i
PERANCANGAN MESIN PENGGILING BATUBARA BERKAPASITAS 200 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ANGGA AGUSTA ARIS SANDY 201110120311046
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
vii
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). Perancangan Mesin Penggiling Batubara Berkapasitas 200 kg/jam. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang. Pembimbing (1) Daryono (2) Murjito
ABSTRAK
Batubara adalah mineral organik yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan purba yang mengendap selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung jutaan tahun. Oleh karena itu, batubara termasuk dalam kategori bahan bakar fosil. Mengingat akan pentingnya bahan baku energi alternatif pengganti minyak bumi, yang saat ini Indonesia hanya memiliki cadangan minyak bumi sebesar 3,7 miliar barel (Sekretaris SKK Migas Gde Pradyana 23/04/2015).
Metode perancangan yang digunakan melalui beberapa tahapan, berikut tahapan-tahapannya tahap 1) Mencari data perancangan meliputi membuat konsep desain mesin, mencari data tentang batubara, dan spesifikasi motor penggerak. 2) Melakukan studi literatur meliputi pengkajian terhadap penelitian terdahulu, sehingga dapat diketahui kelemahan dari hasil perancangan yang telah ada. 3) Melakukan perancangan sistem penggiling meliputi spesifikasi dimensi roll penggiling, dimensi poros, bantalan, pulley, v-belt dan roda gigi. 4) Perancangan rangka meliputi kontruksi rangka yang sesuai dan pemilihan jenis besi profil rangka yang digunakan. 5) Melakukan pengecekan meliputi pemeriksaan hasil perancangan terperinci. 6) Mendesain mesin yaitu menggambar mesin yang telah dirancang sesuai dengan hasil perhitungan.
Pada perancangan mesin penggiling batubara ini mengasilkan kecepatan putaran roll penggiling 354 rpm, dan menghasilkan kapasitas produksi 200 kg/jam. Sumber penggerak mesin adalah motor listrik merk yuema 45 kw / 60 hp dengan putaran 980 rpm. Sistem transmisi menggunakan V-belt dan roda gigi, dengan pulley penggerak diameter pitch 115 mm, pulley yang digerakkan diameter pitch 318 mm sedangkan roda gigi ada dua masing-masing memiliki diameter pitch 130 mm.
viii
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). The design of coal grinder machine 200 kg/hour. Faculty of Engineering. University of Muhammadiyah Malang. Preceptor (1) Daryono (2) Murjito.
ABSTRACT
Coal is a combustible organic mineral, formed from ancient plant remains that settles subsequently deformed due to physical and chemical processes that took place millions of years. Therefore, coal included in the category of fossil fuels. Given the importance of alternative energy raw materials instead of petroleum, which is currently Indonesia only has oil reserves of 3.7 billion barrels (SKK Migas Secretary Gde Pradyana 23/04/2015).
The design method used through several phases, the following phases phase 1) for the design of data includes making the design concept of the machine, look for data on coal, and the specifications of the motor. 2) Conduct a literature study includes an assessment of previous studies, so as to know the weakness of the existing design results. 3) Perform system design including specification dimensional grinder roll grinders, the dimensions of the shaft, bearings, pulleys, v-belt and gears. 4) The design of the framework include appropriate frame construction and choice of profile steel frame used. 5) Checked the detailed design includes examination results. 6) Designing a machine that is drawing machines that have been designed in accordance with the calculation results.
In designing this machine produces coal mill roll grinder rotation speed 354 rpm and generates a production capacity of 200 kg / hour. Engine driving source is the electric motor brands Yuema 45 kw / 60 hp at 980 rpm rotation. Transmission system using the V-belt and gears, the drive pulley pitch diameter of 115 mm, the driven pulley pitch diameter of 318 mm, while the two gears each having a diameter of 130 mm pitch.
ix
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rohmat, taufik dan hidayah-nya pada penyusun sehingga dapat menyelasaikan Tugas akhir ini.
Didalam penyusun tugas akhir ini sering mengalami kesulitan dan hambatan, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan itu bisa dihadapi dan teratasi. Oleh karena itu sangat tepatlah bila penyusun pada kesempatan kali ini untuk menyampaikan terima kasih atas jasa baik yang selama ini penyusun terima, baik nasehat, petunjuk serta bimbingan dan saran yang berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas akhir ini. Rasa terima kasih ini penyusun sampaikan kepada :
1. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan waktu, kesempatan, dan ilmunya untuk membimbimg sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
4. Bapak Murjito, ST, MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya tugas akhir ini.
5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
6. Kedua orang tua selalu memberikan bantuan materi maupun non materi, mendo’akan dan mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan.
7. teman sebimbingan dan seangkatan Teknik Mesin 2011, Teman-teman HMJ Teknik Mesin.
8. Teman-teman kos 12 C yang selalu memberi semangat.
x
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan baik dalam penyusunan data maupun dalam pembahasannya. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penyusun harapkan demi sempurnanya Tugas akhir ini.
xi DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR ASISTENSI ... iv
LEMBAR SURAT PERNYATAAN ... vi
ABSTRAKS ... vii
ABSTRACS ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Perancangan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Manfaat Perancangan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Patent ... 4
2.2 Spesifikasi Batubara ... 7
2.3 Dasar Teori ... 9
2.3.1 Dasar Perancangan Mesin Penggiling ... 9
2.3.2 Cara Kerja Mesin Penggiling Batubara ... 10
2.3.3 Bagian Utama Mesin Penggiling batubara ... 10
xii
2.5 Sabuk Penggerak ... 13
2.6 Pulley ... 16
2.7 Roda Gigi ... 20
2.7.1 Perancangan Roda Gigi ... 20
2.8 Poros ... 23
2.8.1 Perancangan Poros ... 23
2.9 Pasak ... 27
2.10 Bantalan ... 30
2.10.1 Perencanaan Bantalan ... 33
2.11 Rangka ... 35
BAB III METODOLOGI 3.1 Metode Desain Pahl and Beitz ... 38
3.2 Perencanaan Proyek dan Penjelasan Tugas ... 41
3.3 Perancangan Konsep Produk ... 41
3.4 Perancangan Bentuk (Embodiment Desaign) ... 42
3.5 Perancangan Detail ... 43
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Perencanaan Kecepatan Roll dan Kapasitas ... 51
4.1.1 Kecepatan Roll (n) ... 51
4.1.2 Kapasitas Mesin (Q) ... 53
4.2 Perencanaan Roll Penggiling Batubara ... 55
4.2.1 Gaya yang terjadi pada roll penggiling ... 56
4.2.2 Pemilihan Bahan Roll Penggiling... 59
4.2.3 Perhitungan Daya Penggilingan ... 60
4.3 Pemilihan Motor ... 61
4.4 Perencanaan Transmisi Sabuk dan Pulley ... 62
4.5 Perencanaan Roda Gigi ... 71
xiii
4.6.1 Analisa Tegangan pada Poros ... 75
4.6.2 Perhitungan Poros ... 79
4.7 Perencanaan Pasak ... 81
4.8 Perencanaan Bantalan ... 83
4.8.1 Perhitungan Beban Bantalan ... 83
4.9 Perencanaan Rangka ... 85
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 87
5.2 Saran ... 89 DAFTAR PUSTAKA
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1: Tabel Klasifikasi Batubara Menurut ASTM ... 9
Tabel 2.2: Panjang Sabuk-V Standart ... 14
Tabel 2.3: Faktor-faktor koreksi daya yang ditransmisikan fc ... 24
Tabel 2.4: Ukuran Pasak ... 30
Tabel 3.1: Pemilihan Part ... 45
xv DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1: Patent NONCLOGGING ICOAL CRUSHER ... 5
Gambar 2.2: Patent Two roll crusher and method of roller ... 6
Gambar 2.3: Batubara ... 7
Gambar 2.4: Kontruksi Sabuk V ... 14
Gambar 2.5: Ukuran Penampang Sabuk V ... 14
Gambar 2.6: Pulley... 16
Gambar 2.7: Macam-macam pasak ... 27
Gambar 2.8: Dimensi pasak ... 28
Gambar 2.9: Jenis-jenis bantalan gelinding ... 32
Gambar 2.10: Susunan sebuah bantalan... 32
Gambar 2.11: Penampang plat baja ... 36
Gambar 3.1: Diagram Alir Perancangan Menurut Pahl And Beitz ... 40
Gambar 4.1: Roll Penggiling ... 60
Gambar 4.2: Perancanaan pulley... 64
xvi
DAFTAR PUSTAKA
Sularso, Kiyokatsu Suga. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta.
Dobrovolsky, V. Zablonsky, K. Mak, S. Machine Element. Foreign Languages Publishing House. Moscow
Krar, S.F. Oqwald, J.W. Amand, J.E.St. 1986. Teechnology of Machine Tools. McGraw-Hill Book Co. Singapore.
Khurmi, R.S. Gupta, J.K. 1982. Machine Design. Eurasia Publishing House (Pvt) Ltd. Ram Nagara. New Delhi.
Tutumluer, E. Dombrow, W. Huang, H. 2008. Laboratory Characterization of Coal dust Fouled Ballast Behavior. Civil and Environmental Engineering Department. Urbana. Illinois.
Abrosimov, K. Bromberg, A. Katayev, F. 1987. Road Making Machinery. Mir Publishers. Moscow.
Bird, John. Ross, Carl. 2002. Mechanical Engineering Principless. Laserword Pvt. Ltd. Chennai, India.
Patent US2564464 - Nonclogging coal crusher - Google Patents
Patent US6685118 - Two roll crusher and method of roller adjustment - Google Patents
Jurnal: Permana, Enda. Ariyano. Yulianto, Aris. Rancang Bangun Mesin Penghancur Es. Departemen Pendidikan Teknik Mesin FPTK UPI. Bandung Roll Crusher _ Information in my Life.html
xvii
Cadangan Minyak RI Habis 11 Tahun Lagi - Bisnis Liputan6.com
dunia tambang_ Jenis - Jenis Batubara.html
ESDM - Cadangan Batubara Indonesia Sebesar 12 Miliar Ton.html
Grinding dan Sizing _ Alat-Alat Industri Kimia.html
http://rumushitung.com/2013/05/31/tabel-massa-jenis-dan-berat-jenis/
1 BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kekayaan alam Indonesia sangat melimpah, khususnya kandungan mineral dalam perut bumi misalkan kandungan mineral batubara. Sebagian besar pulau di Indonesia mengandung mineral ini. Namun cadangan yang besar dan utama berada di Pulau Kalimantan, Pulau Sumatra dan Bengkulu, sedangkan daerah lainnya terdapat di Jawa Barat, Jawa Tengah, Papua dan Sulawesi.
Mengingat akan pentingnya bahan baku energi alternatif pengganti minyak bumi, yang saat ini Indonesia hanya memiliki cadangan minyak bumi sebesar 3,7 miliar barel (Sekretaris SKK Migas Gde Pradyana 23/04/2015). Salah satu energi alternatif adalah batubara yang keberadaannya cukup melimpah yang sebelumnya sebesar 26 miliar ton kini menjadi 65,4 miliar ton, sedang cadangan dari 2,6 miliar ton menjadi 12 miliar ton (Berdasarkan aplikasi sistem database yang dikembangkan oleh ESDM dengan NEDO) dan sangat potensial sebagai bahan bakar alternatif untuk rumah tangga dan industri. Menggunakan batubara sebagai sumber energi alternatif yang dapat digunakan secara langsung dalam bentuk padat (briket) atau menjadi gas (gastifikasi) dan cair (pencairan).
2
Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional (KEN) maka pemerintah mencanangkan sampai akhir tahun 2025 pemanfaatan batubara sebagai sumber energy akan meningkat sampai 33%. Walaupun cadangan batubara di Indonesia relatif besar, sebagian besar sumber daya batubara tersebut merupakan batubara berperingkat rendah yang berkadar air tinggi. Batubara berperingkat rendah akan cocok untuk berbagai kebutuhan rumah tangga dan industri kecil, misalnya memasak. Oleh karena itu, bentuk briket merupakan bentuk paling cocok sebagai sumber energi alternatif memasak di kegiatan rumah tangga dan home industri.
Untuk mendukung program pemerintah dan pemanfaatan batubara sebagai energi alternatif pengganti minyak bumi di atas, maka dirancanglah mesin penggiling batubara berkapasitas 200 kg/jam yang berfungsi untuk mengubah batubara dari padat menjadi serbuk atau serpihan kecil agar dapat diolah menjadi briket yang dapat digunakan untuk keperluan rumah tangga atau home industri.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana merancang sebuah alat penggiling batubara yang bisa menghasilkan serbuk atau serpihan berkapasitas produksi 200 kg/jam. Mudah dalam penggunaan dan perawatan.
1.3 Tujuan Perancangan
3
Mendapatkan gambar detail rancangan alat penggiling batubara agar dapat dibuat alatnya.
1.4 Batasan Masalah
Jenis batubara yang digiling adalah batubara bituminous low volatile dan medium volatile dengan ukuran masuk maksimal 70 mm, dengan sistem penggilingan batubara menggunakan sistem gerus dengan kapasitas mesin penggilingan 200 kg/jam.
1.5 Manfaat Perancangan
