## ANALISIS KINERJA MINI FORKLIFT SEBAGAI ALAT BANTU ANGKAT DAN ANGKUT DENGAN BERBAGAI VARIASI BEBAN 300 – 500 KG PADA LAB TEKNIK MESIN UMT

## Ali Rosyidin
Program Studi Teknik mesin, Fakultas teknik, Universitas Muhammadiyah Tangerang, Jl. Perintis Kemerdekaan I, No.33, Cikokol, Tangerang, Banten 15118, Indonesia E-mail: rosyidinali90@gmail.com

## Abstrak
Pada  aktivitas  angkat  dan  angkut  termasuk  aktivitas  yang  berat  dan  cenderung membutuhkan banyak tenaga kerja, selain itu aktivitas angkat dan angkut yang tidak menggunakan alat bantu sering terjadi kecelakaan yang berulang. MiniForklift merupakan salah satu alat angkat yang berfungsi sebagai alat bantu kerja proses angkat dan angkut. Mini Forklift memiliki beberapa bagian  komponen  utama  antara  lain  rangka,  garpu  pengangkat,  kait,  puli,  tali  baja  dan  motor penggerak.  Tujuan  penelitan  ini  adalah  untuk  mengetahui  kinerja MiniForklift dari  hasil perhitungan tali baja dan analisa kekuatan menggunakan aplikasi autodesk inventor. Penelitian ini merupakan penelitian secara teoritis dari berbagai disiplin ilmu dan simulasi stress analysis pada inventor  untuk  mengetahui  nilai  kekuatan Mini  Forklift agar  terhindar  dari  kegagalan  struktur. Pada  hasil  perhitungan  tali  baja  nilai  tegangan  maksimum  tali  baja  yaitu  601,79  kg  dengan kekuatan  putus  tali  sebenarnya  yaitu  32444,79  N  dan  pada  simulasi stress  analysis aplikasi autodesk  inventor  didapatkan  hasil  tegangan  maksimum vonmises =  83,4  MPa,  1st principal = 50,53  MPa,  3rd principal =  5,34  MPa,  dan  defleksi  =  1,8  mm.  dari  hasil  tegangan  maksimum diatas  diperoleh  nilai safetyfactor 4,19  sehingga  dapat  disimpulkan Mini  Forklift aman  untuk digunakan karena nilai safety factor harus bernilai diatas 1.
Kata kunci : tali baja, tegangan maksimum, simulasi stress analysis

## PENDAHULUAN
Proses angkat dan angkut merupakan  suatu  aktivitas  yang  sering dilakukan  saat  melakukan  berbagai kegiatan. Aktivitas tersebut membutuhkan  tenaga  yang  cukup  besar dan  mempunyai  resiko  yang  besar pula.Pada  umumnya  resiko  yang  sering dialami  oleh  pekerja  angkat  angkut adalah  cedera  tulang  belakang.  Salah satu konsep yang direncanakan pada alat bantu  tersebut  adalah mini  forklift yaitu alat angkat angkut tersebut dapat dengan mudah digerakkan flexible sehingga alat tersebut dapat berfungsi secara optimal. Mesin pemindah bahan (material  handling  equipment) adalah peralatan yang digunakan untuk memindahkan  muatan  yang  berat  dari
satu  tempat  ke  tempat  lain  dalam  jarak yang  tidak  jauh,  misalnya  pada  bagian- bagian  atau  departemen  pabrik,  pada tempat-tempat penumpukan bahan,
lokasi  konstruksi,  tempat  penyimpanan dan pembongkaran muatan dan sebagainya.  Mesin  pemindah  bahan hanya  memindahkan  muatan  dalam jumlah  dan  besar  tertentu  dengan perpindahan bahan ke arah vertikal, dan atau kombinasi keduanya.
Mesin pemindah bahan ( materials  handling  equipment )  dapat dibagi dalam tiga kelompok, yaitu:
1. Peralatan  permukaan  dan overhead , yaitu  peralatan  yang  ditujukan  untuk memindahkan  muatan  curah  dan satuan, baik batch maupun kontinu.
2. Peralatan pengangkat, yaitu peralatan yang  ditujukan  untuk  memindahkan muatan  satuan  dalam  satu batch. Contohnya : Crane.
3. Peralatan  pemindahan (conveyor), yaitu  peralatan  yang  ditujukan  untuk memindahkan  muatan  curah  maupun muatan satuan secara kontinu.
Crane adalah alat yang digunakan untuk mengangkat dan memindahkan  muatan  dari  satu  tempat ketempat  lain  dengan  menggunakan metode  katrol  dan  kait  ( hook) sebagai pengaitnya. Crane sendiri banyak digunakan  seperti  pada  bongkar  muatan kapal-kapal di pelabuhan dan lainnya. Crane dapat  diklasifikasikan kedalam  beberapa  jenis  yaitu crane putar  yang  diam, crane yang  bergerak pada  rel, crane tanpa  lintasan, crane yang  dipasang  pada  lokomotif  atau traktor rantai dan crane jembatan.
Gambar 1 .  Hoist Crane
Hoist  crane atau  biasa  disebut motor  winch adalah  salah  satu  dari
klasifikasi  jenis crane yang  bergerak pada  rel.  Pesawat  pengangkat  yang biasanya terdapat pada pergudangan dan perbengkelan. Hoist  crane ditempatkan pada langit-langit dan berjalan diatas rel khusus yang dipasangi pada langit-langit tersebut. Rel-rel tadi juga dapat bergerak secara  maju  mundur  pada  satu  arah. Gerakan hoist  crane ini  adalah  gerakan naik  dan  turun  untuk  mengangkat  dan menurunkan  muatan  yang  telah  dijepit oleh spreader yang  dikaitkan  melalui tali  baja  yang  digulung  oleh  drum, dimana  drum  ini  digerakan  oleh  tenaga motor.  Apabila  posisi  pengangkatnya telah disesuaikan seperti yang dikehendaki  maka  gerakan  drum  ini dapat  dihentikan  oleh  rem (brake) yang dilakukan  pada  tombol switch .  Tetapi pada kesempatan ini peneliti menempatkan hoist crane / motor winch dibagian belakang rangka pada alat mini forklift yang  dibuat  dengan  fungsi  yang sama seperti penjelasan diatas.

## Gambar 2.Mini Forklift
Kabel  baja  berfungsi  untuk mengangkat  dan  menurunkan  beban serta mengatur kemiringan boom . Kabel baja  adalah  tali  yang  dikonstruksikan dari  kumpulan  jalinan  serat-serat  baja ( steel wire ) dengan kekuatan σb = 1300-
2000 𝑁/𝑚𝑚 2 .  Beberapa  serat  dipintal hingga  menjadi  satu  jalinan  ( strand ),
kemudian  beberapa strand dijalin  pula
pada suatu inti ( core ) sehingga membentuk  tali.  untuk  menganalisa tegangan  berat  muatan  yang  akan diangkat  maksimal  harus  ditentukan terlebih dahulu. Karena pada pengangkatan dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti berat trolley dan berat kait ( hook ), sehingga berat muatan yang  diangkat  dapat  dibuat  rumus sebagai berikut:
1. Diameter Rope
435 𝑑² ..................................(2.1)
Dimana : 435 𝑑² : Kekuatan daya tarik tali
(N)
𝑊 : Kapasitas beban (N)
2. Diameter Wire
𝑑 w = 0.063 𝑑 ........................(2.2) 𝐴 = 0.38 𝑑² .........................(2.3) Dimana : 𝑑 w = Diameter wire (mm)
𝐴 := Area wire rope (mm²) 3. Berat pada tali 𝑤 = 0.0363 𝑑² ....................(2.4) Dimana : 𝑤 : Berat pada tali (N) 4. Nilai Bending stress σb = 𝐸𝑟 𝑥 𝑑𝑤 𝐷 .........................(2.5) 𝑤𝑏 = 𝜎𝑏 𝑥 𝐴 ……................(2.6) Dimana : σb = Nilai bending (N/mm²) 𝐸𝑟 = Modulus elastisitas 84 kN/mm²
𝑤𝑏 : Beban bending pada tali (N) 5. Beban efektif saat tali bekerja normal Nilai = 𝑊 + 𝑤 + 𝑤𝑏 6. Berat muatan yang diangkat Qm = Q0 + (10% x Qo)…(2.7) Dimana : Qm  =  Berat muatan yang diangkat (N) Qo  =  Berat muatan yang telah ditentukan (N) 7. Kapasitas total yang diangkat
Q = Qm + Q trolley + Q hook
…. ………………………….(2.8)
Dimana : Q  =  Kapasitas total yang
diangkat   ( kg ) Qm = Berat muatan yang diangkat   ( N ) Q trolley = Berat trolley ( kg )
8. Tegangan maksimum dari sistem tali puli 𝑆 = 𝑄 𝑛.η.η1 ……………....(2.9) Pemilihan puli yang digunakan adalah puli tetap.
dimana : S = Tegangan maksimum pada tali  (kg)
Q = Kapasitas total yang diangkat  (kg) n = Jumlah puli yang digunakan sebagai penumpu η = Efisiensi puli = 0,951 (dilihat dari  tabel) η1 = Efisiensi yang disebabkan kerugian tali akibat kekuatan ketika menggulung pada drum yang diasumsikan 0,98 4. Kekuatan putus tali sebenarnya P = S .k……………...(2.10) Dimana : P = Kekuatan putus tali (kg)
S = Tegangan pada tali (kg) k = Faktor keamanan (5,5
dilihat dari tabel)
Autodesk Inventor merupakan program  yang  dirancang  khusus  untuk keperluan  bidang  teknik  seperti  desain produk,  desain  mesin,  desain  mold, desain konstruksi, atau keperluan teknik lainnya.Autodesk  Inventor  juga  mampu memberikan  simulasi  pergerakan  dari produk  yang  didesain  serta  mempunyai alat  untuk  menganalisis  kekuatan.Alat ini  cukup  mudah  digunakan  dan  dapat membantu  untuk  mengurangi  kesalahan dalam membuat desain.
Setiap  material  pasti  memiliki beban,  dimana  beban  merupakan  salah satu  sifat  fisik  dari  material.  Sifat  fisik dari  material  ini  akan  menimbulkan suatu  gaya  atau  berat  dari  material
tersebut.  Beban  operasional  adalah beban  yang  timbul  akibat  adanya gerakan  dan  operasi  dari  material tersebut,  seperti  beban  yang  timbul akibat  putaran  yang  akan  menghasilkan torsi dan lain-lain.

## METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan  adalah  perhitungan  manua tali baja berdasarkan study literature dan simulasi stress analysis autodesk inventor.

## Gambar 3. Diagram alir penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tali  baja  yang  dipilih  berbahan fiber  core /  inti  serat  baja  dengan diameter  4,5  mm.  Konstruksi  tali  baja yang  digunakan  yaitu  6  x  19  Analisa perhitungan  akan  dilakukan  dengan
berbagai variasi kinerja mini forklift 300, 400 dan 500 kg.

## Tabel 1. Hasil perhitungan tali baja
Variasi Beban Kapasitas Beban yang Diangkat Tegangan Maksimum Tali Puli Kekuatan Putus Tali Sebenarnya 300 kg 341 kg 365,88 kg 19721,34 N 400 kg 451 kg 483,91 kg 26083,07 N 500 kg 561 kg 601,94 kg 32444,79 N Dari  tabel  hasil  perhitungan  tali baja diatas, angka tertinggi terdapat pada variasi beban 500 kg yang menghasilkan tegangan maksimum tali baja 601,94 kg dan  kekuatan  putus  tali  sebenarnya 32444,94 N. Kemungkinan terjadinya kegagalan  struktur  pada mini  forklift pada  saat  mengangkat  beban  maka dilakukan analisa menggunakan simulasi stress  analysis yang  ada  pada autodesk inventor. Simulasi stress analysis akan dilakukan dengan berbagai  variasi  beban  kinerja mini forklift 300,  400  dan  500  kg.  Hasil  dari simulasi stress analysis akan didapatkan hasil  tegangan von  misses ,  tegangan  1st principal , tegangan 3rd principal , defleksi dan safety factor . Kemudian memilih spesifikasi material  sesuai  desain  yang  dibuat sebelum memulai simulasi stress analysis .  Berikut  spesifikasi  material yang digunakan :
Tabel 2. Spesifikasi material Nama Steel Carbo n Iron Cast General Massa Jenis 7,85 g/cm³ 7,15 g/cm³ Teganga n Luluh 350 MPa 758 MPa Kekuata n Tarik 420 MPa 884 MPa Teganga n Modulus Elastis 200 GPa 120,5 GPa Konstant a Elastis 0,29 ul 0,3 ul Modulus Geser 77,519 4 GPa 46,346 1 GPa Pada stress  analysis ditentukan kondisi  operasi  dengan  simulasi  beban sebesar  300  –  500  kg  pada  garpu pengangkat dan memberi fixed
constraint sebagai  titik  pegangan  atau tumpuan beban.
Gambar 4. Simulasi beban
Tabel 3. Hasil analisa stress analysis Nama Minimum Maksimum Volume   20090500 mm³ Massa 116,08 kg kg Tegangan Von Mises 0 MPa 83,4179 MPa Tegangan 1st Principal -32,1522 MPa  50,5324 MPa Tegangan 3rd Principal -89,4805 MPa  5,34816 MPa Defleksi  0 mm 1,80537 mm Faktor Keamana n 4,19574 15 Tegangan XX -33,4832 MPa  12,6702 MPa Tegangan XY -26,5449 MPa  20,1841 MPa Tegangan XZ -15,6276 MPa  16,6878 MPa Tegangan YY -84,9013 MPa  39,8658 MPa Tegangan YZ -28,0873 MPa  24,2664 MPa Tegangan ZZ -81,4098 MPa  35,1618 MPa Defleksi X -0,0940202 mm 0,0901765 mm Defleksi Y -1,78075 mm  0.069489 mm Defleksi Z -0,294013 mm 0,0768733 mm Reganga n Equivale n 0 0.000373049 Reganga n 1st Principal - 0,0000017680 2 0,000267872 Reganga n 3rd Principal -0,000427047 0,0000045229 5 Reganga -0,000142412  0,000148003
n XX
Reganga n XY
-0,000171215  0,000130187
Reganga n XZ -0,000100798  0,000107636 Reganga n YY -0,000401494  0,000188202 Reganga n YZ -0,000181163  0,000156518 Reganga n ZZ -0,000291434  0,000167092 Kontak Tekan 0 MPa 226,513 MPa Kontak Tekan  X -28,0748 MPa  37,6056 MPa Kontak Tekan  Y -134,154 MPa  169,164 MPa
Kontak Tekan  Z -152,236 MPa  114,969 MPa
Gambar 5. Tegangan von mises
Gambar 6. Tegangan 1 st Principal
Gambar 7. Tegangan 3 rd Principal
Gambar 8. Defleksi
Gambar 9. Safety Factor
Material  dikatakan  mulai  luluh ketika tegangan VonMises atau tegangan luluh mencapai nilai kritis yang diketahui sebagai yield strength . Tegangan maksimum 1st Principal yang menunjukkan  secara  spesifik  bagian
yang  paling  tegang,  warna  merah merupakan  bagian  yang  paling  tegang. Nilai  tegangan  3rd Principal yang menunjukkan  secara  spesifik  bagian yang  paling  rileks,  warna  kuning merupakan  bagian  yang  paling  rileks. Hasil  analisa  simulasi stress  analysis menghasilkan  nilai safety  factor yang menunjukkan  bagian  yang  aman  ketika diberi  gaya,  bagian  yang  paling  aman adalah bagian yang berwarna biru tua.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis kinerja miniforklift dengan  berbagai  variasi beban  300,  400  dan  500  kg  maka  dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
1.  Dari  analisis  perhitungan  tali  baja dengan variasi beban 300 s/d 500 kg didapatkan  hasil  perhitungan  sebagai berikut :
1).  Pada  saat  beban  300  kg,  tegangan maksimum  tali  puli  =  365,88  kg dan kekuatan tali putus sebenaarnya = 19721,34 N. 2).  Pada  saat  beban  400  kg,  tegangan maksimum  tali  puli  =  483,91  kg dan kekuatan tali putus sebenarnya = 26083,07 N. 3).  Pada  saat  beban  500  kg,  tegangan maksimum  tali  puli  =  601,94  kg dan kekuatan tali putus sebenarnya = 32444,79 N.
4).   Setelah       diketahui      hasil perhitungan  tali  baja,  maka  dapat disimpulkan tali baja aman untuk digunakan  karena  beban  yang diangkat  masih  dalam  batas standar  spesifikasi  tali  baja  pada mini forklift yang diizinkan.
2.    Dari  simulasi stress  analysis  mini forklift yang  dilakukan  dengan setiap  variasi  beban  300  s/d  500  kg didapatkan  nilai  hasil  tegangan maksimum von  mises (tegangan
luluh),  1st principal ,  3rd principal , defleksi  dan safety  factor sebagai berikut :
1).  Hasil  tegangan  maksimum von mises dengan  beban  300  kg  =
50,2  MPa,  400  kg  =  66,7  MPa dan 500 kg = 83,4 MPa.
2).  Hasil  tegangan  maksimum  1st Principal dengan  beban  300 kg  =  30,28  MPa,  400  kg  = 40,42  MPa  dan  500  kg  =
50,53 MPa.
3).  Hasil  tegangan  maksimum  3rd Principal dengan  beban  300 kg = 3,21 MPa, 400 kg = 4,28
MPa dan 500 kg = 5,34 MPa.
4).  Hasil  tegangan  maksimum defleksi dengan beban 300 kg = 1,08 mm, 400 kg = 1,44 mm dan 500 kg = 1,8 mm.
5).  Nilai safety  factor pada  saat beban 300 kg = 6,97 , 400 kg = 4,24 dan 500 kg = 4,19.
6).    Setelah  diketahui  nilai safety factor tersebut,  maka  dapat disimpulkan mini forklift aman untuk digunakan  karena nilai safety factor yang dianjurkan harus bernilai diatas 1.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Achmad Zainun., “Elemen
Mesin 1” , Yogyakarta : Penerbit Refika Aditama, 2013.
2. Asroni.,  “ Stress  Analysis Pada Stand  Shock  Absorber  Sepeda Motor  dengan  Menggunakan Software  Inventor  2015”,Jurnal teknik  mesin,  Lampung,  2015, hal 23-27, Volume 4 Nomor 1.
3. Endi  Sutanto  dan  Soeharsono, “ Prancangan Gantry Crane Kapasitas  10  Ton  Dengan Bantuan Software ”, Poros,
Jakarta,  Mei  2014,  hal  80-86, Volume 2 Nomor 1.
4. Huda  F  Yon., “Autodesk Inventor
Professional 2011 Panduan Mudah Merancang Mesin” , Yogyakarta : Penerbit Andi,2012. 5. Hutahaean Yohanes Ramses. “Mekanika  Kekuatan  Materia”l
Tingkat  lanjut,  Yogyakarta  : Graha ilmu 2014.
6. Hutahaean Yohanes Ramses., “Mekanisme dan Dinamika
Mesin”,  Edisi  Revisi,  Yogyakarta
: Penerbit Andi, 2010.
7. Ngadiyono,Yatin ,“Pembelajaran Autodesk  Inventor” ,  Yogyakarta, Indonesia : Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. 8. Riski Setiawan et al.], “Perancangan Portable Crane
Kapasitas  Angkat  Maksimal  500 kg”, E-Jurnal  Teknik  Mesin,
Yogyakarta,Juni  2014,  hal  27-32, Volume 2 Nomor 1.
9. Rudenko,  N.,  “ Mesin  Pemindah Bahan” , Terjemahan Foead, Nazar, Jakarta, Indonesia : Penerbit Erlangga,1992.
10. Scribd – Modul Training Inventor
– 2011
11. https://pt.scribd.com/mobile/doc/1 25897598/Modul-Training- Inventor
12. Slide  Share  –  Tutorial  Inventor 2009 : Stress Analysis
13. https://www.slideshare.net/mobile
/zulfabidin9/tutorial-inventor- 2009-stress analysis-17198555
14. Zainuri  Muhib  Ach., “Mesin Pemindah  Bahan” ,  Yogyakarta:
Penerbit Andi, 2010.