Rancang Bangun Mesin Pembuat Tepung Beras Rendam Dengan Kapasitas 12 Kg Per Jam

KARYA AKHIR

RANCANG BANGUN

MESIN PEMBUAT TEPUNG BERAS RENDAM DENGAN

KAPASITAS 12 KG PER JAM

 

 

OLEH :

ROHANCEN DAMANIK

045202037

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN

 

 

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,

karena berkat rahmat dan hidayah –NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan

Laporan Karya Akhir ini dengan Judul “RANCANG BANGUN MESIN

PEMBUAT TEPUNG BERAS DENGAN KAPASITAS 12 KG PER JAM ”.

Penyusunan Laporan Karya Akhir ini dilakukan guna untuk

menyelesaikan Studi di Program Studi Teknologi Mekanik Industri Universitas

Sumatera Utara, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Terapan.

Dalam kegiatan penulis untuk menyelesaikan Karya Akhir ini, penulis

telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan sarana dari

berbagai pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terima kasih yang sebesar- besarnya kepada:

1. Ibu Ir. Raskita Meliala, sebagai Dosen Pembimbing Penulis.

2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Program Studi

Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU.

3. Bapak Ir.Mulfi Hazwi, Msc, selaku Koordinator Program Studi D-IV

4. Bapak dan ibu' tercinta yang senantiasa memberikan dukungan

semangat dan materi serta mendoakan penulis.

5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera

6. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, kak Sonta,bang Syawal,

bang Izhar Fauzi, dan bang Marlon.

7. Rekan mahasiswa stambuk 03 dan 04 Bambang Wahyudi, Mario,

Arwindren, Eko, dan serta rekan–rekan stambuk yang namanya tidak

dapat disebutkan satu-persatu yang suda banyak membantu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya,

karena masih banyak kurang baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh

karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan

laporan ini.

Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan,

menghaturkan terima kasih dan hanya Tuhan Yang Maha Esa yang dapat

memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat

bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.

Medan , April 2009

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBARDAFTAR TABEL DAFTAR SIMBOL

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

1.2 Alasan Pemilihan judul

1.3 Tujuan

1.4 Manfaat

1.5 Batasan Masalah

1.6 Metode Pengujian

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengenalan Bahan Baku

2.2 Proses Pembuatan Tepung Beras

2.3 Tahapan-Tahapan Dalam Perancangan

2.4 Bagian Utama Mesin

2.5 Dasar Perencanaan Elemen Mesin

2.5.1 Perencanaan Daya Motor

2.5.2 Poros

2.5.4 Perencanaan Bantalan

2.5.5 Baut

BAB III PROSEDUR PENGUJIAN 3.1 Tempat Dan Waktu Pengujian

3.2 Pengujian Alat

3.3 Uji Spesifikasi

3.4 Perangkaian Komponen

3.5 Prinsip Kerja Mesin

BAB IV ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN DAN PERAWATAN MESIN

4.1 Daya Motor Penggerak

4.2 Analisa Gaya Untuk Menghancurkan Beras

4.3 Sistem transmisi sabuk dan puli

4.4 Poros

4.4.1 Analisa kekuatan poros pada motor penggerak

4.4.2 Analisa kekuatan poros pada poros pisau berputar

4.5 Analisa umur bantalan

4.6 Maintenance

4.6.1 Pengertian dan tujuan utama perawatan

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

5.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagian utama mesin

Gambar 2.2 Kerangka mesin

Gambar 2.3 Corong masuk

Gambar 2.4 Poros

Gambar 2.5 Piringan penumbuk berputar dan piringan penumbuk diam

Gambar 2.6 Saringan

Gambar 2.7 Corong keluar

Gambar 2.8 Jenis-jenis bantalan gelinding

Gambar 2.9 Sket bantalan

Gambar 3.1 Perangkaian komponen

Gambar 4.1 Gaya yang dialami silinder penumbuk

Gambar 2.8 Proses penggilingan gaya yang dialami bahan baku

 

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kandungan unsur gizi dalam beras

Tabel 2.2 Klasifikasi beras beramilosa (pati berpolimer

Tabel 2.3 JIS G3123 Batang baja karbon difinis dingin (sering dipakai untuk

poros

Tabel 2.4 JIS G 4051 Baja karbon cor

Tabel 2.5 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan

Tabel 2.6 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir

Tabel 4.1 Gaya pecah varietas padi

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR SIMBOL

LAMBANG KETERANGAN SATUAN

A Luas ( m2)

a Percepatan ( m/s2)

Q Kapasitas ( kg )

P Daya ( kW )

B Kekuatan tarik ( kg /mm

2 )

a Tegangan geser izin ( kg /mm

2 )

D,d Diameter ( mm )

N Putaran ( rpm)

d

P Daya perencana ( kW)

 Tegangan geser ( kg /mm2)

T Torsi ( kg.mm)

F Gaya ( kg.m/s2₎

 Kecepatan sudut ( rad/s )

 Massa jenis ( kg /m3)

 efisiensi -

M_t Momen geser bantalan ( N.mm)

V Volume ( m ) 3

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia adalah negara agraris, walaupun diakhir era tahun 1990-an telah

banyak lahan pertanian yang berubah fungsi menjadi daerah hunian dan industri

namun predikat itu belum hilang, karena memang benar-benar belum menjadi

Negara industri. Hal ini dikuatkan dengan adanya pembukaan lahan pertanian di

Kalimantan dan Sumatera.

Dengan adanya pembukaan lahan pertanian baru khususnya yang

diperuntukkan bagi tanaman pangan, memungkinkan adanya peningkatan

produksi padi nasional. Sehingga Indonesia akan dapat mengeksport beras

sebagaimana yang terjadi pada tahun 1980-an, walaupun diawal tahun 2000-an ini

Indonesia masih mengimport beras. Prediksi ini walaupun mengembirakan, akan

tetapi hal itu bukannya tanpa masalah, sebab penyimpanan beras yang terlalu lama

tanpa disertai treatment (perawatan) yang memadai akan menyebabkan beras

rusak, hal ini biasa terjadi digudang-gudang dolog, maupun di masyarakat.

Khusus dimasyarakat, untuk menghindari rusaknya beras karena penyimpanan

yang terlalu lama, sebaiknya digalakkan pengolahan makanan dengan bahan dasar

beras. Misalnya kue-kue, bubur dan jenis makanan lain yang dikenal pada

teknologi pengolahan yang sederhana. Teknologi yang memungkinkan mereka

dapat mengadopsi, sehingga mereka dapat segera meninggalkan cara-cara lama

efektif dilihat dari segi keteknikan, lebih efisien dalam waktu maupun segi

ekonomis. Sehingga nantinya diharapkan dalam produksinya dapat diminati oleh

masyarakat.

1.2. Alasan Pemilihan Judul

Kebutuhan akan bahan makanan dan penyediaan sumber gizi terus

meningkat dari tahun ketahun, dalam hal ini beras. Para petani dituntut untuk

mampu menghasilkan produksi yang semaksimal mungkin, namun teknologi yang

dimiliki sebagian besar para petani masih tergolong tradisionil dalam mengelolah

hasil panen.

Dari kekurangan-kekurangan itulah maka dirancang mesin pembuat

tepung beras yang bertujuan untuk membantu dalam mengatasi masalah-masalah

yang dihadapi para petani dalam mengolah hasil pertaniannya.

1.3. Tujuan

1.3.1. Tujuan umum dari perancangan mesin pembuat tepung beras ini adalah :

1. Sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah karya akhir semester VIII

dan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan ( SST ).

2. Mengaplikasi disiplin ilmu yang diperoleh selama duduk dibangku kuliah.

3. Dapat merancang suatu alat untuk para petani beras dalam mengolah hasil

4. Ikut berpatisipasi dalam menyumbangkan ide yang berbasis teknologi tepat

guna.

5. Untuk memperluas wawasan petani beras yang ingin membuka usaha

menjadi produsen tepung beras.

1.3.2. Tujuan khusus dari perancangan mesin pembuat tepung beras ini adalah :

Untuk mengetahui cara merancang komponen-komponen mesin dan

effisiensi, daya, putaran dan kapasitas alat pembuat tepung beras yang telah

dirancang yaitu termasuk fungsi, dan mekanisme kerja mesin.

1.4. Manfaat

Adapun manfaat yang diharapkan dalam penyusunan Tugas Akhir ini

adalah :

1. Meningkatkan produktifitas tenaga dan lahan usaha tani.

2. Meningkatkan dan meratakan pendapatan petani, melalui cara :

a. Memperbaiki penanganan pasca panen.

b. Pengolahan hasil panen dan pemasaran.

3. Sebagai solusi mengatasi keterbatasan tepung di dalam negeri.

4. Memperluas kesempatan kerja.

7. Menjadi bahan referensi pengetahuan didalam bidang teknologi

pertanian.

1.5. Batas Masalah

Penulis menjelaskan tentang pengujian alat, uji spesifikasi, dan analisa

perhitungan elemen mesin. Pembatasan masalah ini dimaksudkan untuk

membatasi permasalahan yang akan dibahas.

1.6. Metode Pengujian

Untuk memperoleh data guna penyusunan laporan ini, metode yang

penulis lakukan antara lain :

1. Mengadakan studi literatur diperpustakaan.

2. Mencari hal-hal yang berhubungan dengan perancangan mesin

dimedia internet.

3. Melakukan konsultasi dengan dosen pebimbing dan pihak–pihak yang

memahami tentang perancangan mesin.

4. Melakukan studi dan survei di lapangan mengenai hal yang berkaitan

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Pengenalan Bahan Baku

Secara tradisional orang membuat tepung beras dengan cara menumbuk

dalam lesung dengan antum atau alu. Beras menjadi halus dikarenakan adanya

proses tekan geser. Butir beras terjepit dan tertekan cekung lesung antum sehingga

terjadi gesekan antara butiran beras dengan antum atau juga antara beras dengan

beras secara berulang-ulang. Hal inilah yang digunakan sebagai dasar

pengembangan peralatan atau mesin yang lebih baik.

Karena terjadinya tepung beras melalui proses tekan geser, maka dalam

mengembangkan mesin ini harus mempertimbangkan faktor kekuatan fisik beras

agar diperoleh mesin dengan fungsi yang baik.

Ir.K.Sitinjak (1995) menerbitkan hasil penelitiannya yang berhubungan

dengan sifat-sifat fisik beras, yaitu :

1. Ukuran panjang beras :

a. Sangat panjang 7 - 75 (mm)

b. Panjang 6,6 - 7 (mm)

c. Sedang 5,5 - 6,6 (mm)

2. Bentuk beras :

a. Lonjong

b. Gepeng

c. Agak bulat

d. Bulat

3. Kekerasan :

a. PB 34 = 6,3 (kg/ butir )

b. PB 5 = 6,1 (kg/ butir )

c. PB 32 = 5,9 (kg/ butir )

Kekerasan beras varietas PB adalah yang paling keras dari semua varietas

yang ada.

Dari unsur penelitian diketahui bahwa kandungan unsur-unsur gizi dalam

beras, relatif tinggi (lihat Tabel 2.1). Oleh karena itu, masyarakat harus tahu

lebih banyak mengenai beras maupun komposisi kandungan gizi yang terkandung

Tabel 2.1. Kandungan unsur gizi dalam beras

No Nama Unsur Kadar Gizi /100gr Bahan

1.

Sumber: (Daftar analisis Makanan, Fak. Kedokteran UI, Jakarta; 1992)

Dalam pembetukan Varietas unggul padi, mutu beras merupakan salah

satu faktor yang perlu dipertimbangkan, sehingga pengujian mutu beras perlu

dilakukan pengujian dilakukan dengan penetapan kadar amilosa, kadar amilosa ini

sangat mempengaruhi tesktur nasi. Berdasarkan kadar amilosa, beras dapat

Tabel 2.2. Klasifikasi beras beramilosa (pati berpolimer )

No Jenis beras Kadar amilosa ( % ) Dimasak 1.

2.

3.

Beras amilosa rendah

Beras amilosa sedang

Beras amilosa Tinggi

( 10 -20 % )

( 10 -24 % )

( 25 % )

Menghasilkan nasi yang lengket, mengkilap, tidak mengembang, dan tetap menggumpal setelah dingin.

Mempunyai tekstur nasi pulen.

Tidak lengket,dapat mengembang, dan menjadi keras jika sudah dingin.

Sumber:( Suwarno et al.., 1982; Darmadjati ,1995 )

2.2. Proses Pembuatan Tepung Beras

1. Tahap Pemilihan Beras

Beras ditampi atau diayak untuk menghilangkan kotoran yang ada, seperti

sekam, kerikil, gabah atau kotoran yang lain mungkin terbawa.

2. Tahap Pencucian

Beras dicuci agar kotoran yang masih terikut dapat hilang. Beras dicuci

dengan air bersih sambil dilakukan peremasan terhadap beras.

3. Tahap Perendaman

4. Tahap Pengeringan

Setelah itu beras ditiriskan dan dikeringkan selama 15 menit dengan bantuan

tenaga surya sampai kadar airnya hilang hingga 14%. ini perlu dilakukan

dikarenakan lebih mudah pengolahannya dan penggilingannya lebih cepat

dan hemat energi.

5. Tahap Penggilingan

Langkah selanjutnya dilakukan penggilingan beras yang telah dijemur.

6. Tahap Pengemasan

Tepung beras yang sudah jadi dapat dikemas dengan kantung plastik dan

siap dipasarkan.

2.3. Tahapan-Tahapan Dalam Perancangan

Hasil pertama dari sebuah disain tidaklah pernah sempurna. Langkah demi

langkah harus dijalani sebelum hasil yang ideal tercapai. Hal-hal yang harus

diperhatikan dalam pengembangan lanjut sebuah disain sampai mencapai taraf

tertentu adalah: hambatan yang timbul, cara mengatasi efek samping yang tidak

terduga, kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakaian dan kemampuan untuk

mengatasi saingan, hal mana akan memperlancar pengembangan itu sendiri.

Dalam mendisain tidak mungkin mengingat semua pokok-pokok utama

secara serentak. Secara bertahap mengumpulkan pokok-pokok utama dan

pengalaman-pengalaman. Menurut G. Neimann ada beberapa tahapan dalam

1. Mula pertama, tugas disain yang bagaimanakah harus dipenuhi ? Faktor-

faktor utama apa yang sangat menentukan untuk konstruksi ? Bahan-bahan,

jumlah produk, cara produksi, bahan setengah jadi manakah yang patut

dipertimbangkan.

2. Menentukan ukuran-ukuran utama dengan perhitungan kasar.

3. Menentukan alternatif–alternatif dengan sketsa tangan.

4. Memilih bahan. Bahan-bahan umunya yang mudah didapat dipasaran seperti

baja karbon diprioritaskan pemakaiannya.

5. Bagaimana memproduksi. Konstruksi dan cara pembuatan elemen-elemen

tergantung dari jumlah produk yang akan dihasilkan.

6. Mengamati disain secara teliti. Setelah menyelesaikan disain berskala,

konstruksi diuji berdasarkan pokok-pokok utama yang menentukan dengan

cara yang teliti. Adapun hal–hal yang harus diperhatikan adalah:

a. Perubahan sebuah pokok utama dapat mengubah disain secara

menyeluruh.

b. Mengubah konstruksi sebuah disain sebelum diproduksi adalah jauh

lebih menghemat waktu bila dibandingkan dengan perubahan-perubahan

yang dilakukan waktu atau setelah produksi berjalan.

c. Hasil konstruksi yang matang biasanya dicapai setelah dilakukan

d. Konstruksi yang terbaik merupakan hasil kompromi dari berbagai ragam

tuntutan para pemakai.

8. Merencanakan sebauh elemen; gambar kerja bengkel (workshop blueprint ).

Pokok-pokok utama yang harus diperhatikan dalam meneliti gambar kerja

adalah sebagai berikut :

a. Ukuran: apakah elemen tersebut lengkap dan jelas ukurannya ? apakah

ukuran- ukuran tersebut sudah termasuk bagian yang terpotong dalam

proses pembuatan ?

b. Toleransi dan simbol pengerjaan

c. Nama bahan dan jumlah produk

d. Apakah disain ini mengikuti standar dan norma yang berlaku ?

e. Keterangan mengenai metode-metode khusus pengerasan (hardening),

celup dingin (quenching), pelapisan permukaan, semprot pasir (sand

blastin) dan sebagainya yang akan dialami elemen-elemen tersebut.

9. Gambar lengkap dan daftar elemen. Setelah semua ukuran–ukuran elemen

dilengkapi, baru dibuat gambar lengkap dengan daftar elemen-elemen.

2.4 Bagian Utama Mesin

Rancangan mesin yang dimaksudkan adalah rancangan bagian utama

mesin, rancangan bentuk dan dimensi yang ditetapkan berdasarkan beberapa

pertimbangan diantaranya kemudahan dalam pengoperasian, bahan teknik yang

Gambar 2.1. Bagian utama mesin

Keterangan : 1. Corong masuk

2. Silinder penumbuk

3. Saringan

4. Sabuk Dan puli

5. Pisau penumbuk diam

6. Pisau penumbuk berputar

7. Corong keluar

8. Kerangka Mesin

9. Motor penggerak

1. Kerangka Mesin

Untuk mendirikan sebuah mesin dibutuhkan kerangka mesin untuk

mendukung mesin tersebut. Kekuatan tarik kerangka dari mesin sangat

perlu diperhatikan sebab jika kerangka sebuah mesin tidak kuat

kemungkinan rusaknya mesin akan sangat besar sehingga akan

mempengaruhi kinerja mesin dan juga memperpendek umur mesin

tersebut, kerangka ini terbuat dari plat besi dengan ketebalan 3 mm.

Gambar 2.2. Kerangka Mesin

2. Corong Masuk

Corong masuk digunakan sebagai tempat masukan bahan baku. Berfungsi

sebagai pengarah bahan baku agar tepat jatuh pada piringan penumbuk.

Corong ini terbuat dari plat besi dengan ketebalan 1,5 mm yang terletak

Gambar 2.3. Corong masuk

3. Poros

Untuk menggerakkan dan mentransmisikan daya biasanya digunakan

poros. Didalam merencanakan poros ada beberapa kriteria yang harus

dimiliki poros diantaranya poros harus tahan terhadap puntiran, lenturan

dan lendutan.

4. Piringan Penumbuk

Didalamya penggiligan tepung ini direncanakan menggunakan piringan

penumbuk. Didalamya piringan penumbuk ini diletakkan pisau-pisau

penumbuk. Pada piringan penumbuk ini terdapat dua piringan penumbuk.

Piringan pertama adalah piringan penumbuk yang diam yang terletak pada

tutup mesin terdiri atas 6 buah pisau penumbuk. Pada piringan kedua

terdiri atas 4 buah pisau penumbuk berputar. Bagian ini yang berputar

menumbuk bahan baku. Pisau berputar pada lintasanya masing-masing.

Gambar 2.5. piringan penumbuk berputar dan piringan penumbuk diam

5. Saringan

Pada piringan penumbuk dibungkus secara keseluruhan oleh saringan

kasa. Saringan mempunyai tingkat kerenggangan tertentu, semakin tipis

jarak saringan kasa maka akan menentukan kehalusan produk yang

dihasilkan. Tujuan utama dari saringan ini adalah untuk menyaring bahan

baku, apabila bahan baku yang ditumbuk sudah menjadi butiran-butiran

tepung yang halus akan keluar melalui saringan ini, namun apabila bahan

Gambar 2.6. Saringan

6. Corong Keluar

Setelah tertumbuk halus maka butiran-butiran tepung tersebut akan keluar

melalui corong pengeluaran. Corong pengeluaran terbuat dari plat dengan

ketebalan 6 mm.

2.5. Dasar Perencanaan Elemen Mesin 2.5.1. Perencanaan Daya Motor

Untuk menghitung daya motor terlebih dahulu mendefinisikan daya yaitu :

Daya =

waktu usahakerja

Daya motor dihitung dengan ; P= T.ω

Atau P=

60 n 2

T.  ( R.S.Khurmi,Machine Design,hal:12 )

Dimana : P = Daya yang diperlukan ( watt )

T = Torsi (N.m )

ω

= Kecepatan sudut ( rad / s )

n = Putaran motor (rpm )

Maka daya rencana : Pd = P. fc ( Sularso, Elemen Mesin, hal:7 )

Dimana : Pd = Daya rencana ( Watt )

P = Daya yang diperlukan (Watt )

Faktor koreksi 

c f

2.5.2. Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.

Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan

2.5.2.1. Macam –Macam Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya

sebagai berikut :

1. Poros Transmisi

Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau lentur. Daya

ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi, puli sabuk

atau sproket, rantai dan lain –lain.

2. Spindel

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas,

dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang

harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk

serta ukurannya harus teliti.

3. Gandar

Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana

tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh

berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur,

keculai jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami

2.5.2.2. Bahan Poros

Poros untuk umunya biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin

dan difinis, baja karbon konstruksi (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot

yang di- “ kill ” (baja yang dideoksidasikan dengan ferosilikon dan dicor ;kadar

karbon terjamin) (JIS G3123). Meskipun demikian bahan ini kelurusannya agak

kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang

seimbang misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa didalam

terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan

kekuatannya bertambah besar. Untuk mengetahui jenis baja karbon yang sering

dipakai untuk poros dapat dilihat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3. JIS G3123 Batang baja karbon difinis dingin (sering dipakai Untuk

poros )

Sumber: (sularso;Elemen Mesin; hal:330 )

Didalam perancangan mesin tepung beras ini bahan poros yang dipakai

konstruksi umum, dengan kekuatan tarik (_B)62 Kg/ mm². Pada tabel 2.4

menjelaskan macam–macam jenis baja karbon cor.

Tabel 2.4. Baja karbon JIS G 4051

Sumber: (Sularso; elemen mesn;, hal: 330)

Poros berfungsi untuk memutar piringan penumbuk. Untuk itu

poros harus direncanakan mampu untuk menahan beban-beban yang dialami oleh

poros tersebut. Diameter poros harus juga diperhitungkan terhadap beban-beban

yang akan dialami poros. Maka perencanaan diameter poros dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut :  

3

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak (kW), maka

berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa diambil

kecil. Jika faktor koreksi adalah fc, maka daya perencana adalah :

P fc

Pd  .

Dimana Pd = Daya perencana (kW)

Harga fc dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 2.5. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan

Sumber: (Sularso;Elemen Mesin; Hal: 7)

Daya yang Akan Ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 - 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2

Daya normal 1,0 - 1,5

Untuk menghitung Torsi T (kg.mm) dapat dihitung dari daya perencana (kW)

sebagai berikut :

 Pd

n

Tegangan geser yang diizinkan :

2

= Faktor keamanan untuk baja karbon, yaitu 6,0 1

Sf

2

Sf = Faktor keamanan untuk baja karbon dengan alur pasak

dengan harga 1,3 – 3,0

Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros :

3

Faktor koreksi untuk momen puntir : 

t K

= 1,5 - 3,0 (Jika beban dikenakan dengan kejutan)

2.5.3.Perencanaan Sabuk Dan Puli

Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya motor kebagian poros.

Pemilihan sabuk dan puli dilakukan agar tidak terjadinya kehilangan gaya-gaya

yang ditransmisikan. Untuk mengetahui diameter puli digunakan rumus:

p

Untuk menghitung panjang keliling sabuk digunakan :





2

Jarak sumbu poros adalah :

b = 2L -3,14



D_p d_p



( Sularso,Elemen Mesin, hal:170 )

ket : L = panjang keliling sabuk (mm)

C = jarak sumbu poros (mm)

2.5.4. Perencanaan Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putaran atau gerakan bolak balik dapat berlangsung secara halus, aman, dan

panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta

elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan

baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara

semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan

pondasi pada gedung.

A. Klasifikasi Bantalan

Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros

a. Bantalan Luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara

poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh

permukaan bantalan dengan perantara pelapisan pelumas.

b. Bantalan Gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding

antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen

2. Atas dasar arah beban terhadap poros

a. Bantalan Radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah

tegak lurus sumbu poros.

b. Bantalan Radial. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu

poros.

c. Bantalan Gelinding Khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban

yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Bantalan yang digunakan untuk mesin tepung beras ini adalah bantalan

gelinding. Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari segi gesekan gelinding

yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur. Terdapat pada gambar

2.8.

3. Gambar sket dari bantalan

Gambar 2.9. Sket bantalan

Bantalan berfungsi sebagai dudukan poros dan untuk mendukung poros akibat

gaya tegangan sabuk dan beban yang diberikan terhadap poros. Beban radial

bantalan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

 e

F x. V. Fr y.Fa (Joseph E.Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, hal: 58 )

Ket : F_e  Beban radial ekivalen ( N )



r

F Beban radial yang bekerja ( N )

 a

F Beban aksial yang bekerja ( N )

V = Faktor rotasi

X = Faktor radial

Y = Faktor aksial

Maka beban nominal dinamis spesifik ( C ) dapat dihitung dengan rumus:

C =W

k

L 1/

6 10 



Dimana : C = Beban nominal dinamis spesifik

L = Umur bantalan

W = Ekivalen beban dinamik

K = 3, untuk bantalan peluru

10/3, untuk bantalan rol

2.5.5. Baut

Baut disini berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan pada motor

penggerak tetapi selain itu berfungsi juga untuk pengikat poros terhadap puli. Jika

momen rencana dari poros adalah T (Kg.mm) dan diameter poros adalah ds (mm),

maka gaya tangensial F (Kg) Pada permukaan poros adalah :

)

Tegangan geser yang ditimbulkan adalah :

2

Tegangan geser izin didapat dengan :

Sfk2 = Faktor keamanan

= 1,0-1,5 (jika beban dikenakan perlahan-lahan)

= 1,5-3,0 (jika beban dikenakan tumbukan ringan)

= 2,0-5,0 (jika beban dikenakan secara tiba-tiba dengan

tumbukan berat)

Dari tegangan geser izin, panjang pasak yang diperlukan dapat diperoleh dengan :

2

Gaya keliling F (kg) yang sama seperti diatas dikenakan pada luas permukaan

samping pasak. Maka tekanan permukaannya adalah :

1

dari harga tekanan permukaan yang di izinkan, panjang pasak yang

diperlukan dapat dihitung dengan :

1

Tabel 2.6. Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir

Bahan Tekanan permukaan yang diizinkan Pa (kg/mm2)

Ulir luar Ulir dalam Untuk pengikat Untuk penggerak

Baja liat Baja liat atau perunggu 3 1

Baja keras Baja liat atau perunggu 4 1,3

Baja keras Besi cor 1,5 0,5

BAB III

PROSEDUR PENGUJIAN

3.1 Tempat Dan Waktu Pengujian

Pengujian dilakukan ditempat pembuatan alat yaitu dibengkel las Jl. Mabar

Medan.

3.2.Pengujian Alat

Dalam uji fungsi , bagian utama yang akan diuji yaitu sistem transmisi yang

telah dibuat. Cara pengujian adalah :

1. Memastikan baut pengikat puli dalam sistem transmisi terpasang dengan

baik.

2. Memastikan puli dan sabuk terpasang dengan baik untuk menghindari slip.

3. Menghidupkan motor listrik .

4. Mengamati kerja listrik, poros, puli, bantalan, sabuk V, dan melihat

apakah semua komponen tersebut bekerja dengan baik.

5. Amati dan lihat dengan teliti putaran puli-nya terjadi slip atau sliding.

6. Menghitung kapasitas beras yang dihasilkan mesin permenit, perjam dan

seterusnya.

7. Bila semua komponen bekerja dengan baik dan sistem transmisi bisa

3.3. Uji Spesifikasi

Uji spesifikasi dilakukan untuk mengetahui dimensi alat, komponen yang

dipakai, bahan yang dipakai ,kekuatan bahan dan hasil yang dicapai oleh sistem

pembuat tepung tersebut. Cara pengujian , yaitu :

1. Mengukur dan mencatat seluruh bagian alat dan dicocokkan dengan

gambar kerjanya.

2. Mencatat semua komponen yang dipakai, baik yang dibuat sendiri maupun

komponen jadi yang dibeli beserta bahan komponen tersebut.

3. Mencatat proses perancangan, proses pembuatan dan proses perakitan

komponen menjadi mesin pembuat tepung beras.

4. Membuat kesimpulan pengujian spesifikasi sebagai bahan informasi bagi

pihak yang membutuhkan.

3.4. Perangkaian Komponen

Perangkaian komponen ini dimaksud sebagai komponen transmisi yang

meliputi puli dan sabuk. Puli dengan diameter 4 inchi dipasang pada poros motor,

kemudian diikat dengan baut. Puli dengan diameter 4 inchi dipasang pada poros

pisau yang berputar diikat dengan baut. Menghubungkan komponen yang telah

dirangkai pada dudukannya masing-masing dan dihubungkan dengan

menggunakan belt yang telah direncanakan, seperti yang ditunjukan pada gambar

Gambar 3.1.Perangkaian komponen

3.5. Prinsip Kerja Mesin

Pada mesin tepung ini menggunakan piringan penumbuk untuk

menghaluskan bahan baku (beras) menjadi tepung beras yang diinginkan. Prinsip

dari mesin ini adalah sebagai berikut :

1. Tahap pertama bahan baku dimasukkan kecorong pemasukkan.

2. Didalam corong pemasukan dilakukan pemasukan bahan baku secara

betahap, masuk kedalam piringan penumbuk. Hal ini perlu dilakukan

karena untuk menghindari penumpukan bahan baku pada saluran

pemasukan sehingga mengakibatkan berkurangnya tingkat efisiensi serta

tergangungnya kinerja mesin.

3. Selanjutnya bahan baku masuk kedalam saluran piringan penumbuk.

4. Selanjutnya saringan akan menyaring bahan baku yang telah tertumbuk.

5. Setelah proses penyaringan, tepung keluar dari corong keluar dan siap

BAB IV

ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN DAN PERAWATAN MESIN

4.1. Daya Motor Penggerak

Maka daya rencana motor dapat dihitung (Pd) adalah :

12Pd  fc.P20,56kW1, kW

Menurut uji coba daya yang dilakukan maka daya yang dipakai adalah =

0,56 kW sedangkan daya yang direncanakan adalah = 1,12 kW

Daya rencana = 1,12 kW

Daya yang dibutuhkan permenit = 0,56 kW

4.2. Analisa Gaya Untuk Menghancurkan Beras

Dari data-data pengukuran (ditimbang & dihitung), 1 kg beras = 49600 butir

Dari data percobaan 1 jam = menghasilkan tepung12 kg

Dari data elektro motor = daya 560 Watt

= putaran 2800 rpm

Kadar air beras rendam = 10%

Setelah melakukan beberapa pengukuran pada beras maka diperoleh panjang

rata-rata beras yaitu berkisar 6 (mm) dengan diameter rata-rata 2 (mm).

Diketahui massa jenis beras adalah 850 (kg/m³) ( Ir. K. Sitinjak; Teknologi Pasca

Panen, hal: 5 )

Tegangan geser beras 0,05 (kg/mm²) (Ir.K.H. Felix Yap, Hal: 9)

Maka volume beras adalah



V_beras



= .d .t

4

2 

= .

 

2 .6 4

2



= 18,84 (mm)³

= 18,84 x103 (m)³

Massa sebutir beras (m) = V_beras.

= 18,84 x 103(m)³ .850 (kg/m³)

Dari hasil pengujian daya motor :

1 kg = 5 menit

Maka dalam 1 detik:

=

= 3,333 gram/detik

Dari pengukuran dengan timbangan, maka diperoleh :

10 gram beras = 496 butir

1 gram = 49,6 butir

Kapasitas mesin untuk pengolahan beras menjadi tepung :

= Jumlah beras (gram/detik) x Hasil pengujian

= 3,333 gram x 49,6

= 165 butir/detik (menjadi tepung)

Maka perlu diketahui putaran mesin sebagai berikut :

N = 2800rpm

= 2800rpm . second 60

1

= 46,66 rps

Jadi beras yang dihancurkan dalam 1 putaran :

Untuk perhitungan daya motor :

P = daya rencana



P_S



x effisiensi

P = 560 Watt x 0,8

= 448 Watt

Jumlah daya yang dipakai dalam menghancurkan beras menjadi tepung per butir :

= 165

Watt 448

= 2,71 Watt

Maka jumlah daya yang digunakan untuk menghancurkan beras menjadi tepung:

1 kg = 49600 butir

Jadi = 49600 x 2,71Watt /butir

= 134416 Watt.detik

Dalam 1 kg = 134,416 kWH x 3600

1

= 0,037 kWH

Jadi daya yang digunakan untuk 12 kg beras menjadi tepung :

= 12 x 0,037 kWH

4.3. Sistem Transmisi Sabuk Dan Puli

Sistem transmisi pada mesin pembuat tepung beras adalah dengan puli,

dengan putaran motor 2800 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang :

1. puli motor penggerak Ø 4’’ ( 101,6 mm)

2. puli pisau pemutar Ø 4’’ (101,6 mm)

Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada

masing-masing puli adalah sebagai berikut :

2

Putaran pada puli pisau berputar adalah :

Diameter puli diatas merupakan (dk) diameter luar puli, maka untuk

menentukan diameter nominal puli (dp) adalah :

  dp₁ dk₁t 101,61190,6mm 

  dp₂ 101,61190.6 mm 

Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

  13,275

Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka

  C_rencana 290,6181,2 mm

Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut :

  (90,6 101,6) 664,48

Dari tabel lampiran dapat dipilih panjang sabuk standart adalah 27 inchi, maka

jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut :

24

Menurut sularso

2 dk Dk

C   , 185,24> 96,1 = baik

4.4. Poros

4.4.1. Analisa Kekuatan Poros Pada Motor Penggerak

Poros pada motor penggerak berdiameter 16 mm. Bahan poros diperkirakan

dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (B) = 48 kg/mm

Torsi (kg.mm) adalah :

8

Tegangan geser yang timbul :

242

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena _a 

4.4.2. Analisa Kekuatan Poros Pada Pisau Berputar

Poros pisau berputar berdiameter 14 mm. Bahan poros diperkirakan dari

16

Torsi (kg.mm) adalah :

8

Tegangan geser yang timbul :

362

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena _a 

4.5. Bantalan

Dalam mesin ini bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding.

Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat

kecil bila dibandingkan dengan bantalan luncur.

Bila diketahui gaya radial dari poros sebesar 529,7 (N). Maka momen geser

bantalan dapat ditentukan sebagai berikut :

f = Koefisien geser bantalan = 0,0015 untuk bola bantalan

tunggal

D = Diameter poros (mm)

Maka :

t

M = 529,7. 0,0015. ( 14/2 )

t

M = 5,56 (N.mm)

Akibat gaya gesek yang timbul maka akan menyebabkan sebagian daya akan turut

hilang. Maka besar daya yang hilang adalah :

loss

P = M_t.N.(2/60)

Dimana P_loss = Daya hilang (Watt)

= Momen geser bantalan (N.mm) t

M

N = Putaran poros (rpm)

Maka : P_loss = 5,56 . 350.



2/60



= 203,78 (Watt) loss

P

Beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah :

a r

e X.F Y.F

F  

Dimana : F_e = Beban radial ekivalen (N)

X = Faktor radial = 0,6

= Beban radial yang bekerja (N) r

Y = Faktor aksial = 0,5

= Beban aksial yang bekerja (N) a

F

Bila beban aksial (Fa), maka :

Fa =

Jadi beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah :

e

F = 0,6. 592,7 + 0,5 . 165,97

e

F = 4008,81 (N)

Bila diasumsikan kehandalan bantalan yang bekerja sebesar 95 % dengan

pemakaian direncanakan selama 1800 jam, maka dapat ditentukan umur bantalan

yang digunakan sebesar :

R = exp

= Umur penilaian bantalan 10

L

0,95 = exp

Maka umur bantalan yang dapat dipergunakan sebesar 3332,34 jam.

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 maksimum.

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.

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 pembuat tepung beras 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 periodik

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 tegangan

sabuk, poros pisau penumbuk. Sehingga mesin pemarut 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

puli. Periksa 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).

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

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil rancang bangun dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

Kapasitas mesin adalah 12 (Kg/Jam) dengan performasi mesin yang dibuat

dapat menghasilkan tepung 100 % dalam waktu 1 jam bahan baku, untuk

menghasilkan tepung.

5.2 Saran

1. Lakukan inspeksi mesin sebelum dan sesudah pengoperasiannya.

2. Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban.

3. Memperhitungkan kekuatan mesin dan komponen mesin untuk memastikan

mesin bekerja dalam keadaan maksimal.

4. Melakukan perhitungan dengan cermat dan pertimbangan dalam

DAFTAR PUSTAKA

1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan

Elemen Mesin. Pradnya Paramita: Jakarta, 1994

2. Khurmi R.S dan Gupta, JK. A Text Book of Machine Design. New

Delhi Eurasia Publishing House (Put) Ltd. 1980.

3. Shygley, Joseph E; 1986; Perencanaan Teknik Mesin jilid 1 & 2;

Jakarta; Erlangga.

4. Sitinjak. K, Dkk, 1985. Teknologi Pasca Panen. Medan: Universitas

Sumatera Utara.

5. Niemenn, G, 1994. Elemen Mesin. Surabaya: Erlangga.