TUGAS PERANCANGAN CRANE PENGANGAKAT BLOK MESIN

CRANE PENGANGAKAT BLOK MESIN

I.          LATAR BELAKANG

Praktek reparasi mesin diesel merupakan salah satu mata kuliah inti kurikulum Jurusan Teknik Permesinan Kapal Politeknik Pekapalan Negeri Surabaya (PPNS) Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Un tuk  itu hendaknya sarana dan prasarana praktek mata kuliah ini harus lengkap dan representatif. Akan tetapi, suasana praktek yang aman dan nyaman sebagaimana diharapkan belum sepenuhnya terwujud. Salah satunya belum adanya alat pengangkat blok mesin yang proporsional sesuai dengan tata letak bengkel. Sebenarnya telah ada  alat pengangkat pada bengkel reparasi, namun alat pengangkat yang tersedia kurang proporsional karena alat pengangkat ini ( dongkrak mobil ) hanya dirancang untuk mengangkat beban saja, bukan untuk mengangkat dan memindah. Dengan demikian akan banyak tenaga kerja untuk melaksanakan pekerjaan ini, maka apa bila koordinasinya kurang baik, akan meningkatkan resiko terjadinya kecelakaan kerja meningat kondisi bengkel yang penu dengan unit mesin diesel dan licin karena percikan pelumas dan bahan bakar. Bertolak dari kondisi tersebut maka penelitian ini bertujuan merancang dan membuat alat pengangkat yang secara khusus mampu berfungsi efektif diruang reparasi mesin diesel dengan tetap  mengutamakan prinsip keamaan dan kepraktisan operasionalnya.

II.       TUJUAN

1.      Membuat dan merancang alat pengangkat yang sesuai dengan kondisi kerja bengkel mesin  diesel PPNS-ITS serta dapat digunakan mengangkat beban yang lain untuk mempermudah pekerjaan.

2.      Meningkatkan faktor keamanan dan keselamatan kerja

3.      Mengurangi jumlah personel dalam mengangkat blok mesin dan beban yang lain.

III.    PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

3.1.       Kekuatan Lengan

ü  Lengan

Bahan    :            Profile I ST 52

h            :            80 mm

b            :            42 mm

t             :            5,9 mm

d            :            3,9 mm

Sx          :            11,4 . 10³ mm³

E            =          200 Gpa

            = 2.10⁴ kg / mm²         

ü  Penegar

Bahan    :            pipa besi ST 37

Øluar     :            20 mm

Tebal      :            3 mm

E            =          170 Gpa

              = 1,7.10⁴ kg / mm²      

α            :            20°

β            :            8°

ü  Gaya yang bekerja pada penegar

F= 232,64 kg

ü  Beban kritis pada penegar

14,4 kg

Karena P lebih besar dari pada F, maka lengan alat pengangkat mampu mengangkat beban sesuai dengan yang direncanakan.

ü  Tegangan lentur maksimum pada lengan

 =

σL = 35,087 kg / mm²

3.2.       Kekuatan Kaki

Bahan         : ST 37

Panjang      : 100 mm

Lebar          : 50 mm

Tebal          : 3 mm

Gaya Yang Bekerja Pada Bagian Kaki

ü  Gaya yang bekerja pada roda

ΣMR1=0

Wtot . 198,3 + 500 . 1050 – 1050 . R2 = 0

100,5 . 198,3 + 500 . 1050 + 1050 . R2 = 0

ΣMR2 = 0

-100,5 . 831,7 + R1 . 1050 = 0

R1 = 

R1 = 79,6 kg

ü  Gaya tekan pada bantalan

ΣM_A = 0

-R2 . 455 + Fn_B . 150 6+ R1 .965 = 0

Fn_B  =

Fn_B  = 1062,15  kg

ΣM_B = 0

R1 . 815 + Fn_A . 150 6+ R2 .595 = 0

Fn_B  =

Fn_B  = 1626,13  kg

3.3.       Bantalan Gelinding

Bantalan yang digunakan adalah bantalan roda radial alur dalam baris tunggal

ü  Kapasitas nominal dinamis spesifik untuk diameter bola baja ≤ 25,4 mm :

C = fc ( I cos α )^0,7 Z^2/3 Da^1,8

    = 1,2 ( 1 cos 5 ) ^0,7 12^2/3 6^1,8

    = 158,5 kg

ü  Beban radial ( beban ekivalen dinamis ) bantalan :

Pr = XVFr + Yfa

    = 0.56 . 1 . 500 + 2,3 . 0

    = 280 kg

ü  Faktor kecepatan bantalan :

V = s / t = 0,05 m/s

V = 2 π n r

n =

   =

   = 0,39 rps

Faktor kecepatan = fn = ^⅓

                             = 4,4

ü  Faktor umur bantalan :

fh = fn c / Pr

     = 4,4 .158,8 / 280

     = 2,5

ü  Umur nominal bantalan :

Lh = 500 . fh³

     = 500 . 2,5³

    = 7812,5 jam

3.4.       Perencanaan Ulir

ü  Ulir Kanan Kiri

Tegangan tarik diijinkan = σa = 6 kg/mm²

faktor keamanan = fk = 6 – 8

z          : 6 x 2

k          : 0,84

d₁        : 13,835

d₂        : 14,701              

h          : 1,083

p          : 2

~          Tegangan tarik pada inti

      ≤ 128,79 kg

~          Tegangan permukaan yang diijinkan

qa  = 1,3 kg/mm²

~          Tegangan geser yang diijinkan

      ≤ 450,41 kg

            Beban maksimal yang bisa diterima baut ≤ 111,41 kg

ü  Baut Sebagai Engsel

Tegangan yang diijinkan σa = 6 kg/mm²

Faktor keamanan = 6-8

Tegangan tarik pada inti baut

3.5.       Perencanaan Tali dan Drum

ü  S1 = 500 kg

S2 = ε . S1 = 1,05 .  500        = 525       kg

 S3 = ε . S2 = 1,05 .  525        = 515,25  kg

S4 = ε . S3 = 1,05 .  515,25   = 578,8    kg

Diameter tali diambil 6 mm dengan kekuatan putus tali 1250 kg

ü  N = umur tali yang direncanakan 120 bulan

Jumlah lengkungan                 =  Z₂ = 4

Faktor keamanan                    =  5, untuk crane yang digerakkan dengan motor

Jumlah siklus kerja perhari     =  4

Hari kerja perbulan                 =  25 hari

Operasi harian                        =  8 jam

a          =     25 x 4   = 100

Φ         =     2,5 konstan

β          =     Faktor perubahan daya tali akibat mengangkut muatan lebih rendah dari tinggi total dan lebih ringan dari muatan ppenuh = 0,5

ü

Z1 = 6000

Interpolasi Z

50000 = 0,41

70000 = 0,56

                 = 0,485

ü  d = 1,5  

ü  F = ¼ . ².i

   = ¼ . ².114

   = 38,48

ü  P = S4 = 578,8 kg

σ =P / F

   = 578,8 /38,48

   = 15,04 kg/mm²

ü 

ü 

A  = 5,01

ü  A        = Dmin / d

Dmin  = 5,01 / 7

           = 35,07 mm

Diameter drum dibuat dengan diameter 60 mm

3.6.       Perhitungan Kebutuhan Daya Motor Penggerak

Ø  Perhitungan torsi pada screw (Ts)

Ts         = F x r x sinα x z

Dimana :

            Beban screw (F)                                  = 11.2 Kg

            Panjang langkah screw (r)                   = 300   mm

            Sudut kemiringan sirip screw (α)        = 23º

            Jumlah sirip screw (z)                          = 5 buah

Ts         = 11.2 x 300 x sin23º x 5

                        = 6552 Kgmm

Karena alat ini memilki dua screw maka,

Ts_total     = Ts x 2

                        = 6552 x 2

                        = 13104 Kgmm

Ø  Perhitungan daya

Diketahui :                             

Diameter poros(Ds)                             = 25 mm

Faktor koreksi tegangan (Kt)              = antara 1.5-3, diambil 3

Factor beban lentur ( Cb)                    = antara 1.3-2.3, diambil 2

Bahan poros S50C kekuatan tarik poros (σ_B) = 62 kg/mm² (JIS G4501)

Sf₁                                                 = 6 (untuk bahan S-C)

Sf₂                                                 = antara 1.3-3, diambil 2

Putaran poros (n)                           = 20 rpm

Torsi screw (Ts_total)                        = 13104 Kgmm

·                     Tegangan geser (τ_a)

·                     τ_a             = σ_B / (Sf_{1 X} Sf₂)

= 62 / (6 x 2)

= 5.167 kg/mm²

·                     Momen puntir rencana (T)

T          = (Ds³ x τ_a) / (5.1 x Kt x Cb)

            = (25 x 5.167) / (5.1 x 3 x 2)

            = 2638.378 kgmm      

                        T_tot       = T + Ts_total

                                    = 2638.378 + 13104

                                    = 15742.378 Kgmm

·                     Daya rencana(Pd)

                        P          = (T_tot x n) / (9.47 x 10⁵)

                                    = (15742.378 x 20) / (9.47 x 10⁵)

                                    = 0.332 Kw

                                    = 332 Watt

                        Pd        = fc x P

Dimana :

 fc adalah faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan = antara 1.2- 2 (untuk daya rata-rata yang diperlukan, diambil 2

Maka :

Pd        = 2 x 332

            = 664 Watt

3.7.       Perhitungan putaran transmisi

     

          n₁      = putaran poros penggerak (rpm)

          n₂      = putaran poros yang digerakkan (rpm)

          D₁    = diameter puli penggerak (mm)

          D₂    = diameter puli yang digerakkan (mm)

          C     = jarak antara senter pulley (mm)

Telah diketahui sebuah motor dengan spesifikasi sebagai berikut :

Daya motor (P)       = 90 watt

= 0.09 Kw

Putaran (n)              = 2850 rpm

Perhitungan putaran pulley pada masing-masing kondisi adalah sebagai berikut :

·            Putaran pulley pada input ke gearbox (n₂)

n₁/ n₂     = D₂/D₁
n₂    =(0.05 x 2850)/0.14
n₂        = 1017.86 rpm

·            Putaran pulley pada output  gearbox (n₃)

Karena rasio gearbox 40 : 1 maka Putaran pulley pada output  gearbox adalah
40/1     =  n₂/ n₃
n₃    = 1017.86/40
n₃    = 46.541 rpm

IV.    PROSES PENGERJAAN

4.1.       Material yang dibutuhkan dalam pembuatan alat ini adalah :

1)        Kanal U ukuran 75x35x5x685 mm ST 42 yang digunakan untuk pembuatan kaki bagian dalam yang berjumlah sepasang

2)        Pipa ukuran 100x50x3x1000 mm ST 37 yang digunakan untuk pembuatan kaki bagian luar yang berjumlah sepasang.

3)        Kanal I ukuran 80x42x3.9x5.9 mm ST 52 yang digunakan untuk pembuatan tiang.

4)        Plat ukuran 340x95x10 mm ST 42 yang digunakan untuk penyangga plat pada bagian samping sebanyak 2 buah.

5)        Plat ukuran 581x95x10 mm ST 42 yang digunakan untuk penyangga plat pada bagian belakang.

6)        Plat ukuran 581x340x10 mm ST 42 yang digunakan untuk penyangga plat pada bagian bawah dan atas

7)        Reduction gear, digunakan untuk memperingan pengangkatan beban.

8)        Roda sebanyak 4 buah.

9)        Bantalan dengan Ø 30 mm yang digunakan untuk penghubung kaki bagian dalam dan kaki bagian luar serta mempermudah keluar masuknya kaki, sebanyak 2 buah.

10)    Baut M20 dengan panjang 150 mm yang digunakan sebagai engsel dan pengatur kaki, sebanyak 2 buah.

11)    Kait 1 ton sebanyak 1 buah

4.2.       Alat                        :

1.         Mesin gergaji potong.

2.         Mesin bor.

3.         Mesin las.

4.         Mesin bending.

5.         Kikir

6.         Gerinda

7.      Penggaris

8.      Penggaris siku.

9.      Jangka sorong.

10.  Palu.

11.  Kertas gosok

12.  Gergaji.

13.  Penitik.

4.3.       Langkah Pengerjaan

1) Pembuatan Kaki Bagian Dalam

~   Kaki bagian dalam (kanal U) dipotong sesuai ukuran yang ditentukan yaitu panjang dari  perpanjangan kaki ditambah ± 100 mm untuk tempat roda dan ditambah ± 1500 mm untuk penahan di dalam kaki bagian luar

~   Setelah dipotong, kaki tersebut diberi bantalan penahan dan mempermudah keluar masuknya kaki diberi lubang untuk tambahan tali baja yang akan digunakan untuk mengatur keluar masuknya kaki

2) Pembuatan Kaki Bagian Luar

~               Kaki bagian luar ( kanal kotak ) dipotong sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan

~               Memberi bantalan pada bagian atas – depan kaki

~               Menentukan titik dan membuat lubang engsel sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan

~               Memasang puli pada bagian samping kaki sebagai pengatur tali baja.

3) Pembuatan Kotak Penyangga Tiang dan Pengatur Kaki

~     Pembuatan kotak penyangga dan pengaturan kaki dilakukan dengan cara mengelas plat-plat yang telah tersedia sehingga terbentuk gambar di bawah ini.

~     Melubangi plat bagian bawah untuk tempat engsel dengan diameter 18 mm. Dalam penentuan lubang engsel, harus dirancang supaya kaki tidak terbuka 45°, dan juga mempunyai kekuatan yang maksimal serta sesuai dengan lubang pda bagian depan.

~     Melubangi plat bagian bawah untuk tempat roda dengan diameter 18 mm. Dalam penentuan lubang roda harus dirancang sedemikian rupa sehingga alat seimbang dan mempunyai kekuatan yang maksimal.

4) Pembuatan alat pengatur kaki                             

~ membubut bagian tengah ulir kanan kiri sesuai dengan diameter dalam gear sebagai tempat gear.

~ membuat rel pada plat bagian bawah sehingga pada waktu berputar, gear tetap pada lintasanya.

5) Pembuatan Tiang dan Pelengkapnya

~     Membending kanal I yang telah tersedia dengan ukuran yang telah ditentukan. ( dalam merancang tiang, tidak boleh terlalu tinggi karena alat pengangkat tidak masuk kedalam bengkel dan juga tidak boleh terlalu rendah karena akan akan kesulitan dalam pengangkatan beban.

~     Melubangi kanal I pada bagian depan lengan dan busur sebagai tempat puli.

~     Membuat tempat dudukan gear box pada pondasi

~     Membuat tempat dudukan gear yang telah diberi drum penggulung,

6) Finishing

~     Memasang tali baja bagian  dalam dan dihubungkan dengan drum penggulang.

     Memasang kait pada tali baja yang digunakan untuk mengangkat beban.

4.4.       Prinsip Kerja Alat

Alat pengangkat ini dapat bekerja dengan menggunakan motor yang dihubungkan dengan V-belt yang terhubung dengan gear box , Keuntungan dari alat ini adalah memiliki dimensi yang kecil dengan jangkauan yang cukup jauh dan dapat mengangkat beban dengan kekuatan yang besar pada ruangan yang sempit.

4.5.       Prosedur Pengoperasian

Dalam melakukan proses pengangkatan beban harus diperhatikan prosedur pengoperasian di bawah ini :

1.         Dorong alat pengangkat sehingga masuk dalam frame-frame motor bakar dalam yang diinginkan.

2.         Setelah mencapai jangkauan bebas yang akan diangkat, turunkan kait.

3.         Gunakan tali baja  untuk mengikat beban yang akan diangkat.

4.         Angkat beban dengan menyalakan motor

5.         Dorong alat pengangkat kearah dimana beban akan diletakkan.

6.         Turunkan beban.

7.         Lepaskan tali baja yang mengangkat beban.

V.      KESIMPULAN

1.      Semakin kuat bahan dan semakin tepat konstruksi yang digunakan, maka beban yang akan diangkat akan semakin besar.

2.      Dengan menggunakan rel pada saat pembendingan lengan alat pengangkat maka hasil yang dicapai akan lebih baik.

3.      Kurangnya kelincahan gerak alat pengangkat pada saat pengangkatan, karena keluar masuknya kaki tidak bersamaan dengan memanjang dan memendeknya kaki.

4.      Alat mampu mengangkat beban 500 kg.