## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto

## PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM
Ucok Mulyo Sugeng 1* , Deniyanto 2 1*,2 Institut Sains dan Teknologi Nasional
1*,2 Jl. Moh. Kahfi II, Bhumi Srengseng Indah, Jagakarsa, Jakarta Selatan
*Koresponden Email: ucok@istn.ac.id

## ABSTRAK
Dewasa ini sistem hidrolik banyak digunakan dalam berbagai macam industri. Salah satu alat yang menggunakan sistem  hidrolik  adalah hydraulic  excavator atau  excavator  hidrolik.  Penggunaan  alat  ini  harus  memperhatikan kapasitasnya. Penggunaan melampaui kapasitas berakibat kerusakan dan kecelakaan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kapasitas beban design vs actual dari excavator hidrolik kapasitas 450 Kg yang digunakan di laboratorium. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis kuantitatif yaitu Analisa mekanis pada setiap parts yg terkait dan uji analisa FEM . Dengan dilakukan perhitungan ini maka dapat diketahui kekuatan dan kapasitas lengan excavator serta cara kerja dari sistem hidrolik. Hasil dari penelitian yaitu dengan perhitungan, rangka  meja  penopang  lengan  excavator  mempunyai  tegangan  maksimal  (σ  =  15.62  N/mm²)  lebih  kecil  dari tegangan maksimal bahan (σ = 350 N/mm²), dengan SF=22,4  maka konstruksi meja penopang alat peraga lengan excavator  dinyatakan  aman  .  Sedangkan  untuk  kekuatan  silinder  hidrolik  mempunyai  gaya  pada  saat in  stroke sebesar F= 20.742 N dan saat out stroke sebesar F= 27.632 N. Jika kekuatan silinder hidrolik dibandingkan dengan beban total lengan excavator yang memiliki beban design maksimal terbesar diterima oleh silinder Boom yaitu sebesar  F= 9.037,05 N, nilai ini lebih kecil dibandingkan  kapasitas gaya dorong  silinder F= 27.632 N,  maka dapat disimpulkan bahwa sistem hidrolik aman digunakan karena gaya dorong lebih besar dari beban maksimal.
Kata kunci: Hidrolik, Tegangan, Gaya, Lengan Excavator.

## ABSTRACT
Nowadays  hydraulic  systems  are  widely  used  in  various  industries.  One  tool  that  uses  a  hydraulic  system  is  a hydraulic excavator or hydraulic excavator. The use of this tool must pay attention to its capacity. Usage beyond capacity results in damage and accident. The purpose of this study was to determine the actual vs design load capacity of a 450 Kg hydraulic excavator used in the laboratory. The method used in this study is a quantitative analysis of mechanical analysis on each part related and FEM analysis test. By doing this calculation, it can be seen the strength and capacity of the excavator's arm and the workings of the hydraulic system. The results of the study are by calculation, the excavator arm support table frame has a maximum stress (σ = 15.62 N / mm²) smaller than the maximum stress material (σ = 350 N / mm²), with SF = 22.4 the construction of the supporting table the excavator arm props are declared safe. Whereas the strength of the hydraulic cylinder has a force when in stroke of F = 20,742 N and when the out stroke of F = 27,632 N. If the strength of the hydraulic cylinder is compared to the total load of the excavator arm which has the largest maximum design load received by the Boom cylinder that is equal to F = 9,037.05 N, this value is smaller than the cylinder thrust capacity F = 27,632 N, it can be concluded that the hydraulic system is safe to use because the thrust is greater than the maximum load.
Keywords: Hydraulic, stress, force, excavator arm

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto

## 1. PENDAHULUAN
Dewasa  ini  sistem  hidrolik  banyak  digunakan  dalam  berbagai  macam  industri.  Sistem dengan penggerak hidrolik banyak digunakan pada proses produksi,  perakitan mesin, proses pemindahan, proses pengangkatan, proses mesin press, injection molding dan lain-lain. Pada dasarnya proses kerja alat dengan menggunakan sistem hidrolik adalah oli dengan tekanan dan viskositas tertentu yang mengalir dari tempat awal ke tempat lain. Tekanan pada oli hidrolik didapat dari system power pack yg terdiri dari motor listrik yg terhubung dengan  pompa / gear pump yang melewati control manual valve, menuju relief valve, lalu menggerakkan silinder arah maju dan mundur.  Salah  satu  alat  yang menggunakan sistem hidrolik  adalah hydraulic excavator.
Excavator hidrolik merupakan alat serbaguna yang dapat digunakan untuk menggali tanah (digging), memuat material ke dump truck ( loading ), mengangkat material ( lifting ), mengikis tebing ( scraping ), meratakan ( grading ), menggali parit, lubang, pondasi, penghancuran gedung, mengeruk  sungai  serta  pertambangan  (Khan,  Islam,  &  Hossain,  2016).  Konstruksi  lengan hidrolik excavator umumnya terdiri dari boom, arm, dan bucket yang digerakkan oleh silinder hidrolik  (“Static  Analysis  of  Mini  Hydraulic  Backhoe  Excavator  Attachment  Using  Fea,” 2012). Konstruksi hidrolik excavator terdiri atas dua bagian, yaitu bagian atas ( upper structure ) dan bagian bawah ( lower structure ). Bagian atas dari hidrolik excavator dapat berputar ( swing ) sebesar 360° (Anil, Ramesh, & Narasimhan, 2018). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kapasitas desain vs beban max dari excavator hidrolik yang akan digunakan. Penggunaan alat ini harus memperhatikan kapasitasnya. Penggunaan melampaui kapasitas berakibat kerusakan dan kecelakaan.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto

## 2. METODE

## 2.1 Urutan Proses
Urutan proses penelitian ini secara sederhana dapat dilihat dari diagram alir pada gambar 1.

## 2.2 Alat Penelitian.
Pada penelitian ini beberapa alat yang digunakan.
a. Power  Pack ,  yang  merupakan  suatu  mesin  tenaga  hidrolik  yang  berfungsi  untuk menggerakkan  alat  atau  mekanisme  aktuator.  Aktuator  yang  dipakai  adalah  silinder hidrolik. Power  pack merupakan  gabungan  dari  beberapa  komponen  yang  dirangkai menjadi satu kesatuan sehingga dapat menghasilkan tenaga hidrolik.
b. Alat Peraga Lengan excavator. Alat ini menggunakan acuan hidrolik excavator komatsu type  PC200LC-7  untuk  desainnya  yang  diproduksi  oleh  PT.  Komatsu  (Weight  & Capacity, 1900).
c. Timbangan  untuk  mengukur  berat  komponen  alat  peraga  lengan  excavator  yang digunakan.
d. Pressure gauge untuk mengukur tekanan aktual yang dihasilkan power pack.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengambilan Data
Data-data yang diperoleh dari alat peraga tersebut seperti ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1. Berat komponen alat peraga lengan excavator.
Nama Komponen Jumlah Ukuran Total Silinder Hidrolik 4 3 kg 12 kg x 9,8 m/s² = 117,72 N Control Valve 4 3 kg 12 kg x 9,8 m/s² = 117,72 N Arm 1 4 kg 4 kg x 9,8 m/s² = 39,2 N Boom 1 7 kg 7 Kg x 9,8 m/s² = 68,6 N Bucket 1 1 kg 1 Kg x 9,8 m/s² = 9,8 N Baut Pengunci 1 Unit 5 kg 5 Kg x 9,8 m/s² = 49 N Engsel / As 1 2 kg 2 Kg x 9,8 m/s² = 19,6 N Selang dan Fitting 1 Unit 11 kg 11 Kg x 9,8 m/s² = 107,8 N Neeple 1 1 kg 1 Kg x 9,8 m/s² = 9,8 N Dudukan dan Bearing 1 13 kg 13 Kg x 9,8 m/s² = 127,4 N Tekanan Kerja Pompa 1 220 Bar 220 kg/cm² 3.2 Perhitungan
3.2.1 Perhitungan Konstruksi Meja

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
Tegangan (Von  Mises) Adalah  kumpulan  gaya  ( force )  pada  suatu  permukaan  benda. Semakin sempit luasan permukaan namun gaya tetap, maka tegangan semakin besar. Tegangan terbesar ditunjukkan  pada  warna  paling  merah,  terkecil  warna  paling  biru.  Sedangkan  area  dengan tegangan  sedang  adalah  area  dengan  warna  kuning-hijau-  biru  muda.  Hasil  simulasi  dapat dilihat pada gambar 2.

## Gambar 2. Tegangan hasil simulasi
Berdasarkan  hasil  simulasi  pada  gambar  2,  diperoleh  nilai  tegangan,  yaitu  tegangan maksimal sebesar 15,62 N/mm 2 dan tegangan minimal sebesar 0,0048 N/mm 2 .
A. Perubahan Bentuk ( Displacement )
Bagian yang mengalami displacement paling besar adalah daerah berwarna paling merah dan bagian yang mengalami displacement paling kecil adalah bagian yang paling berwarna biru. Hasil simulasi dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Displacement hasil simulasi (Suryo, Bayuseno, Jamari, & Ramadhan, 2018)

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
Berdasarkan  hasil  simulasi  di  atas,  diperoleh  nilai displacement yang  paling  besar  yaitu 0.0449681 mm.
B. Faktor Keamanan ( Factor of Safety /FOS/SF)
Adalah  patokan  utama  yang  digunakan  dalam  menentukan  kualitas  suatu  produk. Patokannya,  jika  nilai  FOS  minimal  kurang  dari  1,  maka  produk  tersebut  jelek,  tidak  aman untuk diproduksi, cenderung membahayakan. Sebaliknya jika nilai FOS lebih dari 1 (biasanya antara 1–3) maka produk tersebut berkualitas baik, aman dan layak diproduksi. Namun apabila nilai  FOS  minimal  mencapai  3  digit  atau  lebih  (misal  100  atau  lebih)  maka  produk  tersebut aman, berkualitas baik  namun  harganya sangat  mahal  dan cenderung berbobot  besar, karena material  yang  digunakan  terlalu  banyak.  Hasil  simulasi factor  of  safety dapat  dilihat  pada gambar 4.
Gambar 4. Safety factor hasil simulasi (Suryo et al., 2018)
Berdasarkan hasil simulasi di atas diperoleh nilai Safety factor sebesar 22.4. Selanjutnya, hasil perhitungan yang didapatkan terlihat pada gambar 5.

## Gambar 5. Grafik tegangan meja
Dari  grafik  di  atas  dapat  diketahui  bahwa  nilai  tegangan  maksimal  yang  diterima  oleh konstruksi  meja  adalah  sebesar  15,62  N.  Nilai  tegangan  maksimal  yang  diterima  konstruksi
0 100 200 300 400 Tegangan Minimal Tegangan Maksimal
Tegangan Bahan 0,0048 15,62 350 N e wt o n

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.

## PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
meja masih di bawah nilai dari tegangan maksimal bahan sebesar 350 N. Karena tegangan yang diterima  konstruksi  meja  akibat  beban  yang  ada  masih  di  bawah  tegangan  bahan,  maka konstruksi meja dikatakan aman dengan safety factor sebesar 22,4.
3.2.2 Perhitungan Silinder Bucket .
a. Massa bucket :  1 kg b. Massa silinder :  3 kg c. Percepatan gravitasi
:  9.81 ms -2
d. Diameter piston silinder (D1) :  20 mm
e. Diameter dalam silinder (D2) :  40 mm
f. Panjang piston ( stroke ) :  100 mm
g. Tekanan Fluida ( P ) :  220 kg/cm 2
Pada  gambar  6  menunjukkan  sketsa  penampang  silinder  hidrolik  pada  Bucket,  dimana setiap bagian mempunyai kode untuk menentukan perhitungan.
Gambar 6. Penampang silinder hidrolik
A. Mencari luas penampang silinder
1. Mencari luas penampang silinder saat maju
A 2 = 𝜋 /4 (D2) 2
= 0,785 x (40) 2 mm 2 =  1256 mm 2
2. Mencari luas penampang piston silinder
A 1 = 𝜋 /4 (D1) 2 = 0,785 x (20) 2 mm 2
= 314 mm 2
3. Mencari luas penampang silinder saat mundur
A  = 𝜋 /4 (D2) 2 - 𝜋 /4 (D1) 2 = 1256 mm 2 – 314 mm 2
= 942 mm 2
B. Mencari gaya silinder

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
1. Saat maju
F  = P x A 2
= 22 N/mm 2 x 1256 mm 2
= 27.632 N
2. Saat mundur
F  = P x A = 22 N/mm 2 x 942 mm 2
= 20.742 N
C. Mencari beban bucket :
F beban  = massa bucket x gravitasi
= 1 kg x 9.81 ms -2
= 1 kg x 9.81 ms -2
= 9,81 N
D. Mencari beban maksimal silinder bucket .
Pada  gambar  7  menunjukkan  desain  sketsa  Bucket  dilihat  dari  atas  dan  gambar  tiga dimensi.
Gambar 7. Desain sketsa Bucket (T, Y, & Y, 2017)
Dijelaskan pada gambar 8 menunjukkan skema pembebanan yang diterima oleh silinder bucket (Erklig & Yeter, 2013).
Gambar 8. Skema pembebanan silinder bucket
Diketahui: FA (gaya mundur silinder) =  20.742 N

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
FB (titik pusat massa)
= massa bucket x gravitasi = 1 kg x 9,81 m/s 2
=  9,81 N Mencari beban maksimal silinder bucket ∑ MA = 0 = (FA x 0 mm) – (FB x 129 mm) = 0 = (0 Nmm) – (9,81 N x 129 mm) = 0 = ( 0 Nmm) – ( 1.265,49 Nmm) = 0 = 1.265,49 Nmm
Berdasarkan  perhitungan  di  atas  diperoleh  hasil  bahwa  silinder Bucket mengalami pembebanan sebesar 9,81 N. Beban yang diterima oleh silinder Bucket nilainya masih di bawah dari nilai kekuatan silinder Bucket (KUANTAMA, CRACIUN, & TARCA, 2016). Kekuatan silinder Bucket saat maju sebesar 27.632 N dan saat mundur sebesar 20.742 N maka F Silinder Bucket > F beban, sehingga mekanisme lengan Bucket dapat digerakkan. Beban maksimal yang mampu ditahan oleh silinder Bucket adalah 1.265,49 N.

## 3.2.3 Perhitungan Silinder Arm
- Diketahui :
- Massa bucket
:  1 kg - Massa arm :  4 kg - Massa silinder :  3 kg - Percepatan gravitasi :  9.81 ms -2
- Diameter piston silinder (D1) :  20 mm
- Diameter dalam silinder (D2) :  40 mm
- Panjang piston ( stroke )
:  100 mm
- Tekanan Fluida ( P )
:  220 kg/cm 2
Pada gambar 9 menunjukkan sketsa penampang silinder hidrolik pada Arm.
Gambar 9. Penampang Silinder Hidrolik

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto

## A. Mencari luas penampang silinder
1. Mencari luas penampang silinder saat maju
A 2 = 𝜋 /4 (D2) 2 = 0,785 x (40) 2 mm 2 =  1256 mm 2
2. Mencari luas penampang piston silinder
A 1 = 𝜋 /4 (D1) 2
= 0,785 x (20) 2 mm 2 = 314 mm 2
3. Mencari luas penampang silinder saat mundur
A  = 𝜋 /4 (D2) 2 - 𝜋 /4 (D1) 2 = 1256 mm 2 – 314 mm 2 = 942 mm 2

## B. Mencari Gaya Silinder
1. Saat maju
F  = P x A 2 = 22 N/mm 2 x 1256 mm 2
= 27.632 N 2. Saat mundur F  = P x A = 22 N/mm 2 x 942 mm 2
= 20.742 N C. Mencari Beban Silinder Arm :
F beban = (massa bucket + massa arm + massa silinder bucket ) x gravitasi = ( 1 kg + 4 kg + 3 kg ) x 9.81 ms -2
= 8 kg x 9.81 ms -2
= 78,48 N
D. Mencari Beban Maksimal Silinder Arm.
Gambar 10 menunjukkan gambar desain sketsa Arm.

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto

## Gambar 10. Desain sketsa Arm
Dijelaskan pada gambar 11 menunjukkan skema pembebanan  yang diterima oleh silinder ar m.
Gambar 11. Skema Pembebanan Arm
Diketahui: FC (gaya mundur silinder) =  20.742 N FB (titik pusat massa) =  (massa arm + m silinder) x gravitasi =  (4 + 3) kg x 9,81 m/s 2
=  68,67 N Mencari beban maksimal (FA) ∑ MD = 0 (FC x 106 mm) – (FB x 223,5 mm)  – (FA x 447 mm) = 0 (20.742 N x 106 mm) – (68,67 N x 223,5 mm) – (FA x 447 mm) = 0 (2.198.652 Nmm) – (15.347,745 Nmm) – (FA x 447 mm) = 0 (FA x 447 mm) = 2.183.304,26 Nmm FA = 2.183.304,26 Nmm / 447 mm FA = 4.884,35 N Berdasarkan  perhitungan  di  atas  diperoleh  hasil  bahwa  silinder arm mengalami pembebanan sebesar 78,48 N. Beban ini masih di bawah dari nilai kekuatan silinder arm , yaitu saat  maju  sebesar  27.632  N  dan  saat  mundur  sebesar  20.742  N.  F  Silinder Arm >  F  beban,

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
sehingga mekanisme lengan arm dapat digerakkan. Beban maksimal yang mampu ditahan oleh silinder arm sebesar 4.884,35 N.

## 3.2.4 Perhitungan Silinder Boom
Dalam perhitungan silinder boom ini, ada beberapa bagian yang harus diketahui dari awal, seperti pada data massa bucket, massa arm, massa silinder, percepatan gravitasi, diameter piston silinder, diameter dalam silinder, panjang piston, dan tekanan fluida.
- Massa bucket
:  1 kg - Massa arm :  4 kg - Massa Boom :  7 kg - Massa silinder :  3 kg
- Percepatan gravitasi :  9.81 ms -2
- Diameter piston silinder (D1) :  20 mm
- Diameter dalam silinder (D2) :  40 mm
- Panjang piston ( stroke ) :  100 mm - Tekanan Fluida ( P ) :  220 kg/cm 2
Pada gambar 12 menunjukkan sketsa penampang silinder hidrolik pada Boom.
Gambar 12. Penampang silinder hidrolik
A. Mencari Luas Penampang Silinder.
1. Mencari luas penampang silinder saat maju A 2 = 𝜋 /4 (D2) 2
= 0,785 x (40) 2 mm 2 =  1256 mm 2
2. Mencari luas penampang piston silinder
A 1 = 𝜋 /4 (D1) 2
= 0,785 x (20) 2 mm 2 = 314 mm 2
3. Mencari luas penampang silinder saat mundur
A  = 𝜋 /4 (D2) 2 - 𝜋 /4 (D1) 2

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
= 1256 mm 2 – 314 mm 2
= 942 mm 2

## B. Mencari Gaya Silinder.
1. Saat maju
F  = P x A 2 = 22 N/mm 2 x 1256 mm 2
= 27.632 N
2. Saat mundur
F  = P x A
= 22 N/mm 2 x 942 mm 2
= 20.742 N
C. Mencari Beban Silinder Boom.
F beban = (massa bucket + massa silinder bucket + massa arm + massa silinder arm + massa boom ) x gravitasi
= ( 1 kg + 3 kg + 4 kg + 3 kg + 7 kg ) x 9.81 ms -2
= 18 kg x 9.81 ms -2
= 176,58 N
D. Mencari Beban Maksimal Silinder Boom.
Gambar 13 menunjukkan gambar desain sketsa boom.
Gambar 13. Desain sketsa Boom
Pada gambar 14 menunjukkan skema pembebanan yang diterima oleh silinder boom.

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
Gambar 14. Skema pembebanan boom
Adapun dalam gaya mundur silinder (FA), titik pusat massa (FB) dan (FA).
FC (gaya mundur silinder) =  20.742 N
FB (titik pusat massa) = (massa silinder arm + Massa Boom) x gravitasi
= (4 + 7) kg x 9,81 m/s 2
=  107,91 N FA = (massa Bucket + massa silinder Bucket + massa arm) x gravitasi = ( 1 + 3 + 4 ) kg x 9,81 m/s² = 78,48 N Mencari beban maksimal silinder Boom = [(FC x 299 mm) – {(FB x 486,7 mm) +(FA x 674,6 mm)}] / 674,6 mm = [(20.742 x 299 mm) – {(107,91 N x 486,7 mm) + (78,48 N x 674,6 mm)}] /674,6 mm = [6.201.858 Nmm – {52.519,8 Nmm + 52.942,61 Nmm}] / 674,6 mm = [6.201.858 Nmm - 105.462,41 Nmm] / 674,6 mm = 6.096.395,59 Nmm / 674,6 mm = 9.037,05 N
Berdasarkan  perhitungan  di  atas  diperoleh  hasil  bahwa  silinder  boom  mengalami pembebanan sebesar 176,58 N. Beban ini masih di bawah dari nilai kekuatan silinder boom, yaitu saat maju sebesar 27.632 N dan saat mundur sebesar 20.742 N. F Silinder Arm > F beban, sehingga  mekanisme  lengan  boom  dapat  digerakkan.  Beban  maksimal  yang  mampu  ditahan oleh silinder boom sebesar 9.037,05 N.
Beban  yang  diterima  oleh  tiap–tiap  silinder  seperti  digambarkan  pada  gambar  15 dijelaskan detail beban yg diterima setiap bagian.
Gambar 15. Grafik beban silinder 0 50 100 150 200 Bucket Arm Boom 9,81 78,48 176,58 New ton

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.

## PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
Dari  gambar  grafik  15  dapat  diketahui  nilai  beban  yang  diterima  oleh  setiap  silinder. Silinder Bucket menerima beban sebesar 9,81 N, silinder Arm menerima beban sebesar 78,48 N dan silinder Boom menerima beban sebesar 176,58 N.
Sedangkan  untuk  beban  maksimal  yang  diterima  oleh  setiap  silinder  dapat  dilihat  pada gambar 16 grafik beban maksimal yang diterima oleh silinder.

## Gambar 16. Grafik beban maksimal silinder
Dari  grafik  16  dapat  diketahui  bahwa  nilai  tegangan  maksimal  yang  diterima  silinder bucket, arm, dan boom. Nilai tegangan maksimal terbesar diterima oleh silinder boom dengan nilai  sebesar  9.037,05  N.  Nilai  tegangan  maksimal  yang  diterima  oleh  silinder  Boom  masih dibawah dari nilai tegangan maksimal yang dapat ditahan oleh silinder hidrolik yaitu sebesar 20.742 N.

## 3.3 Pengujian Alat Peraga Lengan Excavator
3.3.1  Langkah-Langkah Pengujian
a. Power pack dan alat peraga sistem hidrolik disiapkan.
b. Kabel extension 3 phase disiapkan dan dihubungkan ke listrik PLN.
c. Saklar dihidupkan.
d. Tuas control valve digerakkan satu per satu sesuai dengan skema.
e. Mengamati gerakan silinder dan posisi alat peraga.
f. Jika sudah selesai, silinder diposisikan pada kondisi in-stroke .
g. Mematikan saklar.

## 3.3.2 Hasil Pengujian
Setelah dilakukan pengujian dengan benar maka didapatkan hasil sebagai berikut:
a. Power pack bekerja dengan tekanan fluida sebesar 220 kg/cm 2 .
b. Alat peraga sistem hidrolik lengan excavator bekerja dengan baik.
c. Tidak ada kebocoran oli pada sambungan selang dan nepel.
d. Silinder bucket out stroke 100mm menghasilkan sudut gerak bucket sebesar 95°.
e. Silinder arm out stroke 100mm menghasilkan sudut gerak arm sebesar  50°. Bucket Arm Boom 1.265,49 4.884,35 9.037,05 Satuan Newton

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
f. Silinder boom out stroke 100mm menghasilkan sudut gerak boom sebesar 45°.
g. Silinder swing out stroke 100mm menghasilkan sudut putar swing sebesar 120°.
Setelah dilakukan perhitungan dan pengujian, alat peraga sistem hidrolik lengan excavator bekerja dengan baik. Dari hasil perhitungan dan pengujian  yang telah dilakukan maka dapat diketahui  beban  yang  diterima  oleh  setiap  silinder  dan  mekanisme  sistem  hidrolik  dari  alat peraga lengan excavator tersebut.

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan analisis tegangan maksimal akibat beban meja (σ = 15,62 N/mm²) lebih kecil dari tegangan maksimal bahan (σ = 350 N/mm²), maka konstruksi meja penopang alat peraga lengan excavator dinyatakan aman. Dengan tekanan maksimal yang bekerja pada sistem hidrolik lengan excavator yang dihasilkan oleh Power pack sebesar 220 kg/cm 2 . Silinder hidrolik  mempunyai  gaya  sebesar  F=  27.632  N  saat  maju  dan  F=20.742  N  saat  mundur. Sedangkan untuk kekuatan silinder hidrolik  mempunyai gaya pada saat in stroke sebesar  F= 20.742 N dan saat out stroke sebesar F= 27.632 N. Jika kekuatan silinder hidrolik dibandingkan dengan beban total lengan excavator yang memiliki beban desain maksimal terbesar diterima oleh silinder Boom yaitu sebesar  F= 9.037,05 N, nilai ini lebih kecil dibandingkan  kapasitas gaya  dorong    silinder  F=  27.632  N,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  sistem  hidrolik  aman digunakan karena gaya dorong lebih besar dari beban maksimal.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Anil, S., Ramesh, D., & Narasimhan, S. N. L. (2018). Design and Analysis of 22 Ton Class Excavator Swing Braking System, 3 (7). Erklig, A., & Yeter, E. (2013). The Improvements of the Backhoe-Loader Arms. Modeling and Numerical
Simulation of Material Science , 03 (04), 142–148. https://doi.org/10.4236/mnsms.2013.34020
Khan,  F.  M.,  Islam,  M.  S.,  &  Hossain,  M.  Z.  (2016).  Design  aspects  of  an  excavator  arm.
International Review
of Mechanical
Engineering , 10 (6), 437–442. https://doi.org/10.15866/ireme.v10i6.9395
KUANTAMA, E., CRACIUN, D., & TARCA, R. (2016). Quadcopter Body Frame Model and Analysis. ANNALS  OF  THE  ORADEA  UNIVERSITY.  Fascicle  of  Management  and Technological  Engineering. , Volume  XXV (1).  https://doi.org/10.15660/auofmte.2016- 1.3205
Static Analysis of Mini Hydraulic Backhoe Excavator Attachment Using Fea. (2012), 1 (3). Suryo, S. H., Bayuseno, A. P., Jamari, J., & Ramadhan, G. (2018). Simulation of Excavator Bucket Pressuring Through Finite Element Method. Civil Engineering Journal , 4 (3), 478. https://doi.org/10.28991/cej-0309107
T,  D.,  Y,  P.,  &  Y,  K.  (2017).  Study  of  Forces  Acting  on  Excavator  Bucket  While  Digging.

## TEKNOSAINS: Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika
Volume 7, Nomor 2, Juli 2020, Hal 92-106
http://jurnal.sttmcileungsi.ac.id/index.php/tekno DOI: http://10.37373/tekno.v%vi%i.11
Teknosains : Jurnal Sains, Teknologi dan Informatika is licensed under a Creative Commons Attribution- NonCommercial 4.0 International License.
PERHITUNGAN LENGAN EXCAVATOR KAPASITAS 450 KG UNTUK LABORATORIUM - Ucok Mulyo Sugeng, Deniyanto
Journal  of  Applied  Mechanical  Engineering , 06 (05).  https://doi.org/10.4172/2168- 9873.1000282
Weight, O., & Capacity, B. (1900). Pc450 -8 pc450lc -8 450, 1–24.