Spreader ........................................... 46

    3.4.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I .................................................. 47

    3.4.5.3 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat I ................................................ 50

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3.4.5.4 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat II ............................................... 52

    3.4.5.5 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi Tingkat III .............................................. 54

    3.4.6 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Spreader ........................................ 57

    3.5 Perhitungan Mekanisme Trolley ............................................................... 60

    3.5.1 Perhitungan Tali Baja ............................................................................... 60

    3.5.2 Perhitungan Drum.................................................................................... 67

    3.5.3 Perhitungan Puli....................................................................................... 69

    3.5.4 Perhitungan Motor Penggerak Trolley ...................................................... 69

    3.5.5 Perhitungan Transmisi Mekanisme Trolley ............................................... 72

    3.5.5.1 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat I .................................................. 73

    3.5.5.2 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat II ................................................. 74

    3.5.5.3 Perhitungan Dimensi Roda Gigi Tingkat III ................................................ 75

    3.6 Perhitungan Konstruksi Boom dan Girder ................................................. 77

    3.6.1 Perhitungan Boom ................................................................................... 77

    3.6.2 Perhitungan Girder .................................................................................. 80

    3.7 Perhitungan Sistem Rem Mekanisme Trolley ............................................ 83

    3.8 Perhitungan Mekanisme Gantry ............................................................... 85

    3.8.1 Perhitungan Roda Jalan ............................................................................ 85

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    BAB IV PERHITUNGAN BANTALAN dan KOPLING .......................................... 87

    4.1 Pehitungan Bantalan Poros Utama Pada Spreader ................................... 87

    4.2 Perhitungan Bantalan Poros Utama Pada Trolley ..................................... 89

    4.3. Perhitungan Kopling Pada Spreader ......................................................... 90

    4.4 Perhitungan Kopling Pada Trolley ............................................................ 93

    BAB V KESIMPULAN............................................................................................. 95

    SARAN ...................................................................................................... 97

    DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................... 98

    LAMPIRAN .............................................................................................................................. 99

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 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

    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

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar Halaman

    1 1.1 Gantry Crane 2

    2 2.1 Crane Berpalang 7

    3 2.2 Crane Girder Tunggal Overhead 7

    4 2.3 Crane Girder Ganda Overhead 8

    5 2.4 Crane Gantry 8

    6 2.5 Crane Semi Gantry 8

    7 2.6 Spreader 10

    8 2.7 Trolley yang Digerakkan Motor 10

    9 2.8 Mobil Crane 11

    10 2.9 Gambar Kountainer 11

    11 2.10 Puli Tetap Tunggal 16

    12 2.11 Sistem pada Drum 17

    13 2.12 Drum 18

    14 2.13 Diagram Alir pada Spreader 19

    15 3.1 Gantry Crane 20

    16 3.2 Mekanisme perhitungan dari Gantry 23

    17 3.3 Arah Gaya pada batang A dan B 24

    18 3.4 Arah Gaya pada titik D 25

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    19 3.5 Arah Gaya pada titik C 25

    20 3.6 Arah Gaya pada titik F 26

    21 3.7 Arah Gaya pada titik G 26

    22 3.8 Konstruksi Serat Tali Baja 29

    23 3.9 Diagram Sistem Mekanisme Pengangkat 30

    24 3.10 Diagram Lengkungan Tali 30

    25 3.11 Puli 36

    26 3.11 Spreader 38

    27 3.12 Diagram Pembebanan pada Spreader 38

    28 3.13 Diagram Benda Bebas pada tumpuan A 40

    29 3.14 Diagram Benda Bebas pada tumpuan B 41

    30 3.15 Tranmisi Mekanisme Pengangkat 46

    31 3.16 Nama-nama Bagian Roda Gigi 49

    32 3.17 Gaya pada Roda Gigi 50

    33 3.18 Sistem Rem Pengangkat 57

    34 3.19 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Gesek 62

    35 3.20 Diagram Untuk Menentukan Tahanan Cakram 63

    36 3.21 Diagram Sistem Trolley 64

    37 3.22 Diagram Untuk Menentukan Tegangan Tali 64

    38 3.23 Diagram Lengkungan 66

    39 3.24 Konstruksi Boom 77

    40 3.25 Pembebanan pada Boom 77

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    41 3.26 Kostruksi Girder 80

    42 3.27 Pembebanan pada Girder 81

    43 3.28 Diagram untuk menentukan tahanan Gesek 86

    44 4.1 Bantalan Gelinding 87

    45 4.2 Kopling Flens Kaku 91

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    DAFTAR TABEL

    Tabel Halaman

    1 3.1 Dimensi-dimensi Puli 36

    2 3.2 Tekanan yang DiizinkanDengan Kecepatan Luncur 37

    3 3.3 Spesifikasi Hasil Perhitungan Roda Gigi 56

    4 3.4 Dimensi Puli pada Mekanisme Trolley 69

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    DAFTAR NOTASI

    Notasi Keterangan Satuan

    Q Kapasitas Maksimum Kg

    S Tegangan Tali Maksimum Kg

    p Kekuatan Putus Tali Kg

    K Faktor Keamanan

    Pb Beban Patah Kg

    W Tahanan Akibat Gesekan Kg

    d Diameter Dalam mm

    D Diameter Luar mm

    F114 Luas Penampang Tali Baja mm2

    N Daya Hp

    C Faktor KonstruksiTali

    r Jari-jari mm

    Z Jumlah Lilitan

    H Tinggi Angkat m

    L Panjang mm

    w Tebal mm

    v Kecepatan m/s

    M Momen Kg.m

    n Putaran rpm

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    I Momen inersia mm4

    g Gravitasi m/s2

    t Waktu s

    i Perbandingan Tranmisi

    T Torsi N.m

    m Modul mm

    a Jarak Sumbu Poros mm

    hk Tinggi Kepala Gigi mm

    hi Tinggi Kaki Gigi mm

    ck Kelonggaran Puncak mm

    Ft Gaya Tangensial Kg

    A Luas mm2

    Y Faktor Bentuk Gigi

    Sf Faktor Keamanan Bahan

    f Lengkungan Tali Izin mm

    Dw Diameter Roda Jalan mm

    E Modulus Elastisitas Kg/m2

    Fa Gaya Aksial N

    Fr Gaya Radial N

    b Tegangan Patah Kg/m2

    Effisiensi

    Sudut Tekan

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    i Tegangan Izin Kg/m2

    Tegangan Geser Kg/m2

    Koefisien Efek Massa

    Koefisien Pengereman

    Faktor Tahanan Puli

    w Tegangan Lentur Kg/m2

    Koefisien Gesek

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1. Latar Belakang Perencanaan

    Transport jarak jauh tetap merupakan faktor yang sangat penting saat ini

    sebagai sarana untuk mengangkut barang-barang yang dibutuhkan manusia.

    Untuk mengangkut barang dalam jumlah yang banyak serta jarak yang terpisah

    oleh laut, maka pengangkutan dengan kapal laut merupakan sarana yang paling efektif.

    Agar kualitas barang yang diangkut tetap baik, aman dan operasi bongkar muat

    lebih cepat, maka dibuatlah suatu wadah barang yang dapat diangkut dari pelabuhan ke

    kapal atau sebaliknya yang disebut dengan peti kemas, dimana wadah tersebut juga

    dapat disimpan dilapangan terbuka sehingga tidak diperlukan lagi gudang sebagai

    tempat penyimpanan barang dan dengan demikian dapat mengurangi biaya

    pengeluaran.

    Kecenderungan untuk memakai peti kemas saat ini semakin tinggi seiring

    dengan semakin berkembangnya pertumbuhan ekonomi indonesia yang terlihat

    semakin ramainya kegiatan ekspor dan impor dipelabuhan-pelabuhan besar.

    Sehubungan dengan itu maka dibutuhkan suatu pesawat pengangkat yang dapat

    mengangkat dan memindahkan peti kemas dari pelabuhan ke kapal atau sebaliknya

    dengan gerak dan mobilitas yang baik dan aman.

    Muatan dapat dibedakan menjadi muatan curah dan muatan satuan. Bahan

    yang ditangani dalam bentuk curah terdiri atas banyak partikel atau gumpalan yang

    homogen misalnya: batubara, bijih, semen, pasir, tanah, batu, tanah liat dan sebagainya.

    Fasislitas transport mendistribusikan muatan ke seluruh lokasi di dalam

    perusahaan, memindahkan bahan di antara unit proses yang langsung terlibat dalam

    produksi, dan membawa produk jadi dan limbah ke tempat produk tersebut akan di

    muat dan dikirim keluar perusahaan.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    1.2. Tujuan Perencanaan

    Perencanaan ini bertujuan untuk merancang sebuah pesawat pengangkat yaitu

    Gentry Crane pada Spreader dan Trolley yang berguna untuk mengangkat peti kemas

    pada sebuah pelabuhan laut.

    1.3 Manfaat Perancangan

    Manfaat dari perancangan ini adalah untuk membantu mencari seluruh

    kekuatan batang yang terjadi pada Gantry, Spreader dan Trolley serta mengaplikasikan

    ilmu mata kuliah yang berhubungan dengan perancangan ini

    1.4. Batasan Masalah Perencanaan

    Pada perencanaan ini, Gantry Crane yang direncanakan digunakan untuk

    kapasitas angkat 40 Ton. Karena luasnya permasalahan yang terdapat pada perencanaan

    Gantry Crane ini, maka perlu pembatasan permasalahan yang akan dibahas.

    Pada perencanaan ini yang akan dibahas adalah mengenai komponen -

    komponen utama Gantry Crane sebagai berikut : Motor penggerak, kopling, sistem

    transmisi, rem, dan bantalan pada setiap gerakan gantry.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 1.1 Gantry Crane

    1.5. Sistematika Penulisan

    Tugas Akhir ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap bab

    adalah sebagai berikut :

    Bab I : Pendahuluan

    Bab ini berisikan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah,

    dan sistematika susunan laporan.

    Bab II : Tinjauan Pustaka

    Bab ini berisikan landasan teori mengenai teori mengenai Gantry Crane,

    pemakaian Gantry Crane serta bagian utama Gantry Crane yang meliputi

    Roda jalan, Trolley dan Spreader yang dipakai pada pelabuhan laut tersebut.

    Bab III : Methodologi Perancangan Mekanisme Spreader

    Bab ini berisikan data-data Gantry Crane, dimana pada data-data tersebut akan

    dicari perancangan dari gantry, trolley dan spreader tersebut.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Bab IV : Perhitungan Bantalan dan Kopling

    Bab ini berisikan mengenai perhitungan bantalan dan kopling dari trolley dan

    spreader yang akan dirancang.

    Bab V : Kesimpulan dan Saran

    Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan yang diperoleh dan saran untuk

    pengembangan Gantry Crane selanjutnya.

    Daftar Pustaka

    Daftar pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan untuk menyusun

    laporan ini.

    Lampiran

    Lampiran berisikan tabel-tabel yang digunakan dalam perhitungan untuk menyusun

    skripsi yang digunakan.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    2.1. Mesin Pemindah Bahan

    Mesin pemindah bahan merupakan salah satu peralatan mesin yang digunakan

    untuk memindahkan muatan dilokasi pabrik, konstruksi, tempat penyimpanan,

    pembongkaran muatan dan sebagainya.

    Pemilihan mesin pemindah bahan yang tepat pada tiap-tiap aktivitas diatas,

    akan meningkatkan effesiensi dan daya saing dari aktivitas tersebut.

    Mesin pemindah bahan dalam operasinya dapat diklasifikasikan atas :

    1. Pesawat Pengangkat

    Pesawat pengangkat dimaksudkan untuk keperluan mengangkat dan

    memindahkan barang dari suatu tempat ketempat yang lain yang

    jangkauannya relatif terbatas. Contohnya; Crane, elevator, lift, excalator dll.

    2. Pesawat Pengangkut

    Pesawat pengangkut dapat memindahkan muatan secara berkesinambungan

    tanpa berhenti dan dapat juga mengangkut muatan dalam jarak yang relatif

    jauh. Contohnya; Conveyor.

    Karena yang direncanakan adalah alat pengangkat peti kemas maka

    pembahasan teorinya lebih di titik beratkan pada pesawat pengangkat.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    2.2. Klasifikasi Pesawat Pengangkat

    Menurut dasar rancangannya, pesawat pengangkat dikelompokkan atas tiga

    jenis yaitu :

    1. Mesin Pengangkat (Hoisting Machine), yaitu mesin yang bekerja secara periodik

    yang digunakan untuk mengangkat dan memindahkan beban.

    2. Crane, yaitu kombinasi dari mesin pengangkat dan rangka yang bekerja secara

    bersama-sama untuk mengangkat dan memindahkan beban.

    3. Elevator, yaitu kelompok mesin yang bekerja secara periodik untuk mengangkat

    beban pada jalur padu tertentu.

    Sedangkan jenis-jnis utama Crane dapat dikelompokkan lagi menjadi :

    1. Crane putar diam

    2. Crane yang bergerak pada rel

    3. Crane tanpa lintasan

    4. Crane yang dipasang diatas traktor rantai

    5. Crane tipe jembatan

    Crane tipe jembatan dapat dikelompokkan lagi menjadi :

    1. Crane berpalang

    2. Crane berpalang tunggal untuk gerakan overhead

    3. Crane berpalang ganda untuk gerakan overhead

    4. Gantry Crane dan semi Gantry

    2.3. Dasar-dasar Pemilihan Pesawat Pengangkat

    Dalam pemilihan pesawat pengangkat perlu diperhatikan beberapa faktor

    antara lain :

    1. jenis dan ukuran dari beban yang akan diangkat, misalnya untuk beban terpadu;

    bentuk, berat, volume, sifat rapuh dan liat, suhu dan sebagainya. Untuk beban

    tumpahan; ukuran gumpalan, kemungkinan lengket, sifat-sifat kimia, sifat mudah

    remuk dsb.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    2. Kapasitas perjam. Crane jembatan dan truk dapat beroperasi secara efektif bila

    mempunyai kapasitas angkat dan kecepatan yang cukup tinggi dalam kondisi kerja

    yang berat.

    3. Arah dan panjang lintasan. Berbagai jenis alat dapat mengangkat beban dalam arah

    vertikal dan arah horizontal. Panjang jarak lintasan, lokasi dari tempat pengambilan

    muatan juga sangat penting dalam menentukan pemilihan pesawat pengangkat

    yang tepat.

    4. Metode penumpukan muatan. Beberapa jenis peralatan dapat memuat atau

    membongkar muatan secara mekanis sedangkan yang lainnya membutuhkan alat

    tambahan khusus atau bantuan operator.

    5. Kondisi lokal yang spesifik termasuk luas dan bentuk lokasi, jenis dan rancangan

    gedung, susunan yang mungkin untuk unit pemerosesan, debu, keadaan lingkungan

    sekitarnya dsb.

    Gambar 2.1 Crane berpalang

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 2.2 Crane girder tunggal overhead

    Gambar 2.3 Crane girder ganda overhead

    Gambar 2.4 Crane gantry

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 2.5 Crane semi gantry

    Pemilihan pesawat pengangkat juga ditentukan oleh pertimbangan dari segi

    ekonominya, misalnya biaya pemasangan, operasi, perawatan, dan juga penyusutan dari

    harga muka pesawat tersebut.

    2.4. Gantry Crane

    Gantry crane adalah termasuk dalam kelompok crane tipe jembatan dimana

    jembatannya dilengkapi dengan kaki pendukung yang tinggi dapat bergerak pada jalur

    rel yang dibentang diatas permukaan tanah. Crane ini umumnya dioperasikan

    dilapangan terbuka, dan pada perencanaan ini gantry crane direncanakan dioperasikan

    pada sebuah pelabuhan laut untuk mengangkat peti kemas. Dalam mengoperasikan

    Crane, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan operator sebelum menjalankan Crane:

    1. Radius Beban

    2. Tahanan Gelinding

    3. Tahanan Kemiringan Benda Kerja

    4. Koefisien Traksi

    5. Gaya Traksi (Rimpull)

    6. Ketinggian Daerah Kerja (Altitude)

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Adapun komponen utama gantry crane ini adalah :

    1. Spreader

    Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan atau

    penurunan dari atau ke kapal.

    Tali

    Puli

    Spreader

    Gambar 2.6 Spreader

    2. Trolley

    Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader dan juga untuk

    menggerakkan spreader pada saat mengangkat dan menurunkan peti kemas. Trolley

    terletak pada konstruksi girder dan boom. Pada trolley ini juga kabin operator untuk

    mengoperasikan crane.

    Gambar 2.7 Trolley yang digerakkan motor

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3. Gantry

    Gantry bergerak sepanjang rel yang ditentukan untuk memudahkan menaikkan atau

    menurunkan peti kemas. Pada Gantry terdapat rel yang memiliki panjang rel

    1.000 meter. Dalam satu lintasan terdapat 6 gantry yang dimana ada 4 gantry yang

    melayani internasional dan 2 gantry yang melayani domestik.

    4. Peti Kemas

    Peti kemas adalah Alat yang berfungsi sebagai penyimpan bahan baku produksi

    ataupun bahan jadi. Peti kemas biasanya terbuat dari paduan logam tertentu. Peti

    kemas biasanya terdiri dari ukuran yang berbeda-beda, untuk memudahkan

    pengumpulan/ penyusunan peti kemas dibantu oleh mobil crane yang dimana mobil

    crane dapat memindahkan peti kemas dari tempat satu ketempat lainnya yang

    sudah ditentukan dari UTPK untuk menjaga keamanan dari kinerja Gantry Crane.

    Gambar 2.8 Mobil Crane

    Mobil Crane hanya berfungsi untuk menyusun dan memindahkan peti kemas dari

    mobil container, selanjutnya mobil container membawa peti kemas tersebut ke

    Gantry Crane untuk dimuat kedalam kapal.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 2.9 Gambar Kontainer

    2.5. Cara Kerja Gantry Crane

    Gantry crane mempunyai tiga kabin untuk mengoperasikannya yaitu :

    1. Kabin utama (kabin operator)

    2. Kabin boom hoist

    3. kabin pemeriksaan

    Adapun cara kerja dari Gantry crane ini dapat dibagi atas empat gerakan yaitu :

    1. Gerakan hoist

    2. Gerakan transversal

    3. Gerakan longitudinal

    2.5.1. Gerakan Hoist

    Gerakan hoist ini adalah gerakan atau turun untuk mengangkat tau menurunkan

    peti kemas yang telah dijepit oleh spreader yang diikat melalui tali baja yang digulung

    oleh drum, dimana drum ini digerakkan oleh elektromotor. Apabila posisi angkatnya

    telah sesuai sperti yang dikehendaki maka gerakan drum ini dapat dihentikan melalui

    rem melalui handle yang berada pada kabin operator.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    2.5.2 Gerakan Transversal

    Gerakan transversal ini adalah gerakan berpindah pada arah melintang yang

    dilakukan oleh trolley melalui tali baja yang digulung pada drum, trolley bergerak pada

    rel yang bergerak yang terletak diatas girder dan boom yang digerakkan oleh

    elektromotor. Gerakan ini akan berhenti jika arus listrik pada elektromotor diputuskan

    dan sekaligus rem bekerja.

    2.5.3 Gerakan Longitudinal

    Gerakan longitudinal ini disebut juga gerakan gantry yaitu gerakan memanjang

    pada rel besi yang terletak pada permukaan tanah yang dilakukan melalui roda gigi

    transmisi. Dalam hal ini motor memutar roda jalan kearah yang diinginkan (maju atau

    mundur) dan setelah jarak yang diinginkan tercapai, maka arus listrik akan terputus dan

    sekaligus rem bekerja.

    2.5.4. Spesifikasi Perencanaan

    Sebagai data perbandingan atau dasar perencanaan pesawat pengangkat ini,

    dibawah ini tercantum spesifikasi teknik dari crane pengangkat peti kemas yang diambil

    dari hasil survey pada PT. PELABUHAN INDONESIA I Cabang Belawan ;

    Kapasitas angkat = 40 ton Tinggi angkat = 41 meter Kecepatan angkat = 50 m/menit Panjang perpindahan trolley = 77 meter Kecepatan trolley = 125 m/menit Panjang perpindahan gantry = 240 meter Kecepatan gantry = 45 m/menit Berat total Gantry Cranre = 700 Ton

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    2.5.5. Spreader

    Spreader berfungsi untuk menjepit peti kemas pada saat pengangkatan atau

    penurunan dari atau ke kapal. Pada spreader terdapat komponen utama yang

    menunjang sistematis dari spreader tersebut, adapun komponen-komponen utama yang

    terdapat pada spreader adalah:

    2.5.5.1. Tali Baja (Wire Ropes)

    Tali baja digunakan secara luas pada mesin-mesin pengangkat sebagai perabot

    pengangkat. Pada tali baja kawat pada bagian luar akan mengalami keausan yang lebih

    parah dan putus lebih dahulu dibandingkan dengan bagian dalamnya. Sehingga bagian

    luar tali kawatnya mulai terputus-putus jauh sebelum putus dan menandakan tali baja

    tersebut perlu diganti.

    Tali baja terbuat dari kawat baja dengan kekuatan b = 130 sampai 200 kg/mm2 ,

    didalam proses pembuatannya kawat baja diberi perlakuan panas tertentu dan digabung

    dengan penarikan dingin, sehingga menghasilkan sifat mekanis kawat baja yang tinggi.

    Tegangan tali maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :

    1nQS =

    Dimana :

    Q = 54000 Kg

    n = Jumlah tali penggantung = 8

    = Efesiensi puli = 0,918

    1 = Efesiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuan akibat

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    dimana kekuatan putus tali sebenarnya

    P = S.K

    Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland

    yaitu 6 x 41+1 fibre core (N. Rudenko)

    dengan :

    Beban patah : Pb = 45200 Kg

    Tegangan patah : b = 180 Kg/m

    Berat tali : W = 2,81 Kg/m

    Diameter tali : d = 27,8 mm

    Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan :

    Sizin = KPb

    Tegangan tarik yang diizinkan :

    izin = K

    b

    = 273,325,5

    180mm

    Kg=

    Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :

    F114 =

    50000.m

    b

    Dd

    K

    S

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    1.dlQP =

    Pemilihan Tali Baja

    Fenomena yang sangat rumit terjadi di dalam pengoperasian tali, karena banyak

    parameter yang tidak dapat ditentukan dengan tepat. Setiap kawat didalam tali yang

    ditekuk mengalami tegangan yang rumit, yang merupakan gabungan tegangan tarik,

    lentur dan puntir serta ditambah dengan saling menekan dan bergesekan diantara

    kawat dan untaian. Akibatnya, tegangan total yang terjadi dapat ditentukan secara

    analistis hanya pada tingkat pendekatan tertentu.

    2.5.5.2. Puli dan Sistem Puli

    Puli (disebut juga kerek atau katrol) yaitu cakra (disc) yang dilengkapi dengan

    tali (rope) yang merupakan suatu keping bundar, terbuat dari logam maupun bukan

    logam, misalnya besi tuang, kayu, atau plastik. Pinggiran cakra diberi alur (groove) yang

    berguna untuk laluan tali (rope).

    Tekanan bidang yang terjadi sebesar :

    Dimana : P = Tekanan pada bidang gandar/poros puli

    Puli ada dua macam, yaitu puli tetap (fixed pulley) dan puli bergerak (movable

    pulley). Puli tetap terdiri dari sebuah cakra dan sebuah tali yang dilingkarkan pada alur

    (groove) dibagian atas nya dan pada ujungnya digantungi beban. Puli bergerak terdiri

    dari cakra dan poros yang bebas.

    Tali dilingkarkan dalam alur dibagian bawah, salah satu ujung diikatkan tetap

    dan ujung lainnya ditahan atau ditarik pada waktu pengangkatan, bebandigantungkan

    pada spreader yang tergantung pada poros.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar2.10 Puli tetap tunggal

    Keterangan gambar : R = Jari-jari

    d= Diameter poros tali

    = Koefisien gesek

    Q= Lengan gaya

    Sistem puli adalah kombinasi dari beberapa puli tetap dan puli bergerak atau

    terdiri dari beberapa cakra puli. Biasanya menggunakan system puli ganda (multiple

    pulley system untuk menghindari kesalahan pada waktu operasi pengangkatan yang

    menggantungkan beban langsung pada ujung tali. Kesalahan pengangkatan ini

    disebabkan oleh bagiab-bagian tali yang berada dalam satu bidang yang menyebabkan

    beban berayun. Dengan system puliganda yang mengangkat beban dalam arah tegak,

    yang lebih stabil, dapat mereduksi beban yang bekerja pada tali sehingga diameter puli

    dan drum dapat lebih kecil.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    2.5.5.3. Drum

    Pada pesawat angkat, drum berfunhsi untuk menggulung tali (rope). Drum

    dengan satu tali tergulung hanya mampu mempunyai satu arah helix kekanan, drum

    yang didesain untuk dua tali diberi dua arah helix, ke kanan dan ke kiri.

    Drum untuk tali kawat biasanya tebuat dari besi cor, kadang-kadang dari besi

    tuang atau konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan gesekan pada bantalan

    efisiensinya = 0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali, untuk drum

    penggerak daya drum harus selalu dilengkapi dengan alur helix sehingga tali akan

    tergulung secara seragam dan keausannya berkurang.

    Gambar 2.11 Sistem pada Drum

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 2.12 Drum

    Pada sistematis spreader terdapat diagram alir yang menerangkan proses yang

    terjadi pada mekanisme dan cara kerja spreader yang terdapat pada gantry crane yaitu:

    Motor Penggerak Unit Katrol. Dimana motor penggerak awal dari kerja spreader yang

    yang menghasilkan daya yang dibutuhkan untuk menjalankan spreader agar mampu

    melakukan dan mengangkut beban. Pada motor penggerak ditransmisikan daya ke roda

    gigi yang dapat menggerakan dan memperlancar dari kerja spreader, pada roda gigi

    yang terdapat pada spreader lalu dihubungkan pada drum yang berfungsi sebagai

    tempat untuk melilitkan tali yang tersambung pada spreader dan trolley, dari drum lalu

    terdapat mekanisme kerja tali yang dimana menarik dan menurunkan beban selanjutnya

    dari tali lalu disambungkan pada spreader yang berfungsi untuk memindahkan beban

    dari darat ke kapal atau sebaliknya.Untuk mengseftikan mekanisme kerja dari motor

    penggerak sampai spreader dibuat system break yang bagus dan efisien untuk

    mendukung kinerja dari pada spreader. Dapat dilihat dibawah bagaimana mekanisme

    dari motor penggerak, roda gigi transmisi daya, drum, tali, spreader dan beban.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 2.13

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    BAB III

    METHODOLOGI PERANCANGAN MEKANISME SPREADER

    3.1 Pengumpulan Data

    Sebelum melakukan analisa perlu adanya melakukan pengumpulan data. Hal ini

    dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang gambaran secara analitik terhadap atas

    sesuatu yang akan dihitung.

    Data-data yang didapatkan akan menjadi acuan dalam perhitungan yang akan

    dilakukan. Maka perlu ada beberapa parameter yang harus diperhatikan untuk

    mendapatkan data yang cukup. PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA ( UTPK )

    cabang Belawan Medan salah satu perusahaan export dan import yang menggunakan

    Gantry Crane. Alat pengangkat untuk mengangkat bahan baku yang menggunakan crane

    yaitu jenis Gantry crane.

    2

    3

    1

    4

    Gambar 3.1 Gantry Crane

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Dimana :

    1. Trolley dan Spreader.

    2. Boom.

    3. Mesin Utama.

    4. Girder.

    3.2 Parameter yang Diamati

    Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui jenis Number of Bend (NB) yang

    optimum, maka perlu ada parameter-parameter yang harus diamati, yaitu :

    3.2.1 Karakteristik Mesin Pengangkat

    Parameter teknis utama dari mesin pengangkat adalah kapasitas angkat, berat mati

    mesin tersebut, dan sebagainya.

    Kapasitas angkat maksimum : 40 ton

    Tinggi angkat : 41 meter

    Kecepatan angkat : 50 meter/menit

    Secara design mesin pengangkat di PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA (

    UTPK ) cabang Belawan Medan jelas tampak jenis pengangkat yang digunakan yaitu

    Gantry crane. Terlihat dari ciri-cirinya, terletak di atas rel, mempunyai lengan penyangga

    (boom) sebagai pengatur posisi dan sebagai pembawa peti kemas dari tempat

    pengangkatan bahan kemudian memasukkan peti kemas kedalam kapal.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3.2.2 Number of Bend Puli

    Komponen-komponen dari crane jenis gantry pada trolley ini memakai sistem puli

    yang dipakai adalah jenis sistem puli dengan 5 puli dengan 8 lengkungan. Tipe tali baja

    yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland yaitu 6 x

    41+1 fibre core dengan i = 6750 kg. Sistem puli ini perlu dianalisa untuk membuktikan

    sistem puli dengan 8 lengkungan (number of bend) yang digunakan memang adalah

    sistem puli yang sangat tepat untuk melakukan pengangkatan atau ada sistem puli lain

    mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

    3.2.3 Kondisi Operasi

    Crane yang dipakai untuk membantu proses produksi di operasikan dengan

    bantuan kontrol dari operator. Gantry berada dilapangan terbuka.

    Pembagian sift kerja di PT. UNIT TERMINAL PETI KEMAS INDONESIA ( UTPK ) cabang

    Belawan Medan dibagi dengan tiga shift. Gantry bekerja untuk pengangkatan peti

    kemas, dengan kapasitas 80% sampai 98% dari kapasitas angkat maksimum. Dalam

    periode waktu 24 jam crane bekerja 24 jam, dengan ini crane di kategorikan mesin

    yang bekerja tinggi dan maksimum.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3.3 Perhitungan Mekanisme pada mekanisme Gantry

    DBB I

    Gambar 3.2 Mekanisme perhitungan dari Gantry

    MA = 0

    W1 . ( 27 + 35 )m + W2 . 21,98 By . 27 = 0

    By =

    By =

    By = 235,052 Ton ( )

    MB = 0

    W1 . 35 + W2 ( 21,98 + 27 ) + Ay . 27 = 0

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    -Ay =

    Ay = -241,052 Ton ( )

    DBB II

    Gambar 3.3 Arah Gaya pada batang A dan B

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Pada titik D

    Gamabar 3.4 Arah Gaya pada titik D

    Kx = 0 Ky = 0

    S6 = 0 S2 + S5 = 0

    S5 = -S2

    S5 = -241,052 Ton ( Tekan )

    Pada titik C

    Gambar 3.5 Arah Gaya pada titik C

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Kx = 0 Ky = 0

    S4 cos = 0 S3 + S4 sin S1 = 0

    S4 = 0 S3 = S1 S4 sin 35,7o

    S3 = 241,052 0 .sin 35,7

    S3 = 241,052 Ton (Tarik )

    Pada titik F

    Gambar 3.6 Arah Gaya pada titik F

    Kx = 0 Ky = 0

    S12 S7 = 0 S9 S5 = 0

    S12 = S7 S9 = S5

    S9 = 235,052 Ton

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Pada titik G

    Gambar 3.7 Arah Gaya pada titik G

    Kx = 0 Ky = 0

    S8 cos S10 cos = 0 S8 sin + S10 sin S9 = 0

    S8 cos 38,2 S10 cos 34,94 = 0 S8 sin (38,2) + S10 sin(34,94) 235,052

    S8 (0,785) S10 ( 0,819 ) = 0 S8 (0,618) + S10 (0,572) = 235,052

    Disubsitusikan dari Kx dan Ky ;

    S8 (0,618) + S10 (0,572 ) = 235,052 x 0,785

    S8 (0,785) S10 ( 0,819 ) = 0 x 0,618

    S8 ( 0,48513 ) + S10 ( 0,44902 ) = 184,51582

    S8 ( 0,48513 ) S10 ( 0,506142 ) = 0 -

    S10 ( 0,955162) = 184,51582

    S10 =

    S10 = 193,178 Ton

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Dari persamaan Kx = 0

    S8 cos 38,2 S10 cos 34,94 = 0

    S8 cos 38,2 193,178 cos 34,94 = 0

    S8 ( 0,785 ) 193,178 ( 0,819 ) = 0

    S8 =

    S8 = 201,545 Ton

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3.4. Perhitungan Mekanisme Pengangkatan (Hoisting) pada Spreader.

    Perencanaan mekanisme untuk gerakan pengakatan meliputi perencanaan-

    perencanaan :

    1. Tali baja

    2. Puli

    3. Drum

    4. Motor penggerak

    5. Sistem Transmisi

    3.4.1. Perhitungan Tali Baja

    Tali baja digunakan untuk mengangkat dan menurunkan beban pada gerakan

    hoist. Tali baja adalah tali yang dukonstruksikan dari kumpulan-kumpulan jalinan serat

    (steel wire) dipintal hingga mencapai jalinan (strand), kemudian beberapa strand dijalin

    pula pada satu inti (core) sehingga membentuk tali. Salah satu bentuk struktur tali dapat

    dilihat pada gambar 3.8.

    Hal-hal yang mendasari pemilihan tali baja adalah :

    1. Lebih ringan dibandingkan dengan rantai

    2. Lebih tahan terhadap sentakan

    3. Operasi yang tenang

    4. Menunjukkan tanda-tanda yang jelas bila putus

    5. Lebih fleksible.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 3.8 Konstruksi serat tali baja

    Dalam perencanaan ini berat muatan yang diangkat adalah 40 ton. Karena pada

    pengangkat dipengaruhi beberapa faktor, seperti overload, keadaan dinamis dalam

    operasi dan perubahan air yang tak terduga karena Gantry crane terdapat dipesisir

    pantai yang cuaca nya dapat berubah akan terjadi hujan yang dapat menambah berat

    dari peti kemas tersebut, maka diperkirakan penambahan beban 10% dari beban semula

    sehingga berat muatan yang diangkat menjadi :

    Q0 = 40000 + (10% x 40000)

    = 44000 Kg

    Kapasitas angakat total pesawat adalah :

    Q = Q0 + G

    Dimana :

    G = Berat speader

    =10000 Kg .. (data survey)

    maka :

    Q = 44000 + 10000

    = 54000 Kg

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    sistem pengangkat ini terdiri dari dua sistem yang masing-masing sistem dibuat

    sedemikian rupa (gambar 3.8) dimana sistem yang pertama menggunakan satu buah tali

    baja dengan arah pilinan kiri dan sistem yang kedua mempunyai arah pilinan kanan.

    Penempatan posisi dan arah pilinan tali baja yang berbeda pada kedua sistem ini

    maksudnya untuk membuat kesetimbangan dalam mengangkat beban dan mengurangi

    beban yang terjadi pada tali baja.

    Diagram sistem pengangkat gerak hoist ini dapat dilihat pada gambar berikut ini

    :

    Gambar 3.8. Diagram sistem mekanisme pengangkat

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar 3.9. Diagram lengkungan tali

    Dari gambar 3.9 dapat dilihat diagram lengkungan tali yang dapat menentukan

    tegangan tali yang dapat menentukan tegangan tali maksimum baja yang terjadi.

    Sistem pengangkat yang direncanakan ini terdiri dari 8 buah tali penggantung, sehingga :

    87654321 SSSSSSSSQ +++++++=

    Tegangan tali maksimum dari sistem tali puli dihitung dengan rumus :

    1nQS =

    Dimana :

    Q = 54000 Kg

    n = Jumlah tali penggantung = 8

    = Efesiensi puli = 0,918

    1 = Efesiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuan akibat menggulung

    pada drum yang diasumsikan 0,98 ( N. Rudenko hal. 41)

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    maka :

    kgS 75030012,7503

    98,0.918,0.854000

    ===

    dimana kekuatan putus tali sebenarnya

    P = S.K

    Dengan :

    S = 7503 Kg

    K = Faktor keamanan dari buku N. Rudenko hal. 42 (K = 5,5) pengoperasian

    medium

    Maka :

    P = 7503.5,5

    = 41266,5 Kg

    Tipe tali baja yang dipilih adalah menurut standart United rope works, roterdam Holland

    yaitu 6 x 41+1 fibre core (N. Rudenko)

    dengan :

    Beban patah : Pb = 45200 Kg

    Tegangan patah : b = 180 Kg/m

    Berat tali : W = 2,81 Kg/m

    Diameter tali : d = 27,8 mm

    Maka tegangan maksimum tali yang diizinkan :

    Sizin = KPb

    = Kg18,82185,5

    45200=

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Tegangan tarik yang diizinkan :

    izin = K

    b

    = 273,325,5

    180mm

    Kg=

    Luas penampang tali baja dapat dihitung dengan rumus :

    F114 =

    50000.m

    b

    Dd

    K

    S

    Dimana perbandingan diameter drum dan diameter tali baja

    d

    Dmin untuk jumlah

    lengkungan (NB) = 15 seperti terlihat pada gambar 3.9 adalah 37,5

    = 207,450000.

    351

    5,518000

    7503 cm=

    Tegangan tarik yang terjadi pada tali baja adalah :

    t = 114FS

    = 07,4

    7503

    = 1843,49 Kg/cm2 = 18,435 Kg/mm2.

    Terlihat bahwa perencanaan tali aman untuk digunakan mengingat tegangan maksimum

    tali yang direncanakan lebih rendah dari tegangan maksimum izin yaitu : 7503 Kg <

    8218,18 Kg dan tegangan tarik yang diizinkan lebih besar dari tegangan tarik yang

    direncanakan yaitu : 32,73 Kg/mm2 > 18,435 Kg/mm2.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3.4.2 Perhitungan Drum

    Drum untuk tali baja dibuat dari yang licin dengan flens yang tinggi untuk

    memungkinkan menggulung tali dalam beberapa gulungan. Diameter drum : D > 10

    d,dimana drum untuk tali baja terbuat dari bahan besi tuang, jarang sekali yang dari baja

    tuang dengan memperhitungkan gesekan bearing, maka : = 0,95

    Ketahanan tali baja ditentukan berdasarkan umur operasi tali baja tersebut.

    Umur tali baja dicari dengan rumus :

    2..za

    zN =

    Dimana :

    z = Jumlah lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan tali

    a = Jumlah siklus rata-rata perbulan

    Z2 = Jumlah siklus berulang persiklus

    = Hubungan langsung antara jumlah lengkungan dan jumlah putus

    tali

    = Faktor perubahan gaya tekan

    N = Umur tali dalam bulan

    Z dicari dengan menentukan besar faktor kelengkungan (m) yang dicari dengan

    pesamaan sebagai berikut :

    21.. CCC

    Am

    =

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Dimana :

    m = Faktor pelengkungan berulang

    A = Perbandingan diameter drum dengan tali (37,5)

    = Tegangan tarik sebenarnya yang dialami tali (18,435 Kg/mm2)

    C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali dan kekuatan

    tarik maksimum bahan kawat yaitu, C = 0,5 (Lit 1 hal.44 )

    c1 = Faktor yang tergantung diameter tali, c1 = 1,09 (Lit 1 hal.44 )

    c2 = Faktor produksi dan operasi tambahan, c2 = 1,37 (Lit 1 hal.44 )

    sehingga :

    13,237,1.09,1.5,0.435,18

    5,37==m

    Dengan bantuan faktor m pada buku N. Rudenko (hal.44) didapat harga-harga untuk m

    (2,42) sebesar 450.000, m(2,6) sebesar 500.000. Dengan melakukan interpolasi harga-

    harga ini dapat dicari nilai z, yaitu :

    000.450000.500

    000.50042,26,254,26,2

    = z

    didapat, z = 461111 lengkungan berulang yang menyebabkan kerusakan.

    Merujuk pada persamaan untuk mencari umur tali diatas, harga-harga faktor a, Z2, dan

    , dapat diambil dari sebagai berikut :

    a = 3400

    Z2 = 5

    = 0,3, dan sebesar 2,5

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    maka :

    bulanN 36165,365,2.3,0.5.3400

    461111===

    e2 = faktor tergantungnya pada konstruksi tali = 0,85 (e1,e2 dari Lit 1 hal. 42)

    didapat : D 25.0,8.27,8

    1045 590,75

    artinya, diameter drum dan puli sebesar 1045 mm bisa digunakan.

    Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali adalah

    Z = DiH

    ..

    + 2

    dengan :

    H = tinggi angkat muatan, H = 41 meter

    i = perbandingan sistim tali, i = 4

    maka :

    Z = 1045.

    4.4100

    + 2 = 51,9 (dianggap 52 lilitan)

    Panjang drum kemudian dapat dicari dengan persamaan

    L = D

    iH.

    .2

    + 12 . s + l1

    l1 = 4.s1 = 4.31 = 124 mm

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    L = 1045.

    4.4100.2

    + 12 . 31 + 124

    = 3595 mm

    Tebal dinding drum

    w = 0,02 D + 0,6 cm

    w = 0,02 104,5 + 0,6

    w = 2,69 cm = 26,9 mm, digunakan 27 mm.

    Tegangan tekan pada dinding drum

    c = sw

    S.

    c = 31.27

    7503 = 8,96 kg/cm2.

    Tegangan yang diizinkan adalah :

    i = c/K

    Dimana faktor keamanan (K) untuk beban dinamis dua arah, K = 6-8, diambil 8 sehingga :

    i = 8

    110= 13,75 kg/mm2 ; c < i ; maka drum aman digunakan.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3.4.3. Perhitungan puli

    Puli disebut juga kerek yaitu cakra yang dilengkapi tali atau rantai. Cakra

    merupakan suatu keping yang bundar yang disebut juga disc, terbuat dari logam dan

    nonlogam. Pinggiran cakra tersebut diberi alur yang berfungsi untuk laluan tali guna

    mentransmisikan gaya dan gerak.

    Puli direncanakan dengan dimensi-dimensi seperti yang terlihat pada gambar

    3.10 berikut :

    Gambar 3.10 Puli

    Ukuran-ukuran dari puli ditabelkan pada tabel 3.1 dibawah yang diambil dari

    tabel pada buku pesawat pengangkat dengan diameter tali 27,8 mm.

    Tabel 3.1 Dimensi-dimensi puli

    Nama A b c e h L r r1 r2 r3 r4

    Ukuran 80 60 12 2 45 20 17 6 7 25 15

    Sumber : Rudenko, Mesin pemindah bahan, 1994.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Tekanan bidang yang terjadi sebesar :

    1.dl

    QP =

    Dimana : P = Tekanan pada bidang gandar/poros puli

    Harga tekanan ini tidak boleh melebihi besar yang tercantum didalam tabel 3.2. Untuk

    kecepatan keliling = 0,7 m/s , tekanan bidang poros sebesar P = 55 kg/cm2.

    l = Panjang bush (1,5 s/d 1,8). dg . Dipilih 1,8.dg

    Qg = Beban puli,

    iQQg =

    i = perbandingan transmisi sistem puli, i pada sistem ini bernilai 8, sehingga berat beban

    puli 54000/8=6750 kg.

    Tabel 3.2 Tekanan bidang yang diizinkan dengan kecepatan luncur

    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, Mesin pemindah bahan, 1994.

    Diameter gandar roda puli dapat diperoleh

    mmcmd

    d

    dd

    g

    g

    gg

    822,8

    18,688,1.55

    6750

    8,1.556750

    2

    =

    ==

    =

    Sedangkan panjang bush adalah L = 1,8.8,2 = 14,8 cm

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    3.4.4. Perhitungan Spreader

    Spreader direncanakan untuk mengangkat beban dengan kapasitas yang besar,

    dimana pada ujung spreader tersebut dipasang bucket untuk tempat peti kemas yang

    akan diangkat. Jenis bucket yang akan dipakai ini mempunyai penahan yang akan masuk

    kedalam lubang yang ada pada peti kemas dan diangkat dengan penjepit. Adapun

    spreader dan ukuran-ukuran utamanya dapat dilihat pada gambar 3.11 dan 3.12 berikut

    :

    Gambar 3.11 Spreader

    RbyRay

    Rax A B

    P Pw1 w2 w3q1 q2 q3

    Gambar 3.12 Diagram pembebanan pada spereader

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Dimana : W1 = q1 . l1 ; W1x = q1x

    W2 = q2 . l2

    W3 = q3 . l3

    Karena pada batang I dan III terdapat masing-masing satu buah batang, maka beban

    yang diterima oleh masing-masing batang akibat beban angkat spreader adalah :

    P1 = 6

    Qo

    = 6

    44000 = 7333,33 Kg

    Bobot total yang masing-masing diterima oleh batang adalah :

    P = P1 + G1

    Dengan ; G1 = berat bucket, direncanakan sebesar 100 Kg

    Maka ;

    P = 7333,33 + 100

    = 7433,33 Kg

    Gaya reaksi yang bekerja pada masing-masing tumpuan adalah :

    MA = 0

    P(l2 + l3) + q3.l3(23l + l2) Rby.l2 + q2.l2(

    22l ) q1.l1(

    21l ) P.l1 = 0

    Maka :

    Rby = 2

    11

    112

    2223

    3332 .)2(.)

    2(.)

    2(.)(

    l

    lPllqllqlllqllP ++++

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    dimana :

    q2 = berat per meter batang II, q2 = 24 Kg/mm2

    q1 = berat per meter batang I dan III, q1 = 56,7 Kg/mm2

    Rby

    1,2

    5,1.33,7433)25,1(5,1.7,56)

    21,2(1,2.24)1,2

    25,1(5,1.7,56)5,11,2(33,7433 ++++

    =

    = 7543,58 Kg

    MB = 0

    -P.l3 - q3.l3

    23l + q2.l2

    22l - Ray.l2 + q1.l1

    + 21

    2ll + P(l1 + l2) = 0

    Ray =

    ( )

    2

    2121

    112

    223

    333 2.

    2.

    2..

    l

    llPlllqllqllqlP ++

    ++

    +

    = 7543,58 Kg.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Momen Lentur yang terjadi pada tumpuan A : 0 x L1

    A'P

    w1q1

    x

    1/2 xV

    NM

    Gambar 3.13 Diagram Benda Bebas pada Tumpuan A

    MA = 0

    M + W1x . x + Px = 0

    M + q1x . x + Px = 0

    M + q1x2 + Px = 0

    M = q1x2 Px

    Untuk x = 0

    MA = q1x2 Px

    MA = 56,7 ( 0 )2 7433,33 ( 0 )

    MA = 0

    Untuk x = L1

    MA = q1x2 Px

    MA = Px + q1x2

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    MA = 7433,33 . 1,5 + . 56,7 . ( 1,5 )2

    MA = 11213,78 Kg. M

    Momen Lentur yang terjadi pada tumpuan B : L1 x L1 + L2 ; dimana W2x = q2 . ( x- L1

    )

    AP

    1

    q2

    L1

    V

    NM

    B'

    2x

    (x-L1)

    x(x-1/2L1)

    Ray

    1/2(x-L1)

    Gambar 3.14 Diagram Benda Bebas pada Tumpuan B

    MB = 0

    M B + Px + W1 ( x L1 ) Ra ( x L1 ) + W2x ( ( x- L1 ) ) = 0

    M B + Px + q1.L1 ( x L1 ) Ra ( x L1 ) + q2 ( x L1 ) ( ( x L1 ) = 0

    M B + Px + q1.L1 ( x L1 ) Ra ( x L1 ) + q2 ( x L1 )2 = 0

    M B= - Px q1.L1 ( x L1 ) + Ra ( x L1 ) q2 ( x L1 )2 = 0

    Untuk x = L1

    M B = - Px q1.L1 ( x L1 )

    M B = - P ( L1 ) q1.L1 ( L1 L1 )

    M B = - 7433,33 ( 1,5 ) 56,7. 1,5 ( 1,5 1,5 )

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    M B = - 11213,7825 Kg. M

    Untuk x = L1 + L2

    M B = - P ( L1 + L2 ) q2.L1 ( L1 + L2 L1 ) + Ra ( L1 + L2 ) q2

    ( L1 + L2 L1 )2

    M B = - P ( L1 + L2 ) q1.L1 ( L1 + L2 ) + Ra ( L2 ) q2 L22

    M B = - 7433,33 ( 1,5 + 2,1 ) ( 56,7 . 1,5 ) ( . 1,5 + 2,1 ) + 7543,58. ( 2,1 ) ( 24 ) ( 2,1

    ) 2

    M B = - 11213,7825 Kg. M

    Momen maksimum yang terjadi pada batang I dan III adalah :

    MA = P.l1 + q2.l1

    21l

    = 7433,33 . 1,5 + 56,7 . 1,5

    25,1

    = 11213,78 Kg.m

    Tegangan lentur yang terjadi pada batang I dan III adalah :

    W1 = 1

    max

    ZM

    (lit. 6 , hal 40)

    dimana ;

    Z1 = momen tahanan penampang batang I dan III (1171,3 cm3)

    sehingga :

    W1 = W2 = 3,117178,11213

    = 957,38 Kg/cm2

    Tegangan lentur yang terjad pada batang II adalah :

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    W3 = 3

    max

    ZM

    (lit. 6 , hal 40)

    dimana ;

    Z3 = momen tahanan penampang batang II (1402,2 cm3)

    sehingga :

    W3 = 2,140278,11213

    = 799,73 Kg/cm2

    Bahan yang dipilih SNCM 1 dengan kekuatan tarik adalah 85 Kg/mm2

    (Sifat mekanis baja paduan).

    Jadi tegangan lentur yang diizinkan adalah :

    W = K

    1 (lit. 6 , hal 40)

    = 6

    8500 = 1416,67 Kg/cm2

    Dari perhitungan diatas terlihat speader aman untuk digunakan karena tegangan izinnya

    lebih besar dari kekatan tarik perancangan bak pada batang I dan II maupn pada batang

    III.

    3.4.5. Perhitungan Motor Penggerak untuk Spreader

    Tenaga penggerak yang digunakan untuk mengangkat direncanakan berasal dari

    daya motor listrik dengan memakai dua elektromotor. Besarnya daya yang dibutuhkan

    oleh masing-masing elektromotor dapat dihitung dengan rumus :

    tot

    QN

    .75.2/

    = (lit. 1, hal 234)

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Dengan : = effisiensi mekanisme pengangkat, diasumsikan 0,8 dengan tiga

    pasangan roda gigi penggerak (Lit 1 , hal 299)

    v = kecepatan angkat, direncanakan, v = 42 m/min = 0,7 m/det

    sehingga :

    Hpx

    N 3158,0.75

    7,02

    54000

    ==

    Maka dipilih elektromotor dengan N = 320 Hp, putaran (n) = 980 rpm disesuaikan

    dengan standar, jumlah kutub 6 buah, momen girasi rotor (GDrate = 97,75 kg.m2).

    Momen gaya ternilai dari motor (Mrated) adalah :

    (lit. 1, hal 300)

    Bahan poros penggerak dipilih S30C dengan kekuatan tarik bahan P = 4800 kg/cm2.

    (Sifat baja karbon untuk konstruksi mesin)

    Tegangan tarik yang diizinkan adalah :

    K

    Pi

    =

    dimana K adalah faktor keamanan dan diambil K = 8

    2/6008

    4800 cmkgi ==

    cmkgxM

    nNxM

    rated

    rated

    ratedrated

    .12,2338698032071620

    71620

    ==

    =

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Tegangan puntir yang diizinkan adalah :

    ( )( ) 2/4206007,0

    7,0

    cmkgkik

    ==

    =

    Maka diameter poros penggerak :

    ( )

    ( )cmd

    d

    Md

    P

    P

    k

    ratedP

    3,64202,0

    12,23386

    2,0

    3

    3

    Dipilih diameter poros penggerak dp = 65 mm diambil dari tabel pada (Diameter poros).

    Momen girasi kopling dapat dicari dengan rumus :

    IgGD kop ..42 = (lit. 1, hal 289)

    dimana : g = percepatan gravitasi, g = 9,81 m/dt2

    I = Momen inersia kopling, I = 0,78 cm/dt2

    Maka :

    ( )( ) 22 .306,00078,081,94 mkgGD kop == (lit. 1 , hal 300)

    Momen girasi rotor dan kopling pada poros motor adalah :

    GD2kop = GD2

    kop + GD2

    rot

    = 0,36 +97,75 = 98,056 kgm2

    Momen gaya dinamis (Mdin) dapat dihitung :

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    41,186,23365,329max

    max

    ==

    =

    rated

    mot

    MM

    MM

    ssdin nt

    QVtnGDM

    2975,0

    375

    22

    += (lit. 1, hal 293)

    dimana :

    = koefisien pengaruh massa mekanisme transmisi (1,1 s/d 1,25)

    ts = waktu star (3 s/d 8)

    maka :

    ( )( )( ) ( )

    kgmM

    M

    din

    din

    44,998,0.3.9802

    7,054000975,03.375

    980.056,98.1,1 22

    =

    +=

    momen gaya motor yang diperlukan pada saat star adalah :

    dinstmot MMM += (lit. 1, hal 296)

    Momen statis (Mst) poros motor adalah :

    kgcmxM

    nNxM

    st

    st

    207,23098031571620

    71620

    ==

    = (lit.1, hal 300)

    maka :

    Mmot = 230,21 + 99,44 = 329,65 kgm

    Pemeriksaan motor terhadap beban lebih adalah sebagai berikut :

    5,2max 12

    m/s

    = 1,5 detik (mekanisme pengangkat dan penjalan) (Lit 1, hal 294)

    = Koefisien efek massa bagian mekanisme transmisi ( = 1,1 1,25)

    diambil 1,2 (Lit 1, hal 293)

    maka :

    Mdin = 5,1.9808,0.7,0.54000.975,0

    5,1.375980.)056,98(2,1 22

    + = 270,3 kg.m

    Momen gaya yang diperlukan untuk pengereman adalah :

    Mbr = Mdin + Mst (Lit 1, hal 297)

    = 270,3 + 147,33 = 417,63 kg.m

    Ukuran-ukuran diameter dan lebar cakram dapat ditentukan dengan menggunakan

    persamaan dibawah ni :

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    b.rm2 =

    PM br

    ..2.

    (lit.8 , hal 512)

    dimana :

    b = lebar cakra rem (cm)

    rm = radius rata-rata cakram (cm)

    = koefisien pengereman, (1,75 2) (Karakteristik Material

    Gesek)

    = koefisen gesekan, (0,35 0,65) (Karakteristik Material

    Gesek)

    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(41763

    rm = 32,054,4923

    = 29,1 cm

    maka :

    b = 0,2 . rm

    = 0,2 . 29,1 = 5,8 cm

    Diameter dalam cakram rem adalah :

    Di = 2rm b (lit.8 , hal 512)

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    = 2(29,1) 5,8 = 52,4 cm

    Diameter luar cakram rem adalah :

    Do = 2rm + b (lit.8 , hal 512)

    = 2(29,1) + 5,8 = 64 cm

    Gaya dorong aksial (S) untuk permukaan gesek adalah :

    S = m

    br

    rZM

    .. (Lit 1, hal 222)

    dengan jumlah permukaan gesek (Z) = 2, maka :

    S = 1,29)45,0(2

    4176 = 1594,6 kg

    Tekanan permukaan yang terjadi adalah :

    P = FS

    (Lit 1, hal 223)

    Dimana :

    F = luas permukaan kontak

    = (ro2 ri

    2) (Lit 1, hal 223)

    = 3,14(322 26,22) = 1060,47 cm2

    maka :

    P = 47,10606,1594

    = 1,5 kg/cm2

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    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.

    3.5. Perhitungan Mekanisme Trolley

    Trolley dirancang sedemikian rupa sebagai tempat bergantungnya spreader,

    disamping harus dapat menahan beban yang diangkat, trolley juga berfungsi sebagai

    pembawa beban yang mekintas diatas rel pada grinder.

    3.5.1. Perhitungan Tali Baja

    Gaya maksimum yang bekerja pada roda trolley adalah :

    4max

    qQP += (Lit 1, hal 237)

    Dimana :

    q = berat trolley dan jabin utama (20000)kg diambil dari data survey

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Maka :

    kgP 185004

    2000054000max =

    +=

    Faktor perhitungan kecepatan gelinding adalah:

    ( ) wVdsH 1/2,0= (Lit 1, hal 261)

    dimana :

    Vw = kecepatan gelinding direncanakan 2 m/det

    Sehingga :

    H = 0,5 x 2 = 1

    Bahan roda trolley S30C dengan kekuatan tarik, t = 4800 kg/cm2.

    Diameter roda trolley dapat dicari dengan rumus :

    2

    max.6002

    =

    wcw b

    HPD

    (Lit 1, hal 260)

    Dimana :

    c = Tegangan tekan izin pada roda trolley, diambil c = 4000 kg/cm2

    bw = lebar roda trolley, direncanakan bw = 125 mm

    Sehingga :

    cmdiambilcmdw 67,6,665,121.18500

    40006002

    2

    =

    =

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Diameter poros roda trolley dapat ditentukan dengan rumus :

    3 max..2,10

    bw

    LPd

    = (Lit 2, hal 12)

    Dimana : L = jarak plat gantungan dengan roda trolley (direncanakan L = 25 cm). dan

    bahan poros diplih S45C dengan kekuatan tarik t = 7000 kg/cm2. dan tegangan lentur

    izin b = 3000 kg/cm2.

    Maka :

    cmdiambilcmdw 12,63,11300025.18500.2,10

    3 == .

    Tahanan akibat gesekan pada roda trolley adalah :

    W1 = W

    W

    DKdqQ )2(01,0)( ++

    Dimana : = koefisien gesek pada bantalan (0,01)

    K = koefisien gesek roda gelinding (0,05)

    Maka :

    67

    05,0)212(01,0)2000054000(1+

    +=W = 242,99 kg

    Tahanan pada cakra mekanisme pengangkat adalah :

    VTW .2 = (Lit 1, hal 284)

    Dimana ; T = tegangan tali baja maksimum.

    V= tegangan tali baja.

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Dimana :

    2.ST = dan 1SV = (Lit 1, hal 284)

    Gambar 3.19 Diagram untuk menentukan tahanan gesek

    Dari diagram sistem mekanisme pengangkat diketahui bahwa :

    Q = + S5 + S6 + S7 + S8 (Lit 1, hal 284)

    Dimana : S1= S3 = S5 = S7

    S2= S4 = S6 = S8

    Maka:

    Q = 4(S1 + S2)

    Dengan :

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    S2 = .S1 (Lit 1, hal 284)

    Sehingga : gaya tarik baja pada tali 1 adalah :

    )1(4 +

    =QS

    dimana ; = faktor tahanan puli (untuk puli dengan bantalan rol = 1,03)

    sehingga :

    KgS 25,6650)103,1(4

    540001 =+=

    Gaya tarik baja pada tali 2 adalah :

    S2 = 1,03.6650,25 = 6849,76 Kg

    Sehingga : T = 1,03.6849,76 = 7055,25 Kg

    Dan : KgV 55,645603,1

    25,6650==

    Maka : KgW 7,59855,645625,70552 ==

    Gambar. 3.20 Diagram untuk menentukan tahanan cakram

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar.3.21 Diagram sistem trolley

    Lengkungan tali baja yang diizinkan :

    max201 Xf = (Lit 1, hal 284)

    dimana ; Xmax = jarak pada lengkungan maksimum = 77 m (survey)

    Gambar.3.22 Diagram untuk menentukan tegangan tali

    Maka :

    mXx

    mf

    5,3877.21.2

    1

    385,077201

    max ===

    ==

    Tegangan tali baja tegangannya sendiri :

    1

    1

    2

    2

    3

    3

    4 5

    4 5 6

    9

    10

    7

    8

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    fXqS r.2. 2

    = (Lit 1, hal 285)

    Tipe tali baja yang dipilih adalah 6 x 19 +1 fibre core dengan diameter dr = 23,9 mm serta

    berat per meter tali qr = 2,21 Kg/m.

    Maka :

    .25,4254385,0.2

    5,38.21,2 2 KgS ==

    Tegangan tali maksimum yang terjadi :

    SWWS ++= 21max

    dimana ; = effesiensi cakra, untuk enam buah cakra = 0,838

    maka :

    KgS 6081838,0

    25,42547,59899,242max =

    ++=

    Beban patah tali baja :

    P = Smax.K

    Dengan ; K = faktor keamanan = 5,5

    Maka : P = 6081.5,5 = 33445,5 Kg.

    Dari hasil perhitungan diatas, beban patah yang terjadi masih dibawah beban patah

    yang diizinkan yaitu, Pb = 36300 Kg. untuk tali baja dengan b = 18000 Kg/cm2.

    Tegangan tali baja maksimum yang diizinkan adalah :

    2/6600

    5,536300 cmkgS

    KPS

    b

    bb

    ==

    =

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Tegangan tarik baja yang diizinkan :

    2/73,3272

    5,518000 cmkg

    K

    t

    t

    ==

    =

    Luas penampang tali baja adalah :

    ( )5000min

    114

    Dd

    K

    SFb

    =

    Dari gambar. 3.23 terlihat bahwa jumlah lengkungannya 12, karena simetris. Maka, NB =

    6 sehingga; minDd

    untuk jumlah kelengkungan 6 adalah 1/28.

    Sehingga :

    ( )

    2114 08,4

    50000281

    5,518000

    6081 cmF =

    =

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Gambar. 3.23 Diagram lengkungan

    Tegangan tarik yang terjadi :

    2

    114

    max

    /4,149008,4

    6081 cmkg

    FS

    t

    ==

    =

    Perbandingan antara diameter drum dan diameter tali baja :

    21..../ cccmdDA ==

    Dengan :

    = Tegangan tarik sebenarnya pada tali = 1490,4 kg/cm2

    c = Faktor karakteristik konstruksi tali baja dan tgangan patah dari

    material , untuk tali baja 6 x 19 seal dan b = 180 kg/mm2, C = 0,7

    c1 = Faktor yang tergantung diameter tali baja, dr = 23,9 mm, c1 = 1,04

    c2 = Faktor produksi dan operasi tambahan, c2 = 1,37

    Maka :

    ( )( )( ) 88,137,104,17,0904,1428

    ... 21

    ==

    =ccc

    Am

    Untuk m = 1,88 didapat jumlah lengkungan berulang Z dari tabel dan perhitungan

    secara interpolasi didapat Z = 312307

    Maka umur tali baja dapat ditentukan dengan rumus :

    ... 2Za

    ZN =

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    Dengan :

    a = Jumlah siklus rata-rata perbulan

    Z2 = Jumlah lengkungan berulang persiklus kerja (3)

    = Faktor perubahan daya tahan tali = 0,4

    = Hubungan antara jumlah lengkungan dengan putusan dalam tali = 2,5

    Maka :

    ( )( ) 6,305,24,03.3400

    312307==N Bulan

    3.5.2. Perhitungan Drum

    Dimensi-dimensi lain dari drum ini, dengan diameter tali 23,9 adalah sebagai

    berikut :

    r1 = 13,4 mm

    r2 = 26,8 mm

    c1 = 5,9 mm

    Perhitungan tali memberikan besar perbandingan Dmin/d = 28

    Sehingga Dmin = 28 x 23,9 mm

    Dmin = 669,2 mm, diambil sebesar 670 mm.

    Diameter ini diperiksa terhadap diameter yang diizinkan dengan menggunakan rumus

    sebagai berikut :

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    deeD 21.

    Dimana :

    e1 = 20, untuk crane dengan penggerak daya dan operasi ringan

    e2 = 0,95

    Didapat :

    1,454670

    9,23.95,0.25

    D

    Artinya, diameter drum dan puli sebesar 670 mm bisa digunakan.

    Tebal dinding drum

    w = 0,002 D + 0,6 cm

    w = 0,02.670 + 6 = 23,4 mm, digunakan 28 mm

    Tegangan tekan pada dinding drum

    2/36,810

    68,2.8,26081.

    cmkg

    swS

    c

    ==

    =

    Bahan drum dipilih FCD 70 dengan kekuatan tarik c = 7000 kg/cm2

    Tegangan yang diizinkan adalah :

    K

    ci

    =

    Dimana faktor keamanan (K) untuk beban dinamis dua arah, K = 6 8, sehingga :

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimum 41 Meter Yang Dipakai Di Pelabuhan Laut, 2009. USU Repository 2009

    2/8758

    7000 cmkgi ==

    ic ; maka drum aman dalam pemakaian.

    3.5.3. Perhitungan Puli

    Diameter puli atau drum adalah 670 mm dan diameter tali maka dapat

    diperoleh ukuran-ukuran utama yang lain seperti yang terlihat pada tabel 3.4 dibawah

    ini.

    Tabel 3.4 Dimensi puli mekanisme trolley

    Nama a b C e h l r r1 r2 r3 r4

    Ukuran 64,7 49,7 10 1,5 36,8 17,9 14,4 5 5 19,9 14,8

    Sumber : Rudenko, Mesin pemindah bahan, 1994.

    3.5.4. Perhitungan Motor Penggerak

    Tahanan total untuk menggerakkan Trolley :

    kg

    WWW69,8417,59699,242

    21

    =+=

    +=

    Daya motor penggerak yang dibutuhkan pada kecepatan konstan :

    tot

    VWN.75. 1=

  • Muhammad Anhar Pulungan : Perancangan Mekanisme Spreader Gantry Crane Dengan Kapasitas 40 Ton Dengan Tinggi Angkat Maksimu