ISBN 978-979-18839-0-0 Pemanfaatan Paket Program Excel Dalam Analisis Statik Kiln (Studi Kasus Indarung V PT. Semen Padang) Mulyadi Bur, *Herry Febrianto, *Adriyan, **Minto Saksono **Tarlo Sembiring, **Mardian *Laboratorium Dinamika Struktur, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Andalas *PT. Semen Padang E-mail: mulyadibur@ft.unand.ac.id Abstrak Makalah ini ditulis berdasarkan hasil penelitian atas kerusakan yang terjadi pada kiln Indarung III PT. Semen Padang, dimana pada live ring terjadi kegagalan dalam bentuk retak. Sementara itu pada kiln Indarung V juga terjadi kerusakan berupa perubahan bentuk pada live ring serta patahnya pinion gear dan terdeformasinya girth gear. Disamping itu ada juga kebutuhan untuk meningkatkan kapasitas produksi kiln Indarung V dari 7800 tpd menjadi 9000 tpd. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah paket program praktis yang dapat digunakan secara simultan, mudah dan sederhana tanpa memerlukan pengetahuan pemrograman yang rumit. Paket program tersebut akan dipakai sebagai sarana simulasi untuk menentukan jenis material yang sesuai baik untuk material live ring maupun untuk material girth gear. Adapun paket program yang akan dipakai adalah paket program Microsoft Office Excel 2003 yang secara umum telah banyak digunakan. Dasar penghitungan yang dipakai, dipilih metode yang sudah cukup dikenal yaitu dalil tiga momen untuk penentuan reaksi tumpuan struktur statis tak tentu dan tegangan kontak pada live ring dihitung berdasarkan tegangan Hertz. Sedangkan untuk penghitungan kekuatan dan umur roda gigi (pinion dan girth gear) digunakan Metode Niemann. Dari hasil penghitungan untuk kiln indarung V terlihat bahwa reaksi tumpuan terbesar terjadi pada tumpuan 2 senilai 7310 kN dan tegangan kontak pada live ring- nya bernilai -441.68 MPa. Sedangkan untuk girth gear dengan jenis material main gear G38CrNiMo4-2 dan jenis material pinion gear 30CrNiMo8 diperoleh hasil yang aman untuk berbagai kondisi seperti pitting, tooth breakage dan scoring. Untuk pasangan jenis material yang dipilih diperkirakan pasangan gigi ini berumur 6600 jam operasi. Kata kunci: kiln, live ring, girth gear, dalil tiga momen, tegangan hertz. 1. Pendahuluan Kiln merupakan peralatan yang utama dan terbesar di seluruh unit pabrik semen, yang berfungsi membakar raw mix menjadi klinker. Di dalam kiln terjadi proses pembentukan senyawa klinker yang merupakan bahan setengah jadi semen dari bahan bakunya (raw mix). Secara umum komponen utama dari sebuah kiln terdiri atas shell kiln, live ring, supporting roller, kiln drive dan cooler. Beberapa waktu yang lalu kiln pada Indarung III mengalami kegagalan berupa terjadinya retak pada live ring-nya, sedangkan pada Indarung V terjadi perubahan bentuk pada live ring serta patahnya pinion gear dan terdeformasinya main gear. Untuk mengetahui kondisi existing yang terjadi pada kiln terutama pada live ring dan girth gearnya, maka perlu dilakukan analisis gaya-gaya yang pada tahap awal bersifat analisis statik. Target utama analisis adalah untuk mengetahui besar tegangan kontak yang terjadi serta kekuatan dan perkiraan umur roda gigi penggerak kiln. Untuk itu disusun sebuah program komputasi yang dapat digunakan secara simultan, mudah dan sederhana tanpa memerlukan pengetahuan pemrograman yang rumit. Disini dipilih paket program Microsoft Office Excel 2003 yang secara umum telah banyak digunakan (Kremmers, 2003). Dasar penghitungan yang dipakai, dipilih metode yang sudah cukup dikenal yaitu dalil tiga momen untuk penentuan reaksi tumpuan struktur statis tak tentu dan tegangan kontak pada live ring dihitung berdasarkan tegangan Hertz (Dubbel, 1995). Sedangkan untuk penghitungan kekuatan dan umur roda gigi (pinion dan girth gear) digunakan Metode Niemann (Nieman, 1988). Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-1
2. Dasar Teori 1. Dalil Tiga Momen Dalil tiga momen merupakan sebuah metode yang digunakan untuk menyelesaikan masalah statik pada sebuah balok kontinu (Timoshenko, 1991; Gavin, 2002). Balok kontinu merupakan balok terbentang yang ditumpu oleh lebih dari dua tumpuan. Sebagai contoh sebuah potongan balok kontinu seperti diperlihatkan pada Gambar 1. Balok ditumpu di A, B, dan C dengan panjang dan momen inersia secara berurutan adalah La, Ia dan Lb, Ib. Balok diasumsikan memiliki material yang seragam dan mempunyai modulus elastisitas (E) yang sama di sepanjang batang. A EIa B EIb C La Lb Gambar 1 Balok kontinu Dengan prinsip superposisi balok ABC dapat diperlakukan sebagai dua buah balok yang ditumpu sederhana seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Qa Ma Qb Mb Qb Mb Qc Mc A La B B Lb C Gambar 2 Balok ABC yang dipisah menjadi dua bagian Penyelesaian masalah balok kontinu dapat dilakukan dengan menggunakan Teorema Luas Momen dan prinsip keseimbangan gaya-gaya. Untuk kasus balok kontinu di atas dapat diperoleh persamaan tiga momen sebagai berikut M a
L I a
2M b
L I a
L I b
b
M − c
L I b
b
− = 6A x a I L a a a 6A x b I L b b b (1) 2. Tegangan Kontak (Hertz Stress) Tegangan kontak merupakan tegangan lokal yang timbul akibat adanya dua permukaan benda solid yang berkontak baik kontak berupa titik maupun berbentuk garis. Tegangan kontak juga dikenal dengan tegangan Hertz, karena diperkenalkan pertama kali oleh Heinrich Rudolf Hertz (22 Februari 1857 - 1 Januari 1894) di Jerman pada tahun 1881 (Duda, 1977). Tegangan kontak yang terjadi antara dua permukaan silinder berupa tegangan tekan ( Zσ ) yang berbentuk setengah lingkaran dengan diameter 2a dan terdistribusi merata di sepanjang daerah kontaknya ( l ), yang diperlihatkan pada Gambar 3. Tegangan kontak antara dua permukaan silinder dapat didefinisikan sebagai berikut σ=σ=− Z FE ( 1 ) − ν r 1 r 1 + r 2 r ⋅ 2 (2) 2. Tegangan Kontak (Hertz Stress) Tegangan kontak merupakan tegangan lokal yang timbul akibat adanya dua permukaan benda solid yang berkontak baik kontak berupa titik maupun berbentuk garis. Tegangan kontak juga dikenal dengan tegangan Hertz, karena diperkenalkan pertama kali oleh Heinrich Rudolf Hertz (22 Februari 1857 - 1 Januari 1894) di Jerman pada tahun 1881 (Duda, 1977). Tegangan kontak yang terjadi antara dua permukaan silinder berupa tegangan tekan ( Zσ ) yang berbentuk setengah lingkaran dengan diameter 2a dan terdistribusi merata di sepanjang daerah kontaknya ( l ), yang diperlihatkan pada Gambar 3. Tegangan kontak antara dua permukaan silinder dapat didefinisikan sebagai berikut σ=σ=− Z FE ( 1 ) − ν r 1 r 1 + r 2 r ⋅ 2 (2) 2. Tegangan Kontak (Hertz Stress) Tegangan kontak merupakan tegangan lokal yang timbul akibat adanya dua permukaan benda solid yang berkontak baik kontak berupa titik maupun berbentuk garis. Tegangan kontak juga dikenal dengan tegangan Hertz, karena diperkenalkan pertama kali oleh Heinrich Rudolf Hertz (22 Februari 1857 - 1 Januari 1894) di Jerman pada tahun 1881 (Duda, 1977). Tegangan kontak yang terjadi antara dua permukaan silinder berupa tegangan tekan ( Zσ ) yang berbentuk setengah lingkaran dengan diameter 2a dan terdistribusi merata di sepanjang daerah kontaknya ( l ), yang diperlihatkan pada Gambar 3. Tegangan kontak antara dua permukaan silinder dapat didefinisikan sebagai berikut σ=σ=− Z FE ( 1 ) − ν r 1 r 1 + r 2 r ⋅ 2 (2) 0 Max 2 π l Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-1
a = )2 ( 8F 1 − ν E π+ l r 1 r 1 ⋅ r 2 r 2
(3) dengan 0σ menyatakan tegangan kontak maksimum, F gaya kontak, E modulus elastisitas material, l panjang kontak, ν poisson's ratio, 1r jari-jari silinder 1, 2r jari-jari silinder 2, dan a jari-jari daerah tegangan tekan. 1r F 0σ Zσ 2a F 2r Gambar 3 Tegangan kontak antara dua permukaan silinder 3. Roda Gigi Roda gigi yang digunakan sebagai alat untuk menggerakan kiln adalah roda gigi miring. Metode perancangannya didasarkan atas Metode Niemann (Niemann, 1988). Oleh karena itu disini tidak dibahas lagi. 3. Metodologi 1. Pengambilan Data Data-data yang dibutuhkan pada penelitian ini diperoleh dari pengukuran langsung ke lapangan dan menyadur data-data teknis yang ada di Departemen Teknik PT Semen Padang, dimana data-data tersebut berupa: Dimensi dan jenis material kiln Indarung V dan komponennya • Semua jenis beban yang bekerja pada kiln Indarung V 2. Penghitungan Reaksi Tumpuan pada Kiln Kiln Indarung V PT Semen Padang berbentuk silinder dengan diameter 5.6 m dan panjang 84 m. Kiln tersebut ditumpu oleh tiga buah live ring yang dipasang pada jarak tertentu di sepanjang kiln. Masing- masing live ring ditumpu oleh supporting roller yang merupakan penumpu kiln yang dimaksud pada penelitian ini, seperti terlihat pada Gambar 4. Untuk menghitung reaksi tumpuan kiln Indarung V, struktur kiln dimodelkan dalam dua dimensi sebagai sebuah struktur balok kontinu dengan tiga tumpuan dan momen inersia penampang dianggap konstan di sepanjang kiln. 2.1. Pemodelan dan Penghitungan Beban Pembebanan yang bekerja pada kiln merupakan beban statik akibat berat sendiri dari shell kiln dan berat komponen yang melekat pada shell kiln tersebut. Beban-beban statik tersebut adalah beban akibat: 1. Berat shell kiln Kiln mempunyai shell dengan ketebalan yang berbeda-beda pada bagian tertentu sesuai dengan temperatur dan beban yang diterimanya. Berat shell kiln dihitung persegmen sesuai dengan massa Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-2
dan panjang masing-masing segmen. Dalam kasus ini massa jenis shell diasumsikan sebesar 7800 kg/ m3. Hasil perhitungan berat persatuan panjang segmen, yang disimbolkan dengan QShell, ditunjukkan pada Tabel I. (b) (a) Gambar 4 a. Tyre atau live ring pada kiln Indarung V PTSP b. Supporting roller Tabel 1. Beban akibat berat shell kiln Segmen Posisi (mm) Tebal (mm) Volume (m3) Massa (kg) Qshell (N/mm) 1 0 4600 50 4.084 31,856.3 67.9 2 4600 6100 70 1.871 14,594.6 95.4 3 6100 8500 90 3.863 30,129.0 123.2 4 8500 10000 70 1.871 14,594.6 95.4 5 . . . 10000 . . . 11500 . . . 50 . . . 1.332 . . . 10,387.9 . . . 67.9 . . . 35 83210 84000 28 0.391 3,051.8 37.9 2. Berat fire brick Fire brick dipasang secara merata di sepanjang shell kiln dengan ketebalan 250 mm dan massa jenis 2800 kg/m3. Beban akibat berat fire brick merupakan beban terdistribusi yang diperoleh dengan menghitung massa fire brick seluruhnya dan kemudian dihitung berat persatuan panjang. Hasil perhitungan berat persatuan panjang fire brick, yang disimbolkan dengan QFB, adalah Q FB = 988680 9.81 ⋅ 84000 = 115.46 N / mm 3. Berat coating Lapisan coating merupakan lapisan yang terbentuk akibat lelehan dari pembakaran raw mix yang kemudian melekat pada permukaan fire brick. Pada kiln Indarung V lapisan coating diasumsikan terdapat pada jarak 15000 mm hingga 40000 mm dari outlet kiln dengan ketebalan merata sebesar 200 mm dan massa jenis 1000 kg/ m3. Ini berarti bahwa beban akibat berat coating persatuan panjang (QC) adalah Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-3
Q C = 77000 9.81 ⋅ 25000 = 30.22 N / mm 4. Berat klinker Untuk kiln Indarung V, klinker dengan massa jenis 800 kg/m3 diasumsikan mengisi 10 % volume efektif kiln. Jika diameter efektif kiln 5100 mm, maka volume efektif kiln menjadi 1716.7 mm3. Dengan demikian massa total klinker di dalam kiln sebesar 137333 kg atau beban persatuan panjang akibat berat klinker (QK) adalah Q K = 137333 9.81 84000 ⋅ = 16.04 N / mm 5. Berat live ring dan pad Beban yang bekerja akibat berat live ring dan pad diasumsikan sebagai gaya terpusat yang bekerja pada titik tengah dari lebar live ring. Masing-masing live ring mempunyai berat yang berbeda- beda seperti diperlihatkan pada Tabel II. Tabel 2. Beban akibat berat live ring Tumpuan Posisi (mm) FLR (kN) Fpad (kN) 1 2 3 7300 36250 68600 582.2 679.5 604.4 77.3 91.7 77.3 6. Berat girth gear Girth gear merupakan roda gigi yang dipasang pada shell kiln dan berfungsi sebagai penggerak. Girth gear tersebut dipasang pada jarak 63600 mm dari outlet kiln. Beban akibat dari berat girth gear diasumsikan bekerja sebagai gaya terpusat pada titik beratnya. Jika massanya bernilai 30 ton, maka berat girth gear (FGear) adalah 30000 9.81 294300 N GearF =⋅= Berdasarkan hasil perhitungan berat dari masing-masing komponen tersebut di atas, maka pemodelan struktur kiln dan beban yang bekerja dapat dilihat pada Gambar 5. 2.2. Penyusunan Paket Program Excel untuk Menghitung Reaksi Tumpuan Kiln Berdasarkan persamaan dalil tiga momen dibuat sebuah program dengan menggunakan paket program Excel. Program ini dapat digunakan untuk menghitung reaksi tumpuan struktur statis tak tentu yang memiliki tiga tumpuan. Tampilan dari program tersebut ditunjukkan pada Gambar 6. Input dari program ini berupa variabel seperti dimensi dan beban. Penjelasan tentang dimensi dan beban ini dapat dilihat pada bagian sebelah kiri Gambar 6. Sedangkan output program berupa nilai dari reaksi tumpuan serta momen internal yang bekerja pada tumpuan B. 3. Penghitungan Tegangan Kontak Tegangan kontak yang dihitung adalah tegangan kontak yang terjadi pada tumpuan dengan gaya reaksi maksimum. Untuk kasus Indarung V, reaksi tumpuan maksimum terjadi pada tumpuan B. Parameter yang diperlukan untuk menghitung tegangan kontak tersebut adalah 3 210 10 MPa ⋅ • Modulus Elastisitas (E) = • Panjang kontak ( l ) = 915 mm • Poisson's ratio ( ν ) = 0.3 • • Jari-jari live ring ( 1r ) = 3413 mm Jari-jari supporting roller R1 ( 2r ) = 1500 mm Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-4
Gambar 5 Pemodelan kiln beserta pembebanan yang bekerja dan tumpuannya Gambar 6 Tampilan program untuk kasus beban terdistribusi di AB 3.1 Dalam perancangan atau penghitungan roda gigi diperlukan data operasi dari pinion, berupa daya motor penggerak (N1) dan putaran (n1), jumlah gigi (z1), rasio reduksi pasangan roda gigi (i), sudut tekan gigi (α0n = 20º - standar), sudut heliks gigi (β0), lebar gigi (b) dan modul gigi (m) serta data material roda gigi. Untuk kasus Indarung V, nilai dari data-data tersebut dapat dilihat pada Tabel III . Berdasarkan diagram alir seperti terlihat pada Gambar 7, maka disusun program penghitungan roda gigi dengan memanfaatkan paket program excel, seperti diperlihatkan pada Gambar 8. Penghitungan Roda Gigi Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-5
Start A Data operasi pinion: N1, n1, z1, i, m, b, α0n, β0 Material, EG, H, HB, k0, σ0 Intensitas beban efektif: CD, u·CS + 0.26·f, udyn, Cβ, CT, CZ, T, Bw Hubungan geometri dan dimensi utama gigi: α0, βg, mn, z1n, z2n, d01, d02, db1, db2, a, hk1, hk2, dk1,dk2 Faktor keamanan terhadap patah gigi: σD1, σD2, σw1, σw2, SB1, SB2 Kekuatan permukaan gigi: v, yG, yH, ys, yv, kD Faktor keamanan terhadap pitting: kD1, kD2, kw1, kw2, SG1, SG2 Beban pada roda gigi: M, U, u, B v ≥ 4 Ya Tidak Kualitas gigi: ge, gR, gK, Faktor keamanan terhadap Scoring: MTest, kTest, SF Faktor kesalahan gigi: fe, fR, fRW, f SG < 1 Tidak Ya Rasio kontak: e1, e2, e1n, e2n, ε, εn, εw, εsp, emax Dibatasi oleh pitting, Lh Faktor tegangan kaki gigi: qk1, qk2, qε1, qε2, qw1, qw1 SB < 1 Tidak Ya Faktor tekanan permukaan dan beban scoring: yC, yβ, yε, yw1, yw2, yF Dibatasi oleh patah gigi, Lh A End Gambar 7 Diagram alir proses penghitungan roda gigi Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 Tidak relevan, karena v < 4 Long life gearing, Lh Long life gearing, Lh II15,1-6
Gambar 8 Cuplikan tampilan program penghitungan roda gigi pada Microsoft Excel No. Tabel 3 Data operasi pinion dari sistem penggerak kiln Indarung V Nilai Nama 1 Daya 2 Putaran 3 Modul gigi 4 Jumlah gigi pinion 5 Rasio reduksi 6 Lebar gigi 7 Sudut heliks 8 Sudut tekan gigi normal lingkaran pitch N1 n1 m z1 i b β0 α0 1150 29.74 33.87 23 9.913 689.5 10 20 HP rpm mm mm o o 4. Hasil dan Pembahasan Dari penelitian ini telah dihasilkan beberapa buah program yang berbasiskan paket program excel. Program-program tersebut sangat membantu para insinyur di industri dalam hal menghitung reaksi tumpuan struktur kiln, menghitung tegangan kontak antara live ring dan supporting roller serta untuk menghitung kekuatan dan umur roda gigi miring. Untuk validasi program dilakukan uji coba program terhadap soal-soal sederhana yang dapat dihitung secara manual. Perbandingan hasil hitungan dengan program yang telah disusun dan hasil penghitungan manual memberikan hasil yang tidak jauh berbeda. 1. Penghitungan Reaksi Tumpuan pada Kiln Berdasarkan data beban yang dimiliki, maka disimulasikan masing-masing beban yang dimulai dari berat klinker, kemudian fire brick, shell kiln, coating, dilanjutkan dengan beban-beban terpusat seperti live ring dan girth gear. Khusus dalam peng-input-an shell kiln harus dilakukan beberapa kali, karena tebal shell kiln yang tidak seragam. Dari masing-masing beban tersebut akan memberikan reaksi tumpuan yang kemudian kalau dijumlahkan akan memberikan reaksi tumpuan secara keseluruhan, seperti diperlihatkan pada Tabel IV. Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-7
Tabel IV Hasil penghitungan reaksi tumpuan pada kiln menggunakan MS Excel No Beban 1 Klinker 2 Fire Brick 3 Shell 4 Coating 5 Live ring + Pad 6 Gear Total Tumpuan A (N) 3.4 · 105 2.45 · 106 1.32 · 106 2.72 · 105 6.59 · 106 -1.3 · 104 5.02 · 106 Tumpuan B (N) 4.64 · 105 3.34 · 106 1.92 · 106 7.53 · 105 7.71 · 105 7.03 · 104 7.31 · 106 Tumpuan C (N) 5.44 · 105 3.91 · 106 1.7 · 106 -3.74 · 104 6.82 · 105 2.37 · 105 7.04 · 106 N. Dari Tabel IV terlihat bahwa reaksi tumpuan terbesar terjadi pada tumpuan B sebesar Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa kondisi kritis akan terjadi pada tumpuan B yang selanjutnya akan dihitung tegangan kontak yang terjadi. 7.31 10⋅ 6 2. Penghitungan Tegangan Kontak Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa tegangan kontak pada tumpuan B terjadi sebesar -441.68 MPa. Dengan asumsi bahwa kontak antara live ring dan supporting roller berbetuk garis, maka tegangan kontak yang terjadi tidak boleh melebihi empat kali dari tegangan izin material dan Dengan demikian kekuatan luluh material minimum yang diperlukan adalah setara dengan |441.68/4| atau 110.42 MPa. Material existing untuk live ring digunakan DIN 17.205-E03-89. GS 30Mn5, W.St.No. 1.1165 dengan kekuatan luluh 260 MPa. Ini berarti bahwa faktor keamanan yang digunakan dalam perancangan awal live ring adalah setara dengan |260/110.42| atau 2.35. Berdasarkan pengalaman pemilihan faktor keamanan untuk alat-alat berat sebesar 2.35 ini cukup beresiko. Artinya proses produksi dan perakitan peralatan ini dituntut dengan ketelitian yang cukup tinggi dan dalam pengoperasian harus mengikuti prosedur operasional yang telah ditetapkan termasuk di dalamnya kedisiplinan dalam proses perawatan secara berkala. 3. Penghitungan Roda Gigi Berdasarkan program komputasi yang dibuat dapat dilakukan simulasi yang sangat membantu pihak industri dalam menentukan jenis material girth gear. Untuk kasus Indarung V beberapa supplier mengajukan penawaran dengan berbagai jenis material, seperti yang diperlihatkan pada Tabel V. Hasil penghitungan menunjukkan bahwa pasangan roda gigi no. 1 pada Tabel V tidak memiliki keterbatasan terhadap pitting pada pinion-nya (SG1 = 1.25) dan juga pada girth gear-nya (SG2 = 1.24). Jika diprediksi kemungkinan terjadinya pitting pertama kali di permukaan roda gigi dengan jenis material ini adalah setelah beroperasi selama 6596.35 jam atau lebih dari 9 bulan, dan 5023.76 jam atau kurang dari 7 bulan. Disamping itu pasangan roda gigi ini aman terhadap terjadinya tooth breakage. Selanjutnya, untuk pasangan roda gigi no. 2, karena tidak diketahui kualitas pengerjaannya menurut standar DIN maka diasumsikan kualitas DIN 8 untuk kualitas pengerjaannya. Pasangan roda gigi ini sama halnya dengan pasangan roda gigi no. 1, yaitu tidak memiliki keterbatasan terhadap pitting pada pinion-nya (SG1 = 1.01) dan dapat beroperasi selama 3330.50 jam atau lebih dari 4.5 bulan, sedangkan girth gear-nya juga aman terhadap pitting (SG2 = 1.07), dan dapat beroperasi selama 3256.41 jam (sekitar 4.5 bulan) pada kondisi beban penuh. Selanjutnya pasangan roda gigi ini juga aman terhadap terjadinya tooth breakage. Kemudian, untuk pasangan roda gigi dengan material no. 3, pinion dan girth gear-nya aman baik akibat pitting ataupun akibat tooth breakage (karena SG1 dan SG2 besar dari 1). Kasus pitting diperkirakan terjadi pertama kali pada pinion dan girth gear setelah beroperasi selama 6600.73 jam (lebih dari 9 bulan) dan 10684.42 jam (lebih dari 14.5 bulan) untuk kondisi beban penuh. Ketiga jenis Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-8
material tersebut tidak akan mengalami scoring, karena kecepatan kiln sebesar 1.21 m/s masih di bawah kecepatan syarat terjadinya scoring (4.0 m/s). No. 1 2 3 Tabel V Alternatif data pasangan material roda gigi girth gear dan pinion Pinion Item Girth gear Manufacturer Jenis material Kekerasan Kualitas pengerjaan Manufacturer Jenis material Kekerasan Kualitas pengerjaan Manufacturer Jenis material Kekerasan Kualitas pengerjaan GEARS INDIA, India GS34CrMo4 225 - 260 BHN DIN 9 30 CrNiMo8 290 - 340 BHN DIN 9 CITIC Heavy Machinery Co Ltd, China ZG42CrMo 200 - 250 BHN - 35CrMo 207 - 269 BHN - FERRY - CAPITAIN, France G38CrNiMo4-2 225 BHN AGMA 8 - Finish machined 30 CrNiMo8 341 BHN AGMA 10 - Finish machined 5. Penutup Program Excel yang disusun dapat membantu para insinyur untuk mempercepat proses penghitungan kekuatan struktur yang dalam hal ini adalah kekuatan kontak live ring, umur dan kekuatan girth gear dari kiln Indarung V PTSP. Program yang telah disusun telah diujicobakan terhadap kasus-kasus teoritik dan memberikan hasil yang cukup memuaskan. Kemudian berdasarkan program tersebut dilakukan analisis untuk live ring Indarung V, dimana diperoleh hasil bahwa tegangan kontak maksimum terjadi pada tumpuan B dengan nilai -441.68 MPa. Berdasarkan data material live ring diketahui kekuatan luluhnya sebesar 260 MPa. Ini berarti bahwa faktor keamanan dalam perancangan live ring tersebut dipilih sebesar 2.35. Kondisi live ring saat ini sudah berbentuk oval karena telah terjadi deformasi. Oleh karena itu, jika dilakukan pengantian live ring disarankan untuk menggunakan faktor keamanan lebih besar dari 2.35. Dengan kata lain dipilih material dengan kekuatan luluh yang lebih tinggi. Dari tiga alternatif pasangan material roda gigi seperti diperlihatkan pada Tabel V disarankan untuk dipilih pasangan material jenis G38CrNiMo4-2 untuk girth gear dan material 30CrNiMo8 untuk pinion, karena pasangan material ini memberikan hasil dengan umur operasional yang lebih lama. Dari output program terlihat bahwa pasangan roda gigi tersebut memiliki umur operasi di atas 9 bulan untuk pinion dan 14 bulan untuk girth gear. Ini berarti bahwa roda gigi tersebut mempunyai life time selama 9 bulan dengan beban penuh dan beroperasi 24 jam per hari. Daftar Pustaka Bourg, D.M., 2006, Excel Scientific and Engineering Cookbook, O'Reilly Media, Inc., Sebastopol, USA. Dubbel, 1995, Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer-Verlag, Berlin. Duda, W.H., 1977, Cement-data-Book, bauverlag GmBH, Wies Baden and Berlin. Gavin, Henri P., 2002, Journal: The Three-Moment Equation for Continuous Beam Analysis, Department of Civil and Environmental Engineering, Duke University. Hearn, E.J., 1997, Mechanics of Materials 2, Third Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford. Kremmers, W.G., 2003, Excel in der Maschinenbaukonstruktion: Beurteilberechnung mit Excelbeispielsammlung, 2. Auflage, Fachbuchverlag Lepzig im Carl Hanser Verlag, München. Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-9
Liengme, B.V., 2003, A Guide to Microsofl Excel 2002 for Scientists and Engineers, Third Edition, Elsevier, Burlington. Niemann, G., 1988, Machine Element Design and Calculation in Mechanical Engineering Vol II Gears, Springer-Verlag, Berlin. Timoshenko, S.P.; Gere, J.M., 1991, Mechanics of Materials, Third Edition, Chapman & Hall, Singapore. Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin VII November 2008 II15,1-10