8. Clamshell bucket digunakan untuk memindahkan material. EXCAVATOR ARM PROSES MANUFAKTUR DAN PEMILIHAN MATERIAL Nama Anggota : ROBERT SIHOTANG JULHEFRY MAROAN RIPAL JOHANNES TAMBA ULANZARONYX MASRHO LUMBAN GAOL MIKAEL HOT MANALU JONATHAN CHISTON SILAEN SYLVESTER SARAGIH DBD 110 077 DBD 110 057 DBD 110 018 DBD 110 079 DBD 110 UNIVERSITAS PALANGKARAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN PERTAMBANGAN 201
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
8. Clamshell bucket digunakan untuk memindahkan material.EXCAVATORARM PROSES MANUFAKTUR DAN PEMILIHAN MATERIAL
Nama Anggota :
ROBERT SIHOTANG
JULHEFRY MAROAN
RIPAL JOHANNES TAMBA
ULANZARONYX MASRHO LUMBAN GAOL
MIKAEL HOT MANALU
JONATHAN CHISTON SILAEN
SYLVESTER SARAGIH
MANAEK TUA RAJA GUK-GUK
DBD 110 077
DBD 110 057
DBD 110 018
DBD 110 079
DBD 110 058
DBD 110 034
DBD 111 0105
DBD110 079
UNIVERSITAS PALANGKARAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN PERTAMBANGAN
2011
DAFTAR ISI
BAB I......................................................................................................................................... 8
Tabel 3.7. Safety factor untuk material dengan beberapa kondisi kerja..................................37
Tabel 3.8 Mechanical Properties pada standard ASTM..........................................................40
Tabel 3.9 Chemical Properties pada standardASTM..............................................................41
Tabel 3.10 Chemical Properties pada standardISI..................................................................42
BAB
I
PENDAH
ULUAN
1.1 Latar belakangExcavator berfungsi sebagai alat bantu dalam melakukan pekerjaan
harus memiliki faktor keselamatan yang baik. Faktor keselamatan tersebut
dapat berupa pemilihan material yang tepat dan sesuai dengan kondisi kerja
dari excavator, desain excavator, maupun pada saat proses pembuatan
excavator.
Excavator arm adalah salah satu komponen dari excavator yang
berfungsi sebagai penghubung antara bucket dengan boom. Bagian dari arm
yang kritis terhadap pembebanan adalah pada kedua ujungnya. Material pada
bagian tersebut harus mampu menahan beban- beban yang terjadi.
1.2 TujuanTujuan dari penulisan makalah ini adalah :
a. Mengetahui pemilihan material yang sesuai untuk
excavator arm. b. Mengetahui proses manufaktur
excavator arm.
1.3 Batasan masalah
a. Proses pemilihan material excavator arm.
b. Proses manufaktur excavator arm.
1.4 Sistematika pembahasanUntuk mempermudah penulis dan para pembaca maka penulisan
makalah ini menggunakan sistematika sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini dijelaskan tentang latar belakang, tujuan, dan batasan
masalah pada proses pembuatan excavator arm.
BAB II DASAR TEORI
Dasar teori merupakan bagian yang berisikan dasar-dasar teoritis atau
konsep-konsep yang digunakan sebagai dasar pemikiran untuk
membahas dan menjelaskan tentang sesuatu hal yang ada
hubungannya
BAB III PROSES PEMBUATAN EXCAVATOR ARMPada bab ini dijelaskan tentang pemilihan material, kondisi kerja dan
proses manufaktur untuk pembuan excavator arm.
BAB IV PENUTUPDalam bab ini penulis menjelaskan tentang kesimpulan dan saran dari hasil
penelitian yang telah dilakukan.
BAB II DASAR
TEORI
2.1 Definisi ExcavatorExcavator merupakan salah satu alat berat yang digunakan untuk memindahkan
material. Tujuannya adalah untuk membantu dalam melakukan pekerjaan yang sulit agar
menjadi lebih ringan dan dapat mempercepat waktu pengerjaan sehingga dapat
menghemat waktu. Excavator banyak digunakan untuk :
1. Menggali parit, lubang, dan pondasi
2. Pengahancuran gedung
3. Meratakan permukaan tanah
4. Mengangkat dan memindahkan material
5. Mengeruk sungai
6. Pertambangan
Beberapa bidang industri yang menggunakannya antara lain konstruksi,
pertambangan, infrastruktur dan sebagainya.
2.2 Jenis ExcavatorDengan adanya perbedaan kebutuhan dari masing-masing bidang industri, maka
para perusahaan pembuat excavator melengkapi unitnya dengan berbagai jenis excavator
berdasarkan fungsinya. Excavator diklasifikasikan berdasarkan jenis bucketnya diantaranya
yaitu sebagai berikut :
1. Standard bucket merupakan jenis yang paling banyak digunakan karena
penggunaannya yang fleksible untuk beberapa kondisi pekerjaan.
Gambar 2.1. Standard bucket
2. Ripper bucket cocok digunakan untuk menggali lapisan bebatuan atau tanah liat
yang keras. Bucket jenis ini memiliki penetrasi yang cukup dalam.
Gambar 2.2. Ripper bucket
3. Trapezoidal bucket digunakan untuk membuat saluran atau kanal irigasi
Gambar 2.3. Trapezoidal
bucke
4. Slope finishing bucket digunakan untuk meratakan permukaan tanah karena memiliki
bucket yang datar dan lebar. Biasa digunakan untuk meratakan jalan, kanal,
sisi lereng, sisi sungai, dll.
Gambar 2.4. Slope finishing
bucke
5. Ditch cleaning bucket cocok digunakan untuk membersihkan sungai atau
mengeruk lumpur dari dasar sungai. Bucket ini memiliki beberapa lubang
yang berfungsi sebagai
tempat keluarnya air.
Gambar 2.5. Ditch cleaning bucket
6. Single shank ripper digunakan untuk mempersiapkan lahan untuk digali
terutama yang memiliki lahan bebatuan dan digunakan juga untuk mencabut akar
atau batang
pohon.
Gambar 2.6. Single shank ripper
7. Three shank ripper merupakan alat yang efisien untuk menggali batu pada
lereng, menghancurkan dan mengangkat pondasi beton, dan juga untuk mencabut
akar atau
batang pohon.
Gambar 2.7.Three shankrippe
Gambar 2.8. Clamshell
bucke
9. Coal bucket dan chip bucket sangat efisien dan aman ketika digunakan
untuk menangani material seperti batubara, pecahan batu, dll.
Gambar 2.9. Chip
bucke
10. Spike hammer cocok digunakan untuk menghancurkan struktur beton,
lereng bendungan, dll.
Gambar 2.10. Spike
hamme
11. Grapple digunakan untuk mengangkat batang kayu.
Gambar 2.11. Grapple
12. Lifting magnet digunakan untuk mengangkat dan memindahkan bahan-bahan
Gambar 2.12. Liftingmagne
t
13. Scrap grapple digunakan untuk mengangkat dan memindahkan material
dengan bentuk yang tidak beraturan. Memiliki empat buah cakar yang dapat
Gambar 2.13. Scrapgrappl
14. Magnet fork excavator yang didasarkan pada lifting magnet dan fork yang
memberikan performa pengoperasian dalam penanganan potongan-
potongan material
yaitu dengan mengkombinasikan gaya magnet dan gaya penekanan fork.
Gambar 2.14. Magnet fork excavator
Bucket yang berbeda akan berpengaruh terhadap komponen-komponen yang
lainnya, terutama tingkat pembebanan yang berbeda. Sehingga desain pada excavator dapat
berubah menyesuaikan jenis dan bentuk dari bucket.
2.3 Komponen ExcavatorExcavator terdiri dari beberapa komponen, yaitu :
1) Work equipment assembly
1. Boom
Gambar 2.15. Boom
2. Arm
Gambar 2.16. Arm
Bucket
Gambar 2.17. Bucket
Cylinder
a. Boom cylinder
Gambar 2.18. Boom Cylinder
b. Arm cylinder
Gambar 2.19. Arm
Cylinde
c. Bucket cylinder
Gambar 2.20. BucketCylinde
2) Upper structure
Gambar 2.21. Upper
structur
3) Operator cab
Gambar 2.22. Operator cab4) Centerframe
Gambar 2.23. Center frame
5) Left and right undercarriage
Gambar 2.24. Left and right undercarriage
6) Others
Gambar 2.25.Other
2.4 Material Removal Processes2.4.1 Cutting
Cutting adalah proses pemotongan material sesuai dengan dimensi yang diinginkan
menggunakan mesin pemotong atau dengan menggunakan blander las potong. Mesin
pemotong digunakan untuk memotong bentuk yang sederhana seperti pemotongan pipa,
beam, stiffener, channel, dll. Sedangkan untuk bentuk-bentuk yang rumit biasanya
dengan
menggunakan gas cutting.
Gambar 2.26. Las oksi asitelin
Pemotongan logam dengan menggunakan api oksi asitelin adalah memisahkan
sebagian logam dari logam induknya dengan cara reaksi kimia yaitu reaksi antara logam
dengan gas oksigen. Bila pemberian oksigen dilakukan dengan cepat atau disemburkan
ke
logam yang telah mencair setempat akan tersorong lari dan terjadi celah sehingga
logam tersebut dapat terpotong. Intensitas pemanasan yang tinggi diperlukan pada saat
pemotongan akan dimulai, tetapi penggunaan intensitas pemanasan yang lebih rendah
dapat dipakai bila pemotongan telah berlangsung.
Ada beberapa macam bahan bakar gas yang umum digunakan untuk
pemanasan pada proses pemotongan logam dengan oksigen. Beberapa faktor yang
merupakan pertimbangan dalam memilih penggunaan bahan bakar untuk pemanasan pada
proses memotong antara
lain:
Pengaruh pada kecepatan potong.Waktu yang diperlukan untuk pemanasan sebelum dipotong. Harga bahan bakar gas.Biaya penggunaan oksigen yang diperlukan untuk pembakaran gas secara efisien. Ketersedian bahan bakar gas dipasaran lokal dan mudah dipindahkan sesuai
dengan keperluan kerja.
Bahan bakar gas yang biasa digunakan yaitu gas propan, asitelin, hidrogen, danLPG.
Pada dunia industri bahan bakar gas yang digunakan yaitu LPG karena mudah
didapat dan harganya relatif murah. Selain itu juga kualitas hasil pemotongan yang
tidak jauh berbeda dengan bahan bakar gas lainnya.
2.4.2 Machining
Machining merupakan proses pengerjaan material dengan melakukan proses
permesinan yaitu dengan menggunakan lathe machine, milling machine, grinding
machine, drilling and boring machine.
Gambar 2.27. Drilling and Borring machine
1) Drilling adalah proses pembuatan lubang
2) Boring adalah proses pembesaran ukuran dari lubang yang telah dibuat sebelumnya.
Gambar 2.28. Drilling and Boring
Mesin yang digunakan sebenarnya sama saja perbedaannya hanya terletak pada
fungsinya saja. Mesin yang digunakan pada pengerjaan material di dalam pabrik
biasanya yang menggunakan sistem magnet sebagai pondasi dari mesin tersebut.
3) Turning (bubut) adalah proses pengerjaan material yang berbentuk silindris.
Mesin bubut dapat melakukan pengerjaan seperti pembuatan fillet, chamfer,
lubang, ulir, konis dan lain-lain.
Gambar 2.29. Turning
4) Milling (frais) adalah
yang berputar.
proses perataan permukaan dengan menggunakan cutter
Gambar 2.30. Milling machine
2.5 Metal Joining Processes2.5.1 GMAW (Gas Metal Arc Welding)
GMAW adalah salah satu jenis proses pengelasan yang menggunakan busur api
listrik sebagai sumber panas untuk mencairkan, yang menggunakan gas sebagai pelindung
dan elektrodanya sebagai bahan pengisi atau umpan. Karakteristik GMAW :
Busur listrik dikenakan antara kawat electrode dengan benda kerja
Pemakanan kawat electrode berjalan secara kontinu dengan kecepatan yang konstan
Perlindungan terhadap nyala busur dan hasil las dilakukan dengan selubung gas
Gambar 2.31. Peralatan GMAW
Peralatan pokok dari GMAW diantaranya yaitu :
Power supplyWelding machineElectrode dan perlatan feedingnyaElectrode holder dan welding gun
Supply gas mulia
2.5.2 Consumable material
Pada proses pengelasan dengan menggunakan consumable material seperti
electrode atau kawat las diperlukan adanya kesesuaian antara filler metal dengan basemetal
agar diperoleh struktur mikro yang uniform. Jenis-jenis elektrode atau kawat las
adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1. Recommended welding parameters
80-120AMe
1c
1h
0a
-n
17ic
0a
Al
Optimum Stress (MPa)
Tensile Stress (MPa) Elongation
(%) Impack
Value (J)Example
490
Welding Diamete
2.6mm 3.2mm 4.0mm 5.0mm 6.0mm
F, HF, H 55-85A 90-130A 130-180A 180-240A 210-310A
VU, OH 50-80A 80-120A Pr1o
5p
0e
-2r0ti
0e
As
-
570
53030
34
-18 o
: 100
Tabel diatas menunjukkan parameter pengCelasan yang dianjurkan sesuai dengan
diameter elektroda dan posisi pengelasan yang dilakukan seperti yang ditunjukkan pada
gambar
Keterangan :FHF H OH VU
: Flat: Horizontal Fillet: Horizontal: Over Head: Vertical Up
Quaranty? 400? 480Gambar 2.32. Welding
Position ? 22
-18 o
? 27C
2.5.3 MG-50
Memiliki kode ASME A.5.18 dan AWS ER70S-G yang merupakan jenis kawat las
untuk baja karbon sedang. Kawat las ini digunakan pada pengelasan GMAW dengan CO2
sebagai shielding gas dan sangat cocok untuk flat, horizontal dan fillet welding.
Pemakaian arus yang tinggi sangat dianjurkan jika menggunakan kawat las ini.
Tabel 2.2. Chemical composition of MG-50
Tabel 2.3. Mechanical Properties of MG-50
o-18 C : 110
Elements (%)
C Si Mn P S Cu Al Ti+Zr
Example 0.04 0.73 1.64 0.010 0.010 0.23 0.01 0.22
Quaranty ≤ 0.15 0.55-
1.10
1.40-
1.90
≤ 0.030 ≤ 0.030 ≤ 0.50 ≤ 0.10 ≤ 0.30
Optimum stress merupakan batas optimal yang dapat dicapai suatu material untuk
dapat kembali kebentuk semula ketika dilakukan uji tarik. Tensile strees merupakan
batas atas dari fasa elastis dari suatu material. Elongation merupakan pertambahan
panjang dari suatu material yang dapat dicapai dan sudah memasuki fasa plastis.
Sedangkan impack value merupakan harga impack suatu material pada kondisi
temperatur material dibawah
0oC.
Tabel 2.4. Recommended welding parameters
2.6 Kondisi KerjaDibawah ini beberapa kondisi kerja yang disesuaikan dengan kombinasi dari
ukuran
bucket, panjang arm dan panjang boom untuk hydraulic excavator agar bekerja dengan baik.
a. Wider working range kombinasi yang dipakai yaitu menggunakan long arm, longboom
dan small capacity bucket.
Gambar 2.33. Wider working range
b. Larger production kombinasi yang dipakai yaitu menggunakan short boom, shortarm
dan large capacity bucket.
Gambar 2.34. Larger
productio
Welding Diameter
1.0mm 1.2mm 1.4mm 1.6mm
F 50-220A 100-350A 150-450A 200-550A
H 50-220A 100-300A 150-350A 200-400A
c. Larger digging force, larger lifting capacity kombinasi yang dipakai
yaitu menggunakan short arm dan ripper atau narrow bucket.
Gambar 2.35. Larger digging force, larger lifting capacity
d. Heavy duty work kombinasi yang dipakai yaitu menggunakan strengthened
boom strengthened arm dan heavy duty bucket.
Gambar 2.36. Heavy duty work
Jadi kombinasi dari boom dan arm pada berbagai posisi sangat berpengaruh
pada kapasitas dari bucket.
BAB III
EXCAVATOR ARM TIPE PC200LC-7
3.1 Excavator ArmPada makalah ini digunakan excavator komatsu tipe PC200LC-7 sebagai acuan
dalam penentuan desain arm dan pemilihan material. Desain yang digunakan pada
makalah ini adalah desain yang sudah dipakai dan diproduksi oleh komatsu. Fokus dari
makalah ini adalah pada proses pemilihan material, dimana analisa yang dilakukan
berdasarkan desain bertujuan untuk menghitung tensile stress dan menentukan titik kritis
akibat pembebanan bucket dan material yang dipindahkan pada saat bekerja.
Bagian excavator arm yang rentan terhadap pembebanan adalah pada hydraulic
cylinder bracket, bushing slider dan hydraulic cylinder arm pivot. Pada ketiga bagian
tersebut memiliki luas penampang yang kecil dibandingkan dengan body arm, sehingga
dibutuhkan material yang kuat terhadap beban kerja yang ditanggung oleh excavator arm.
Konstruksi dari excavator arm seluruhnya bertumpu pada body excavator arm, baik
itu bracket untuk cylinder hydraulic, excavator arm pivot dan excavator bucket.
Berdasarkan desainnya body excavator arm harus bisa menahan beban keseluruhan
excavator arm dan excavator bucket beserta isi maximum dari bucketnya. Hydraulic
cylinder bracket pada excavator arm harus mampu menahan beban kejut yang besar.
Beban kejut terjadi akibat besarnya gaya kerja yang terjadi pada bucket. Spesifikasi dari
excavator
a. Dimensi
Dimensi dari excavator komatsu tipe PC200LC-7 terdapat pada tabel di bawah ini.
Tabel 3.1 Dimensi excavator
komatsu PC200LC-7
Gambar 3.1 Dimensi excavator komatsu PC200LC-7
b. Working RangeWorking range dari excavator komatsu tipe PC200LC-7 terdapat pada tabel di bawah
ini.
Tabel 3.2 Working
range
excavator
komatsu PC200LC-7
Gambar 3.2 Working range excavator komatsu PC200LC-
7
c. Backhoe Bucket, Arm, And Boom CombinationKombinasi dari backhoe bucket, arm dan boom dapat menghasilkan kinerja
yang optimal seperti terdapat pada tabel di bawah ini.
Tabel 3.3 Kombinasi bucket, arm dan boom
3.2 Material SelectionSecara garis besar material dibagi dalam beberapa kelompok besar. Fungsi yang
spesifik dari material bisa di tentukan apabila induk materialnya sudah di ketahui. Setiap
material mempunyai struktur, mechanical properties, physical properties, dan
modification properties yang berbeda-beda.
Gambar 3.3. Klasifikasi material
Tabel 3.4 Mechanical Properties
Tabel 3.5 Physical Properties
Dalam pengembangan sebuah model (part) baru pasti akan diikuti oleh beberapa
pertanyaan seperti : Benda seperti apa itu? Apa fungsinya? dan bagaimana cara kerja
mesin itu?. Untuk menjawab semua pertanyaan itu diperlukan penetapan sifat-sifat kerja
dari part yang sesuai dengan desain, kemampuan material yang digunakan secara garis
besar dan proses yang akan digunakan. Cara ini bisa dilakukan untuk menyaring kelas
material dan
proses mana yang akan digunakan.
Pemilihan dari kemampuan material dibagi menjadi 5 kategori yaitu :
1. Sifat operasi (functional requirement) dari part
Sifat operasi berhubungan langsung dengan karakteristik dari pembebanan
yang diterima part secara langsung. Apakah part itu menerima beban gesek,
beban
2. Kondisi operasi part (resistance to service condition)
Kondisi lingkungan tempat beroperasi mempunyai peran yang sangat penting
dalam menentukan suatu material. Contohnya lingkungan yang
memungkinkan terjadinya korosi, seperti lingkungan bertemperatur rendah,
berdampak merugikan bagi kebanyakan material.
3. Kemampuan Proses (process ability requirement)
Kemampuan proses suatu material bisa dinilai dari kemampuan part tersebut
untuk dikerjakan dan dibentuk menjadi barang jadi. Contohnya part tersebut
memiliki
sifat castability, formability, machinability, weldability, dan hardenability.
4.Cost Harga biasanya menjadi faktor penting dalam evaluasi material karena tidak
sedikit aplikasi yang mempunyai batasan budget. Penentuan harga
biasanya dibandingkan dengan aplikasi yang akan di gunakan.
Gambar 3.4. Cost
5. Ketahanan uji (reliability requirement)
Ketahanan uji bisa diartikan kemungkinan akan ketahanan suatu
material terhadap fungsi tanpa adanya kerusakan atau kegagalan proses.
Excavator arm terdiri dari beberapa part yang di rakit menjadi satu kesatuan.
Masing masing part mempunyai peranan yang berbeda-beda. Oleh karena itu maka material
yang digunakan untuk setiap bagian part akan berbeda-beda pula.
Hydraulic CylinderBracket
Bushing sliderHydraulic
CylinderBracket
Body excavator arm
Back hydraulic
Cylinder Front hydraulicCylinder
Gambar 3.5. Bagian-bagian excavator arm
Konstruksi dari excavator arm seluruhnya bertumpu pada body excavator arm, baik
itu bracket untuk hydraulic cylinder, excavator arm pivot dan excavator bucket.
Berdasarkan desainnya body excavator arm harus bisa menahan beban keseluruhan
excavator arm dan excavator bucket beserta isi maximum dari bucketnya. Hydraulic
cylinder bracket pada excavator arm harus mampu menahan beban kejut yang besar.
Beban kejut yang besar dan
berulang-ulang terjadi akibat besarnya gaya kerja yang terjadi pada bucket pada waktu awal
pengerukan. Proses joining pada excavator arm menggunakan proses las (welding) oleh
karena itu material yang diperlukan harus mempunyai sifat mampu las yang baik. Jadi
body excavator arm idealnya memiliki sifat tahan kejut, mampu las baik, ulet (ductile) dan
mudah diproses.
Tabel 3.6. Recommended welding parameters
Spesifikas
i
material
Sifat operasi
(functional
requirement
)
Kondisi operasi
(resistance to
service
condition)
Processes
ability
requiremen
t
Cost Reliability
requiremen
t
Tota
l
poin
tSteel x x x x x 5
Stainles
s steelx x x 3
Aluminu
m alloyx x 2
Copper
/ copper
alloy
x x 2
Titanium x x 2
Nickel x x 2
Magnesiu
m alloyx x 2
Plastic x 1
Composite x x x 3
Ceramic x x 2
Berdasarkan hasil tabel di atas maka material yang sesuai dengan spesifikasi yang
diperlukan adalah baja. Baja mempunyai sifat tahan kejut yang baik, mudah untuk
ditreatment tahan karat, mudah untuk diproses, harga relative murah, mempunyai sifat
wear resistant yang baik dan mempunyai weldability yang baik.
3.3 Perhitungan PembebananUntuk mendapatkan besarnya tensile stress minimal pada arm, maka terlebih dahulu
dicari gaya (force) yang terjadi pada plat penahan pin cylinder arm nya. Pada bagian inilah
yang mengalami stress paling besar, karena dibutuhkan sejumlah momen yang sama
besarnya untuk memposisikan arm kurang lebih sejajar dengan posisi areal kerja.
Untuk melakukan perhitungan pembebanan maka dilakukan perhitungan pada
2 kondisi yaitu :
1. Kondisi pada saat pengangkatan beban
2. Kondisi pada saat melakukan digging
Gambar 3.6. Excavator
arm
1. Kondisi pada saat pengangkatan beban
Massa sand dengan volume bucket penuh;ρsand (wet)
= 2230 kgm-3
untuk volume bucket 0.86 m3, maka massa sand (wet)
; Msand=
= 1917.8 kg
kg
Volume aktual biasanya melebihi volume maksimal bucket, maka massa
aktualnya kemungkinan bisa mencapai dua kali dari perhitungan,Msand=
= 3835.6 kg
kg
Dengan mengambil nilai massa bucket yang terdapat dalam komatsu handbook (Mbucket =767
kg),maka:
ms-2=
=2
= 45151.506 N
kgms-
Massa arm pada komatsu handbook yaitu 955 kg maka
= 2523.1753 Nm-1Q=
Nilai Q diasumsikan memberikan beban secara merata keseluruh bagian arm
FA FB
Q = 2523.1753 Nm-1
A B
FAC Rc FBC
y =0.813 m x = 2.9 m
Gambar 3.7. Skema pembebanan
Maka momen pada titik C (MC)
ΣMC = 0
(FA x 0.813) + (FAC x ½ x 0.813) - (FBC x ½ x 2.9) - (FB x 2.9)= 0
(FA x 0.813) + ((2523.1753 x 0.813) x ( ½ x 0.813)) – ((2523.1753 x 2.9) x (½ x 2.9)) -
(45151.506 x 2.9)= 0
(FA x 0.813) + ((2051.3415189 x 0.4065) – (7317.20837 x 1.45) - (45151.506 x 2.9)= 0
(FA x 0.813) + (833.87)- (10609.95) - (130939.36)= 0
(FA x 0.813) = 140714.52
FA = = 173080.59 N
Maka momen pada titik B (MB)
ΣMB = 0
(FA x 3.713) + (FAC x 3.3065) - (RC x 2.9)+ (FBC x 1.45) = 0
(173080.59 x 3.713) + (2051.3415189 x 3.3065) - (RC x 2.9) + (7317.20837x 1.45)= 0
(642648.23) + (833.87) – (RC x 2.9) + (10609.95)= 0
(RC x 2.9) = 654092.052
= 225548.98 NRC =
Dengan gaya gaya yang sudah diketahui maka kita dapat menghitung tegangan tarik
(tensile stress) pada beberapa titik pembebanan yaitu :
1. Front hydraulic cylinder pivot
MaterialSteady Load
Live Load Shock Load
Cast Iron5 to 6
8 to 1216 to 20
Wrought iron
So ma e a and a oy69
15 ea he
91215
T mbe7
10 o 15
710 to 15
Steel48
12 to 16ft t ri l ll
L t r
i r
t
Gambar 3.8. Fro2n0t hydraulic
A=pxl
= 127 x 85
= 10795 mm2
σ =
=
= 4.183 MPa
Tabel 3.7. Safetykerja
factor untuk material dengan beberapa kondisi
Sumber: A Text Book of Machine Design, R. S. Khurmi, J. K. Gupta
Untuk material steel pada kondisi shock load maka tegangan tarik yang diizinkan adalah:
σ = 4.183 MPa x 14
= 58.557 MPa
2. Bushing slider
Gambar 3.9. Bushing sliderA=pxl
= 154.6 x 94
= 14532.4 mm2
σ =
=
= 15.66 MPa
Untuk material steel pada kondisi live load maka tegangan tarik yang diizinkan adalah:
σ = 15.66 MPa x 14
= 219.263 MPa
3. Hydraulic Cylinder Bracket Arm
Gambar 3.10. Hydraulic Cylinder Bracket Arm
A = 2 x (p x l)
= 2 x (50 x 70)
= 7000 mm2
σ =
=
= 24.726 MPa
Untuk material steel pada kondisi live load maka tegangan tarik yang diizinkan adalah :
MPa x 14σ = 24.726
= 346.163 MPa
Dengan
ultimate stress terbesar
maka dapat disesuaikan
mengambil nilai
MPa,yaitu 440.72
dengan jenis material
memiliki nilai ultimate
nilai tersebut.
carbon steel yang
stressnya mendekati
Gambar 3.11. Grafik tegangan vs regangan
Penentuan spesifikasi baja harus diatas dari nilai yield point, karena pada fase
ini material belum memasuki fase plastic elongation dimana benda kerja akan kembali
ke
bentuk semula. Berdasarkan hasil perhitungan di atas maka baja yang cocok adalah baja
yang mempunyai yield point 185 MPa.
3.4 Baja (steel)Baja merupakan campuran antara iron dan carbon, dengan kandungan baja maximum
1.5%. Carbon berperan dalam membentuk iron carbide, karena sifat mampu untuk
meningkatkan hardness/kekerasan dan strength/kekuatan dari baja. Elemen lain seperti
silicon, sulphur, phosforus dan mangan juga mempengaruhi baik itu menambah atau
mengurangi dari properti baja. Kebanyakan pada saat ini baja dibentuk dalam bentuk
plain carbon steel. Carbon steel di definisikan sebagai baja yang mempunyai kandungan
karbon dan tidak mengandung 0.5% silicon dan 1.5% mangan. Plain carbon steel berkisar
antara
0.06% sampai dengan 1.5% carbon yang dibagi-bagi menjadi beberapa jenis carbon steel.
1. Low Carbon or mildSteel
2. Medium carbon Steel
3. High carbon steel
up to 0.30% carbon
0.30% to 0.60% carbon
lebih dari 0.60% carbon
Berdasarkan standard ASTM maka dipilih material mild steel dengan type A
283 grade B dengan mechanical properties sebagai berikut :
Tabel 3.8 Mechanical Properties pada standard ASTM
Tabel 3.9 Chemical Properties pada standard ASTM
Jika kita menggunakan Indian Standard (IS : 1570-1961) plain carbon steel di tandai
dengan huruf ‘C’ dan diikuti dengan jumlah carbon yang terkandung di dalamnya. Pada
standard ISI material excavator arm menggunakan type C20 berarti plain carbon steel
mengandung 0.15% - 0.25% carbon dan mangan 0.60-0.90%. Berdasarkan tabel ISI di
bawah ini diperlihatkan komposisi dan applikasi dari plain carbon steel.
Tabel 3.10 Chemical Properties pada standard ISI
Composition
ISIdesignation
Uses
CarbonManganese
C 07 0.12 max
0.5 max
Cold forming dan deep drawing
C 10 Case hardening steel untuk pem buatan cam0.15