## Perancangan dan analisis sistem penggerak prototipe lift gerak vertikal horizontal skala 1:10
Agung Dwi Sapto 1 , M. Saiful Islam 1 , Danang Krido Utomo 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No.100, Depok, Jawa Barat
Email korespondensi: adwisapto98@gmail.com

## Abstrak
Lift merupakan angkutan transportasi vertikal yang digunakan untuk mengangkut orang atau barang dengan menggunakan sistem keseimbangan beban dengan motor torsi besar. Perancangan dilakukan bedasarkan hasil pengamatan dari tim tentang sistem lift yang sudah ada dan melakukan pecobaan penggunaan sistem penggerak yang  baru  pada  prototipe  lift  gerak  vertikal  horizontal.  Sistem  penggerak  dirancang  menggunakan  roda  gigi lurus.  Adapun  komponen-komponen  yang  terdapat  pada  sistem  roda  gigi  lurus,  yaitu  rangka  utama,  rangka kotak  lift,  motor  penggerak,  roller  bearing,  roda gigi  lurus,  rantai,  poros  dan  PLC.  Perancangan pembuatan prototipe lift gerak vertikal horizontal menghasilkan nilai perancangan elemen mesin yaitu, kapasitas rencana yang akan dianalisis sebesar 3,6 kg, poros yang digunakan pada motor stepper mempunyai ukuran ϕ7 mm x ϕ8 mm, ukuran bearing pada roller 2,6 mm,  modul pada roda gigi  lurus yang digunakan 2  mm  dan jumlah  gigi yang digunakan  16 buah,  nomor  rantai  ANSI  yang  digunakan 25,  jarak  puncak  rantai  6,35  mm,  lebar  rantai 3,18  mm  dan  diameter  rantai  rol  3,3  mm.  Motor  stepper  digunakan  untuk  memindahkan  lift  dari  setiap lantainya.  Motor  stepper  yang  digunakan  dengan  jenis  TEC  stepping  motor  dengan  tipe  Sp-60A-30  dengan tegangan 30 volt, sudut setiap  step 7,5 o dan hambatan 25 Ω.. Beban  maksimal, dari lantai satu ke  lantai dua membutuhkan daya 1,458 watt dengan frekuensi 0,6 Hz, dari lantai satu ke lantai tiga membutuhkan daya 1,250 watt  dengan  frekuensi  0,5  Hz.  Berdasarkan  hasil  perancangan  awal  prototipe  lift  gerak  vertikal  horizontal sudah sesuai dan dapat dilanjutkan untuk proses manufaktur.
Kata kunci : perancangan, prototipe, lift, vertikal horizontal.

## Abstract
Lift is a vertical transportation transport used to transport people or goods using a load balance system with a large torque motor. The design was based on observations from  the  team about the existing lift system and cured the use of a new drive system in the prototype horizontal vertical motion lift. The drive system is designed using  straight  gears.  The  components  contained  in  the  straight  gear  system,  namely  the  main  frame,  lift  box frame,  drive  motor,  roller  bearing,  straight  gears,  chain,  shaft  and  PLC.  The  design  of  the  prototype  of  the horizontal vertical motion lift resulted in the design value of the engine element, namely, the capacity of the plan to be analyzed by 3.6 kg, the shaft used on the stepper motor has a size of φ7 mm x φ8 mm, the bearing size on the roller is 2.6 mm, the module on the straight gear used is 2mm and the number of gears used is 16 pieces, the ANSI chain number used is 25 , chain top distance 6.35 mm, chain width 3.18 mm and roller chain diameter 3.3 mm.  Stepper  motors  are  used  to  move  elevators  from  each  floor.  Stepper  motor  used  with  type  TEC  stepping motor with sp-60A-30 type  with voltage 30 volts,  angle  every step 7.5o and resistance 25Ω.  .  Maximum load, from the first floor to the second floor requires 1,458 watts of power with a frequency of 0.6 hz, from the first floor  to  the  third  floor  requires  1,250  watts  of  power  with  a  frequency  of  0.5  hz.  Based  on  the  initial  design results  of  the  vertical  horizontal  motion  elevator  prototype  is  appropriate  and  can  be  continued  for  the manufacturing process.
Keywords: design, prototype, lift, horizontal vertical.

## 1. Pendahuluan
Perkembangan lift pada  zaman  era  globalisasi  ini sedianya sangat membantu bagi peradaban manusia. Lift itu sendiri sudah ada sejak tahun 1853 [1]. Pada tahun  itu  masih  menggunakan  tenaga  uap  dan hidrolik. Negara yang pertama kali menggunakannya adalah New York oleh Elisha Graves Otis pada tahun 1857 [1]. Pada tahun tersebut, penggunaan lift masih sangat  jarang  dan  peralatannya  sangat  sederhana.
Setelah  satu  abad  berlalu  kemajuan  teknologi  di dunia lift sangat  maju  sedikit  demi  sedikit. Penggunaan lift sendiri  dari  segi  desain  dan penggeraknya  sudah  lebih  canggih  dan  sangat efisien.  Seperti  penambahan  pengunci  seperti bearing ,  penambahan  torsi  penggerak  motor,  sensor otomatisasi untuk beban, sensor pengaman, PLC dan komponen elektronik lainnya.
Keunikan  dari  prototipe lift yang  dibuat  adalah lift bisa bergerak dua arah yaitu gerak vertikal dan gerak horizontal. Mesin atau motor penggerak prototipe lift berbeda dengan lift konvensional yang berada di luar lift yang  dikaitkan  dengan  tali  baja,  pada  prototipe lift ini  menggunakan  motor  yang  menempel  pada rangka body lift dan  bergerak  di  dalam  lintasannya. Motor  penggeraknya  tidak  berada  diluar  kotak lift namun berada di dalam lift, sehingga memungkinkan dalam satu lintasan dapat dipasang banyak kotak lift . Model  prototipe lift gerak  vertikal  horizontal dibuat untuk  membantu  proses  sortir  atau  pemindahan barang agar lebih mudah dan cepat.

## 2. Metode
Kajian  mengenai  perkembangan  sistem  kerja lift yang akan dibahas adalah dengan membuat prototipe lift gerak vertikal horizontal. Lift itu sendiri memiliki sistem  kerja  yang  berbeda.  Pada  model  prototipe sistem lift menggunakan sistem  penggerak rack and gear .  Di  bawah  ini  merupakan  alur flowchart perancangan desain pada kajian ini.
Gambar 1. Alur flowchart perancangan prototipe lift gerak vertikal horizontal.
Sistem  kerja lift yang  sudah  ada  adalah  mengantar kelompok  konsumen  pertama  ke  lantai  tujuannya masing-masing,  sedangkan  kelompok  konsumen kedua  harus  menunggu  sampai  semua  kelompok konsumen  pertama  diantarkan  sesuai  tujuannya
masing-masing.  Sistem  kerja lift yang  dikonsep adalah  dengan  membuat  sirkulasi  perputaran. Dengan  cara  memasang lift dua  kali  lipat  jumlah lantai  kemudian  kita  pasang lift tersebut  ke  dalam lintasan.
Lintasan  dari lift itu  berputar  mengelilingi  lantai tersebut. Jika pada konsep lift, sistem mekanik yang telah ada adalah dengan menggunakan sistem katrol, yaitu  dengan  cara  mengangkat lift dengan menggunakan  tali  baja  yang  disambungkan  oleh beban  yang  diseimbangkan  oleh  tenaga  motor. Sistem  mekanik  yang  direncanakan  adalah  dengan membuat  dua  model lift .  Dengan  sistem  penggerak rack and gear .
Gambar 2. Desain prototipe lift gerak vertikal horizontal.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Perancangan Model Sistem Penggerak
Untuk  sistem  penggerak  dari  prototipe lift gerak vertikal  horizontal  menggunakan rack  and  gear . Data  sistem  penggerak  prototipe lift gerak  vertikal horizontal sebagai berikut.

## Jenis Penyalur Daya
Menggunakan  sistem rack  and  gear .  Namun  yang diam  bukan  roda  giginya  melainkan  rantainya  yang diam, sehingga roda giginya yang berputar.

## Letak Motor
Letak motor pada prototipe lift satu berada di dalam kotak lift .  Motor  dan gear akan  berada  di  dalam kotak lift dan berputar melintasi lintasan rantai yang telah diatur jalurnya. Seperti sistem roda pada mobil.

## Sistem Pengunci Kotak Lift
Pada  model  ini,  kita  harus  membuat  lintasan pengunci.  Lintasan  pengunci  terdiri  dari roller bearing yang  mengikuti  lintasan.  Selain  untuk
mengunci kotak lift tegak lurus, fungsi roller bearing juga sebagai penyeimbang gear .
Gambar 3. Prinsip kerja prototipe lift gerak vertikal horizontal.
Untuk  perencanaan,  rantai  dipilih  sesuai  dengan standarisasi Amerika (ANSI) . Data yang dibutuhkan untuk  pemilihan  rantai  adalah  dengan  mengetahui nilai  diameter  puncak  roda  gigi  lurus,  jumlah  gigi diameter  modul  dan  jarak  sumbu.  Bedasarkan perhitungan  roda  gigi  lurus,  diameter  puncak  yang direncanakan  adalah  32  mm,  jumlah  gigi  diameter modul  16  dan  jarak  sumbu  28  inchi.  Untuk pemilihan  rantai  perancang  berpatokan  pada  jumlah energi yang digunakan. Karena pada pembuatan alat ini,  energi  yang  digunakan  tidak  terlalu  besar berjumlah  2  HP,  maka  perancang  mengambil standarisasi yang paling kecil.
Tabel 1. Hasil perhitungan perancangan sistem penggerak prototipe lift gerak vertikal horizontal.

## Perancangan Sistem Motor Penggerak
Sistem lift yang  digunakan  pada  prototipe  alat  ini adalah dengan menggunkan sistem gear yang diputar oleh  motor  melintasi  lintasan  rel  yang  terbuat  dari rantai  motor  yang  dilas.  Prototipe lift yang  dibuat dapat  mengangkat  beban  maksimal  sebesar  3  kg dengan  jenis  beban  awal  yaitu  barang dan prototipe lift dibuat  dengan  skala  1:10  yang  dapat  bergerak secara vertikal maupun horizontal.
Gambar 4. Desain sistem penggerak prototipe lift gerak vertikal horizontal.
Jenis  motor  penggerak  yang  digunakan  pada prototipe  alat  ini  adalah  jenis  motor  DC  disebut dengan  motor stepper .  Penggunaan  pada  kedua model prototipe pada alat ini menggunakan tipe dan jenis  yang  sama.  Motor stepper sesuai  dengan kebutuhan  perancangan,  karena  pada  motor stepper ini telah ada sistem pegunci ketika tidak ada perintah pada  motor stepper ini,  poros  motor  akan  terkunci sehingga tidak perlu menggunakan gear box.
Tabel 2. Spesifikasi tec stepping motor [16].
Menghitung  nilai  torsi  maksimal  motor  penggerak adalah  dengan  mencari  nilai  kecepatan  motor tersebut  yang  didapatkan  dari  sudut  pergerakan motor stepper didapatkan sebesar 1249 rpm. Setelah mendapatkan  nilai  kecepatan  putar  motor,  maka selanjutnya  adalah  mencari  daya  motor  berdasarkan nilai  tegangan  dan  arus  pada  motor stepper didapatkan  sebesar  2,12  HP.  Setelah  mendapatkan nilai  kecepatan  putar  motor  dan  daya  motor  maka dapat  menemukan  nilai  torsi  motor  sebsar  8,9  Nm. Dari  proses  perhitungan  motor  penggerak  yang digunakan  untuk  alat  ini  adalah  motor stepper dengan  tipe  SP-60A-30.  Karena  motor  ini  dapat menghasilkan torsi diatas 0,893 Nm yaitu 8,9 Nm.
Gambar 5. Pemasangan motor penggerak.

## Pengujian Alat Prototype Lift
Prototipe lift gerak  vertikal  dan  horizontal  dibuat sistem  kerja  yaitu  menggunakan  sistem  kerja gear dan  dibutuhkan  pengujian  untuk  memperoleh  data kemampuan  kerja  yang  dapat  dicapai.  Pengujian  ini bertujuan  untuk  memperoleh  data  pada  kinerja lift pada  saat  bergerak  ke  setiap  ruangan  dan  setiap lantai,  apakah  daya  yang  dikeluarkan  di  setiap pergerakan  sangkar  membutuhkan  daya  yang  sama atau  berbeda.  Sehingga  dapat  diketahui  daya  yang dikeluarkan  untuk  bergerak  ke  setiap  ruangan  dan lantai dalam kondisi beban maksimal.
Alat  yang  telah  dibuat  dan  diuji  selanjutnya  dapat dilakukan  pengambilan  data  yang  bertujuan  untuk mengetahui  daya output dari  prototipe lift gerak vertikal  dan  horizontal  yang  telah  dibuat.  Dan mengamati  putaran gear saat  berputar,  sehingga dapat diketahui berapa kali gear berputar sampai ke setiap  ruangan  dan  lantai.  Dan  data  yang  didapat kemudian dicatat dengan nilai tegangan 30  volt dan hambatan 25 ohm.
Table  3. Data  prototipe  lift  gerak  vertikal  dan  horizontal dalam keadaan beban penuh.
Tabel 4. Hasil perhitungan daya output beban penuh pada prototipe lift gerak vertikal dan horizontal .
Gambar 6. Grafik perbandingan rpm yang dipengaruhi waktu pada saat beban penuh.
Gambar 7. Grafik perbandingan torsi yang dipengaruhi waktu pada saat beban penuh.
Gambar 8. Grafik perbandingan daya output yang dipengaruhi waktu saat beban penuh.
Sedangkan  pada  saat  sangkar lift bergerak melengkung ke atas dari ruangan tiga ke lantai satu, motor stepper mengeluarkan  daya output sebesar 0,8753  Watt  lebih  besar  dari  daya output yang dikeluarkan  saat  sangkar lift bergerak  dari  ruangan tiga  ke  lantai  dua  yang  mengeluarkan  daya output sebesar 0,6733 Watt.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengambilan data dan perhitungan serta  analisis  data  dari  prototipe lift gerak  vertikal dan  horizontal  maka  dapat  disimpulkan  saat lift diberi  beban  penuh  3  kg,  dapat  bergerak  horizontal dari  ruangan  satu  ke  ruangan  dua,  memiliki  nilai frekuensi  0,6  Hz,  mendapatkan  nilai  kecepatan  36 rpm,  menghasilkan  torsi  sebesar  7,294  Nm  yang mengeluarkan  daya output sebesar  1,458  Watt.  Dan pada  saat lift bergerak  vertikal  dari  ruangan  tiga  ke lantai  satu  mendapatkan  torsi  sebesar  10,003  Nm yang mengeluarkan daya output sebesar 1,250 Watt.
Pada  sistem  penggerak  roda  gigi  lurus  yang digunakan  dengan  jumlah  gigi  16,  modul  2  mm, diameter  puncak  1,25  inch,  jarak  lengkung  puncak 0,2 inch, jarak addendum 0,5 inch, jarak deddendum 0,6  inch  dan  tebal  gigi  0,1  inch.  Untuk  pemilihan rantai  yang  dibutuhkan  pada  prototipe lift gerak vertikal  horizontal  model  satu  dengan  nomer  ANSI 25, jarak puncak 6,35 mm, lebar 3,18 mm, diameter rol  3,3  mm,  jarak  modul  sebesar  6,4  mm. Berdasarkan  hasil  perancangan  awal  prototipe lift gerak  vertikal  horizontal  sudah  sesuai  dan  dapat dilanjutkan  untuk  proses  manufaktur.  Untuk  kajian selanjutnya  dapat  dilanjutkan  dengan  nilai  beban yang lebih besar dan skala penuh agar sesuai dengan kondisi sebenarnya.

## Daftar Pustaka
[1] N. Rudenko., 1992, Mesin Pengangkat. Jakarta: Erlangga.
[2] Dewi  Kusumawati,  2015.  Sistem  Perancangan Lift  Tiga  Lantai  Berdasarkan  Seleksi  Barang SecaraOtomatis  Menggunakan  Programmable Logic  Controller.  Universitas  Dipenegoro, Semarang.
[3] Luthfi Fakhrudin  Nizar,  2015.  Sistem Pengendali  Kecepatan  Motor  Dc  Pada  Lift Barang  Menggunakan  Kontroler  Pid  Berbasis Atmega 2560, Universitas Brawijaya, Malang.
[4] I.  Deradjad  Pranowo dan  David  Lion  H,  2008. Prototipe  Lift  Barang  4  Lantai  menggunakan Kendali PLC. Media Teknika Vol. 8 No. 1, Juni 2008: 27 – 36.
[5] Pahl,  G.  and  W  Beitz.,  1996. Engineering Design , Second  Edition ,  Springer.  Verlag- London.
[6] Sumardi.,  2013,  Mikrokont roller Belajar Mulai Dari Nol. Tangerang: Graha Ilmu.
[7] Joseph,  E.  and  Larry  D,  1994.  Perencanaan Teknik  Mesin  Edisi  Keempat,  Jakarta: Erlangga.
[8] Ir.  Jack,  S.  and  Ir.  Kros,  1994.  Elemen Kontruksi Bangunan Mesin. Jakarta: Erlangga.
[9] Sularso  dan  Kiyokatsu  Suga.  2004,  Dasar Perencanaan  dan  Pemilihan  Elemen  Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.
[10] Mott  Robert  L.  2009.  Elemen-elemen  Mesin dalam Perancangan Mekanis Jilid 1.
Yogyakarta: Andi. [11] Mott  Robert  L.  2009.  Elemen-elemen  Mesin dalam Perancangan Mekanis Jilid 2.
Yogyakarta: Andi. [12] Alvried  Krupp  von  Bohlen.2018. The  Word
First rope – free elevator. www multi.thyssenkrupp-elevator.com/en/.Diakses pada 16 April 2018.
[13] Rijono Yon. 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta : Andi
[14] Charles  G.  Siskind,  Electrical  Machines,  1959, Mc. Graw-Hill Kogakusha Ltd.
[15] Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, 1997, ITB.
0 10 20 30 40 7 11 10 14 Rp m Waktu (detik) Rpm 0 2 4 6 8 10 7 11 10 14 To rs i ( N m ) Waktu (detik) Torsi 0 1 1 2 7 11 10 14 D ay a O ut pu t
(W at t) Waktu (detik) Daya Output
[16] Ir. Muslimin Marpaung, Teknik Tenaga Listrik, 1979: Bandung Armico.