KARYA AKHIR
ANALISA DAN PENUJIAN
MESIN TEPUNG TAPIOKA DENGAN
KAPASITAS 7 KG PER JAM
OLEH :
KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SYARAT
MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIKINDUSTRI
PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T, karena berkat
rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya
Akhir ini dengan judul “ANALISA DAN PENGUJIAN MESIN TEPUNG
TAPIOKA DENGAN KAPASITAS 7 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 saran dari berbagai
pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus. ST. MT, 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 dan Mama’ tercinta yang senantiasa memberikan dukungan
semangat dan materi serta mendoakan penulis.
4. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera
Utara.
5. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, kak Sonta, bang Syawal, bang
6. Rekan mahasiswa stambuk ’02, ’03 dan ’04, Arwindren.SST,
Rohancen.SST, Bambang Wahyudi, Mario.SST, M.Irfrans Syahputra,SST,
dan serta rekan-rekan stambuk yang namanya tidak dapat disebutkan
satu-persatu yang sudah banyak membantu .
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena
masih banyak kekurangan 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 Allah S.W.T, yang dapat memberikan
limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita
semua dan bagi penulis sendiri tentunya.
Medan, September 2009
Penulis
NIM : 045202005
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI... iii
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR NOTASI ... vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2 Alasan Pemilih Judul ... 2
1.3. Tujuan ... 3
1.3.1. Tujuh Umum Dari Peancang Mesin Tepung Ubi ... 3
1.3.2. Tujuh Khusus Dari Peancang Mesin Tepung Ubi ... 3
1.4.Manfaat ... 4
1.5.Metode Penggujian ... 4
1.6. Batasan Masalah ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengenalah Bahan Baku... 5
2.2 Pembuatan Tepung Ubi ( Tapika ) ... 7
2.3 Proses Pembuatan Tepung Ubi ... 8
2.4 Tahapan – Tahapan Dalam Perancangan ... 10
2.5 Bagain Utama Mesin ... 12
2.6 Baut... 16
3.2 Penetapan Kapasitas Mesin Tepung Ubi ... 19
3.3 Perencanaan Sistem Transmisi ... 19
3.4 Spesifikasi Perencanaan ... 19
BAB IV ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN 4.1 Daya Motor Penggerak ... 21
4.2 Analisa Daya Untuk Menghancurkan Ubi ... 22
4.3 Analisa Perbandingan Puli ... 24
4.4 Analisa Gaya ... 26
4.5 Hasil Uji Fungsi ... 27
4.5.1 Analisa Uji Fungsi ... 27
4.5.2 Hasil Kerjan Sistem Tramsmisi ... 27
4.6 Analisa Dari Segi Waktu ... 28
4.7 Analisa Sistem transmisi Sabuk Dan Puli ... 29
4.8 Posor ... 31
4.8.1 Anlisa Kekuatan Posor Pada Motor ... 31
4.8.2 Anlisa Kekuatan Posor Pada Screw Press ... 32
4.9 Bantalan ... 32
BAB V PERAWATAN 5.1 Pengertian Dan Tujuan Utama Perawatan ... 35
5.1 Perawatan Bagaian – Bagaian Utama Mesin ... 36
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpul ... 38
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Bagan Alir Pembuatan Tepung Tapioka ... .... 9
Gambar 2.2 Bagian utama mesin ... .... 12
Gambar 2.3 Kerangka mesin ... .... 13
Gambar 2.4 Corong masuk ... .... 14
Gambar 2.5 Poros dan Screw Press... .... 14
Gambar 2.6 Piringan penumbuk berputar dan piringan penumbuk diam ... .... 15
Gambar 2.7 Saringan ... .... 16
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kandungan unsur-unsur gizi dan kalori dalam singkong ….………..6
Tabel 2.2 Hasil produksi dan keunggulan beberapa varietas singkong………... 7
Tabel 2.3 Bahan dan Alat untuk pembuatan tepung Tapioka………...8
DAFTAR SIMBOL
LAMBANG KETERANGAN SATUAN
A Luas ( m2
)
a Percepatan ( m/s2)
Q Kapasitas ( kg )
P Daya ( kW )
B
σ Kekuatan tarik ( kg /mm2)
a
τ Tegangan geser izin ( kg /mm2)
D,d Diameter ( mm )
N Putaran ( rpm)
d
P Daya perencana (kW)
τ Tegangan geser ( kg /mm2
)
T Torsi (kg.mm)
ω Kecepatan sudut ( rad/s )
ρ Massa jenis (kg /m3)
η efisiensi -
V Gaya geser; kecepatan;
faktor putaran pada bantalan ( m/s)
v Volume ( m3)
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kurang lebih dari tujuh puluh persen penduduk indonesia bermata
pencaharian dari sektor pertanian. Oleh karena itu kegiatan pertanian haruslah
menjadi kebanggaan kita, sebab dari dunia pertanian itulah produksi yang
menghidupi sebagian besar bangsa ini berasal. Kegiatan dalam sektor pertanian
merupakan salah satu kekuatan ekonomi kita. Karena jumlah penduduk kita terus
bertambah dan kebutuhan pangan senantiasa meningkat secara terus menerus,
menjadi tuntutan untuk terus meningkat produksi pertanian.
Usaha penganekaragaman pangan sangat penting artinya sebagai usaha untuk
mengatasi ketergantungan pada satu bahan pangan pokok saja. Misalnya dengan
mengolah umbi-umbian menjadi bahan awetan yang mempunyai rasa khas dan
tahan lama disimpan. Bentuk olahan tersebut berupa tepung, gaplek, tapai dan
lain-lainnya. Hal ini sesuai dengan program pemerintah khususnya dalam
mengatasi masalah kebutuhan bahan pangan.
Berdasarkan harian Republika terbitan tanggal 17 January 2005 Indonesia
merupakan negara pengimpor tepung terbesar di Asia Tenggara. Untuk memenuhi
kebutuhan bahan baku tepung dalam pembuatan mie instan, roti, dan pangan
lainnya, indonesia harus mengimpor sekitar 4 juta ton tepung setiap tahunnya.
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan pangan yang berbahan baku
tepung, maka kebutuhan tepung setiap tahunnya akan meningkat. Meningkatnya
setiap tahunnya, yang berarti semakin besar pula devisa negara yang harus
dikeluarkan.
Dalam upaya memenuhi kebutuhan bahan baku tepung didalam negeri,
supaya menggali dan memanfaatkan potensi sumber daya alam hayati melalui
penelitian dan pengembangan didalam negeri harus dilakukan terus-menerus. Hal
tersebut sangat dilakukan karena sekitar 16,7 persen dari sumber daya hayati
dunia terdapat di Indonesia. Dari ribuan spesies yang ada, diperkirakan baru 6.000
jenis yang dimanfaatkan untuk kebutuhan manusia.
Dengan demikian, berarti masih banyak potensi sumber daya hayati yang
belum dimanfaatkan. Seandainya saja sumber daya yang berlimpah tersebut dapat
dimanfaatkan dengan cara pengolahan yang terprogram, tentu akan memberikan
kontribusi yang besar bagi pembangunan ketahanan pangan di Tanah Air,
termasuk untuk memenuhi kebutuhan tepung didalam negeri.
Dalam upaya memenuhi kebutuhan bahan baku tepung didalam negeri,
berbagai upaya dilakukan untuk memenuhi kebutuhan tepung tersebut,
diantaranya dengan menciptakan mesin yang efektif serta berdaya guna dalam
pembuatan tepung. Ini kiranya dapat berupaya dalam menciptakan produksi
tepung yang sangat mudah. Oleh karena itu perancangan ini mengambil judul
“ Analisa Dan Pengujian Mesin Tepung Tapioka ”
1.2. Alasan Pemilihan Judul
Kebutuhan akan bahan makanan dan penyediaan sumber gizi terus meningkat
dari tahun ketahun, dalam hal ini ubi. Para petani dituntut untuk mampu
dimiliki sebagian besar para petani masih tergolong tradisionil dalam mengelola
hasil panen.
Dari kekurangan-kekurangan itulah maka dirancang mesin tepung ubi yang
bertujuan untuk membantu dalam mengatasi masalah-masalah yang dihadapi oleh
seorang petani dalam mengolah hasil pertaniannya.
1.3. Tujuan
1.3.1. Tujuan umum dari perancangan mesin tepung ubi ini adalah :
1. Sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah karya akhir semester VIII
dan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan (SST).
2. Mengaplikasikan disiplin ilmu yang diperoleh selama duduk dibangku
kuliah.
3. Dapat merancang suatu alat untuk para petani ubi dalam mengolah hasil
panennya menjadi tepung ubi.
4. Ikut berpartisipasi dalam menyumbangkan ide yang berbasis teknologi
tepat guna.
5. Untuk memperluas wawasan petani ubi yang ingin membuka usaha
menjadi produsen tepung ubi.
1.3.2. Tujuan khusus dari perancangan mesin tepung ubi adalah
Untuk mengetahui cara merancang komponen-komponen mesin dan
effisiensi, daya, putaran dan kapasitas alat pembuat tepung ubi yang telah
1.4. Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari perancangan mesin pembuat tepung ubi adalah :
1. Para petani dapat terbantu dalam pengolahan hasil panen ubi mereka
secara optimal.
2. Dengan perancangan alat ini tentu dapat menambah wawasan dan
pengalaman dalam menerapkan ilmu yang telah dipelajari selama dalam
bangku perkuliahan.
3. Bagi rekan-rekan mahasiswa yang ingin membahas dan meningkatkan
performansi mesin ini.
1.5. Metode Pengujian
Untuk memperoleh data guna penyusunan laporan ini, metode yang
penulis lakukan antara lain adalah :
1. Mengadakan studi literatur diperpustakaan.
2. Mencari hal-hal yang berhubungan dengan perancangan mesin dimedia
internet.
3. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing dan pihak-pihak yang
memahami tentang perancangan mesin tepung ubi.
4. Melakukan studi lapangan dengan melihat dan mengganti mesin-mesin
rancangan lain yang telah ada.
1.6. Batasan masalah
Dalam penulisan karya akhir ini, pembahasan dibatasi sebagai berikut : 1. Pengujian alat
2. Kinerja sistem transmisi
3. Uji Spesifikasi, dan
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Pengenalan Bahan Baku
Singkong (Manihot Utilisima) disebut juga ubi kayu atau ketela pohon, sudah
banyak ditanam hampir diseluruh dunia. Mengenai asal tanaman singkong
tersebut, ada beberapa ahli botani yang menyatakan bahwa tanaman singkong
berasal dari amerika beriklim tropis. Namun, seorang ahli botani Rusia, Nikolai
Ivanovick Vavilov, memastikan bahwa tanaman singkong tersebut berasal dari
Brazil.
Singkong masuk ke Indonesia pada tahun 1852 melalui kebun raya Bogor,
dan kemudian tersebar keseluruh wilayah nusantara pada saat Indonesia dilanda
kekurangan pangan, yaitu sekitar tahun 1914-1918. Dengan demikian singkong
menduduki posisi sebagai makanan pokok ketiga, setelah padi dan jagung.
Hasil panen utama dari tanaman singkong adalah umbinya. Umbi singkong
merupakan tempat untuk meyimpan persediaan cadangan makanan. Pada
umumnya, umbi singkong berbentuk bulat panjang yang makin keujung
ukurannya makin kecil. Pada dasarnya, umbi singkong terdiri atas tiga lapisan
yang meliputi yaitu :
1. Lapisan kulit luar
Merupakan lapisan kulit yang tipis; yang mudah robek, berwarna
coklat, dan coklat abu-abu.
2. Lapisan kulit dalam
Merupakan suatu lapisan kulit yang memiliki ketebalan antara 1mm-3
3. Lapisan bagian daging : bagian yang memiliki persentasi terbesar dari
ubi.
Dari unsur penelitian diketahui bahwa kandungan unsur-unsur gizi dalam
ubi, relatif tinggi (diperlihatkan pada Tabel 2.1). Oleh karena itu, masyarakat
harus tahu lebih banyak mengenai ubi maupun komposisi kandungan gizi yang
terkandung didalammya adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1. Kandungan Unsur-unsur Gizi dan Kalori dalam Singkong
No. Nama Unsur Kadar Gizi / 100 gr Bahan
1. Energi 146 kal
2. Karbohidrat 34,7 gr
3. Protein 1,2 gr
4. Lemak 0,3 gr
5. Mineral 1,3 gr
6. Zat Besi 0,007 mg
7. Kalsium 0,003 mg
8. Fosfor 0,004 mg
9. Vitamin B 0,006 mg
10. Vitamin C 0,003 mg
11. Air 62,5 gr
Sumber ; Daftar Analisis Bahan Makanan, Fak. Kedokteran UI, Jakarta; 1992.
Dalam rangka mencari varietas unggul, puluhan bibit singkong unggul telah
didatangkan dari berbagai negara lain. Beberapa sifat unggul singkong yang
diharapkan antara lain adalah sebagai berikut :
1. Produksi ubi harus lebih dari 30 ton / ha.
2. Kadar karbohidrat atau pati antara 35 % sampai 40 %.
3. Umur panen pendek ( kurang dari 8 bulan, sudah dapat dipanen ).
4. Tahan terhadap hama dan penyakit.
Catatan; Sebagai bahan industri, singkong yang memiliki kadar HCN lebih tinggi
dari 100 mg/kg, masih dapat diterima karena derajat keputihannya jauh lebih
tinggi.
Berkaitan dengan hasil produksi usaha industri pembuatan tepung tapioka,
telah dipilih sebanyak 7 (tujuh) varietas singkong yang memiliki keunggulan
dalam hal kandungan karbohidrat atau patinya (diperlihatkan pada Tabel 2.2).
Tabel 2.2. Hasil Produksi dan Keunggulan Beberapa Varietas Singkong
No. Varietas Hasil Produksi / Ha ( Ton )
Kadar Pati ( % )
Kadar HCN / kg ( mg )
Rasa
1. Adira I 20 – 35 45,2 27,5 Enak
2. Adira II 20 – 35 40,8 123,7 Pahit
3. Malang I 52,4 – 59,6 32 – 36 — —
4. Malang II 31,5 32 – 36 — —
5. Basiorao 30 31,2 80 Agak pahit
6. Bogor 40 30,9 100 Pahit
7. Malang 20 30 – 37 30 Enak
Sumber : Departemen Pertanian,, Jakarta ; 1992.
2.2. Pembuatan Tepung Ubi ( Tapioka )
Untuk memperoleh tepung tapioka yang berkualitas tinggi sebaiknya dipilih
singkong dari jenis yang baik dan tidak mempunyai rasa yang pahit. Disamping
itu, singkong yang akan diproses sebaiknya singkong yang dicabut pada hari itu
juga atau dalam masih keadaan yang segar. Singkong yang disimpan selama dua
hari atau terlalu lama, akan menyebabkan terjadi perubahan warna menjadi hitam
akibat kerja enzim polifenolase yang terdapat dalam lendir daging ketela, yang
mengakibatkan sarinya akan berkurang.Untuk mengatasi hal tersebut, singkong
Tabel 2.3. Bahan dan Alat untuk Pembuatan Tepung Tapioka
No. BAHAN DAN ALAT JUMLAH
A. Bahan
1. Singkong 300 kg
B. Alat
1. Pisau 2 pasang
2. Nyiru atau widig ( untuk penjemuran ) 50 -100 buah
3. Kayu untuk bak 25 papan
4. Bambu untuk penglari 10 buah 5. Slang plastik / pipa pralon Secukupnya
6. Kain saringan 3 pasang
7. Rak bambu ( alas penjemuran ) 50 – 100 buah
8. Ember plastik 10 buah
Sumber: Handoyo; Sumadji Eko; Membuat tepung Tapioka; Jakarta; Bharata Karya
Aksara;1985.
2.3. Proses Pembuatan Tepung Ubi
1. Pengupasan Kulit Ubi
Daging singkong dipisahkan dari kulit dengan cara pengupasan. Selama
proses pengupasan kulit singkong dilakukan sortasi bahan baku dengan pemilihan
singkong yang bagus. Singkong yang jelek terlebih dahulu dipisahkan dan yang
tidak diikutkan pada proses berikutnya.
2. Pencucian
Dilakukan dengan cara meremas-remas singkong didalam bak yang berisi
air bersih, untuk memisahkan kotoran yang menempel pada daging singkong.
3. Pengirisan
Daging singkong yang sudah dibersihkan dengan air, selanjutnya
4. Pengeringan
Ubi yang telah diiris kemudian dikeringkan dengan menggunakan sinar
matahari dengan cara menjemur ubi pada suhu ± 40 º C, dalam napam atau widig
yang diletakkan diatas rak-rak bambu selama 1-2 hari ( tergantung dari cuaca ).
Tepung tapioka yang dihasilkan sebaiknya mengandung kadar air ± 15-19 %.
Untuk mengetahui Bagan alir Proses Pembuatan tepung ubi dapat diperlihatkan
pada gambar 2.1.
Gambar 2.1. Bagan Alir Pembuatan Tepung Tapioka
Penggilingan
Tepung Tapioka Ubi Kayu
Dikupas
Dicuci
Diiris
Pengeringan
Kulit ubi dibuang
2.4. Tahapan-Tahapan Dalam Perancangan
Hasil pertama dari sebuah rancangan mesin tidaklah pernah sempurna.
Langkah demi langkah harus dijalani sebelum hasil yang ideal tercapai. Hal-hal
yang harus diperhatikan dalam pengembangan lanjut sebuah rancangan mesin
mencapai taraf tertentu adalah : hambatan yang timbul, cara mengatasi efek
samping yang tidak terduga, kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakaian
dan kemampuan untuk mengatasi saringan, 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
perancangan, yaitu :
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 umumnya yang mudah didapat dipasaran
seperti baja karbon diprioritaskan pemakaiannya.
5. Bagaimana memproduksi. Konstruksi dan cara pembuatan elemen-elemen
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
bermacam-macam disain dan perbaikan-perbaikan.
d. Konstruksi yang terbaik merupakan hasil kompromi dari berbagai ragam
tuntutan para pemakai.
7. Merencanakan sebuah elemen; gambar kerja bengkel (workshop blue print).
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
8. Gambar lengkap dan daftar elemen. Setelah semua ukuran-ukuran elemen
dilengkapi, baru dibuat gambar lengkap dengan daftar elemen-elemen.
2.5. 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
tersedia dan kekuatan bahan yang digunakan.
Gambar 2.2. Bagian Utama Mesin
Keterangan : 1. Kerangka Mesin 2. Corong keluar
3. Pisau penumbuk berputar 4. Bantalan
5. Rumah Pisau penumbuk berputar 6. Rumah Screw Press
7. Cerobong Masukan 8. puli 2"
Bagian utama mesin adalah bagian yang sangat penting dalam mendukung
fungsi mesin. Hal ini dapat dirinci sebagai berikut :
1. Kerangka Mesin
Kerangka mesin terbuat dari besi siku, kerangka mesin berfungsi sebagai
tempat dudukan mesin dan bagian lain yang diatasnya. Jika kerangka
sebuah mesin tidak kuat kemungkinan besar akan mempengaruhi kinerja
mesin, maka dalam perancangan mesin tepung ubi ini kerangka mesin
yang dipakai terbuat dari besi siku 30 x 30, dengan ketebalan 2 mm.
Kerangka Mesin
Gambar 2.3. Kerangka Mesin
2. Corong Masuk
Corong masuk digunakan sebagai tempat masukkan bahan baku.
Berfungsi sebagai pengarah bahan baku agar tepat jatuh pada rumah screw
press diantar menuju kepiringan penumbuk. Dalam memasukan ubi
kedalam corong masuk sebaiknya dilakukan secara bertahap untuk
menghindari penumpukan bahan baku ubi pada saluran pemasukkan yang
dapat menggangu kinerja mesin. Corong masuk terbuat dari besi plat
Corong Masuk
Gambar 2.4. Corong Masuk
3. Poros Dan Screw Press
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. Screw press Digunakan untuk mengepress ubi kering dan
mengantar menuju piringan penumbuk agar lebih padat ketika didalam
penggilingan tepung ubi
Poros
4. Piringan Penumbuk
Didalam penggilingan tepung ubi ini direncanakan menggunakan piringan
penumbuk. Didalam piringan penumbuk ini diletakkan pisau-pisau
penumbuk. Pada piringan penumbuk ini terdapat dua piringan penumbuk
yaitu : Piringan pertama adalah piringan penumbuk yang diam terletak
pada tutup mesin terdiri atas 4 buah pisau penumbuk. Pada piringan kedua
terdiri atas 4 buah pisau penumbuk berputar. Bagian ini yang berputar
menumbuk bahan baku ubi. Pisau berputar pada lintasannya.
k berputar
Gambar 2.6. piringan penumbuk berputar dan piringan penumbuk diam
5. Saringan
Pada rumah piringan penumbuk dipasang saringan dengan ukuran 25 mm
x 125 mm 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 baku dalam keadaan tidak halus
Gambar 2.7. Saringan
6. Corong Keluar
Setelah tertumbuk halus maka butiran-butiran tepung ubi tersebut akan
keluar melalui corong pengeluaran. Corong pengeluaran terbuat dari besi
plat dengan ketebalan 2 mm.
Gambar 2.8. Corong keluar
2.6. Baut
Baut berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan rumah screw press dan
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
)
Tegangan geser yang ditimbulkan adalah :
2
Dimana : τk = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm
2 Tegangan geser izin didapat dengan :
Dimana : Sfk1 = Faktor keamanan (umumnya diambil 6)
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 :
Gaya keliling F (kg) yang sama seperti diatas dikenakan pada luas permukaan
samping pasak. Maka tekanan permukaannya adalah :
1
Dimana : P = Tekanan permukaan (kg/mm2
dari harga tekanan permukaan yang di izinkan, panjang pasak yang
diperlukan dapat dihitung dengan :
)
1 t d
F Pa
× =
Dimana : Pa = Tekanan permukaan izin (kg/mm2
Tabel 2.4. Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir )
Harga Pa dapat dilihat pada tabel 2.4.
Bahan Tekanan permukaan yang
diizinkan Pa (kg/mm2)
Ulir luar Ulir dalam Untuk pengikat
Untuk penggera
k
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
PENETAPAN SPESIFIKASI
3.1. Material Yang Digiling
Peninjauan pada material yang digiling dilakukan dalam perencanaan
mesin tepung tapioka serbaguna. Material yang digiling adalah yang termasuk
dalam ubi, jagung, beras, dan lain-lain
3.2. Penetapan Kapasitas Mesin Tepung Ubi
Kapasitas mesin tepung ubi direncanakan mampu menampung 7 Kg
bahan yang akan digiling dengan model poros screw press.
.
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 tepung tapioka ini direncanakan putaran
akhirnya adalah 2800 rpm.
3.4. Spesifikasi Perencanaan.
Jenis Material : termasuk dalam ubi, jagung, beras,
dan lain-lain
Kapasitas : 7 kg / jam
Selanjutnya adalah cara kerja mesin tepung ubi :
1. Bahan yang akan digiling dibersihkan terlebih dahulu, kemudian
dimasukan pada bagian cerobong pemasukan.
2. Putaran pada poros penggiling, bahan yang telah masuk dan akan
dikeluarkan melalui cerobong pengeluaran.
3. Putaran pada poros adalah poros yang dihasilkan dari putaran pada motor
BAB IV
ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN
4.1. Daya Motor
Motor merupakan pusat dari gerakan dalam keseluruhan sistem, maka dari
pada itu harus diperhatikan dan diperhitungkan dengan teliti dan benar agar sistem
yang dirancang dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan.
Diketahui daya elektro motor = 373 Watt
Diketahui putaran elektro motor = 1400 rpm
Maka untuk perhitungan torsi didapat :
5
Untuk perhitungan daya motor adalah sebagai berikut :
4.2. Analisa Daya Untuk Menghancurkan Ubi
Dari data-data pengukuran (ditimbang & dihitung), 1 kg ubi = 1000 gram. Dari data percobaan 1 jam = menghasilkan tepung 7 kg
Dari data elektro motor = daya 373 Watt
Dari hasil pengujian penggilingan 1 kg ubi menjadi tepung dibutuhkan waktu selama 9 menit.
Maka dalam 1 detik:
=
= 1,851 gram/detik
Dari hasil pengukuran dengan timbangan, maka diperoleh : 1 kg ubi = 5 buah ubi
Maka untuk kapasitas pengolahan ubi menjadi tepung pada mesin, diperoleh :
= 1,851 gram x 5
= 93 gram/detik (menjadi tepung)
Diketahui putaran mesin sebagai berikut :
N = 1400rpm
Untuk putaran mesin dalam 1 detik adalah :
= 1400rpm . second 60
1
Jadi ubi yang dihancurkan dalam 1 putaran :
Untuk perhitungan daya mesin, maka diperoleh data sebagai berikut :
P = daya x effisiensi mesin
P = 373 Watt x 95
= 354Watt
Maka daya yang dipakai dalam menghancurkan ubi menjadi tepung adalah :
= 93
Watt 354
= 3,80 Watt
Jadi jumlah daya yang digunakan untuk menghancurkan ubi menjadi tepung dalam 1 kg :
Maka daya yang digunakan untuk menghancurkan 7 kg ubi menjadi tepung : = 7 x 0,052 kWH
= 0,364 kWH
4.3.Analisa Perbandingan Pulley
Dari data-data diatas diperoleh perbandingan pulley 2" dan 4" menghasilkan
7 kg tepung per jam, dalam hal ini daya yang digunakan untuk menghancurkan
singkong menjadi tepung adalah 0, 364 kWH
Sedangkan untuk perbandingan pulley 3" dan 4" menghasilkan 5 kg tepung
per jam, dalam hal ini daya yang digunakan untuk menghancurkan singkong
menjadi tepung adalah 0,345 kWH
Dari hasil pengujian penggilingan 1 kg ubi menjadi tepung dibutuhkan waktu selama 12 menit.
Maka dalam 1 detik:
=
= 1,388 gram/detik
Dari hasil pengukuran dengan timbangan, maka diperoleh : 1 kg ubi = 5 buah ubi
Maka untuk kapasitas pengolahan ubi menjadi tepung pada mesin, diperoleh :
= 1,388 gram x 5
= 69 gram/detik (menjadi tepung)
Diketahui putaran mesin sebagai berikut :
N = 1400rpm
Untuk putaran mesin dalam 1 detik adalah :
= 1400rpm . second 60
1
= 23,33 rps
Jadi ubi yang dihancurkan dalam 1 putaran :
Untuk perhitungan daya mesin, maka diperoleh data sebagai berikut :
P = daya x effisiensi mesin
P = 373 Watt x 95
= 354Watt
Maka daya yang dipakai dalam menghancurkan ubi menjadi tepung adalah :
= 69
Watt 354
= 5,13Watt
Jadi jumlah daya yang digunakan untuk menghancurkan ubi menjadi tepung dalam 1 kg :
= 5 x 5,13 Watt /butir
= 25Watt
atau = 25 x
3600 1
H x
1000 1
kW
= 0,069 kWH
Maka daya yang digunakan untuk menghancurkan 5 kg ubi menjadi tepung : = 5 x 0,069 kWH
= 0,345 kWH
4.3. Analisa Gaya
Dalam percobaan yang dilakukan, untuk perhitungan menghancurkan ubi
didapat sebagai berikut :
t
F = gaya tangensial mata pisau atau gaya tumbukan pada ubi
1
Adapun gaya tangensial yang terjadi dipengaruhi oleh faktor gravitasi, maka
besar gaya yang terjadi adalah :
Keterangan :
R = Jari- jari mata pisau B = Ubi
W = Berat ubi
4.4. Hasil uji fungsi
Tabel. 4.4. Hasil uji fungsi
Bagian transmisi Pemasangan
Kinerja tanpa beban
Baik Tidak Baik Tidak
Puli 1 (Ø 4 ”) √ √
Puli 2 (Ø 2 ” ) √ √
Sabuk 105 ” √ √
Screw press √ √
4.4.1. Analisa uji fungsi
Dari tabel 4.1 diatas bahwa semua komponen transmisi terpasang dengan
baik, baut pengikat puli dipastikan kuat mengikat puli dan sabuk dipastikan tidak
kedor, maka alat ini siap untuk digunakan.
4.4.2. Hasil Kerja Sistem Transmisi
Setelah semua komponen berfungsi dengan baik maka akan dilakukan
pengujian kedua. Dalam pengujian ini dilakukan dengan beban yang sama yaitu
beban mesin tepung ubi sebesar 7 kg, tetapi dengan putaran yang berbeda yaitu
Tabel. 4.4.2. Hasil kinerja sistem transmisi
Beban (kg) Putaran
(rpm)
Lama pembuatan/
pemarutan (menit)
7 2800 60
900 45
4.5. Analisa dari segi waktu
Untuk putaran 2800 rpm dengan lama pemarutan 60 menit, maka biaya
penggunaan listrik dari PLN adalah :
Bila biaya listrik per kWH adalah Rp. 475,-, maka biaya total selama 60 menit :
Biaya total = Rp. 475 × 7/60 × daya motor (kW) = Rp. 475 × 7/60 × 0,25 × 0,746 = Rp. 10,3352 / produksi
Untuk putaran 900 rpm :
Gambar 4.4 Grafik biaya listrik PLN dari segi waktu
Dari grafik diatas jelas terlihat bahwa biaya terbesar kalau putaran
pemarutan 2800, jadi makin rendah putaran penggilingan makin lama proses
penggilingan sehingga biaya listrik PLN semakin banyak dan sebaliknya jika
putaran poros screw press tinggi maka proses penggilingan akan semakin cepat
sehingga biaya listrik PLN tidak begitu banyak.
4.6. Analisa sistem Transmisi Sabuk Dan Puli
Sistem transmisi pada mesin pembuat tepung beras adalah dengan puli,
dengan putaran motor 1400 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang :
1. puli motor penggerak Ø 4’’ ( 101,6 mm)
2. puli screw press Ø 2’’ (50,8 mm)
Rp62.00 Rp64.00 Rp66.00 Rp68.00 Rp70.00 Rp80.00 Rp90.00 Rp10.00
Biaya 2800 rpm
900 rpm
Rp10.400
Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada
masing-masing puli adalah sebagai berikut :
2
Putaran puli pada screw press adalah :
2
Diameter puli diatas merupakan (dk) diameter luar puli, maka untuk
menentukan diameter nominal puli (dp) adalah :
8
Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
995
Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka :
6
66
Dari tabel lampiran 1 dapat dipilih panjang sabuk standart adalah 105 inchi, maka
jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut :
21
Menurut Sularso, Elemen Mesin
C
4.7.1. Analisa Kekuatan Poros Pada Motor
Poros pada motor penggerak berdiameter 20 mm. Bahan poros diperkirakan
dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (σB) = 48 kg/mm2, maka σa
Torsi (kg.mm) adalah :
kg.mm
Tegangan geser yang timbul :
165
Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena
2
4.7.2. Analisa Kekuatan Poros Pada Screw Press
Poros screw press berdiameter 25 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja
karbon S50C dengan kekuatan tarik (σB) = 62 kg/mm2, maka σa adalah :
Torsi (kg.mm) adalah :
kg.mm
Tegangan geser yang timbul :
847
Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena
4.8. 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 :
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
Beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah :
a
Bila beban aksial (Fa), maka :
Fa =
Jadi beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah :
e
F = 0,6. 592,7 + 0,5 . 185,71
e
Bila diasumsikan kehandalan bantalan yang bekerja sebesar 95 % dengan
pemakaian direncanakan selama 1800 jam, maka dapat ditentukan umur bantalan
yang digunakan sebesar :
R = exp
BAB V PERAWATAN
5.1. 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.
2. Untuk memperpanjang usia dari pada 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
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 periodik adalah tegangan
sabuk, poros pisau penumbuk. Sehingga mesin tepung beras ini dapat
bekerja secara optimal.
5.2. 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. 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
Untuk poros, kegiatan perawatan yang dilakukan adalah memeriksa
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 VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan maka diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Analisa perbandingan pully
Dari uji coba perbandingan pullley 2" dan 4" maka didapat hasil tepung
adalah7 kg per jam.Sedangkan untuk pulley 3" dan 4" didapat hasil tepung
adalah 5 kg per jam.
2. Analisa Gaya
Dalam analisa gaya untuk besar gaya yang terjadi menghancurkan ubi
adalah : = 28,79 kg . 2
s mm
3. Analisa Waktu
Dari uji coba yang dilakukan didapat perbandingan waktu 7 kg tepung ubi
diperlukan waktu 9 menit. Sedangkan untuk 5 kg ubi menjadi tepung
diperlukan waktu 12 menit.
4. Analisa kekuatan Bahan / Poros
Pada motor penggerak poros motor berdiameter 20mm. Bahan poros yang
dipakai pada motor baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (σB) = 48
kg/mm
B σ
2
Sedangkan untuk poros screw press berdiameter 25mm. Bahan yang poros
yang dipakai baja karbon S50C dengan kekuatan tarik ( ) = 62
6.2. 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. Sewaktu mengadakan pembersihan, pembongkaran serta pemasangan
DAFTAR PUSTAKA
Khurmi R.S dan Gupta, JK. A Text Book of Machine Design. New Delhi Eurasia
Publishing House (Put) Ltd. 1980.
Niemenn, G, 1994. Elemen Mesin. Surabaya: Erlangga.
Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin.Pradnya Paramita: Jakarta, 1994
Shygley, Joseph E; 1986; Perencanaan Teknik Mesin jilid 1 & 2; Jakarta;
Erlangga.
Sitinjak. K, Dkk, 1995. Teknologi Pasca Panen. Medan: Universitas Sumatera
LAMPIRAN 1
LAMPIRAN 2
LAMPIRAN 3
LAMPIRAN 4
