elevator design

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK HOME

LIFT

TUGAS AKHIR

Oleh:

Hot Belfran LBN Binanga Sinurat

2007 041 057

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYA

2011

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK HOME

LIFT

TUGAS AKHIR

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SarjanaTeknik dari Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya

Oleh:

HOT BELFRAN LBN BINANGA SINURAT

2007 041 057

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYA

2011

UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA

FR-UAJ-07-46/R0

FORMULIR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

LEMBAR PENGESAHAN Yang bertanda Tangan dibawah ini menyatakan bahwa Mahasiswa: Nama : Hot Belfran LBN Binanga Sinurat

NIM : 2007-041-057

Judul Tugas Akhir : Rancang Bangun Sistem Penggerak Home Lift Tanggal Ujian : 11 November 2011 Telah dinyatakan lulus ujian mata kuliah Tugas Akhir dan Buku Tugas Akhir tersebut

telah diperbaiki, diperiksa dan disetujui oleh dosen pembimbing tugas akhir.

Jakarta, Mengetahui : Menyetujui. Ketua Jurusan Dosen Pembimbing Tugas Akhir, (....................................................) (Ir. Isdaryanto Iskandar, M.Sc)

FR-UAJ-10-17/R0

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Hot Belfran LBN Binanga Sinurat NPM/NIP : 2007-041-057 Program Studi : Teknik Mesin Fakultas : Teknik Jenis karya : Skripsi/tugas akhir/tesis/disertasi/ laporan penelitian/makalah/ menyatakan bahwa demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya hak menyimpan, mengalih-media/format, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, dan menampilkan/mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta atas karya ilmiah saya berjudul: Rancang Bangun Sistem Penggerak Home Lift Segala tuntutan hukum yang timbul atas pelanggaran Hak Cipta dalam karya ilmiah ini menjadi tanggungjawab saya pribadi. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di : Jakarta Pada tanggal : 17 Oktober 2011

Yang menyatakan

( Hot Belfran LBN Binanga Sinurat )

UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA

FR-UAJ-07-47/R0

FORMULIR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini mahasiswa : Nama : Hot Belfran LBN Binanga Sinurat

NIM : 2007-041-057

Judul Tugas Akhir : Rancang Bangun Sistem Penggerak Home Lift

Menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri dan bukan

merupakan duplikasi sebagaian atau seluruhnya dari karya orang lain yang

sudah pernah dipublikasikan atau yang sudah pernah dipakai untuk

mendapatkan gelar di Universitas lain, kecuali pada bagian dimana sumber

informasi dicantumkan dengan cara referensi yang semestinya.

Pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya secara sadar dan bertanggung

jawab dan Saya bersedia menerima sanksi berupa pembatalan Tugas Akhir Saya

apabila terbukti melakukan duplikasi terhadap Tugas Akhir yang sudah ada.

Jakarta, 17 Oktober 2011 Meterai Rp 6000,- (Hot Belfran LBN Binanga Sinurat)

iii

ABSTRAK

Pada saat ini banyak konstruksi kabin lift dibuat seberat mungkin untuk

mengatasi terjadinya slip pada sistem penggerak lift. Pada home lift sistem

penggeraknya menggunakan winding drum tetapi membutuhkan motor dengan

daya yang besar dan biaya yang besar juga. Dalam tugas akhir ini dirancang

suatu sistem pengangkat baru pada home lift dengan menggunakan beban

penyeimbang sehingga dapat mengurangi daya keluaran motor dan mengurangi

biaya pemakaian listrik. Rancangan sistem pengangkat ini dapat mengurangi

daya motor yang digunakan dan mengurangi biaya listrik adalah dengan

melilitkan tali baja pada traction sheave. Alat ini dilengkapi dengan

mikrokontroller sehingga sistem ini bisa bergerak dan mampu menggerakkan

kabin lift dan beban penyeimbang.

Kata kunci: sistem pengangkat home lift, desain traction sheave

iv

ABSTRACT

Nowday, lift cabin was made more severe to overcome slip at elevator

drive system. For drive system, home elevator uses winding drum type but the

shortage of this system is require big power and too much cost of electricity. In

this mini thesis will be designed a new drive system for home elevator with add

counterweight, so this system can decrease power and decrease cost of electricity.

This drive system can reduce big power and reduce cost of electricity with wrap

the sling at traction sheave. This appliance is equipped with a control mechanism

with a microcontroller, so this system can move and able to move the cabin

elevator and counterweight.

Keywords: drive system home lift, traction sheave design

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat dan kasih-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul Rancang Bangun

Sistem Penggerak Home Lift. Adapun tugas akhir ini merupakan syarat yang

ditetapkan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Unika Atma Jaya Jakarta untuk

memperoleh gelar sarjana teknik.

Penulis sadar banyak mendapatkan bantuan dalam penyusunan tugas akhir

ini. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Kedua Orang Tua dan Adik-Adik saya yang tercinta yang telah memberikan

segala bentuk kasih sayang dan dukungan baik secara moril maupun materiil.

2. Bapak Ir. Isdaryanto Iskandar, M.Sc., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir

atas segala masukan, bimbingan dan pengarahan selama proses pembuatan

Tugas Akhir.

3. Bapak Ir. Markus Makdin Sinaga, M.Sc., selaku penasehat akademik atas

segala bentuk pengarahan selama proses belajar di Unika Atma Jaya Jakarta.

4. Bapak Ir. Sarwono Kusasi, selaku Consultant Engineers di bidang elevator

atas segala bentuk informasi selama proses pembuatan Tugas Akhir.

5. Bapak Ir. Suhendar, selaku Manager Installation di PT. MITSUBISHI JAYA

atas segala bentuk informasi selama proses pembuatan Tugas Akhir.

vi

6. Riky Sutrisno sebagai rekan seperjuangan dalam proses pembuatan Tugas

Akhir.

7. Harini Febrina karena selalu menemani dan memberikan dukungan selama

proses pengerjaan Tugas Akhir.

8. Rekan-Rekan Workshop Mesin, Junang Tumanggor S.T., Aryo Yuwono S.T.,

Elbert Sukandar S.T., Cornelius S.T., Aldebaran S.T., Nanda Wenik S.T.,

Jerry S.T., Clemen S.T., Nikodemus S.T., Dharma Panggupito S.T., Maradu

S.T., Rudi S.T., Novianto, Mario Pratomo S.T., Aryodewo S.T., Leo, Win,

Robby, Evan, Toni, Muliyadi, Adi, Gunandri, Vicky, Doni, dan seluruh

rekan-rekan Workshop Mesin yang tidak bisa disebutkan satu per satu.

9. Rekan-rekan Fakultas Teknik Mesin angkatan 2007 yang telah memberikan

dorongan serta menemani penulis dalam suka maupun duka selama kuliah di

Unika Atma Jaya maupun dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih sangat jauh dari sempurna, oleh

karena itu penulis akan sangat senang menerima kritik dan saran yang bersifat

membangun dari tugas akhir ini.

Jakarta, 13 Oktober 2011

Penulis,

Hot Belfran

vii

DAFTAR ISI

JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

LEMBAR PERNYATAAN

ABSTRAK iii

ABSTRACT iv

KATA PENGANTAR v

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR ISTILAH xv

DAFTAR LAMPIRAN xvii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Tujuan 2

1.4 Batasan Masalah 2

1.5 Manfaat Perancangan 3

1.6 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Pesawat Lift 5

2.2 Tali Baja 7

viii

2.2.1 Perhitungan Daya (Kekuatan Batas Kelelahan) Tali

Kawat Baja dengan Metode Professor Zhitkov 19

2.3 Puli dan Drum 21

2.3.1 Puli 21

2.3.2 Drum 22

2.4 Keseimbangan 27

2.4.1 Pengertian 27

2.4.2 Manfaat 28

2.4.3 Pelaksanaan Lapangan 29

2.5 Tarikan dan Slip 30

2.5.1 Gaya Gesek 30

2.5.2 Hubungan Traksi 31

2.5.3 Batas Slip Dinamis 33

2.6 Efisiensi dan Daya 34

2.6.1 Pengertian 34

2.6.2 Efisiensi 34

2.6.3 Daya atau Output 35

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 37

3.1 Pokok Bahasan 37

3.2 Penjabaran Tugas 37

3.3 Struktur Fungsi 39

3.3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan 39

3.3.2 Sub Struktur Fungsi 39

ix

3.4 Prinsip Solusi Untuk Sub Fungsi 40

3.4.1 Kombinasi Prinsip Solusi 41

3.4.2 Pemilihan Varian Terbaik 46

3.5 Perancangan Wujud 48

3.5.1 Prinsip Kerja Alat 48

3.5.2 Rancangan Tata Letak dan Bentuk 49

3.5.3 Perancangan Detil 50

3.6 Perwujudan Alat 55

BAB 4 PERHITUNGAN SISTEM 59

4.1 Pembuktian Slip Pada Home Lift 59

4.1.1 Perhitungan Hubungan Traksi 59

4.1.1.1 Perhitungan Sistem Traksi Winding Drum

Type 60

4.1.1.1.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat

Dibandingkan Beban Penyeimbang 60

4.1.1.1.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih

Berat Dibandingkan Kabin Lift 64

4.1.1.2 Pembuktian Sistem Traksi Menggunakan

Sistem Penggerak Baru 67

4.1.1.2.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat

Dibandingkan Beban Penyeimbang 67

4.1.1.2.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih

Berat Dibandingkan Kabin Lift 70

x

4.2 Biaya Listrik 73

4.2.1 Daya Keluaran Motor 73

4.2.2 Biaya Listrik 75

4.3 Biaya Listrik 69

4.3.1 Daya Keluaran Motor 73

4.3.2 Biaya Listrik 75

4.3 Perancangan Sistem Penggerak Lift yang Baru 75

4.4.1 Diameter Tali Baja 75

4.4.2 Tarikan Kerja Maksimum Pada Tali Baja 76

4.4.3 Luas Penampang Tali Baja 76

4.4.4 Kekuatan Putus Tali 77

4.4.5 Nilai Beban Putus Pada Tali 78

4.4.6 Perhitungan Diameter Drum 78

4.4.7 Jumlah Lilitan Pada Tiap Sisi Drum 79

4.4.8 Tebal Dinding Drum yang Digunakan 80

4.4.9 Perhitungan Panjang Total Drum 80

4.4.10 Pengujian Tegangan Tekan 81

4.4.11 Mesin Traksi yang Digunakan 81

4.4.12 Perhitungan dan Perancangan Pada Poros

Bertingkat 83

4.4.12.1 Menghitung Diameter Poros Kecil 83

4.4.12.2 Menghitung Diameter Poros Besar85

4.4.12.3 Total Berat yang Menimpa Poros 87

xi

4.4.12.4 Gaya yang Bekerja Pada Poros 88

4.4.12.5 Distribusi Gaya Merata Pada

Poros 88

4.4.12.6 Reaksi Tumpuan 88

4.4.12.7 Diagram Momen Lentur 90

4.4.12.8 Diagram Gaya Geser 91

4.4.13 Perencanaan Bearing Pada Poros 91

4.4.14 Biaya Listrik yang Digunakan 92

4.4.14.1 Daya Keluaran Motor 93

4.4.14.2 Biaya Listrik 94

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 95

5.1 Kesimpulan 95

5.2 Saran 96

DAFTAR PUSTAKA xviii

LAMPIRAN A DESAIN SISTEM PENGGERAK HOME LIFT A-1

B GAMBAR TEKNIK POROS BERTINGKAT B-1

C GAMBAR TEKNIK TRACTION SHEAVE C-1

D GAMBAR TEKNIK DEFLECTION SHEAVE D-1

E GAMBAR TEKNIK BEARING PADA POROS

BERTINGKAT E-1

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Wire rope components 9

Gambar 2.2. Tali baja 8 x 19 9

Gambar 2.3 Types of lay 12

Gambar 2.4 Konstruksi Tali Baja 14

Gambar 2.5 Dimensi Alur Drum 23

Gambar 2.6 Posisi T1 dan T2 32

Gambar 3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan 39

Gambar 3.2 Struktur Sub Fungsi 40

Gambar 3.3 Desain Sistem Penggerak Home Lift 47

Gambar 3.4 Motor Home Lift yang digunakan 48

Gambar 3.5 Desain traction sheave 48

Gambar 3.6 Desain Poros Bertingkat 49

Gambar 3.7 Desain Bearing 50

Gambar 3.8 Desain mur 50

Gambar 3.9 Desain deflection sheave 51

Gambar 3.10 Desain tali baja 52

Gambar 3.11 Desain beban penyeimbang 52

Gambar 3.11 Rangka utama 53

Gambar 3.12 Sistem penggerak 54

Gambar 3.13 Pillow Block pada deflection sheave 55

Gambar 3.14 Pillow Block pada Traction Sheave 55

xiv

Gambar 3.15 Posisi Beban penyeimbang 56

Gambar 3.16 Kabin Lift 57

Gambar 3.17 Diagram alir perancangan 58

Gambar 4.1 Desain Sistem Penggerak Home Lift 59

Gambar 4.2 Kabin lift lebih berat dibandingkan dengan beban penyeimbang 61

Gambar 4.3 Beban Penyeimbang Lebih Berat Dibandingkan Dengan Kabin

Lift 64

Gambar 4.4 Dimensi Motor yang Digunakan 82

Gambar 4.5 Desain Poros Bertingkat 86

Gambar 4.6 DBB poros bertingkat 87

Gambar 4.7 Tata Ulang Gaya yang bekerja pada poros 89

Gambar 4.8 Diagram momen lentur 90

Gambar 4.9 Diagram gaya geser 91

Gambar 4.10 Bearing Pada Poros Bertingkat 92

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Batas Patah Tali Baja Tarik 8 x 19 10

Tabel 2.2. Jumlah Lengkungan 16

Tabel 2.3 Dimensi Alur Drum 23

Tabel 3.1 Spesifikasi Rancangan 38

Tabel 3.2 Prinsip Solusi Sub Fungsi 41

Tabel 3.3 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 1 42



Tabel 3.3 Matriks Solusi Sub Fungsi 45

Tabel 3.7 Pemilihan Solusi Terbaik 47

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pesawat pengangkat merupakan perangkat yang digunakan untuk membantu

manusia dalam melakukan suatu pekerjaan. Pesawat pengangkat banyak digunakan

untuk memindahkan muatan di suatu lokasi atau area seperti pabrik, lokasi

konstruksi, tempat penyimpanan dan pembongkaran muatan, dsb.

Lift ditujukan khusus untuk mengangkat barang dan penumpang secara

vertikal didalam sangkar yang bergerak pada rel penuntun tetap. Lift banyak

digunakan pada industri, gedung bertingkat, toserba dan rumah tinggal. Lift

diklasifikasikan menjadi lift untuk penumpang dan elevator untuk barang. Jenis

penggerak yang digunakan untuk lift adalah lift elektrik, hidrolik, dan yang

dioperasikan dengan tangan (N. Rudenko, 1996).

Lift elektrik menggunakan kemampun tarik (traction ability) dari mesin yang

mengandalkan gaya gesekan antara tali baja dengan roda puli (traction sheave) untuk

menggerakkan sangkar elevator. Sistem pergerakan ini disebut juga dengan traction

system dimana pergerakan elevator bergantung pada gesekan (traction) antara tali

baja dengan roda puli (traction sheave).

Home lift (elevator rumah) di Indonesia banyak menggunakan sistem winding

drum type walaupun untuk desain winding drum type harga pemasangan elevator

2

murah tetapi untuk biaya pemakaian listrik sangat mahal. Faktor yang mempengaruhi

meningkatnya pemakaian listrik selain memakai sistem winding drum type adalah

beratnya sangkar lift.

1.2 Rumusan Masalah

Mendapatkan rancangan sistem penggerak home lift dengan menambahkan beban

penyeimbang.

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari Tugas Akhir ini adalah:

1. Melakukan rancang bangun sistem penggerak home lift dengan bantuan

beban penyeimbang.

2. Mewujudkan rancang bangun dalam bentuk miniatur.

1.4 Batasan Masalah

Beberapa pembatasan masalah yang dilakukan agar ruang lingkup

pembahasan permasalahan menjadi terfokus dan tidak menyimpang dari penelitian

antara lain adalah sebagai berikut:

1. Menggunakan sistem winding drum type yang sudah diteruskan ke beban

penyeimbang.

3

2. Menggunakan sistem roping tali baja (sling) sesuai dengan yang biasa

digunakan.

3. Menggunakan car lift yang lebih ringan, kokoh, dan aman.

4. Rancang bangun sistem penggerak home lift ini digunakan pada bangunan 3

lantai (home lift).

5. Kapasitas angkut sangkar elevator yang telah diperingan adalah 4 - 5 orang.

6. Pada perencanaan tidak membahas sistem kontrol pada home lift.

1.5 Manfaat Perancangan

Mendapatkan rancang bangun sistem penggerak home lift yang diteruskan ke beban

penyeimbang untuk mengurangi kerja motor dan mengurangi biaya pemakaian

listrik.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan, maka dalam penulisan tugas akhir ini

dibagi menjadi lima bab sebagai berikut:

1. BAB 1 PENDAHULUAN

Pada bab ini dijelaskan mengenai latar belakang pemilihan topik, rumusan

dan batasan masalah yang akan dibahas, tujuan dalam penulisan tugas akhir

ini, serta sistematika penulisan yang digunakan.

4

2. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisi teori pendukung yang menjadi dasar penulisan tugas akhir

ini, antara lain mengenai perhitungan terjadinya slip dalam lifti, perhitungan

daya motor, perhitungan biaya listrik, perhitungan tegangan tali, perhitungan

diameter puli, perhitungan banyaknya ulir, perhitungan diameter poros, dan

analisis gaya pada poros.

3. BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini berisi tentang tahapan dalam perancangan yang terdiri dari:

Metode perancangan yang digunakan, perancangan struktur, varian dan

pemilihan varian yang digunakan

4. BAB 4 PERHITUNGAN

Pada bab ini akan dihitung dan dirancang hasil dari sistem pengangkat yang

sudah dimodifikasi, seperti panjang total puli, banyaknya ulir, diameter puli,

diameter poros, total berat beban penyeimbang, dan terakhir biaya konsumsi

listrik.

5. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini disampaikan simpulan dari seluruh penelitian yang dilakukan

dan saran-saran yang kiranya dapat menjadi bahan pertimbangan untuk tugas

akhir yang berhubungan.

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pesawat Lift

Rekayasa pesawat lift telah banyak mengalami perbaikan sejak ditemukannya

pesawat pengaman oleh Eisha Graves Otis pada tahun 1852. Bertahun-tahun manusia

senantiasa berusaha mencari cara memindahkan barang ke atas dengan mudah dan

aman. Banyak yang gagal oleh sebab tidak dilengkapi alat pengaman bentuk apapun.

Pesawat pengaman ciptaan Otis sangat sederhana dibanding yang didapati

sekarang. Pada waktu itu kereta lift langsung ditarik dengan tali serat melalui roda

dan ujung tali digulung pada tabung silinder (sistem tarikan langsung). Tenaga

penggerak untuk memutar tabung pada waktu itu ialah mesin uap.

Peralatan paling utama pada instalasi pesawat lift ialah menyangkut

keselamatan pengguna yaitu rel pemandu, pesawat pengaman (safety device), speed

governor, saklar batas lintas (final limit switches) dan penyangga (peredam) atau

buffer untuk kereta dan bobot imbang. Sedangkan pintu, penggerak pintu, instalasi

jaringan kawat listrik dann kendali (controller) adalah komponen yang penting juga.

Pesawat lift yang umum digunakann pada masa sekarang adalah sistem

tarikan tidak langsung, jika tidak direkayasa dan direncanakan dengan betul, yaitu

gaya traksi puli, bahan dan struktur tali baja, keseimbangan berat kereta dan berat

bobot penyeimbang.

6

Pesawat lift jenis tarikan gesek (tidak langsung) yang digerakkan oleh

motor listrik (electric traction elevator) atau disingkat saja lift traksi. Hal ini untuk

membedakan lift dengan transmisi hidrolis dan tarikan langsung (drum drive lift).

1. Komponen pesawat lift sebagai elemen penggerak yang terpenting ialah:

a) Roda tarik (traction sheave) atau sering disebut roda puli atau

teromol. Teromol berarti kepingan benda bulat bentuk cakram,

biasanya untuk roda katrol atau rem. Sedangkan puli berasal dari kata

pulley yaitu roda penarik untuk mengangkat barang dengan bantuan

tali. Roda puli diputar oleh sumbu (as) yang berhubungan langsung

dengan as motor sebagai sumber tenaga; atau tidak langsung,

melainkan melalui transmisi roda gigi reduksi.

b) Roda gigi reduksi dipakai jika kecepatan lift lebih rendah dari 180

m/min. Oleh karena putaran motor listrik terlalu besar, maka

dibuthkan gigi reduksi untuk menyesuaikan antara kebutuhan putaran

as, dan putaran roda tarik

c) Motor listrik penggerak sebagai sumber tenaga lift yaitu motor-motor

AC induksi (induction AC motor) dimana besaran putarannya

dikontrol oleh frekuensi dan jumlah pole (pasangan kutub-kutub)

d) Tali baja tarik (steel hoist rope) sebagai transmisi atau penyalur

tenaga, menggerakkan kereta naik-turun sepanjang lintas dalam ruang

luncur.

2. Komponen pesawat lift sebagai pelengkap pengangkat terdiri dari:

7

a) Kereta yang diimbangi dengan bandul atau bobot imbang. Kedua

komponen tersebut diikat oleh beberapa lembar tali baja tarik pada

kedua sisi ujung tali tersebut, dan tali meingkar atau memeluk

sebagian permukaan roda puli. Masing-masing tali duduk pada

alurnya dalam keadaan tegang. Bentuk alur direncana khusus untuk

puli tertentu sesuai dengan perencanaan sistem tarikan. Jika roda tarik

berputar, maka atas gaya gesek yang terjadi anatar roda dengan tali-

tali, akan menarik dan mengangkat kereta serta bersamaan

menurunkan bandul pada ujung tali yang lain, atau sebaliknya jika

arah putaran roda terbalik.

2.2 Tali Baja

Tali baja digunakan secara luas pada mesin-mesin pengangkut sebagai

perabot pengangkat. Dibandingkan dengan tali, tali baja mempunyai keunggulan

sebagai berikut:

1. Lebih ringan.

2. Lebih tahan terhadap sentakan.

3. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi tinggi.

4. Keandalan operasi yang lebih tinggi.

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

Didalam proses pembuatannya kawat baja diberi perlakuan panas tertentu dan

8

digabung dengan penarikan dingin, sehingga menghasilkan sifat mekanis kawat baja

yang tinggi.

Tali baja dibuat dengan mesin khusus; pertama-tama kawat dililitkan menjadi

untaian dan kemudian dianyam lagi menjadi tali bulat. Kedua proses berlangsung

secara bersamaan untaian dililitkan pada inti yang terbuat dari rami, asbes, atau

kawat baja yang lunak. Inti asbes dan kawat baja digunakan untuk tali yang

beroperasi pada suhu yang tinggi. Akan tetapi, inti kawat akan mengurangi

kefleksibelan tali dan biasanya hanya digunakan untuk tali yang mengalami gaya

tekan yang tinggi, misalnya digulung beberapa lapis pada drum.

Tali baja tarik khusus untuk elevator harus dibuat dari kawat baja yang cukup

kuat, tetapi cukup lemas tahan tekukan, dimana tali tersebut bergerak bolak-balik

melalui roda. Batas patah kawat baja ialah kira-kira 19.000 kgf/cm2 atau 190

kgf/mm2. Konstruksi tali terdiri dari 8 pintalan yang dililitkan dengan inti di tengah

dari serat manila henep, yang mengandung miyak lumas. Tiap-tiap pintalan terdiri

dari 19 kawat yaitu 9.9.1, artinya 9 kawat diluar, 1 dipusat dan 9 lagi diantaranya.

Biasanya 9 kawat yang diluar dibuat dari baja lunak (130 kgf/mm2) agar

menyesuaikan gesekan dengan roda besi tuang, tanpa menghasilkan keausan

berlebihan. Konstruksi tali sering disebut atau ditulis 8 x 19 atau 8 x 9.9.1.

9

Gambar 2.1 Wire Rope Components [2]

Gambar 2.2 Tali baja 8 x 19 [2]

10

Keselamatan penumpang elevator sangat bergantung dari tali baja tarik. Oleh

karena itu faktor keamanan cukup besar, yaitu untuk 12 untuk lift berkecepatan 420

m/m, dan menurun sampai 8 untuk elevator berkecepatan 45 m/m.

Tabel 2.1 Batas Patah Tali Baja Tarik 8 x 19 [2]

Dilihat dari segi arah pilinan, tali dibedakan atas 2 jenis yaitu :

1. Regular lay, jika arah pilinan kawat berlawanan dengan arah lilitan dan

strand

2. Lang lay, jika arah pilinan kawat sama searah dengan lilitan dan stand.

Diameter Nominal

(mm)

Perkiraan Berat

(kg/m)

Batas Patah Maximal

(Kawat 130/160 kgf/mm2)

6.30 0.13 1.650

8.00 0.21 2.500

9.50 0.30 3.690

11.00 0.42 5.000

12.70 0.54 6.500

14.30 0.68 8.100

15.90 0.83 10.050

19.00 1.65 14.400

11

Keuntungan dari lang lay ialah kemuluran tali lebih kecil yaitu 0.1 % hanya

dibanding dengan regular lay 0.5%. Tekanan pada alur puli lebih kecil sehingga

lebih awet dan lebih luwes, tidak mempunyai sifat kaku (menendang) saat mau

dipasang. Lang lay dipakai untuk instalasi elevator berkecepatan tinggi diatas 300

m/menit, dan jarak lintas diatas 200 m.

Lang lay juga lebih tahan terhadap fatigue, tetapi batas patah lebih kecil kira-

kira 10% dibanding dengan regular lay. Umpama pada tali berdiameter 13 mm,

untuk regular lay batas patah 6500 kgf, sedangkan pada lang lay sebesar kira-kira

5800 kgf.

Gambar 2.3 Types of lay [4]

Kabel baja yang merupakan sarana untuk pengangkatan mempunyai sifat-

sifat yang berbeda dengan rantai, yaitu :

12

Kelebihan :

a) Tahan terhadap beban kejut.

b) Bila akan putus memperlihatkan tanda-tanda.

c) Elastis.

d) Tidak berisik bila digunakan.

e) Dapat digunakan untuk kecepatan angkat yang tinggi.

Kekurangan :

a) Tidak tahan terhadap korosi.

b) Sukar untuk ditekuk-tekuk, sehingga memerlukan drum atau teromol

penggulung yang besar.

c) Dapat mulur atau memanjang.

d) Cenderung untuk berputar.

Tali baja mempunyai umur. Panjang umur tergantung hal-hal berikut ini:

a) Cara pentalian (roping) atau jumlah tekukan selama dioperasikan. Roping 1 :

1 lebih awet dibanding roping 2 : 1

b) Tekanan/tegangan (dalam kgf) dan hubungannya dengan kecepatan

c) Diameter roda tarik (traction sheave) dan diameter roda lain yang dilalui tali

d) Keseragaman tegangan dari tiap-tiap tali

e) Jenis konstruksi tali dianjurkan jumlah minimal lilitan (strands) adalah 8 agar

lemas (flexible)

13

f) Jumlah Start stop Per Hour (SPH)

g) Besaran hubungan traksi (traction relation) terhadap bata slip

h) Lingkungan (corrosive environtment)

i) Cara penanganan (handling) dan cara penyimpanan

Dalam perencanaan, maka tali harus berumur minimal 5 tahun, sedangkan roda

tarik dapat berumur 10 s/d 15 tahun. Dalam kenyataannya banyak roda tarik berumur

sampai 20 tahun, dan banyak tali baja berumur dibawah 5 tahun. Berikut beberapa

contoh konstruksi (bentuk) tali baja.

Gambar 2.4 Konstruksi Tali Baja [4]

Fenomena yang sangat rumit terjadi dalam pengoperasian tali, banyak

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

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

14

lentur dan puntir, serta ditambah dengan saling menekan dan bergesekan diantara

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

analisis hanya pada pendekatan tingkatan tertentu. Lagipula bila tali melewati puli

dan drum, kawat pada bagian terluar akan mengalami kikisan yang akan mengurangi

kekuatan tali tersebut.

Percobaan - percobaan menunjukkan bahwa umur tali sangat dipengaruhi

oleh kelelahan. Diketahui juga bahwa setiap tali hanya dapat mengalami lengkungan

tertentu yang telah melewati batas ini akan rusak dengan cepat.

Tergantung pada jumlah lengkungan, umur tali dapat ditentukan dengan

memakai perbandingan

(Dmin adalah diameter minimum puli atau drum dan d

ialah diameter tali) dan

( diameter kawat pada tali). Penyelidikan

menunjukkan bahwa dengan perbandingan

yang sama, umur tali kira-kira

berbanding terbalik dengan jumlah lengkungan. Satu lengkungan diasumsikan

sebagai perubahan tali dari kedudukan lurus menjadi kedudukan melengkung atau

dari kedudukan melengkung menjadi kedudukan lurus. Lengkungan berbalik yakni

menuju arah berlawanan dengan lengkungan sebelumnya mengurangi umur tali

sebanyak setengahnya, atau kira-kira sebanding dengan dua buah lengkungan ke arah

yang sama. Jumlah lengkungan yang ditentukan oleh jumlah titik (puli,drum) tepat

tali lewat, lengkungan dalam satu arah pada titik tersebut setara dengan lengkungan

variabel setara dengan lengkungan ganda.

15

Untuk mendapatkan umur tali yang seragam, pengaruh jumlah lengkungan

harus dikompesasikan dengan suatu perubahan pada perbandingan

.

Tabel 2.2 Jumlah Lengkungan [4]

Jumlah

Lengkungan

Jumlah

Lengkungan

Jumlah

Lengkungan

1 16 7 30 13 36

2 20 8 31 14 37

3 23 9 32 15 37,5

4 25 10 33 16 38

5 26,5 11 34

6 28 12 35

Pemeriksaan umur tali dilakukan sebagai berikut. Berdasarkan metode

penggantungan muatan menggunakan tabel 2 untuk mencari

. Dengan

menyatakan diameter tali dengan rumus: , maka diperoleh

(1)

Keterangan:

= Diameter satu kawat

i = Jumlah kawat dalam tali

16

Setiap wayar dalam lengkungan tali yang dibebani suatu tekanan yang

komplit yaitu tension, bending stress, dan twisting stress dikombinasikan dengan

tekanan dan gosokan (rubbing) timbal balik dari wayar dan strand. Pengalaman

menunjukkan bahwa umur tali baja sangat tergantung pada fatigue (kelelahan).

Jadi umur tali akan sangat tergantung pada frekuensi pembengkokan dari tali

tersebut, jadi dari jumlah pembengkokan /nomor bengkokan (Number of Bent, NB)

didefinisikan sebagai jumlah titik-titik pada puli atau drum sebagai titik tolak datang

atau pergi dari tali. Untuk mengetahui besarnya tegangan pada tali dalam keadaan

terbeban dapat digunakan :

(2)

Keterangan:

= Ultimate breaking strength dari wayar (kg/cm2)

K = Faktor keamanan dari tali

S = Tegangan tali (Kg)

A = Luas penampang (m2)

E = Modulus elastis tali = 2.100.000 kg/cm2

E = 3/8 E (Modulus elastis tali yang telah dikoreksi)

E = 800.000 kg/cm2

17

Dari rumus (2) diatas, dapat diperoleh rumusan sebagai berikut:

(3)

Keterangan:

S = Ditentukan berdasarkan spesifikasi pesawat angkat (mekanisme sistem puli)

(Kg)

b = Ditetapkan berdasarkan material wayar (Kg/cm2)

K = Ditentukan berdasarkan jumlah wayar yang patah tiap jarak antara (t)

d/Dmin = Ditentukan berdsarkan NB dari sistem puli

E = Ditentukan berdasarkan material wayar (Kg/cm2)

i = Ditentukan berdasarkan konstruksi dari tali

Tali hanya boleh diperiksa satu kali terhadap pengecekan tegangan tarik

sesuai dengan rumus:

(4)

Keterangan:

S = Tarikan maksimum yang diinginkan pada tali (Kg)

P = Kekuatan putus tali sebenarnya,, (Kg)

18

K = Faktor keamanan tali

Tarikan kerja maksimum pada bagian tali dari sistem puli beban Sw dihitung

dengan rumus:

(5)

Keterangan:

Q = Berat muatan yang diangkat (Kg)

n = Jumlah muatan tali yang menyangga muatan

= Efisiensi puli

1 = Efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekakuannya ketika menggulung

pada drum yang diasumsikan sebesar 0,98.

2.2.1 Perhitungan Daya (Kekuatan Batas Kelelahan) Tali Kawat Baja dengan

Metode Profesor Zhitkov

Bermula dri kenyataan bahwa kerusakan tali diakibatkan oleh kelelahan

bahan dan setiap tali hanya dapat mengalami lengkungan dalam jumlah tertentu, para

peneliti telah melakukan percobaan untuk mencari hubungan antara umur tali dengan

berbagai faktor yang menyebabkan keausan dan menentukan jumlah lengkungan

yang telah melampaui batas yang akan terjadi kerusakan tali pada tali kasus.

19

Metode perhitungan daya tahan tali kawat harus dilakukan secara ilmiah dan

berguna dalam prakteknya. Dalam mendesain peralatan pengangkat, pendesain

peralatan pengangkat, pendesain harus selalu memperhatikan ketergantungan umur

pakai tali pada ukuran puli dan drum, beban, konstruksi tali dan faktor lainnya.

Metode perhitungan daya tahan tali kawat yang dijelaskan berikut dihasilkan

oleh penelitian bertahun-tahun yang dilakukan di Hammer dan Sikcle Works.

Berbagai konstruksi tali yang berdiameter dari 3 mm sampai 28 mm diuji dengan tiga

buah mesin khusus untuk menentukan metalurgi, produksi, desain, dan operasi yang

menentukan kekuatan tali.

Pada tahap pertama, karakteristik umur tali dikumpulkan dari semua

pengujian dalam bentuk grafik yang menghasilkan hubungan:

z = f1 () dan z = f2

data ini kemudian dipakai untuk menggambarkan suatu diagram akan menunjukkan

hubungan

dengan berbagai jumlah lengkungan tali dan untuk

mendapatkan secara matematis rumus desain:

(6)

Keterangan:

= Perbandingan diameter drum dan puli dengan diameter tali

20

m = Faktor tergantung pada jumlah lengkungan berulang tali z selama periode

keausannya sampai tali tersebut rusak

= Tegangan tarik sebenarnya pada tali (Kg/mm2)

C = Faktor yang memberi karakteristik konstruksi tali dan kekakuan tali dan

kekuatan tarik maksimum bahan kawat

C1 = Faktor yang tergantung pada tali

C2 = Faktor ini menentukan faktor produksi dan operasi tambahan, yang tidak

diperhitungkan oleh faktor C dan C1.

2.3 Puli dan Drum

2.3.1 Puli

Puli dibuat dengan desain tetap dan bebas. Puli dengan as yang tetap disebut

juga dengan puli penuntun karena berfungsi untuk mengubah arah peralatan

pengangkat.

Suatu sistem puli adalah gabungan beberapa puli bebas dan puli tetap atau

puli-rantai. Ada sistem puli untuk bati gaya dan untuk bati kecepatan alat pengangkat

ini kelebihan kecepatan. Alat pengangkat yang menggunakan puli untuk bati

kecepatan, misalnya pada lift hidrolik dan pneumatik. Sistem puli yang berfungsi

sebagai perabot pengangkat bebas tidak begitu penting; penggunaan sistem puli

yang terutama untuk mentransmisikan daya terdapat pada derek dan crane.

Roda puli tali terdapat berupa desain tetap, bergerak dan kompensasi.

Biasanya roda puli ini terbuat dari coran (besi kelabu atau baja) atau lasan. Efisiensi

21

0,96 -0,97 dengan memperhitungkan gesekan pada bantalan. Diameter roda puli

untuk tali rami tidak boleh kurang dari 10 d , dengan d = diameter tali. Untuk tali

kawat diameter minimum roda pulinnya ditentukan dari rumus D 1 2 d. Keliling

pelek roda puli dibuat sedemikian rupa sehingga tali tidak akan macet pada alurnya

dan dapat bergerak cukup bebas terhadap bidang pusat roda puli tersebut. Untuk

mencegah agar tali yang keluar menyimpang dari alur sisi dalam roda puli tanpa

terjadi perlengkungan yang tajam (sudut simpang a), titik pusat e dari penampang tali

harus berada di dalam alur.

2.3.2 Drum

Biasanya drum untuk tali rami termasuk jenis polos dengan flens yang tinggi

yang memungkinkan tali tergulung atas beberapa lapis. Hal ini memungkinkan

panjang drum dapat diperpendek. Diameter drum dipilih dengan perbandingan yang

sama dengan rda puli: D 10 d.

Drum untuk tali kawat baja terbuat dari besi cor, kadang dari besi tuang atau

konstruksi lasan. Dengan memperhitungkan gesekan pada bantalan efisiensi

0,95. Diameter drum tergantung pada diameter tali. Untuk drum penggerak daya,

drum harus selalu dilengkapi dengan alur heliks sehingga tali akan tergulung secara

beragam dan keausannya akan berkurang. Jari-jari alur heliks harus dipilih tidak

menyebabkan kemacetan tali.

22

Gambar 2.5 Dimensi Alur Drum [4]

Tabel 2.3 Dimensi Alur Drum [4]

Diameter

Tali

d

r1 Standar Dalam

S1 C1 S2 C2 R2

4,8 3,5 7 2 9 4,5 1,0

6,2 4,0 8 2 11 5,5 1,5

8,7 5,0 11 3 13 6,5 1,5

11,0 7,0 13 3 17 8,5 1,5

13,0 8,0 15 4 19 9,5 1,5

15,0 9,0 17 5 22 11 2,0

19,5 11,5 22 5 13,5 13,5 2,0

24,0 13,5 27 6 16,0 16,0 2,5

28,0 15,5 31 8 18,0 18,0 2,5

34,5 19,0 38 10 22,0 22,0 3,0

23

39 21,0 42 12 24,5 24,5 3,5

Drum dengan satu tali tergulung hanya mempunyai satu arah heliks ke kanan;

drum yang didesain untuk dua tali diberi dua arah heliks ke kanan dan ke kiri.

Jumlah lilitan pada drum untuk satu tali adalah

(7)

Keterangan:

i = Perbandingan sistem tali

H = Tinggi angkat (mm)

D = Diameter drum (mm)

Angka 2 ditambahkan untuk lilitan yang menahan muatan.

Standar ini diterapkan pada drum untuk crane yang dicor. Dengan menyisakan

panjang sebesar 5s untuk menahan tali dan untuk kedua sisi flens didapat

keseluruhan panjang drum

.... (8)

Bila dua tali digulung pada satu drum (sistem puli majemuk) panjang toal

drum akan menjadi

+ I1 ... (9)

24

Dengan lame ialah jarak pada bagian tengah drum, antar heliks ke kanan dan

ke kiri yang sesuai dengan desainnya. Karena jarak dua lilitan penahan harus

disediakan pada setiap sisinya, dan mengambil 4s untuk tali yang diikat pada tiap

setiap sisi dan flens sisinya. Nilai ini telah diperhitungakan dengan rumus diatas.

Tebal dinding drum dari besi cor dapat ditentukan dari rumus empiris berikut:

= 0,02 D + (06 sampai dengan 1,0) cm (10)

keterangan:

D = diameter drum

Selama beroperasi drum mengalami gabungan pembebanan torsi, lentur dan

tekan. Kedua regangan pertama akan menyebabkan tegangan yang cukup

berpengaruh pada drum yang sangat panjang.

Karena pembebanan tekan lebih berpengaruh maka harus diperkirakan

terlebih dahulu. Anggaplah memisahkan dari badan drum satu cincin setengah

lingkaran dengan tebal , dengan lebar kisar tali s: pengaruh setengah cincin yang

terpisah ini digantikan dengan gaya tarik 2s.

Gaya yang terjadi pada elemen luas dF = Rds akan berjumlah: ds = Rdsp,

dengan p adalah tekanan normal pada satuan permukaan drum. Jumlah proyeksi

semua gaya elementer pada bidang vertikal akan menjadi:

2S = 2

cos = 2 Rsp

cos d = 2 Rsp

Sehingga

25

P =

Karena permukaan drum dikenai gaya yang didistribusikan secara merata

dengan intensitas sebesar p, maka drum dapat dianggap sebagai silinder dengan

tekanan luar, yang tegangan pada dindingnya ditentukan dengan rumus Lame yang

terkenal itu.

Tegangan pada permukaann dalam silinder menurut rumus Lame adalah:

Dan pada permukaan luarnya

Bila Pmasuk = 0, Pkeluar = p dan d = D - 2, maka akan didapatkan setelah transformasi

sebenarnya, tegangan tekan maksimal pada permukaan dalam drum.

Dengan mengangap pecahan

1 didapatkan rumus pada umumnya untuk

perhitungan

(11)

26

Nilai yang diijinkan untuk kelas (C4) 15-32 (besi-cor) = 1000 kg/cm2, untuk

nilai baja cor sampai dengan 1600 Kg/cm2 dan untuk lasan sampai 1800 kg/cm

2.

Ketika menghitung pengaruh tegangan kompleks pada drum akibat beban

lentur dan torsi yang terjadi bersamaan, tegangan yang diijinkan dapat untuk

besi cor kelabu sampai 230 Kg/cm2. Untuk baja cor sampai 1200 Kg/cm

2 dan untuk

drum lasan sampai 1400 Kg/cm2.

2.4 Keseimbangan

2.4.1 Pengertian

Pengertian keseimbangan ada 2 macam yaitu: static balance dan dynamic

balance

a. Static balance ialah keseimbangan badan kereta duduk pada rangka dan

landas, yang ditumpu oleh karet isolasi peredam getaran. Bagian ujung atas

badan kereta ditumpu dengan rol-rol karet pada sisi kiri-kanan dan

bersandar pada rangka kereta (stiles). Jika kereta dalam keadaan seimbang

betul, maka rol-rol tersesbut tidak atau hampir tidak menekan rangka, kecuali

jika terjadi getaran. Begitu pula roda luncur pemandu (guide roller) tidak

terlalu menekan pada permukaan rel, sehingga hambatan (friction) sangat

minim.

b. Dynamic balance ialah keseimbangan antara berat kereta kosong plus beban

tertentu (overbalance) terhadap berat bobot imbang (counterweight). Faktor

keseimbangan (overbalance atau OB) biasanya sebagai berikut:

27

Lift berkapasitas Q = 1200 kg keatas, OB = 0,42 sampai 0,40

Lift berkapasitas Q = 600 kg s/d 1150 kg, OB = 0,45

Lift berkapasitas Q = 300 kg s/d 580 kg, OB = 0,50 sampai 0,55

2.4.2 Manfaat

Angka-angka keseimbangan tersebut diatas diperoleh dari rata-rata beban

didalam kereta yang diangkut naik maupun turun sepanjang hari, dengan demikian

lift diharapkan lebih banyak (sering) bekerja dalam keadaan seimbang, dengan

penghematan tenaga listrik yang terpakai. Pada saat lift bekerja naik maupun turun

dalam keadaan sempurna seimbang, maka besaran arus (Ampere) umpan tenaga

listrik yang terpakai paling rendah dan nilainya persis sama, saat naik dan turun.

Tenaga listrik yang minimm tersebut hanya dipakai untuk mengatasi

hambatan/gesekan (friction) yang mungkin timbul antara sepatu luncur dengan rel

pemandu dan hambatan pada bantalan-bantalan roda puli, roda kereta, roda pemandu,

juga akibat tekukan-tekukan tali dan heat loss dalam motor.

Jika lift dalam keadaan penuh arah turun, maka sebenarnya motor diputar

oleh gerakan kereta turun, dengan gaya sebesar (1 - 0,425) x kapasitas. Motor

berubah menjadi generator, yang menghasilkan tenaga listrik untuk lift sebelahnya

atau peralatan lain dalam bangunan (regenerating system dalam close loop circuit).

Jika tinggi lintas lift melebihi 30 meter (kira-kira 8 lantai), maka berat tali

baja tarik harus diimbangi dengan tali baja kompensasi. Tali kompensasi tersebut

dipasang dibawah kereta ujung yang satu dan dibawah bobot imbang pengikatan

28

ujung yang lain. Ujung lengkungan tali ada di pit melalui roda penegang yang diikat

ke dasar pit.

Untuk lift kecepatan tinggi mulai 240 m/min pengikatan roda penegang

dilengkapi dengan shock-breaker jenis minyak hidrolis. Dengan cara tersebut, maka

berat tali baja tidak mempengaruhi keseimbangan sepanjang lintas.

2.4.3 Pelaksanaan Lapangan

Pada waktu pelaksanaan pekerjaan pemasangan bobot imbang sementara

dibuat seimbang sama berat dengan bobot kereta kosong yaitu tidak semua filler

weight dipasang dalam rangka bobot imbang. Dengan demikian kereta dapat dipakai

oleh teknisi pemasang untuk bekerja didalam ruang luncur naik maupun turun.

Kemudian setelah testing awal selesai, maka filler weight sisanya dapat dimasukkan

dalam rangka secukupnya.

2.5 Tarikan dan Slip

2.5.1 Gaya Gesek

Kemampuan traksi (traction ability) dari mesin hanya mengandalkan gaya

gesek antara tali baja dengan roda puli (traction sheave) dari besi tuang. Besarnya

gaya gesek ialah selisih antara tegangan pada tali tegang dikurangi oleh tegangan

pada tali kendor atau G = T1 T2 (statis). Faktor yang menentukan kekuatan gaya

gesek ialah:

29

a. Dua jenis bahan yang bergesek. Dalam hal ini antara baja dengan besi tuang.

Koefisien gesek f = 0,11 jika kering, dan 0,9 jika berminyak. Tarikan akan

lebih baik jika tali tidak diminyaki berlebihan.

b. Sudut kontak (arc of contact) tali memeluk roda puli. Umpama, tarikan akan

lebih baik jika sudut kontak 180o (3,14 radian) dibanding sudut kontak 165

o

(2,88 radian), yaitu jika mesin menggunakan roda penyimpang (deflektor

sheave).

c. Bentuk alur (groove) dudukan tali pada permukaan keliling roda puli, yaitu

ada 3 macam:

Bentuk V atau disebut flat seating

Bentuk U atau disebut round seating dan

Bentuk U dengan undercut dibagian dasar alur.

2.5.2 Hubungan Traksi

Rumus hubungan traksi (traction relation) batas mulai slip (creep) keadaan

statis ialah sebagai berikut:

(12)

Dan rumus besaran gaya gesek adalah:

... (13)

Dimana:

30

disebut hubungan traksi (traction relation) keadaan statis

adalah gaya pada tali tegang

adalah gaya pada sisi tali kendor

adalah angka dasar logaritm, yaitu 2,718

F adalah koefisien gesek bahan 0,10 0,12

adalah sudut kontak (arc of contact) dalam radian, yaitu 180o = 3.14 radian

K adalah koefisien bentuk alur

1,0 untuk round seating (U groove)

1,1 untuk bentuk alur U dengan undercut 30o


1,3 untuk bentuk alur U dengan undercut 90o dan


2,0 untuk bentuk alur V 60o atau flat seating

31

T1 T2

To Car

Hitch To Cwt

Hitch

Gambar 2.6 Posisi T1 dan T2 [2]

Agar tidak terjadi slip (keadaan statis), maka

harus lebih kecil dari

2.5.3 Batas Slip Dinamis

a. Jika

lebih besar dari , maka akan terjadi geser (slip) antara roda

tarik yang berputar dengan tali baja, berarti kereta penuh muatan tidak dapat

diangkat atau bobot imbang mau turun walaupun roda puli tetap berputar.

Usahakan

lebih kecil 20% dari batas slip

b. Dalam perencanaan

harus paling sedikit sama dengan o,8 kali

(atau 80%) karena adanya gaya dinamis saat perlambatan dan percepatan.

32

Dengan demikian saat terjadi percepatan (lift berangkat) danperlambatan (lift

mau berhenti) tidak terjadi slip. Jika besaran percepatan/perlambatan a = 1,10

m/s2, maka besaran hubungan traksi (traction relation) TR berubah menjadi:

(14)

Atau TR = T1/T2 x Cd

Keterangan:

TR adalah traction relation dinamis atau TRD

Cd adalah faktor dinamis (dynamic constant)

a adalah percepatan

g adalah percepatan gaya tarik bumi = 9,80 m/s2

sehingga a/g = 0,113, atau 1 + a/g = 1,113 dan 1- a/g = 0,887. Maka

hubungan tarik:

T1/T2 (1,113/0,887) = 1,255 T1/T2 (15)

Kesimpulan: 1,255 T1/T2 = atau Batas slip dinamis adalah:

T1/T2 = 0,80 ... (16)

Agar tidak terjadi slip (atau geser) saat percepatan dan perlambatan, maka

T1/T2 harus lebih kecil dari 0,80

2.6 Efisiensi dan Daya

2.6.1 Pengertian

Efisiensi atau hasil guna adalah angka perbandingan antara kerja yang

dihasilkan dengan energi yang diumpankan. Selisih diantar keduanya adalah energi

33

yang hilang menjadi panas akibat gesekan (friction) dibantalan, sepatu atau roda

luncur pada rel pemandu, tekukan tali, gesekan roda gigi dan heat loss motor listrik.

Hasil kerja nyata (usaha mekanis) berupa energi potensial yaitu beban yang diangkat

kali jarak kerja (lintas). Daya P (power) adalah kelanjutan energi berkaitan dengan

waktu. Jika energi menigkat dengan waktu (lift naik beban penuh), maka daya adalah

hasil pembagian energi per satuan waktu (HP) atau kilo Watt (kW).

2.6.2 Efisiensi

Efisiensi sangat bergantung dari sistem yang dipilih. Biasanya sistem yang

sangat efisien, menuntut harga lebih mahal pada awal investasi, tetapi setelah sekian

tahun akan menjadi lebih hemat (ekonomis).

Efisiensi sistem lift terdiri dari:

Efisiensi tarikan 1 = 0,90

Efisiensi mesin 2 = 0,95 mesin tanpa gigi reduksi (gearless machine)

Efisiensi tarikan 2 = 0,55 s/d 0,80 mesin menggunakan transmisi gigi

reduksi (geared machine)

Efisiensi motor 3 = 0,97 (3% hilang sebagai heat loss)

Efisiensi transmisi gigi reduksi (reduction gear) adalah kira-kira sebagai berikut:

A. Roda gigi ulir/cacing (worm gear): efisiensi tergantung jumlah gigi ulir

Dengan satu gigi ulir 2 = 0,55

34

Dengan dua gigi ulir 2 = 0,60

Dengan tiga gigi ulir 2 = 0,75

B. Roda gigi helikal (helical gear) 2 = 0,8

2.6.3 Daya atau Output

Dapat dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

Poutput dalam kilo Watt

Q adalah kapasitas maksimal lift dalam kg

V adalah kecepatan nominal lift dalam m/min

OB adalah Faktor Keseimbangan

T adalah Efisiensi total sistem = 1 x 2 x 3

6120 adalah angka konversi kgm/m ke kW

35

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Pokok Bahasan

Sistem Pengangkat home lift pada umumnya menggunakan winding drum,

yaitu menggunakan puli berulir yang berfungsi untuk mengangkat dan menurunkan

kabin yang terletak pada bagian bawah lift. Untuk sistem ini dibutuhkan motor

dengan daya yang lebih besar dibandingkan dengan menambahkan beban

penyeimbang seperti yang sering dipergunakan pada lift gedung bertingkat tinggi.

Sehingga daya keluaran mesin bisa diperkecil.

3.2 Penjabaran Tugas

Syarat-syarat yang harus dipenuhi dalam proses perancangan ini adalah:

1. Perancangan mengikuti standar SNI untuk bidang home lift, meliputi unsur

keselamatam, dimensi dan mekanisme.

2. Dimensi dalam perancangan sistem gerak home lift didesain untuk rumah 3

lantai.

Daftar spesifikasi atau daftar syarat-syarat dalam perancangan dapat dilihat

dari apa yang harus dipenuhi (demand) dan hal yang tidak harus ada (wishes) dalam

perancangan agar didapatkan sistem angkat home lift yang mampu bergerak.

36

Tabel 3.1 Spesifikasi Rancangan

DAFTAR SPESIFIKASI PERANCANGAN HOME LIFT

Demand or

Wishes

Persyaratan

D

D

D

D

W

Gaya

Mampu menggerakkan traction sheave sehingga kabin lift

dapat naik-turun

Sistem

Dalam perancangan, traction sheave mampu menggerakkan

kabin lift dan beban penyeimbang tanpa adanya slip

Material

Sesuai dengan standar yang biasa dipergunakan

Fungsi

Meningkatkan efisiensi motor

Biaya

Biaya produksi dan operasional se-ekonomis mungkin

37

3.3 Struktur Fungsi

3.3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan

Fungsi ini digambarkan dengan diagram blok yang menunjukkan hubungan

antara masukan dan keluaran, dimana masukan dan keluaran tersebut berupa aliran

sinyal, material dan energi. Struktur fungsi keseluruhan dari sistem penggerak home

lift dapat dilihat pada gambar diagram blok ini ditunjukkan hubungan antara

masukan dan keluaran.

Home Lift yang sudah

dimodifikasi

Energi

Sinyal

Energi

Sinyal

Gambar 3.1 Struktur Fungsi Keseluruhan

3.3.2 Sub Struktur Fungsi

Dari hasil analisis di atas, dapat ditentukan fungsi-fungsi yang mempengaruhi

sistem gerak home lift. Susunan dari beberapa fungsi ini membentuk suatu struktur

fungsi. Pada gambar dibawah ini memperlihatkan struktur sub fungsi.

38

Sinyal

PengendaliSwitch Pengendali Motor Listrik

Sistem Penggerak Home

Lift yang Sudah

Dimodifikasi

Kabin Lift Naik/Turun

Energi Listrik

Gambar 3.2 Struktur Sub Fungsi

3.4 Prinsip Solusi Untuk Sub Fungsi

Dalam pencarian soludi dari masing-masing sub fungsi ditekankan bahwa

pemecahan masalah yang diperoleh, bertujuan untuk mendapatkan sebanyak

mungkin variasi solusi. Setelah prinsip solusi sub fungsi telah dibuat, maka perlu

dilakukan kombinasi, sehingga terbentuk suatu sistem yang paling menunjang.

39

Tabel 3.2 Prinsip Solusi Sub Fungsi

No Prinsip

Solusi

Sub Fungsi

1 2

1. Energi Listrik -

2. Sistem Pengangkat Winding Drum

Type

Traction System

3. Beban Penyeimbang Ada Tidak ada

3.4.1 Kombinasi Prinsip Solusi

Setelah prinsip solusi sub fungsi telah dibuat, maka perlu dilakukan

kombinasi, sehingga terbentuk sistem yang paling menunjang. Kombinasi yang ada

ini dibagi-bagi lagi dalam beberapa varian.

Tabel 3.3 Kombinasi Prinsip Solusi Sub Fungsi Varian 1

40

No Prinsip

Solusi

Sub Fungsi

1 2

1. Energi Listrik -


Type

Traction System


Layout varian 1:

Energi yang digunakan adalah listrik

Sistem pengangkat yang digunakan adalah winding drum type

Tidak menggunakan beban penyeimbang

Keuntungan dari Varian 1 ini adalah tidak membutuhkan ruang yang besar dalam

proses pemasangan karena pada sistem ini tidak menggunakan beban penyeimbang

dan posisi mesin terletak dibawah ruang luncur.

Kerugian dari Varian 1 ini adalah daya keluaran motor besar dikarenakan pada

sistem ini tidak dilengkapi dengan beban penyeimbang dan juga membuat biaya

listrik besar. Dengan posisi motor yang terletak dibawah ruang luncur dapat merusak

motor pada saat banjir.

41


No Prinsip

Solusi

Sub Fungsi

1 2

1. Energi Listrik -


Type

Traction System


Layout varian 2:


Sistem pengangkat yang digunakan adalah winding drum type

Menggunakan beban penyeimbang

Keuntungan dari Varian 2 ini adalah dengan menambahkan beban penyeimbang

pada sistem ini maka dapat mengurangi daya keluaran motor, dapat mengurangi

biaya listrik dan tidak dapat merusak motor pada saat banjir karena letak motor yang

berada di atas ruang luncur.

Kerugian dari Varian 2 ini adalah membutuhkan ruang yang besar dalam proses

pemasangan dan juga untuk meletakkan posisi beban penyeimbang. Dengan

42

menambahkan beban penyeimbang pada sistem ini maka dibutuhkan desain traction

sheave yang baru.


No Prinsip

Solusi

Sub Fungsi

1 2

1. Energi Listrik -


Type

Traction System


Layout varian 3:


Sistem pengangkat yang digunakan adalah Traction system

Menggunakan beban penyeimbang

Keuntungan dari Varian 3 ini adalah dengan memakai beban penyeimbang pada

sistem ini maka dapat mengurangi daya keluaran motor dan dapat mengurangi biaya

listrik. Untuk sistem ini peletakkan motor berada di atas ruang luncur, sehingga tidak

dapat merusak motor pada saat kondisi banjir.

43

Kerugian dari Varian 3 ini adalah membutuhkan ruang yang besar untuk proses

pemasangan. Kekurangan sistem ini juga terdapat dalam proses naik/turun kabin lift,

karena dengan kabin lift yang berkurang beratnya akan terjadi slip.

Tabel 3.6 Matriks Solusi Sub Fungsi

No Prinsip

Solusi

Sub Fungsi

1 2

1. Energi Listrik -


Type

Traction System


Dari tabel 3.5 dihasilkan varian-varian sebagai berikut yang berdasarkan

kombinasi prinsip solusi:

Varian 1 (V1): 1.1 2.1 3.2

Varian 2 (V2): 1.1 2.1 3.1

Varian 3 (V3): 1.1 2.2 3.1

44

3.4.2 Pemilihan Varian Terbaik

Dari kedua jenis varian yang didapatkan, akan dipilih satu varian yang

dianggap paling baik dan memenuhi beberapa aspek yang diinginkan oleh perancang.

1. Varian 1 terdapat kekurangan berupa daya keluaran motor yang besar maka

biaya listrik relatif besar dan dengan posisi motor yang di bawah sangat

berbahaya jika dalam keadaan banjir.

2. Varian 2 dianggap yang paling baik. Varian ini membutuhkan ruang yang

besar untuk proses pemasangan dan juga adanya beban penyeimbang pada

sistem. Namun, kelebihan sistem ini dapat mengurangi daya keluaran motor

dan dapat mengurangi biaya listrik. Untuk sistem ini posisi motor terletak

diatas sehingga tidak berbahaya dalam keadaan banjir.

3. Varian 3 memang memiliki beban penyeimbang sehingga dapat mengurangi

daya keluaran motor, mengurangi biaya listrik, dan juga posisi motor yang di

atas. Tetapi dengan menggunakan kabin lift yang beratnya sudah berkurang

sistem ini tidak bisa berfungsi karena sering terjadi slip, baik kabin lift naik

atau turun.

Secara keseluruhan, pemilihan ke tiga jenis varian di atas dapat dilihat dalam tabel

3.7.

45

Tabel 3.7 Pemilihan Solusi Terbaik

Selection Chart

Kriteria Pemilihan:

( + ) Ya

( - ) Tidak

( ? ) Kurang informasi

( ! ) Periksa Speseifikasi

Keputusan:

( + ) Solusi yang dicari

( - ) Hapuskan Solusi

( ? ) Kumpulkan Informasi

( ! ) Lihat Spesifikasi Untuk Perubahan

Memenuhi tugas keseluruhan

Memenuhi daftar kehendak

Secara prinsip dapat diwujudkan

Efisiensi waktu

Sesuai dengan keinginan perancang

Perawatan dengan keselamatan

Biaya yang diijinkan

Sv A B C D E F G Penjelasan Kep

V1 - + + + - + + Tidak Sesuai keinginan

perancang

-

V2 + + + + + + + Sesuai keinginan

perancangan

+

V3 - - + + - + + Tidak sesuai keinginan

perancang

-

46

3.5 Perancangan Wujud

3.5.1 Prinsip Kerja Alat

Pada sistem penggerak lift, slip sangatlah harus dihindari karena dengan

adanya slip maka kabin lift tidak akan bisa naik atau turun. Dengan menggunakan

kabin lift yang beratnya sudah berkurang maka slip akan sering terjadi, sehingga

untuk menghindari slip traction sheave akan di disain ulang untuk mampu

menghindari slip dengan cara melilitkan tali baja ke traction sheave.

Alat dibuat sebagai perwujudan dari sistem yang akan dibuat. Alat ini

dibangun sesuai dengan lay out bangunan home lift dengan 4 lantai. Perbedaannya

terletak pada motor dan adanya penambahan beban penyeimbang sehingga

dibutuhkan ruang yang sangat besar untuk proses pemasangan. Oleh karena itu tidak

semua ukuran yang telah ada di lay out dapat digunakan. Skala yang digunakan

adalah 1 : 10.

Sistem pengangkat home lift ini digerakkan oleh motor stepper yang juga

menggerakkan desain traction sheave yang baru, dengan tali baja yang dililitkan

pada traction sheave maka dapat menggerakkan kabin lift dan juga menggerakkan

beban penyeimbang. Alat ini juga dilengkapi dengan mikrokontroller yang berfungsi

untuk menggerakkan motor menuju lantai yang diinginkan, buka tutup pintu, dan

komponen keselamatan.

47

3.5.2 Rancangan Tata Letak dan Bentuk

Rancangan sistem penggerak home lift dengan menggunakan kabin lift yang

beratnya sudah berkurang adalah desain traction sheave yang seperti ulir, desain

tersebut bertujuan untuk memperbanyak sudut kontak tali baja dengan traction

sheave. Beberapa bagian rancangan sistem penggerak ini adalah traction sheave,

deflection sheave, tali baja, motor lift, dan beban penyeimbang.

Gambar 3.3 Desain Sistem Penggerak Home Lift

3.5.3 Perancangan Detil

Motor home lift

Untuk menentukan motor yang digunakan disesuaikan dengan kemampuan

motor seperti daya angkut, kecepatan dan daya motor. Jenis motor yang digunakan

adalah motor P-2000.

48

Gambar 3.4 Motor home lift yang digunakan

Desain traction sheave

Desain traction sheave ini berbeda dibandingkan dengan desain traction

sheave yang lainnya, traction sheave ini didesain seperti ini untuk memperbanyak

sudut kontak antara tali baja dengan traction sheave, traction sheave ini didesain

untuk menghindari peristiwa slip.

Gambar 3.5 Desain traction sheave

49

Desain Poros

Poros yang digunakan adalah poros bertingkat. Hal tersebut dikarenakan

untuk mempermudah pemasangan traction sheave dan pemasangan bearing. Di

bawah ini adalah rancangan poros.

Gambar 3.6 Desain Poros Bertingkat

Desain Bearing pada poros

Dalam perancangan suatu poros terdapat sebuah bearing yang berfungsi

untuk menahan gaya radial terhadap poros. Untuk ukuran diameter bearing,

memakai diameter luar sebesar 100 mm dan diameter dalam 65 mm. Berikut gambar

rancangan bearing.

50

Gambar 3.7 Desain Bearing

Pada sistem perancangan ini juga menggunakan mur, yang terletak pada

poros, berikut desain murnya.

Gambar 3.8 Desain mur

51

Pada sistem perancangan ini menggunakan beban penyeimbang, sehingga

dibutuhkan deflection sheave yang berfungsi untuk meneruskan tali baja menuju

beban penyeimbang. Berikut desain deflection sheave.

Gambar 3.9 Desain deflection sheave

Desain tali baja

Desain tali baja untuk sistem pengangkat ini mengikuti bentuk traction

sheave. Tali baja akan dililitkan 1 kali pada traction sheave, berikut adalah desain

tali baja.

52

Gambar 3.10 Desain Tali Baja

Desain beban penyeimbang

Sistem penggerak home lift ini menggunakan beban penyeimbang untuk

meringankan kerja motor. Berikut desain beban penyeimbang.

Gambar 3.10 Desain beban penyeimbang

53

3.6 Perwujudan Alat

Pada bagian ini akan dijelaskan bagian-bagian dari alat yang sudah

diwujudkan. Rangka yang terdapat dalam gambar adalah rangka yang memuat

komponen motor, komponen mikrokontroller dan komponen sistem penggerak.

1. Gambar 3.10 menunjukkan bagian rangka utama yang menopang seluruh alat,

rangka utama terbuat dari besi siku dengan ukuran 5 cm x 5 cm dengan tebal

2 mm. Material satu dengan yang lain disambungkan dengan menggunakan

las-lasan, dan rangka bagian bawah berfungsi untuk menyimpan komponen

mikro kontroller.

Gambar 3.11 Rangka utama

54

2. Bagian atas rangka terdapat beberapa komponen sistem penggerak. Berupa

motor stepper, traction sheave, deflection sheave, beban penyeimbang dan

tali baja.

Gambar 3.12 Sistem penggerak

3. Untuk bagian atas terdapat pillow block dan bearing yang berfungsi sebagai

tempat poros berputar. Terdapat 2 jenis pillow block dan bearing yaitu

terletak pada traction sheave dan deflection sheave.

55

Gambar 3.13 Pillow Block pada deflection sheave

Gambar 3.14 Pillow Block pada Traction Sheave

56

4. Untuk gambar dibawah ini menunjukkan posisi beban penyeimbang dan

kabin lift dimana dapat bergerak naik turun pada lintasannya. Kabin lift

terhubung dengan beban penyeimbang melalui tali baja.

Gambar 3.15 Posisi Beban penyeimbang

57

Gambar 3.16 Kabin Lift

Pembahasan mengenai hasil perhitungan dan desain sistem penggerak home

lift akan dibahas pada BAB IV

58

Mulai

Mendapatkan berat

Kabin Lift

Merencanakan desain sistem pengangkat

Home Lift

Menghitung semua komponen pendukung dalam

sistem pengangkat Home Lift berupa Traction

Sheave, Deflection Sheave dan Beban

Penyeimbang

Apakah memenuhi persyaratan yang sesuai

dengan konsep perancangan ?

Evaluasi dan pemilihan jenis (Mekanis dan

Biaya)

Realisasi wujud Prototype sistem pengangkat

Home Lift

STOP

Ya

Tidak

Gambar 3.17 Diagram alir perancangan

59

BAB 4

PERHITUNGAN SISTEM

4.1 Pembuktian Slip pada Home Lift.

Pembuktian perhitungan ini bertujuan untuk menunjukkan adanya slip pada

sistem pengangkat lift. Salah satu faktor yang mempengaruhi peristiwa slip adalah

berat kabin lift yang ringan. Slip terjadi ketika adanya gaya relatif yang ada pada

traction sheave akibat bergeseknya tali baja pada traction sheave. Sehingga saat

traction sheave berputar untuk menggerakkan kabin lift, tali baja tidak ikut berputar

mengikuti arah putaran motor

4.1.1 Perhitungan Hubungan Traksi

T1 T2

To Car

Hitch

To CWT

hitch

Gambar 4.1 Desain Sistem Penggerak Home Lift

Traction Sheave

Deflection Sheave

60

Untuk bagian ini akan dijelaskan proses perhitungan pada sistem yang lama

dengan pembuktian adanya slip dan pembuktian pada sistem yang baru dengan

tujuan untuk mengurangi terjadinya slip.

4.1.1.1 Perhitungan Sistem Traksi Winding Drum Type

Sistem pengangkat dengan menggunakan gulungan (winding drum type)

merupakan sistem pengangkat dengan menggunakan gulungan. Sistem pengangkat

gulungan merupakan sistem pengangkat pada home lift yang biasa digunakan pada

perumahan. Dalam perhitungan hubungan traksi terdapat 2 jenis kondisi dalam

perhitungan traksi, yaitu:

4.1.1.1.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat Dibandingkan Beban Penyeimbang

Untuk kondisi kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang, tali

tegang (T1) terdapat pada kabin lift dengan beban penumpang penuh sedangkan

untuk (T2) tali kendor terdapat pada beban penyeimbang.

61

T1 T2

To Car

Hitch

To CWT

hitch

Gambar 4.2 Kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang

T1 = P + Q

Keterangan:

T1 = Gaya pada sisi tali tegang

P = Berat kosong lift (kg)

Q = Kapasitas lift (kg)

Maka,

T1 = 285,6 kg + 350 kg

= 635,6 kg x 9,81 m/s2

62

= 6235,23 N

T2 = P + 50 % Q

Keterangan:

T2 = Gaya pada sisi tali kendor



Maka,

T2 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg

= 460,6 kg x 9,81 m/s2

= 4518,486 N

= 1,379

63

Keterangan:

= Bilangan natural (2,718....)

f = Konstanta tali kering (0,11)

Menggunakan bentuk alur U dengan undercut 90o maka didapat

k = Konstanta bentuk ulir (1,3)

= Sudut kontak (2,79)

Maka,

1,379

1,379 1,19218

1,379 1,19218

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa berat kabin lift yang sudah

berkurang dan ditambah dengan mengangkut beban maksimal dapat mengakibatkan

slip pada sistem penggerak pada lift.

64

4.1.1.1.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih Berat Dibandingkan Kabin Lift

Untuk kondisi beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift, tali

tegang (T1) terdapat pada beban penyeimbang sedangkan untuk (T2) tali kendor

terdapat pada kabin lift yang tidak mengangkut beban.

T2 T1

To Car

Hitch

To CWT

hitch

Gambar 4.3 Beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift

T1 = P + 50 % Q

Keterangan:



65


Maka,

T1 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg

= 460,6 kg x 9,81 m/s2

= 4518,486 N

T2 = P

Keterangan:



Maka,

T2 = 285,6 kg x 9,81 m/s2

= 2801,736 N

66

= 1,6127

Keterangan:






Maka,

1,6127

1,6127 1,19218

1,6127 1,19218

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa kondisi beban

penyeimbang lebih berat daripada kabin lift yang tidak mengangkut beban maksimal

juga dapat mengakibatkan slip pada sistem penggerak pada lift.

67

4.1.1.2 Perhitungan Sistem Traksi Menggunakan Sistem Penggerak Baru

Sistem penggerak baru yang dimaksud adalah sistem penggerak pada lift

yang berguna untuk menghindari slip dengan cara melilitkan tali baja pada traction

sheave. Berikut akan dibuktikan dalam beberapa kondisi.

4.1.1.2.1 Kondisi Kabin Lift Lebih Berat Dibandingkan Beban Penyeimbang

Untuk kondisi kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang, tali

tegang (T1) terdapat pada kabin lift dengan beban penumpang penuh sedangkan

untuk (T2) tali kendor terdapat pada beban penyeimbang.

T1 T2

To Car

Hitch

To CWT

hitch

Gambar 4.2 Kabin lift lebih berat dibandingkan beban penyeimbang

T1 = P + Q

68

Keterangan:




Maka,

T1 = 285,6 kg + 350 kg

= 635,6 kg x 9,81 m/s2

= 6235,23 N

T2 = P + 50 % Q

Keterangan:




Maka,

T2 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg

69

= 460,6 kg x 9,81 m/s2

= 4518,486 N

= 1,379

Keterangan:






Maka,

1,379

70

1,379 3,076

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan

sistem penggerak yang baru dalam kondisi berat kabin lift yang sudah berkurang dan

ditambah dengan mengangkut beban maksimal dapat menghindari slip.

4.1.1.2.2 Kondisi Beban Penyeimbang Lebih Berat Dibandingkan Kabin Lift

Untuk kondisi beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift, tali

tegang (T1) terdapat pada beban penyeimbang sedangkan untuk (T2) tali kendor

terdapat pada kabin lift yang tidak mengangkut beban.

T2 T1

To Car

Hitch

To CWT

hitch

Gambar 4.3 Beban penyeimbang lebih berat dibandingkan kabin lift

71

T1 = P + 50 % Q

Keterangan:




Maka,

T1 = 285,6 kg + 0,5 x 350 kg

= 460,6 kg x 9,81 m/s2

= 4518,486 N

T2 = P

Keterangan:



Maka,

72

T2 = 285,6 kg x 9,81 m/s2

= 2801,736 N

= 1,6127

Keterangan:






Maka,

1,6127

73

1,6127 3,076

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan

sistem penggerak yang baru dalam kondisi beban penyeimbang lebih berat

dibandinkan dengan kabin lift dapat menghindari slip pada sistem pengangkat lift.

Setelah dilihat dari hasil perhitungan pada 2 kondisi tersebut maka dapat

diambil suatu kesimpulan bahwa desain penggerak lift ini memang dapat

menghindari slip dengan cara melilitkan tali baja sebanyak 1 kali sehingga

memperbanyak sudut kontak tali baja.

4.2 Biaya Listrik

Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui biaya listrik yang digunakan

dalam satu bulan dengan desain pengangkat home lift tanpa menggunakan beban

penyeimbang.

4.2.1 Daya Keluaran Motor

Keterangan:


74

V = Kecepatan nominal lift (m/min)

OB = Faktor Keseimbangan

T = Efisiensi total sistem

= 1 x 2 x 3 , Keterangan:

1 = Efisiensi Tarikan

2 = Efisiensi Mesin

3 = Efisiensi Motor

= 0,90 x 0,8 x 0,97

= 0,6984

Maka,

= 2,45 kW

75

4.2.2 Biaya Listrik

Asumsi:

a) Beban pada kereta 100 % karena tidak memakai beban penyeimbang

b) Jam kerja efektif = 10 jam /sehari

c) 1 tahun = 365 hari

d) Tarif PLN = Rp. 10.000,- / kWH

Biaya Listrik = Pout x OB x Jam kerja x 1 Tahun x Rp. 10.000,-/1 kWh

= 2,24 kW x 1 x 10 x 365 x Rp. 795,-

= Rp. 7.109.287,5,-

Dalam 1 bulan = Rp. 592.440,625,-

4.3 Perancangan Sistem Pengangkat Home Lift yang Baru

Sesuai dengan yang tercantum dalam SNI (Standar Nasional Indonesia) untuk

perancangan home lift dengan nomor SNI 03 6247 2 2000. Tali baja yang

digunakan adalah tali baja dengan diameter 8 mm.

4.3.1 Diameter Tali Baja

Menurut buku Rudenko hal.74 Tabel 17 dengan diameter tali baja 8 mm,

maka S2= 12,44 dan C2 = 6,22

76

4.3.2 Tarikan Kerja Maksimum Pada Tali Baja

Keterangan:

= Jumlah muatan tali

= Efisiensi puli

1 = Efisiensi yang disebabkan kerugian tali

Maka,

= 681,98 kg

4.3.3 Luas Penampang Tali Baja, Tali baja yang Digunakan 8 x 19

Keterangan:

k = Faktor keamanan tali

77

b = Kekuatan putus tali (kg/mm2)

Dmin/d = 25

E = Modulus elastisitas (kg/cm2)

I = Jumlah kawat dalam tali

Maka,

= 1,057 cm2

4.3.4 Kekuatan Putus Tali

P = A x b

Keterangan:

b = Kekuatan putus tali (kg/mm2)

Maka,

P = 105,7 mm2 x 190 kg/mm

2

= 20.083 kg

78

4.3.5 Nilai Beban Pada Putus Tali

Keterangan:

k = Faktor keamanan

Maka,

S

= 2510,375 kg

S > Sw

2510,375 kg > 681,98 kg

Dengan ini didapat tarikan beban putus penuh pada tali sebesar 2510,375 kg,

sehingga penggunaan tali dengan kekuatan putus tali b = 190 kg / mm2 dan safety

factor yang digunakan untuk beban k = 8, dapat digunakan

4.3.6 Perhitungan Diameter Drum

Diameter dalam Drum

D = 25 x d

79

Keterangan:

D = Diameter dalam drum (mm)

25 = NB (Number of Bent)

d = Diameter tali baja

Maka,

D = 25 x d

= 25 x 8 mm = 200 mm

Diameter luar drum

D = 26,5 x d

= 26,5 x 8 mm = 212 mm

4.3.7 Jumlah Lilitan Pada Tiap Sisi Drum

Keterangan:

Z = Jumlah liitan

H = Tinggi angkat (mm)

80

Maka,

Z

= 38 lilitan

Jadi untuk banyak lilitan sepanjang drum adalah 38 lilitan x 2 = 76 lilitan

4.3.8 Tebal Dinding Drum yang Digunakan

= 0,02 D + 1 cm

= 0,02 x 212 mm + 10 mm

= 14,24 mm

4.3.9 Perhitungan Panjang Total Drum

Keterangan:

L = Panjang total drum (mm)

S = Kisar alur heliks (mm)

L

81

= 528 mm x 2 = 1.056 mm

Total panjang drum ditambah dengan jarak antar ulir sebesar 100 mm,

sehingga panjang total drum adalah 1206 mm.

4.3.10 Pengujian Tegangan Tekan

= 384,982 kg / cm2

iijin ST 37 adalah 110 MPa

iijin >

1100 kg / cm2 > 384,982 kg/cm

2

Perancangan Aman

4.3.11 Mesin traksi yang digunakan

Motor tipe P4 2000

Speed = 30 m/min

Duty load = 320 kg

82

Roping = 1:1

Ratio = 1/25

Motor = 2 HP CP 208/415 V

Main Sheave = - Diameter = 280

= 320

- Ropes = 8 x 4V

= 1 x 3 V

Max static load = 2000 kg

Gambar 4.4 Dimensi Motor yang Digunakan

83

4.3.12 Perhitungan dan Perancangan Pada Poros Bertingkat

Terdapat 2 profil poros yang berbeda pada poros puli, sehingga untuk

menentukan diameter profil menggunakan rumus berikut:

dengan asumsi sudut puntir tidak melebihi 1o.

ijin =

=

= 33 Mpa

ijin =

=

= 20 Mpa

4.3.12.1 Menghitung Diameter Poros Kecil

1) n = 73,42 rpm

= 73,42 x

rad/s

= 2,447 rad/s

2) T =

Keterangan:

P = Daya keluaran motor (W)

84

T =

Nm/s = 97,3 Nm

Berdasarkan Tegangan

maks =

66,7 Mpa =

R = 9,756 10 mm

D = 2 x 10 mm

= 20 mm

Berdasarkan Sudut puntir

max = 1o =

rad

=

rad

=

rad =

r = 0,96 mm

85

D = 2 x 0,96 mm

= 1,92 2 mm

Setelah dilihat dari hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa

diameter yang cocok untuk poros adalah berdiameter 20 mm, akan tetapi pada

perancangan poros, dimeter yang digunakan adalah berdiameter 65 mm.

4.3.12.2 Menghitung Diameter Poros Besar

Berdasarkan tegangan

maks =

66,7 Mpa =

R = 9,756 10 mm

D = 20 mm

Berdasarkan Sudut puntir

1) max = 1o =

rad

=

rad

2) =

86

rad =

r = 15 mm

D = 30 mm

Setelah dilihat dari hasil perhitungan dapat ditarik kesimpulan bahwa

diameter yang cocok untuk poros adalah berdiameter 30 mm, akan tetapi pada

perancangan poros, dimeter yang digunakan adalah berdiameter 100 mm.

Gambar 4.5 Desain Poros Bertingkat

Diameter 65 mm Diameter 100 mm

87

DBB pada poros:

keterangan:

Panjang: Diameter:

A-B = C-D = 20 mm A-B = C-D = 65 mm

B-C = 1250 mm B-C = 100 mm

7.703 N

DyAy

AB C D

Gambar 4.6 DBB poros bertingkat

4.3.12.3 Total Berat Pada Poros

mpuli + mkabin lift + mbeban penyeimbang = 285,6 kg + 460,6 kg+266,725 kg

= 1012,925 kg

88

4.3.12.4 Gaya yang Bekerja Pada Poros

F = m x g

Dengan: g = percepatan gravitasi (m/s2)

F = 1012,925 kg x 9,81 m/s2

= 9.936,794 N 9.937 N

4.3.12.5 Distribusi Gaya Merata Pada Poros

Fgaya merata =

Dengan : L = panjang poros (m)

Fgaya merata =

= 7.703,1 N 7.703 N/m

4.3.12.6 Reaksi Tumpuan

MAy = - F x r + Dy x r

0 = - 7.703 N x 0,625 m + Dy x 1,296 m

0 = - 4.814,375 Nm + Dy x 1,296 m

89

Dy = 3.714,79 N 3.715 N

Karena gaya 7.703 N/m terletak di tengah-tengah poros maka reaksi tumpuan

pada A dan D sama, yaitu sama sebesar 3.715 N.

Tata ulang gaya yang bekerja pada poros:

Keterangan:

Panjang: Diameter:

A-B = C-D = 20 mm A-B = C-D = 65 mm

B-C = 1250 mm B-C = 100 mm

7.703 N

3.834 N3.834 N

AB C D

Gambar 4.7 Tata Ulang Gaya yang bekerja pada poros

90

4.3.12.7 Diagram Gaya Momen Lentur

x

y

3715 N 3715 N

( + )

Gambar 4.8 Diagram Momen Lentur

Tegangan tekuk ()

=

=

=

= 24,99 Mpa 25 Mpa

ijin >

33 Mpa > 25 Mpa

91

4.3.12.8 Diagram Gaya Geser

x

y

( + )

3.715 N

Gambar 4.9 Diagram Gaya Geser

=

=

= 0,75 Mpa

ijin >

20 Mpa > 0,75 Mpa

4.3.13. Perencanaan Bearing Pada Poros

Bearing yang akan digunakan adalah bearing dengan diameter dalam 65 mm

dan diameter luar 100 mm. Bearing akan dipasang pada poros yang berguna untuk

meredam gaya radial pada poros.

92

Gambar 4.10 Bearing Pada Poros Bertingkat

4.3.14 Biaya Listrik yang Digunakan

Setelah melakukan perhitungan untuk merancang sistem pengangkat home lift

maka akan dilakukan perhitungan untuk daya keluar motor dan biaya penggunaan

listrik.

a. Kecepatan yang digunakan pada home lift sesuai dengan SNI 03-

6247.2-2000 adalah minimal 20 m/min, sesuai dengan spesifikasi

motor kecepatan lift adalah 30 m/min

b. Faktor keseimbangan (overbalace atau OB) adalah 0,5. Sehingga

berat bobot penyeimbang adalah 460,6 kg

c. Lift berkapasitas 350 kg

d. Berat kosong lift 285,6 kg

93

4.3.14.1 Daya Keluaran Motor

Keterangan:


V = Kecepatan nominal lift (m/min)

OB = Faktor Keseimbangan

T = Efisiensi total sistem

= 1 x 2 x 3 , keterangan:

1 = Efisiensi Tarikan

2 = Efisiensi Mesin

3 = Efisiensi Motor

= 0,90 x 0,8 x 0,97

= 0,6984

94

= 1,228 kW 1,23 kW

4.3.14.2 Biaya Listrik

Asumsi:

a. Jam kerja efektif = 10 jam /sehari

b. 1 tahun = 365 hari

c. Tarif PLN = Rp. 10.000,- / kWH

Biaya Listrik = 1,23 kW x 0,5 x 10 x 365 x Rp. 795,-

= Rp. 1.784.576,25,-

Dalam 1 bulan = Rp. 148.714,6875,-

95

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pada hasil yang didapat dari perancangan serta perhitungan

maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Telah berhasil merancang dan membuat sistem pengangkat home lift berupa

perancangan kabin lift, ruang luncur, traction sheave, deflection sheave,

deflection sheave, dan tali baja dengan menambahkan sistem penyeimbang

dan menghindari terjadinya slip.

2. Tinggi angkat home lift ini 11.800 m atau tinggi bangunan dengan 3 lantai,

dan mampu mengangkat beban 350 kg atau mampu menahan beban sampai

3-4 orang.

3. Berdasarkan hasil perhitungan serta pengujian alat, sistem pengangkat model

home lift ini dinyatakan pada kondisi awal.

4. Mampu mendesain suatu sistem pengangkat pada home lift yang berguna

untuk mengurangi biaya pemakaian listrik.

5.2 Saran

1. Mendesain ulang deflection sheave sehingga mampu menahan tali baja tetap

di traction sheave.

96

2. Mampu menyamakan tegangan T1 dan T2 sehingga tali baja tetap berada di

traction sheave.

xviii

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kiyokatsu, S. 1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.

Jakarta: Prodnya Paramita.

[2] Kusasi, S. 2002. Transportasi Vertikal Dalam Perencanaan Teknik Pesawat

Lift. Makalah disajikan dalam seminar elevator, Jakarta, 30 September 2008.

[3] Meriam, J.L. 1987. Statika. Jakarta: Erlangga.

[4] Rudenko, N. 1994. Mesin Pengangkat. Jakarta: Erlangga.

[5] Shigley, Joseph. 2001. Mechanical Engineering Design. Boston: McGraw-

hill.

[6] Strakosch, R. 1983. Vertical

Documents

elevator design