BAB II LANDASAN TEORI
3.1 Buah Yang dikupas
Peninjauan pada buah yang dikupas dilakukan dalam perencanaan mesin pengupas kulit kopi. Buah yang dikupas adalah buah kopi yang basah.
Gambar 3.1 Buah kopi
3.2 Perencanaan Kapasitas Mesin Pengupas Kulit Kopi
Kapasitas mesin pengupas direncanakan mampu menampung 40 Kg/jam. Biji kopi yang akan dikupas dengan model poros pengupas bergigi.
.
3.3 Perencanaan Sistem Transmisi
Untuk memindahkan putaran motor ke poros penggerak direncanakan menggunakan sistem transmisi sabuk dan puli dan disesuaikan dengan kebutuhannya.
Dalam perencanaan mesin pengupas ini direncanakan putaran akhirnya adalah 478 rpm. Ini diambil dari kecepatan motor 1434 rpm yang ditransmisikan oleh puli dengan perbandingan 1 : 3
3.4 Spesifikasi Perencanaan.
Jenis Buah : Buah kopi
Kapasitas : 40 kg / jam
Sistem transmisi : Sabuk dan puli
Selanjutnya adalah cara kerja mesin pengupas:
1. Bahan yang akan dikupas dimasukkan pada bagian corong pemasukan.
2. Putaran pada poros pengupas bergigi akan mengupas bahan yang telah masuk dan akan dikeluarkan melalui saluran pengeluaran biji dan saluran pengeluaran kulit kopi secara bersamaan.
3. Putaran pada poros adalah putaran yang dihasilkan dari motor penggerak yang ditransmisikan melalui sabuk dan puli.
3.5. Dimensi Bagian – bagian Utama Mesin 3.5.1 Corong Pemasukan Kopi
Corong Pemasukan buah kopi adalah bagian yang digunakan untuk tempat memasukkan bahan yang akan dikupas dan keluar sekaligus sebagai wadah pengupas.
Bagian ini langsung berhubungan dengan gigi pengupas.
Alat ini terbuat dari bahan plat besi, kemudian dibentuk sesuai dengan model yang diinginkan. Corong ini berdimensi 300 mm x 300 mm
3.5.2 Rangka dudukan
Rangka dudukan terbuat dari plat profil L ukuran 40 dirangkai sedemikian rupa sesuai dengan ukuran rancangan dan dilas satu sama lain. Rangka dudukan sebagai tempat dudukan corong pemasukan buah kopi, bantalan, poros pengupas, saluran tempat keluaran biji dan kulit kopi dan motor listrik. Adapun spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi dilihat pada tabel 3.1 dibawah ini.
Gambar 3.2 Corong Pemasukan dan Rangka dudukan
Tabel 3.1 Spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi
Bagian Bahan Ukuran
Rangka Dudukan Pelat Profil L L40
Puli Besi Cor 5 inchi (1buah), 15 inchi (1buah)
Sabuk Karet 64 inchi
Corong Pelat 30 mm x 30 mm
3.5.3 Poros dan Pengupas
Poros terbuat dari bahan baja S45C dengan diameter 40 mm dan panjang 380 mm. Pengupas terbuat dari kayu jati dengan diameter 130 mm dan panjang kayu 180 mm. Kayu jati pengupas dibubut untuk membuat lubang sebagai tempat dudukan poros. Kemudian kayu pengupas dipasangin paku yang teleh dibengkokkan dengan ukuran 1 inchi yang berfungsi sebagai alat pengupas.
Alat ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.3 Poros dan Pengupas
Tabel 3.2 Spesifikasi data poros dan kayu pengupas
Bagian Bahan Ukuran
Poros S45C Ø40 mm × 380 mm
Pemarut Kayu jati
Paku
Ø130 mm × 180 mm 1 inchi
3.5.4 Pelat Pememar
Bagian ini sangat penting, karena melalui pelat pememar dan gigi pengupas ini kopi tersebut bisa tergencet ( terjadi penekanan ) yang mengakibatkan kulit kopi terkupas. Pememar ini terbuat dari pelat yang bagian dalamnya dibentuk setengah lingkaran. Pelat ini tempat saluran pemisahan antara biji dengan kulit kopi, dengan kedalaman lubang 5 mm.
Gambar 3.4 Pelat Pememar
Bagian Bahan Ukuran
Pelat Pememar Pelat 250 mm x 150 mm
3.5.5 Perangkaian komponen
Perangkaian komponen yang dimaksud perangkaian komponen transmisi yang meliputi puli dan sabuk. Puli dengan diameter 5 inchi dipasang pada poros motor, kemudian diikat dengan baut. Puli dengan diameter 15 inchi dipasang pada poros pengupas diikat dengan baut. Menghubungkan komponen yang telah dirangkai pada dudukannya masing-masing dan dihubungkan dengan menggunakan V-belt yang telah direncanakan, ukuran V-belt B64” seperti yang ditunjukan pada gambar :
Gambar 3.5 Perangkaian Komponen
BAB IV
ANALISA HASIL PENGUJIAN
KOMPONEN UTAMA MESIN PENGUPAS KULIT KOPI Komponen utama mesin pengupas kulit kopi yang dianalisa antara lain:
- Daya motor - Sabuk ( V-belt ) - Poros
- Bantalan
- Kapasitas Mesin Pengupas
4.1 Analisa Perhitungan Daya Motor Penggerak
Daya motor yang dipergunkan untuk menggerakan poros pengupas perlu diperhitungkan. Daya pada poros pengupas adalah daya yang dibutuhkan pada motor penggerak dibagi dengan effisiensi mekanismenya. Pada spesifikasi perencanaan, kapasitas mesin pengupas (m) adalah 40 kg dan putaran poros pengupas 478 rpm, kecepatan sudut bejana dapat dihitung sebagai berikut :
01 besarnya torsi dapat dihitung sebagai berikut :
08
Besarnya daya pada poros penggerak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
047
Jadi besarnya daya pada poros penggerak (P) adalah 0,047 kW
Daya motor penggerak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
Effesiensi mekanisme total 0,1836 kW
Jadi besarnya daya motor penggerak (Pm) = 0,25 kW/1,33= 0,18Hp
Dengan demikian daya motor yang digunakan sesuai dengan perencanaan yaitu ¼ Hp (sesuai dengan yang ada dipasarkan).
4.2. Analisa Perhitungan Gaya Tarik V-belt a. kecepatan linier pada puli 1
1000 . 60
. n1 V πdp
= ...(Sularso, 1987, hal.166)
Dimana :
V = Kecepatan linier sabuk {m/s}
Dp = diameter puli penggerak {mm}
n = putaran puli penggerak {rpm} 1
a. Kecepatan linier pada puli 1
60
Gaya tarik yang terjadi pada V belt adalah :
b. Sudut kontak antara sabuk dengan puli penggerak θ α π .πa
Tegangan sabuk eµθ
TT =
2
1 ......(khurmi,1980.hal.670)
Dimana :
T1 = tegangan sisi kencang sabuk {kg}
T2 = tegangan sisi kendor sabuk {kg}
e = bilangan alam
Jika persamaan 2 disubstitusikan ke persamaan 1 maka di dapat gaya tarik yang ter jadi pada V- belt :
Luas penampang V-belt adalah : A = 16,5 . 11 – ( tan 20. 11) = 177,5 mm
A
Panjang sabuk yang digunakan untuk menghubungkan puli penggerak dengan puli yang digerakkan adalah :
L = 2C +
Jarak sumbu poros kedua puli adalah :
C = b +
4.3 Poros
4.3.1 Analisa kekuatan poros pada motor penggerak
Poros pada motor penggerak berdiameter 15 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (σ ) = 48 kg/mmB 2, maka σ adalah : a
Untuk daya perencana (Pd) adalah :
28125
Torsi (kg.mm) adalah :
904
Tegangan geser yang timbul :
288
Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ >a τ 4.3.2 Analisa kekuatan poros pada puli pengupas
Poros pada puli pengupas adalah poros pemutar pengupas berdiameter 40 mm.
Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S45C dengan kekuatan tarik (σB) = 58 kg/mm2,
Untuk daya perencana (Pd) adalah :
28125
Torsi (kg.mm) adalah :
Tegangan geser yang timbul :
0152
Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ >a τ 4.4. Umur Bantalan
Bila diasumsikan tidak ada beban secara aksial (Fa), maka beban ekivalen dinamisnya adalah :
Faktor kecepatan dapat dihitung dengan persamaan :
2852
Untuk nilai C dapat dilihat pada lampiran 10, maka : 02
4.5. Kapasitas Mesin Pengupas Kulit Kopi
Kapasitas mesin pengupas = n.m Dimana :
n = putaran pada poros pengupas m = massa kopi
dalam hal ini untuk mencari massa kopi yaitu :
massa kopi di dapat dari jumlah 20 buah kopi dengan berat 30 gram.
1 kg = 1000 gram 5 , 20 1 30 =
=
m gram = 1,5 x 10-3 kg Maka massa satu buah kopi = 1,5 x 10-3 kg
Dapat diperoleh kapasitas mesin pengupas = n.m Dimana :
n adalah putaran yang dihasilkan dari motor ke puli yang digerakkan (dapat dilihat pada halaman sebelumnya pada perhitungan gaya tarik V-belt)
sehingga :
Kapasitas mesin pengupas = n.m
= 478 [rpm]. 1,5 x 10−3[Kg]
= 0,717 [Kg/menit] x 60 menit = 43.02 [Kg/jam]
Buah kopi bentuknya tidak beraturan, oleh karena itu tidak semua buah kopi akan terkupas oleh gigi pengupas. Maka kapasitas mesin pengupas diasumsikan hanya 93%
yang akan mengupas kulit kopi.
Diasumsikan efisiensi = 93 %
Maka kapasitas mesin pemarut = 93 % x 43,02 [Kg/jam]
=40,0086 [Kg/jam]
≈ 40 [Kg/jam]
Ada beberapa faktor yang mengakibatkan buah kopi tidak terkupas oleh mesin pengupas, antara lain :
- Buah kopi yang masih muda ( hijau ) - Bentuknya yang tidak beraturan - Gigi pengupas yang sudah tidur
- Jarak antara gigi pengupas dengan pelat pememar yang berjauhan.
4.6. Maintenance
4.6.1. Pengertian dan Tujuan Utama Perawatan
Untuk dapat mencapai jumlah produksi yang maksimum maka perlu sekali dibutuhkan kesiapan mesin yang digunakan seoptimal mungkin. Agar mesin dapat siap pakai dan tidak mengganggu dalam sistem produksi maka diperlukan suatu cara yang disebut pemeliharaan. Suatu mesin tidak mungkin tidak mengalami kerusakan, tetapi usia kegunaannya dapat diperpanjang dengan melakukan kegiatan perawatan.
Perawatan dapat diartikan sebagai suatu kegiatan yang bertujuan untuk memelihara dan menjaga setiap komponen-komponen mesin atau peralatan agar dapat tahan lama sehingga dapat mencapai hasil produksi yang maximum.
Tujuan utama sistem perawatan adalah sebagai berikut :
1. Agar mesin ataupun peralatan yang digunakan dalam keadaan siap pakai secara optimal untuk menjamin kelancaran proses kerja mesin.
2. Untuk memperpanjang usia daripada mesin.
3. Untuk menjamin keselamatan operator dalam menggunakan mesin atau peralatan.
4. Untuk mengetahui kerusakan mesin sedini mungkin sehingga dapat mencegah kerusakan yang lebih fatal..
Perawatan yang dilakukan terhadap mesin pengupas ini dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut :
1. Perawatan secara rutin
Perawatan dilakukan secara terus menerus, misalnya setiap hari atau setelah selesai menggunakan/memakai mesin. Pada mesin ini kegiatan perawatan secara rutin yang dilakukan adalah pembersihan dan pelumasan pada bagian yang berputar.
2. Perawatan secara periodic
Perawatan secara periodik adalah kegiatan yang dilakukan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya seminggu sekali, sebulan sekali, dan setahun sekali.
Pada mesin ini, kegiatan perawatan secara periodic adalah tagangan sabuk, poros pengupas. Sehingga mesin pengupas ini dapat bekerja secara optimal.
4.6.2. Perawatan Bagian-bagian Utama Mesin
Perawatan utama yang dilakukan pada bagian-bagian utama mesin adalah sebagai berikut
1. Puli dan sabuk
Bagian yang memerlukan perawatan pada puli adalah memeriksa kekencangan baut pengikat puli, mengecek secara visual kesejajaran antara puli. Memeriksa tegangan sabuk serta kerusakan yang terjadi pada sabuk, apabila sabuk sudah rusak sebaiknya diganti dan apabila tegangan sabuk kendor maka harus dikencangkan kembali.
2. Poros
Pada poros kegiatan perawatan yang dilakukan adalah memeriksa kesetimbangan terhadap bearing (bantalan) dan pemeriksaan kondisi paku.
3. Bantalan/Bearing
Lakukan pengecekan pada bantalan, jika bantalan sudah aus harus diganti walaupun belum mencapai umur jam kerja.
Hal yang sangat penting terhadap perawatan bantalan adalah mengenai pelumasan, karena pelumasan pada bantalan untuk mengurangi gesekan dan tingkat keausan antara elemen gelinding dan rumah bantalan, mereduksi panas yang terjadi akibat gesekan, dan mencegah korosi.
Cara pelumasan yang dipakai disini dengan pelumasan grease/gemuk. Pada bantalan ini dianjurkan dengan pelumasan gemuk karena konstruksinya lebih sederhana dan semua gemuk yang bermutu baik dapat memperpanjang umur bantalan.
Pemberian gemuk dilakukan dengan mengisi bagian dalam bantalan secukupnya dengan menggunakan pispot gemuk melalui nipel bantalan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari beberapa pengujian yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Kecepatan produksi alat adalah 60 menit dengan effisiensi alat 93 %.
2. Kecepatan putaran yang digunakan adalah 478 rpm 3. Kapasitas beban yang telah direncanakan adalah 40 kg 4. Daya motor penggerak ¼ Hp.
5. Sistem transmisi yang digunakan adalah sabuk dan puli.
Ada beberapa faktor yang mengakibatkan buah kopi tidak terkupas oleh mesin pengupas, antara lain :
- Buah kopi yang masih muda ( hijau ) - Bentuknya yang tidak beraturan - Gigi pengupas yang sudah tidur
- Jarak antara gigi pengupas dengan pelat pememar yang berjauhan.
5.2 Saran
1. Sebaiknya diutamakan perawatan komponen-komponen dari alat ini karena mudah korosi.
2. Lakukan pemeriksaan terhadap alat sebelum dioperasikan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.
2. Timoshenko,S. Dasar-dasar Perhitungan Kekuatan Bahan, Penerbit Restu Agung.
3. J. La Heij. Ilmu menggambar bangunan mesin. Cetakan ke-8. PT. Pradya paramitra. Jakarta. 1999.
4. Shigley, Joseph E. Perencanaan Teknik Mesin. Edisi ke-4. Erlangga.
Jakarta. 1983.
5. Khurmi R.S dan Gupta, JK. A Text Book of Machine Design. New Delhi Eurasia Publishing House (Put) Ltd. 1980.
6. Sri Najiyati. Kopi : Budidaya dan Penanganan lepas Panen.
Cet 7.Penebar Swadaya. Jakarta. 1997.
7. www. mesin pengupas kopi. com www. kopi. com
LAMPIRAN
Lampiran I
Harga X,V dan Y dapat dilihat pada tabel dibawah ini : faktor-faktor X,V dan Y
Jenis bantalan
Beb
Baris tunggal Baris ganda
e
Baris tunggal Baris ganda
Fa/VFr>e Fa/VFr≤eFa/VFr>e
V X Y X Y X Y Xo Yo Xo Yo
(Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)
Lampiran II
Tabel ini menunjukan nomor-nomor nominal dari sabuk standart utama.
Panjang sabuk-V standart.
Nomor nominal Nomor nominal Nomor nominal Nomor nominal (Inchi) (mm) (Inchi) (mm) (Inchi) (mm) (Inchi) (mm)
10 254 45 1143 80 2032 115 2921
11 279 46 1168 81 2057 116 2946
12 305 47 1194 82 2083 117 2972
13 330 48 1219 83 2108 118 2997
14 356 49 1245 84 2134 119 3023
15 381 50 1270 85 2159 120 3048
16 406 51 1295 86 2184 121 3073
17 432 52 1321 87 2210 122 3099
18 457 53 1346 88 2235 123 3124
19 483 54 1372 89 2261 124 3150
20 508 55 1397 90 2286 125 2175
35 889 70 1778 105 2667 140 3556
36 914 71 1803 106 2692 141 3581
37 940 72 1829 107 2718 142 3607
38 965 73 1854 108 2743 143 3632
39 991 74 1880 109 2769 144 3658
40 1016 75 1905 110 2794 145 3683
(Sularso;Elemen Mesin; Hal 168)
Lampiran III
Ukuran ulir Withworth
(J.La Heij : Ilmu menggambar bangunan mesin : hal : 183)
Lampiran IV
Konversi satuan AS yang umum ke satuan SI
(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373) Lampiran V
Konversi satuan SI ke satuan AS yang umum
(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373)
Lampiran VI
Lampiran VII
Baja karbon JIS G 4051
(
(Sularso, elemen mesin hal 330)
Lampiran VIII Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS)
Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80
20 atau kurang 21 – 80
Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80
20 atau kurang 21 – 80
Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80
20 atau kurang 21 – 80 (Sularso;Elemen Mesin;hal:330)
Lampiran IX
Tabel Konversi Satuan
Lampiran X
Beban nominal dinamik spesifik
(Sularso; Elemen Mesin; Hal 143)