Contoh Soal Alat Angkat & Angkut.docx

Pembahasan Contoh Soal Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan tugas mata kuliah Alat Angkat & Angkut

Disusun oleh : Adi Arfianto 2111151073 Jurusan Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI CIMAHI 2019

Contoh 1. Pilihlah tali, puli dan drum yang diperlukan untuk kran jalan dengan magnet pengangkat. Diketahui: kapasitas pengangkat Q = 5.000 kg, tinggi angkat H = 8 m, pelayanan tugas sedang, bobot magnet pengangkat G = 2000 kg, jumlah bagian tali z = 4. 1. Tarikan maksimum pada tali. Pada sistem puli majemuk dengan dua roda puli dan empat bagian tali (lihat Gambar 46a), tarikan pada satu bagian tali sama dengan: 𝑆=

(𝑄 + 𝐺 + 𝐺0 ) 𝑧ƞ𝑝

Dengan G0 = berat takal, ~ 120 kg Ƞp = efisiensi sitem puli, diambil ~ 0,94.

𝑆=

(5000+2000+120) 4 ×0,94

= 1893,61 𝑘𝑔 dibulatkan menjadi 1.900 kg

Karena tinggi angkat cukup rendah atau kecil maka bobot tali dapat diabaikan. 2. Jumlah lengkungan pada tali dan rasio

𝐷𝑚𝑖𝑛 𝑑

. Sesuai dengan Gambar 23, jumlah

lengkungan tali pada sistem puli pada diagram A akan sama dengan n = 3. Dari Tabel 7 dan dengan n = 3, didapat

𝐷𝑚𝑖𝑛 𝑑

= 23.

3. Penampang tali. Dengan mengambil desain tali dengan jumlah kawat i = 222, dari rumus 13 akan didapat 𝐹(222) =

𝑆 𝜎𝑏 𝑑 𝜑 − 𝐷𝑚𝑖𝑛 × 36000

=

1900 = 0,8696 ≈ 0,87 𝑐𝑚2 15000 1 4 − 23 × 36000

Kekuatan putus 𝜎𝑏 = 15.000 kg/cm2, faktor keamanan untuk crane jalan sesuai Tabel 9 adalah φ = 4.

4. Pemilihan tali. Sesuai Standar Soviet nilai terdekat luas penampang tali untuk tali dengan 222 serat adalah 0,85 cm2. Karena itu, diameter tali d = 15 mm; diameter serat δ = 0,7 mm; bobot tali sepanjang 1 meter g = 0,77 kg; kekuatan putus 𝜎𝑏 = 15.000 kg/cm2; beban putus pada tali P = 10.500 kg. Tali harus diperiksa dengan rumus (18). Tarikan maksimal yang diizinkan: 𝑆=

𝑃 10500 = = 1909,09 ≈ 1.910 𝑘𝑔 𝐾 5,5

Dalam kasus ini tarikan maksimum adalah 1.900 kg, karena itu pemilihan jenis tali ini sudah benar. Notasi berikut ini dapat digunakan ketika memesan tali: 6 x 37 + 1 – 15 – 150 (Standar Soviet) 5. Diameter drum dan puli bagian bawah pada rangka blok. D = 23d = 23 x 15 = 345 mm. Dari Tabel 9 diameter minimum puli dan drum harus memenuhi D > 25d atau D = 25 x 15 = 375 mm. Diambil D = 400 mm.

6. Diameter puli kompensasi. D1 = 0,6D; D1 = 0,6 x 400 = 240 mm. Kita ambil D1 = 250 mm. 7. Jari-jari alur pada drum. Pada Tabel 17 alur standar mempunyai jari-jari 𝑟1 = 9 mm.

8. Kisar alur heliks pada drum. Pada Tabel 17, alur s = 17 mm.

9. Jumlah lilitan pada tiap sisi drum (rumus 51) 𝑧=

𝐻𝑖 8×2 +2= + 2 = 14,7 ≈ 15 𝑙𝑖𝑙𝑖𝑡𝑎𝑛 𝜋𝐷 3,14 × 0,4

10. Panjang total drum (rumus 53) 2𝐻𝑖 𝐿= ( + 2) 𝑠 + 𝑙1 = [2(𝑧 − 2) + 12] 𝑠 + 𝑙1 𝜋𝐷 = [2(15 − 2) + 12] × 17 + 100 = 746 𝑚𝑚 Dengan: 𝑙1 = jarak bebas antara alur kanan dan kiri (kira-kira sama jarak antara puli bagian bawah rangka blok). Kita mengambil 𝑙1 = 100 mm.

11. Tebal dinding drum yang terbuat dari besi cor (rumus 54) 𝜔 = 0,02𝐷 + 1 𝑐𝑚 = 0,02 × 40 + 1 = 1,8 𝑐𝑚 = 18 𝑚𝑚 Pengujian tegangan tekan (rumus 55) 𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 =

𝑠 1900 = = 620,91 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝜔𝑠 1,8 × 1,7

dapat diterima. 12. Pemilihan pelat pengikat ujung tali pada drum. Dengan diameter tali d = 15 mm, diameter lubang untuk baut tanam menurut Tabel 18, sama dengan 𝑑0 = 18 mm. jenis baut tanam M18 x 50. Dimensi lainnya juga diambil dari Tabel 18.

Contoh 2. Pilihlah tali kawat untuk crane jalan dengan kapasitas Q = 10 ton dengan menganggap umur tali 12 bulan. Beban digantung pada empat bagian tali. Pelayanan tugas sedang. Tarikan S pada satu bagian tali dapat dicari dengan rumus 𝑆=

𝑄 10000 = = 2631,578 ≈ 2640 𝑘𝑔 4𝜂 4 × 0,95

Dengan 𝜂 efisiensi sestem puli = 0,95. Nilai beban putus penuh dari tali P dapat ditentukan dengan rumus 𝑃 = 𝑆𝐾 = 2640 × 6 = 15840 𝑘𝑔 Dengan: K:

faktor keamanan yang tergantung pada jenis perabot pengangkat dan

pelayanannya. Pada kasus ini diambil K = 6 (𝐾𝑚𝑖𝑛 = 5,5)

Kita pilih tali sesuai Standar Soviet: 6 x 19 = 144; tali dengan pintalan silang sama dengan 𝜎𝑏 = 160 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 , d = 17 mm, dan F = 108 mm. Tegangan tarik sebenarnya pada tali akan sama dengan 𝜎=

𝑆 2640 = = 24,4𝑘𝑔/𝑚𝑚2 𝐹 108

Jumlah lengkungan berulang z pada tali sebelum rusak dapat dicari dengan rumus (21): 𝑧 = 𝑎𝑧2 𝑁𝛽𝜑 = 3400 × 3 × 12 × 0,4 × 2,5 = 122400 lengkungan Dengan N jumlah bulan tali beroperasi (12); nilai 𝛼, 𝑧2 , dan b didapat dari tabel 15.

𝐷

Perbandingan 𝐴 = 𝑑 dicari dengan rumus (19). 𝐴=

𝐷 𝑑

= 𝑚𝜎𝐶𝐶1 𝐶2 + 8 = 0,905 × 24,4 × 1 × 0,97 × 1 + 8 = 29,4

Nilia faktor 𝑚, 𝐶, 𝐶1 , 𝑑𝑎𝑛 𝐶2 didapat dari tabel 11, 12, 13 dan 14a Diameter drum D = 25d = 29,4 x 17 = 499,8 ≈ 500 mm.

𝐷

Contoh 3. Tentukan umur tali yang dipilih pada Contoh 2, bila perbandingan 𝑑 = 27. Dari rumus (19) didapatkan 𝑚=

𝐴−8 27 − 8 = = 0,8 𝜎𝐶𝐶1 𝐶2 24,4 × 1 × 0,97 × 1

Interpolasi untuk mencari nilai z 𝑦=

𝑥 − 𝑥1 0,8 − 0,70 × (𝑦2 − 𝑦1 ) + 𝑦1 = × (110000 − 90000) + 90000 𝑥2 − 𝑥1 0,83 − 0,70 = 105384,62

Dari Tabel 11 didapat jumlah lengkungan berulang z = 105384,62 Umur tali didapat dengan rumus (21) 𝑁=

𝑧 105384,62 = = 10,33 𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑎𝑧2 𝛽𝜑 3400 × 3 × 0,4 × 2,5

Contoh 4. Tentukan umur tali jenis Warrington, pintalan silang, dengan d = 17,5 dan F = 104 mm2 yang dipasang pada crane dengan kapasitas angkat Q = 10 ton dan

𝐷 𝑑

27. Tegangan yang sebenarnya: 𝜎=

𝑚=

2640 = 25,4 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 104

𝐴−8 27 − 8 = = 1,22 𝜎𝐶𝐶1 𝐶2 25,4 × 0,63 × 0,97 × 1

Interpolasi untuk mencari nilai z 𝑦=

𝑥 − 𝑥1 1,22 − 1,18 × (𝑦2 − 𝑦1 ) + 𝑦1 = × (190000 − 170000) + 170000 𝑥2 − 𝑥1 1,29 − 1,18 = 177272,73

Jadi menurut Tabel 11, z = 177272,73 lengkungan.

=

Umur tali (rumus 21) (tabel 15) 𝑁=

𝑧 177272,73 = = 17,4 𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑎𝑧2 𝛽𝜑 3400 × 3 × 0.4 × 2,5

Contoh 5. Tentukanlah ukuran tali dan diameter drum untuk crane jalan dengan kapasitas angkat Q = 20 ton bekerja pada pelayanan berat. Perbandingan troli adalah 2 x 3; umur tali 8 bulan. Tali 6 x 37 dengan pintalan silang dan inti dari rami yang di celup pada gemuk. 𝜎𝑏 = 180 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 Tarikan pada satu komponen tali: 𝑆=

𝑄 20000 = = 3700 𝑘𝑔 6𝜂 6 × 0,9

Beban putus pada tali secara keseluruhan adalah 𝑃 = 𝑆𝐾 = 3700 × 7 = 25900 𝑘𝑔 Dengan K – faktor keamanan 7 (untuk pelayanan berat Kmin = 6) Tali dipilin sesuai standar Soviet: d = 21,5 mm, dan F = 174 mm2 Tegangan aman yang diizinkan 𝜎=

𝑃 3700 = = 21,2 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 𝐹 174

Jumlah lengkungan berulang zsebelum mengalami kerusakan ditentukan dengan rumus (21) 𝑧 = 𝑎𝑧2 𝛽𝜑 = 9600 × 5 × 8 × 0,3 × 2,5 = 288000 𝑙𝑒𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷

Perbandingan 𝑑 ditentukan dengan rumus (19) 𝐴=

𝐷 = 𝜎𝐶𝐶1 𝐶2 + 8 = 1,8 × 21,2 × 1,02 × 1,04 × 0,82 + 8 = 41,2 𝑑

Diameter drum 𝐷 = 41,2𝑑 = 41,2 × 21,5 = 885 𝑚𝑚

Contoh 6. Tentukanlah umur tali, pintalan paralel, dengan keadaan yang sama dengan contoh 5. Dari rumus (19) didapat 𝑚=

𝐴−8 41,2 − 8 = = 2,06 𝜎𝐶𝐶1 𝐶2 21,2 × 0,89 × 1,04 × 0,82

Interpolasi untuk mencari nilai z 𝑦=

𝑥 − 𝑥1 2,06 − 2 × (𝑦2 − 𝑦1 ) + 𝑦1 = × (370000 − 340000) + 340000 𝑥2 − 𝑥1 2,12 − 2 = 355000

Dari Tabel 11 didapat jumlah lengkungan berulang z = 355000