TUGAS AKHIR ANALISA MEKANISME SWING DEVICEeprints.ums.ac.id/54664/11/HALAMAN DEPAN.pdf · Swing device on the excavator is a useful component to move upperstructur unit to rotate

TUGAS AKHIR

ANALISA MEKANISME SWING DEVICE

PADA EXCAVATOR KEIHATSU 921 C

Diajukan Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

MAHFUDDIN HANIF

NIM : D200130194

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Man Jadda Wa Jadda”

“Barang siapa yang bersungguh - sungguh akan mendapatkannya”

“Barangsiapa yang harinya sekarang lebih baik daripada kemarin maka dia

termasuk orang yang beruntung. Barangsiapa yang harinya sama dengan kemarin

maka dia adalah orang yang merugi. Barangsiapa yang harinya sekarang lebih

jelek daripada harinya kemarin maka dia terlaknat.”

vii

ABTRAKSI

Swing device pada excavator adalah komponen yang berguna untuk

menggerakan upperstructur unit untuk berputar sebesar 360o. Swing device

terbagi menjadi beberapa komponen antara lain : Swing motor, swing brake, dan

swing reducer. Analisa ini bertujuan untuk mengetahui mekanisme kerja dari

masing-masing komponen pada swing device dan besarnya gaya-gaya yang

bekerja.

Swing motor merupakan komponen yang merubah pressure dari main pump

menjadi gerakan mekanis, Swing brake berfungsi untuk engaged dan

disengageclucth dan disk yang berfungsi untuk release cylinder block dan lock

cylinderblock pada swing motor, Swing reducer berfungsi untuk mengurangi

putaran dari swing motor namun meningkatkan torsi sehingga swing device dapat

memutar upperstructur dari excavator.

Hasil analisa, gaya-gaya yang berkeja pada swing motor seperti torsi sebesar

173,072 Nm didapatkan efisiesi mekanis sebesar 97,97 %, flow rate sebesar

0,0106 m3/menit didapatkan efisiensi volumetris sebesar 82,25 %, dan efisiensi

keseluruhan pada swing motor sebesar 80,68 %. Kemudian speed ratio dan

reduksi pada swing reducer adalah 1,05 dan -48,95 rpm pada tingkat pertama dan

1,04 dan -38,51 rpm pada tingkat kedua. Kemudian akan didapatkan besarnya

momen puntir, kecepatan tangensial, dan beban nominal pada roda gigi planetary

gear diswing reducer.

Kata Kunci : Excavator, Swing Device, Swing Motor, Swing Brake, Swing

Reducer

viii

ABSTRACT

Swing device on the excavator is a useful component to move upperstructur

unit to rotate by 360o. Swing device is divided into several components, among

others: Swing motor, swing brake, and swing reducer. This analysis aims to

determine the working mechanism of each component on the swing device and the

magnitude of the forces that work.

Swing motor is a component that converts pressure from main pump to

mechanical movement, Swing brake functions to engage and disengage clucth and

disk that serves to release cylinder block and lock cylinder block on swing motor,

Swing reducer functions to reduce rotation of motor swing but increase torque So

swing device can play upperstructur of excavator.

The results of the analysis, the forces that work on motor swing like torque

of 173,072 Nm obtained mechanical efficiency of 97.97%, flow rate of 0.0106 m3 /

minute obtained volumetric efficiency of 82.25%, and overall efficiency in motor

swing equal to 80.68%. Then the speed ratio and reduction of the swing reducer

are 1.05 and -48.95 rpm at the first level and 1.04 and -38.51 rpm at the second

level. Then there will be the amount of torque, tangential velocity, and nominal

load on planetary gear swing reducer gear.

Key Note : Excavator, Swing Device, Swing Motor, Swing Brake, Swing Reducer.

ix

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr,Wb

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah

dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan ini dapat terselesaikan. Tugas akhir

yang berjudul “ANALISA MEKANISME SWING DEVICE PADA

EXCAVATOR KEIHATSU 921C” dapat terselesaikan atas dukungan dari

berbagai pihak. Untuk itu, penulis pada kesempatan ini dengan ketulusan dan

keiklasan hati yang mendalam menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan

besar kepada :

1. Bapak Tri Widodo Besar R, ST, MT,Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik

Mesin Universitas Muhammadyah Surakarta.

2. Bapak Dr. Suranto selaku Direktur Sekolah Vokasi Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Ir. Sartono Putro,MT selaku Dosen Pembimbing yang telah memeberikan

banyak ilmu, pengarahan, dan bimbingan kepada penulis dalam

menyelesaikan tugas ini.

4. Keluarga tercinta, bapak, ibu, dan adik yang selalu memberikan dukungan

dan doanya.

5. Teman seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir ini, Radit, Sahid,

Fais, Oscar, Robby dan Badri, terima kasih atas kerja sama dan

bantuannya.

6. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2013 yang banyak memberi

semangat dan kebersamaanya.

7. Chintia Rammadhanti yang telah memberikan semangat dan dorongan

dalam pengerjaan laporan ini.

8. Semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penyusunan

laporan tugas akhir ini.

Didalam penyusunan/pembuatan laporan ini masih jauh dari kata

sempurna. Untuk itu, kritikan maupun saran yang bersifat membangun dengan

x

harapan pembuatan laporan selanjutnya dapat lebih baik. Semoga laporan ini

dapat berguna dan memberikan manfaat kedepannya.

Wassalamu’ailaikum Wr.Wb

xi

DAFTAR ISI

TUGAS AKHIR ........................................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ............................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ............................................................... v

MOTTO........................................................................................................ vi

ABSTRAKSI ................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR .................................................................................. ix

DAFTAR ISI ................................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xvi

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

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

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2

1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah................................................................................ 2

1.5 Metode Pengumpulan Data ................................................................ 2

1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................ 3

BAB II KOMPONEN SWING DEVICE ...................................................... 5

2.1 Diagram alir Swing System ............................................................... 5

2.2 Hydraulic Motor ................................................................................ 6

2.2.1 Hydraulic Gear Motor .............................................................. 6

2.2.2 Hydraulic Vane Motor .............................................................. 7

xii

2.2.3 Hydraulic Piston Motor ............................................................ 7

2.2.4 Gerotor Hydraulic Motor .......................................................... 9

2.3 Swing Brake ...................................................................................... 10

2.3.1 Swing Brake Lock .................................................................... 10

2.3.2 Swing Brake Release ................................................................ 11

2.4 Swing Reducer .................................................................................. 12

2.4.1 Single Pinion Type ................................................................... 13

2.4.2 Dual Pinion Type ..................................................................... 13

2.4.3 Planetary Gear pada Swing reducer .......................................... 14

2.5 Valve................................................................................................. 15

2.5.1 Relief Valve ............................................................................. 15

2.5.2 Make Up Valve ........................................................................ 17

2.5.3 Anti-Reverse Valve .................................................................. 18

2.5.4 Parking Brake dan Brake Release Valve ................................... 19

BAB III DASAR TEORI .............................................................................. 21

3.1 Swing Motor ..................................................................................... 21

3.1.1 Analisa Perhitungan Torsi Hydraulic Motor ............................. 21

3.1.2 Analisa Perhitungan Flow Rate Hydraulic Motor ...................... 24

3.1.3 Analisa Perhitungan Overall Efficiency .................................... 25

3.2 Planetary Gear ................................................................................... 25

3.2.1 Analisa Perhitungan Speed Ratio Planetary Gear ...................... 26

3.2.2 Analisa Perhitungan Roda gigi ................................................. 27

3.2.3 Analisa Perhitungan Momen Puntir .......................................... 29

3.2.4 Analisa Perhitungan Kecepatan Tangensial .............................. 29

3.2.5 Analisa Perhitungan Intensitas Beban ....................................... 30

BAB IV PEMBAHASAN ............................................................................. 31

4.1 Perhitungan Swing Motor .................................................................. 31

4.1.1 Displacement Hydraulic Motor ................................................. 31

4.1.2 Torsi Aktual ............................................................................. 32

4.1.3 Torsi Teoritis ............................................................................ 33

xiii

4.1.4 Tegangan Geser Valve Plate ..................................................... 33

4.1.5 Mechanical Efficiency .............................................................. 34

4.1.6 Flow Rate Teoritis .................................................................... 34

4.1.7 Flow Rate Aktual ..................................................................... 34

4.1.8 Daya Motor .............................................................................. 35

4.1.9 Efficiency Volumetric .............................................................. 35

4.1.10 Overall Efficiency .................................................................. 36

4.2 Perhitungan Planetary Gear ............................................................... 36

4.2.1 Reduksi Planetary Gear pada Swing Reducer ........................... 36

4.2.2 Speed Ratio Swing Reducer...................................................... 38

4.2.3 Perhitungan Roda Gigi Planetary Tingkat Pertama ................... 39

4.2.4 Perhitungan Roda Gigi Planetary Tingkat Kedua ...................... 45

4.3 Hasil Perhitungan .............................................................................. 50

BAB V PENUTUP ...................................................................................... 53

5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 53

5.2 Saran ................................................................................................. 53

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 54

LAMPIRAN ................................................................................................. 56

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Alir Swing System ...................................................... 5

Gambar 2.2 Sketsa Hydraulic Gear Motor ..................................................... 6

Gambar 2.3 Sketsa Hydraulic Vane Motor .................................................... 7

Gambar 2.4 Sketsa Axial Hydraulic Piston Motor ......................................... 7

Gambar 2.5 Sketsa Radial Hydraulic Piston Motor ........................................ 8

Gambar 2.6 Sketsa Bent Hydraulic Piston Motor .......................................... 9

Gambar 2.7 Sketsa Gerotor Hydraulic Motor ................................................ 9

Gambar 2.8 Skema Kerja Engaged Swing Brake ........................................... 11

Gambar 2.9 Skema Kerja Disengaged Swing Brake ...................................... 12

Gambar 2.10 Single Pinion Type .................................................................. 13

Gambar 2.11 Dual Pinion Type ..................................................................... 13

Gambar 2.12 Sketsa Swing Reduction Gear pada Swing Device ................... 15

Gambar 2.13 Diagram Hidrolik Relief Valve ................................................ 16

Gambar 2.14 Posisi Relief Valve pada Swing Motor ..................................... 16

Gambar 2.15 Diagram Hidrolik Make Up Valve ........................................... 17

Gambar 2.16 Posisi Posisi Make Up Valve pada Swing Motor ...................... 18

Gambar 2.17 Diagram Hidrolik Anti-Reverse Valve ..................................... 18

Gambar 2.18 Diagram Hidrolik Parking Brake dan Brake Release Valve ...... 19

Gambar 2.19 Posisi Parking Brake dan Brake Release Valve pada

Swing Motor ........................................................................... 20

xv

Gambar 3.1 Simbol ukuran pada Hydraulic Motor ........................................ 21

Gambar 3.2 Planetary Gear pada Swing Reducer .......................................... 26

Gambar 3.3 Nama bagian Roda Gigi ............................................................. 27

Gambar 4.1 Ukuran Komponen Hydraulic Motor .......................................... 31

Gambar 4.2 Planetary Gear Single Pinion Tingkat Pertama ........................... 36

Gambar 4.3 Planetary Gear Single Pinion Tingkat Kedua ............................. 37

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Hydraulic Motor ............................................... 50

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Roda Gigi Planetary Gear ................................. 51