DESAIN DAN KINERJA MESIN
GRADING
TELUR AYAM
FEBY NOPRIANDI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Desain dan Kinerja Mesin Grading Telur Ayam adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Feby Nopriandi
NIM F151110011
RINGKASAN
FEBY NOPRIANDI. Desian dan Kenerja Mesin Grading Telur Ayam Dibimbing oleh DESRIAL dan WAWAN HERMAWAN.
Berdasarkan Standar Nasional Indonesia SNI No. 3926:2008, Bobot telur dibedakan menjadi 3 kelompok yaitu kecil kurang dari 50 g, sedang 50 g sampai 60 g dan besar lebih dari 60 g. Dengan kriteria tersebut maka pengelompokan telur memerlukan tenaga kerja, selama ini proses pengelompokan dilakukan secara manual sehingga menyebabkan hasil pengelompokan telur tidak seragam karena tergantung pada subjek yang melakukan sortasi dan waktu yang digunakan relatif lebih lama. Pengunaan mesin grading merupakan suatu pemecahan untuk mengatasi masalah tersebut. Mesin grading telur yang ada saat ini merupakan hasil produksi luar negeri yang memiliki harga relatif mahal,untuk itu perlu dikembangkan mesin grading telur buatan dalam negeri yang memiliki kinerja sama dengan produk luar negeri tetapi memiliki harga yang lebih murah. Dengan adanya desain mesin sortasi telur buatan lokal dengan teknologi pembuatan yang bisa dikerjakan bengkel lokal, maka pada gilirannya akan menumbuh kembangkan industri permesinan di dalam negeri. Mekanisme yang berhasil dikembangkan dapat digunakan juga untuk keperluan pengelompokkan produk sejenis berdasarkan bobot.
Penelitian ini terdiri dari tahap desain, tahap pembuatan dan tahap uji kinerja mesin gradingi telur. Desain mesin dimulai dengan menentukan kriteria dan spesifikasi mesin, sifat mekanik telur dan mekanisme kerja mesin. Tahapan pembuatan mesin terdiri dari dari 3 tahap yaitu pembuatan sistem mekanis, pembuatan sistem relay dan pengujian mesin. Unit sistem mekanis mesin sortasi telur terdiri dari beberapa bagian yaitu roller, konveyor pengumpan, konveyor
pengarah, konveyor sortasi, penyortir telur, konveyor keluar. Konveyor masuk merupakan sebuah unit belt konveyor yang menggerakan telur menuju bagian
konveyor pengarah. Konveyor pengarah berfungsi untuk mengarahkan telur agar berada pada posisi yang tepat sebelum masuk ke bagian konveyor sortasi. Setelah melalui konveyor pengarah telur menggelinding menuju konveyor sortasi untuk dipindahkan ke unit penyortir. Sistem unit penyortir menggunakan prinsip timbangan mekanis yang dihubungkan dengan kontak untuk menyalakan selenoid. Pengujian mesin meliputi pengujian kapasitas, pengujian akurasi dan pengujian retak. Pengujian kapasitas bertujuan untuk mendapatkan kapasitas tertinggi dari berbagai kombinasi. Pengujian akurasi yang bertujuan untuk mengukur akurasi mesin ini dalam menyortir telur. Pengujian retak yang bertujuan untuk melihat apakah telur yang telah melewati mesin sortasi mengalami retak. Mesin sortasi ini dapat menyortir dengan akurasi 83.8 % dengan kapasitas 60 butir/menit tanpa mengakibatkan keretakan pada telur. Kapasitas mesin sortasi dipengaruhi oleh kecepatan konveyor sortasi dimana kecepatan konveyor sortasi ditentukan dari kombinasi kecepatan awal dan akhir (Va), kecepatan kerja (Vb) dan panjang
lintasan Va (L).
SUMMARY
FEBY NOPRIANDI. Design and Performance of Egg Grading Machine. Supervised by DESRIAL and WAWAN HERMAWAN.
Based on Indonesian National Standard (SNI) No 3926:2008, egg weight is classified into three classifications : small (<50 g), medium (50-60 g), and large (>60 g). According to this criteria, the grading process of egg requires lots of labour. Nowadays egg grading process was still done manually and it caused the outcome was not uniform because it depend on the labour who conduct the grading process and it requires lots of time. The case of egg grading machine is a solution for those problems. The egg grading machines that commonly used were made by Chinese and European countries and it relatively expensive, so it is necessary to develop a grading machine made by indonesian country that has same criteria with the grading machine made by other countries with lower cost. With the local design and the manufacture technology that could be done in local workshop, will make the domestic machinery industry thrive. The mechanism that successfully developed can used to grade the similar product based on weight.
The study is divided into several stages they are designing, manufacturing, and performance testing of the egg grading machine. The designing stage was started by determining the criteria and spesification of the machine, egg mechanical properties, and the mechanism of the machine.The constructing stage consists the construction of mechanical system, manufacture relay system, and performing test. Mechanical system unit has several, parts they are roller, feeding conveyor, steering conveyor, sorting conveyor, exit conveyor, and conveyor system. Feeding conveyor is a belt unit conveyor that arose the eggs to steering conveyor. The function of steering conveyor is to direct the egg in order to make the egg in the right position before entering the sorting conveyor. After passing the steering conveyor the egg rolling to the sorting conveyor to be moved to the sorting unit. Sorting unit system used a manual weight scale system that link with the switch of the solenoid. If the egg fit the grade, the solenoid will push the egg out to the next process. Machine performance test encompass capacity, accuracy, and crack test. The aim of the capacity test is to get the highest capacity from various combinations. The aim of the accuracy test is to quantify the accuracy of the machine in sorting process. The aim of crack test is to see whether the eggs, which pass the sorting machine, cracked. This sorting machine has 83.8% accuracy with the capacity of 60 egg/minute without causing crack. The capacity of the sorting machine is affected by the speed rotation of sorting conveyor where the speed rotation of the sorting conveyor determined by the combination of initial and end speed (Va), work speed (Vb), and length of the track on initial speed
path (L).
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
DESAIN DAN KINERJA MESIN
GRADING
TELUR AYAM
FEBY NOPRIANDI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’alaatas
segala Ar-rohman dan Ar-rohim-Nya dan juga kepada junjungan Nabi
Muhammad SAW yang telah menuntun kita ke jalan yang terang untuk mengatasi segala hambatan dalam kehidupan ini dengan nikmat iman dan Islam. Dengan nikmat tersebut penulis telah berusaha dan berdoa sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan dengan rasa syukur yang tak terhingga. Judul penelitian ini adalah Desain dan Kinerja Mesin Grading Telur Ayam. Sebagian dari penelitian
ini dipublikasikan pada jurnal Keteknikan Pertanian bulan Oktober 2015
Ungkapan terima kasih penulis ucapkan Bapak Dr Ir Desrial, MEng selaku ketua komisi pembimbing dan Bapak Dr Ir Wawan Hermawan, MS selaku anggota komisi pembimbing serta Bapak Prof Dr Ir Sutrisno, MAgr sebagai penguji pada sidang akhir ujian tesis, dan Dr Y Aris Purwanto, MSc selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan. Ungkapan terima kasih juga disampaikan Ibunda tercinta Sarmiati, serta seluruh keluarga besar atas segala dukungan, do’a dan kasih sayangnya. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia yang telah mendukung studi penulis melalui Program Beasiswa Pendidikan Pasca Sarjana (BPPS).
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada teman-teman TMP 2011 (Agus Ginting, Dodik Arianto, Drupadi, Fahrul Irfan, Hasbi Mubarak, Setya Permana, Tri Nugroho, Reni Gultom), teman-teman TMP 2010 dan para sahabat.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Ibu Rusmiyati dan Pak Ahmad Mulyatulloh sebagai administrator program studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN vii
1 PENDAHULUAN 1
Tujuan penelitian 2
Manfaat penelitian 2
2 METODE PENELITIAN 2
Waktu dan Tempat 2
Bahan Penelitian 2
Alat Penelitian 3
Tahapan Penelitian 3
Kriterian Desain dn Analisis Teknik 4
3 ANALISIS RANCANGAN 5
Rancangan Fungsional 5
Rancangan Struktural 6
Metode Pengujian Kinerja 17
4 HASIL DAN PEMBAHASAN 19
Prototipe Mesin 19
Kapasitas 18
Akurasi 21
Keretakan 22
5 SIMPULAN DAN SARAN 20
Simpulan 23
Saran 23
DAFTAR PUSTAKA 23
DAFTAR TABEL
1 Penguraian fungsional mesin dan pemilihan komponennya 5 2 Susunan kombinasi perlakuan 17 3 Hasil pengujian kapasitas pada berbagai kombinasi 20
4 Nilai persentase akurasi bobot telur 22
DAFTAR GAMBAR
6 Proses pengumpanan telur dari konveyor masuk ke konveyor pengarah 8
7 Sistem konveyor pengarah 9
8 Proses pengumpanan telur dari konveyor pengarah ke konveyor sortasi 10
9 Desain konveyor pengarah 10
10 Desain roller 12
11 Alat penguji perubahan telur 11
12 Hubungan jarak dan perubahan telur pada grade A dan C 12
13 Sistem penggerak pada konveyor grading 13
14 Desain konveyor grading 13
15 Mekanisme engkol dan peluncur pada konveyor grading 14
16 Sistem penyortir 15
17 Desain penyortir 15
18 Sistem konveyor keluar 16
19 Desain konveyor keluar 16
20 Pola gerakan dari konveyor grading 18
21 Mesin grading telur ayam 19
22 Grafik hubungan prediksi kapaitas dengan observasi kapasitas 20
23 Hubungan Va dan Vb terhadap kapasitas 21
24 Keretakan telur 22
DAFTAR LAMPIRAN
1 Perhitungan daya motor listrik 26
PENDAHULUAN
Telur merupakan salah satu bahan makanan yang berasal dari ternak unggas dan merupakan salah satu sumber pangan protein hewani yang populer dan sangat diminati oleh masyarakat. Hampir seluruh kalangan masyarakat dapat mengkonsumsi telur ayam ras untuk memenuhi kebutuhan protein hewani karena telur memiliki zat-zat gizi yang tinggi. Zat-zat tersebut dibutuhkan oleh tubuh manusia dan memiliki daya cerna, zat-zat tersebut adalah protein, lemak, vitamin, dan mineral. Hal ini dikarenakan ayam ras relatif murah dan mudah diperoleh serta dapat memenuhi kebutuhan gizi yang diharapkan. Ukuran telur yang dihasilkan dari ayam ras mempunyai karakteristik yang bervariasi, baik berat, bentuk, maupun warna, selain itu telur merupakan produk yang mudah rusak, sifatnya mudah pecah dan kualitasnya cepat berubah baik dalam proses produksi, transportasi maupun selama penyimpanan. Ada beberapa kerusakan telur yang menyebabkan kualitas telur menurun antara lain pecahnya cangkang telur, kehilangan gas CO2, tumbuhnya mikroorganisme dan pengenceran isi telur (Shofiyanto et al. 2008).
Telur ayam yang akan dijual di pasar baik pasar domestik maupun yang akan diekspor ke negara lain harus memenuhi standar mutu yang yang berlaku. Berdasarkan Standar Nasional Indonesia SNI No. 3926:2008, telur ayam konsumsi diklasifikasi berdasarkan warna kerabang dan berdasarkan bobot telur. Telur konsumsi adalah telur ayam yang belum mengalami proses fortifikasi, pendinginan, pengawetan, dan proses pengeraman. Telur ayam konsumsi diklasifikasi berdasar warna kerabang yaitu sesuai galurnya dan bobot telur. Bobot telur dibedakan menjadi 3 kelompok yaitu kecil kurang dari 50 g, sedang 50 g sampai 60 g dan besar lebih dari 60 g. Persyaratan mutu telur yang diatur mencakup persyaratan mutu fisik dan persyaratan mutu biologis. Persyaratan mutu fisik meliputi kondisi kerabang, kondisi kantung udara, kondisi putih telur, kondisi kuning telur, dan bau. Sedangkan persyaratan mutu mikrobiologis meliputi jenis cemaran. Menurut Stewart dan Abbott (1972) berat telur ayam dibagi menjadi 6 golongan, yaitu jumbo dengan berat lebih dari 65 g, extra large
60 g sampai 65 g, large 55 g sampai 60 g, medium 50 g sampai dengan 55 g, small 45 g sampai 50 g, dan peewee di bawah 45 g.
Produksi telur di Indonesia pada tahun 2013 mencapai 1 223 718 ton (Dirjen Perternakan dan Kesehatan Hewan 2013). Dengan jumlah produksi tersebut maka pengklasifikasian telur secara manual memerlukan tenaga kerja yang sangat besar. Selain itu penyortiran secara manual dapat menyebabkan hasil pengelompokan telur tidak seragam karena tergantung pada subjek yang melakukan grading dan waktu yang digunakan relatif lebih lama. Penggunaan
2
memasukkan telur ke pengumpan, sehingga kecepatan dari mesin grading juga
ditentukan oleh operator. Mesin grading telur full otomatis digunakan pada
proses produksi telur yang sudah menggunakan otomatisasi dari proses pengumpulan telur di kandang sampai ke proses pengepakan, sehinggga mesin
grading telur full otomatis merupakan kesatuan dari unit produksi telur.
Mesin grading yang ada selama ini merupakan hasil produksi luar negeri.
Kapasitas dari mesin grading bervariasi mulai dari 30 telur/menit sampai 360
telur/menit. Untuk mesin grading semi otomatis dengan kapasitas 60 telur/menit
memiliki hargaberkisar antara U$ 4 500 sampai U$ 5 000/set (Jiaozuo Zhoufeng Machinery 2015 ). Harga mesin tersebut masih sangat mahal, sehingga diperlukan desain baru dengan mekanisme dan bahan yang lebih sederhana dari komponen-komponen lokal yang lebih murah. Oleh karena itu perlu dilakukan perancangan mesin grading telur dengan akurasi tinggi, teruji dan menemukan kondisi
optimum agar mesin mencapai kapasitas maksimum. Dari hasil penelitian ini didapatkan mesin grading telur yang telah teruji dan dapat digunakan oleh
pengusaha telur dalam melakukan proses grading telur untuk mengurangi
kebutuhan tenaga kerja dan meningkatkan pendapatan pengusaha telur.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah mendesain, membuat dan menguji kinerja mesin grading telur yang bekerja dengan cepat, tepat, dan aman secara otomatis
berdasarkan berat.
Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan didapatkan mesin grading telur yang
telah teruji dan dapat digunakan oleh pengusaha telur dalam melakukan proses
grading telur, sehingga dapat mengurangi tenaga kerja dan meningkatkan
pendapatan. Dengan adanya desain mesin grading telur buatan lokal dengan
teknologi pembuatan yang bisa dikerjakan bengkel lokal, maka pada gilirannya akan menumbuh kembangkan industri permesinan di dalam negeri. Mekanisme yang berhasil dikembangkan dapat digunakan juga untuk keperluan pengelompokkan produk sejenis berdasarkan bobot.
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret 2013 sampai dengan Agustus 2014. Pembuatan dan pengujian kinerja mesin dilakukan di laboratorium dan bengkel Teknik Mesin, Politeknik Negeri Sambas, Kalimantan Barat.
Bahan
Selesai
8) pillowblock diameter poros 20 mm, 9) bearing diameter lubang 10 dan 5 mm,
10) poros plastik diameter 40 mm. Bahan yang digunakan untuk pengujian kinerja mesin adalah telur ayam.
Alat
Peralatan yang digunakan dalam pembuatan konstruksi mesin adalah : 1. Peralatan perbengkelan : las listrik, mesin bubut, mesin gerinda, mesin bor,
gergaji, kikir, hand tap 1 set, dan kunci pas 1 set
2. Peralatan kelistrikan : multi tester, solder, dan tang kabel.
Instrumen yang digunakan dalam pengujian kinerja mesin adalah: timbangan, dan tachometer.
Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian ini terdiri dari tahap desain, tahap pembuatan dan tahap uji kinerja mesin grading telur. Desain mesin dimulai dengan menentukan kriteria
dan spesifikasi mesin, sifat mekanik telur dan mekanisme kerja mesin. Tahapan pembuatan mesin terdiri dari 3 tahap yaitu pembuatan sistem mekanis, pembuatan sistem relay dan perakitan. Berdasarkan prosesnya tahap penelitian dapat diuraikan melalui skema di Gambar 1.
4
Kriteria Desain dan Analisis Teknik
Berdasarkan hasil kajian kebutuhannya, kriteria desain dan spesifikasi mesin
grading telur ayam ini adalah: a) dapat mengelompokkan telur ayam dalam tiga
kelompok berdasarkan bobotnya secara otomatis, b) memiliki kapasitas 60 telur/menit, c) memiliki tingkat akurasi pengelompokan mencapai 90% dan d) mekanisme sederhana dan tidak mengakibatkan kerusakan fisik pada telur. Komponen dan mekanisme yang digunakan diupayakan semaksimal mungkin dari produksi lokal dan dapat dibuat di bengkel lokal. Dengan spesifikasi tersebut diharapkan dapat setara dengan kinerja grading manual namun dengan tingkat
akurasi yang lebih baik. Penentuan sifat mekanik telur diperlukan untuk menentukan mekanisme dan gaya pada mesin grading agar tidak menimbulkan
kerusakan pada telur. Sifat mekanik telur yang perlu diketahui di antaranya kekuatan pecah, rupture energy, koefisien gesek, elastisitas kulit telur, dan
tekanan maksimum agar telur tidak retak. Kekuatan pecah adalah besarnya gaya yang diberikan pada telur sampai telur terjadi retak, sedangkan rupture energy
adalah besarnya energi yang diberikan pada telur sampai terjadi retak pada telur. Nilai kekuatan pecah telur berkisar antara 25 N sampai 28 N, sedangkan nilai
rupture energy untuk telur ayam berkisar antara 2.2 N.mm sampai 4.77 N.mm.
Telur memiliki nilai koefisien gesek tertinggi dengan karet sebesar 0.26 dan terendah dengan kaca sebesar 0.108 (Ebubekir dan Ahmet 2007)
Elastisitas kulit telur berhubungan dengan gaya maksimum yang dapat diberikan pada permukaan kulit telur. Ketika pembebanan diberikan pada bagian ujung telur maka besar gaya maksimum yang dapat diberikan berkisar antara 33 N hingga 49 N. Jika beban pembebanan diberikan pada sisi telur maka gaya maksimum yang dapat diberikan sekitar 28.1 N hingga 41.1 N (Bain et al. 2006).
Retak pada telur juga terjadi karena adanya tegangan pada telur. Tegangan ini bisa disebabkan oleh penumpukan telur. Besar tegangan maksimum yang terjadi pada telur sekitar 15.2 MPa (Entwhistle dan Reddy 1996). Hong dan Huang (2011) menganalisa besarnya tegangan yang terjadi pada telur saat berada pada mesin pemeriksaan telur. Hasil analisa mereka menunjukkan distribusi tegangan keti kgaya maksimum pada cangkan sebesar 20 N maka tegangan maksimum adalah 1082 MP dengan kecepatan maksimum 334 mm/s2
Penggerak dalam mesin grading menggunakan motor DC. Untuk
menentukan besarnya daya motor dihitung menggunakan persamaan:
P = F × V (1)
dimana P adalah daya motor listrik (watt), F adalah gaya (N), dan V adalah
kecepatan linear (m/s). Menurut Sularso (1997) untuk menetukan daya rencana motor listrik maka hasil perhitungan daya dari persamaan (2) perlu dikalikan faktor koreksi sesuai dengan persamaan :
Pd = P × Fc (2)
dimana Pd adalah daya rencana motor listrik (watt), P adalah daya motor listrik
(watt), dan Fc adalah faktor koreksi yang nilainya 1.2. Sedangkan putaran motor (N) dapat dihitung dari kecepatan linear konveyor (V) dengan persamaan :
�= � × 60
dimana N adalah putaran motor (rpm), V adalah kecepatan linear (m/s) dan D
mengelompokkan telur ayam ke dalam tiga kelompok bobot telur secara otomatis. Untuk mencapai fungsi tersebut, diperlukan sub-sub fungsi dari mesin seperti disajikan dalam Tabel 1. Untuk setiap sub fungsi, diperlukan komponen atau mekanisme yang sesuai dengan kebutuhannya. Jenis komponen atau mekanisme yang digunakan untuk mengerjakan sub fungsi tersebut dipilih dari beberapa alternatif yang mungkin digunakan. Hasil pemilihan komponen dan mekanisme untuk tiap sub fungsi mesin disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Penguraian fungsional mesin dan pemilihan komponennya
No. Fungsi/sub-fungsi komponen/mekanisme Alternatif Komponen/mekanisme yang dipilih
1 Mengumpankan telur secara teratur pada penata posisi telur
2 Menata posisi telur Konveyor tipe Rotor pemutar roller Konveyor tipe roller
3 Memindahkan telur pada bagian penimbang Mekanisme pengungkit Timbangan
Mekanisme empat batang hubung
4 Menimbang telur Mekanisme pengungkit
Timbangan digital Mekanisme pengungkit
5 Mendorong telur ke saluran pengarah Mekanisme solenoid
Mekanisme pegas Mekanisme solenoid
7 Menampung telur hasil pengelompkan bobotnya Hoper
Wadah kemasan Hoper
8 Memberikan daya dan menggerakkan mekanisme-mekanisme
9 Mengendalikan mekanisme pendorong telur
Sistem kontrol
elektronik Sistem kontrol elektronik
6
Berdasarkan hasil rancangan fungsional, maka mesin grading telur yang
didesain ini terdiri dari beberapa bagian yaitu: a) konveyor pengumpan, b) konveyor pengarah, c) konveyor grading, d) penyortir telur, e) konveyor keluar, f)
penampung telur, g) rangka, dan h) sistem kontrol (Gambar 2). Konveyor pengumpan merupakan sebuah unit belt konveyor yang menggerakan telur
menuju bagian konveyor pengarah. Konveyor pengarah berfungsi untuk mengarahkan telur agar berada pada posisi yang tepat sebelum masuk ke bagian konveyor grading. Setelah melalui konveyor pengarah telur menggelinding
menuju konveyor grading untuk dipindahkan ke unit penyortir. Sistem unit
penyortir menggunakan prinsip timbangan tipe pengungkit yang dihubungkan dengan mekanisme stop-kontak untuk menyalakan solenoid. Jika telur sesuai dengan kelompok bobotnya maka solenoid akan mendorong telur keluar menuju proses berikutnya.
Rancangan Struktural Konveyor Pengumpan
Konveyor pengumpan merupakan belt konveyor yang digerakan motor DC. Beberapa roller dipasang untuk menjaga tegangan belt konveyor agar tidak renggang. Telur yang masuk pada unit konveyor pengumpan memiliki posisi yang acak untuk diteruskan ke konveyor pengarah. Agar telur yang masuk ke konveyor pengarah terbagi secara merata maka dipasang sistem gerbang pengarah yang berfungsi mengarahkan telur dan mencegah terjadinya penumpukan telur. Bagian gerbang pengarah ini digerakkan oleh motor DC yang dihubungkan dengan
Konveyor grading
Konveyor keluar Grader Konveyor pengarah
Gambar 2 Rancangan mesin grading telur
mekanisme crank and slider sehingga dapat bergerak dengan gerakan bolak–
balik dengan kecepatan 30 rpm. Sistem penjatah telur dipasang pada ujung konveyor pengumpan untuk mengatur jumlah telur dan timing pada proses
pengumpanan telur yang masuk ke bagian konveyor pengarah. Sistem penjatah telur itu diatur agar dapat bergerak secara translasi dengan kecepatan 10 cm/s. Sistem dari konveyor pengumpan disajikan pada Gambar 3.
Konveyor pengumpan mempunyai dimensi panjang 70 cm, lebar 50 cm, dan tinggi 95 cm. Desain dari konveyor pengumpan disajikan pada Gambar 4. Besarnya beban total yang akan dipindahkan oleh konveyor pengarah sebesar 43 kg. Beban tersebut terdiri dari berat maksimum telur dan berat dari sabuk. Dari tabel nilai koefisien gesek diketahui besarnya koefisien gesek antara dua buah baja yang dilumasi berkisar antara 0.15 sampai 0.2, sehingga besarnya gaya yang diperlukan untuk menggerakan konveyor sebesar 69.77 N. Daya rencana dan putaran dari motor listrik dapat dihitung dengan persamaan (2) dan (3), besarnya daya rencana dan putaran dari motor konveyor pengumpan berturut-turut sebesar 4.94 watt dan 14.4 rpm. Sedangkan torsi dari motor dihitung dengan persamaan (4), torsi motor yang diperlukan sebesar 3.2 Nm. Perhitungan daya motor DC pada konveyor pengumpan dapat dilihat pada Lampiran 1
8
Penjatah Telur
Proses pengumpanan telur ke konveyor pengarah oleh sistem penjatah telur diawali dengan posisi sistem penjatah telur tertutup untuk menghalangi telur masuk ke konveyor pengarah. Gerakan terbuka dan tertutup dari sistem penjatah telur tersebut diatur oleh dua buah switch on off seperti ditunjukkan oleh
Gambar 5.
Ketika motor DC berputar maka bagian konveyor pengarah akan turun sampai menyentuh switch 2 sehingga merubah arah putaran motor listrik untuk kembali menaikan penjatah ke posisi awal. Gerakan translasi dari sistem penjatah tersebut akan berhenti saat menyentuh bagian switch 1. Proses pergerakan telur
dari bagian konveyor masuk ke konveyor pengarah disajikan pada Gambar 6.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 6 Proses pengumpanan telur dari konveyor pengumpan ke konveyor pengarah ketika (a) sistem penjatah tertutup, (b) sistem penjatah terbuka, (c) telur masuk, dan (d) sistem penjatah kembali tertutup
Konveyor Pengarah
Konveyor pengarah berfungsi untuk mengarahkan telur agar berada pada posisi yang tepat yaitu ke posisi sejajar dengan roller pengarah dan mengantarkan
telur dari konveyor pengumpan ke konveyor grading. Konveyor pengarah terdiri
dari beberapa roller yang dipasang pada dua buah rantai dan disusun berjajar.
Roller bergerak secara linear sekaligus juga berputar pada porosnya agar posisi
telur searah dengan roller, seragam, dan menghantarkan telur dari konveyor pengumpan ke konveyor grading. Untuk menjatah telur yang akan masuk ke
konveyor grading dipasang pintu yang dapat bergerak dengan lintasan seperempat
lingkaran secara bolak balik dengan karakteristik gerakan mentup lebih cepat dari gerakan membuka yang waktunya disesuaikan dengan seluruh sistem penggerak pada konveyor grading. Sistem dari konveyor pengarah disajikan pada Gambar 7
Besarnya beban total yang akan dipindahkan oleh konveyor pengarah sebesar 9.43 kg. Beban tersebut terdiri dari berat maksimum telur, berat rantai dan berat roller, sehingga besarnya gaya yang diperlukan untuk menggerakan
konveyor sebesar 53.45 N. Daya rencana dan putaran dari motor listrik dapat dihitung dengan persamaan (2) dan (4), besarnya daya rencana dan putaran dari motor konveyor pengumpan berturut-turut sebesar 2.67 watt dan 19.1 rpm. Sedangkan torsi dari motor dihitung dengan persamaan (3), torsi motor yang diperlukan sebesar 1.34 Nm. Perhitungan daya motor DC pada konveyor pengarah dapat dilihat pada Lampiran 2. Saat pintu tertutup maka konveyor pengarah akan mulai bergerak dan telur akan tertahan oleh pintu agar telur tidak jatuh ke wadah dudukan telur yang berada di konveyor penyortir. Bersamaan dengan konveyor pengarah yang terus bergerak turun, pintu mulai terbuka, karena desakan dari gerakan konveyor tersebut mengakibatkan telur ikut menggelinding dengan kecepatan yang sama dengan pintu hingga menempati dudukan telur. Proses pergerakan telur dari konveyor pengarah ke konveyor grading disajikan pada
Gambar 8.
10
Konveyor pengarah berdimensi panjang 60 cm, lebar 40 cm, tinggi 90 cm, dan jarak antara roller sebesar 5 cm. desain dari konveyor pengarah disajikan
pada Gambar 9.
Gambar 9 Desain konveyor pengarah (a)
Gambar 8 Proses pengumpanan telur dari konveyor pengarah ke konveyor grading
ketika (a) telur masih pada konveyor pengarah, (b) telur mulai masuk ke wadah dudukan konveyor grading, dan (c) telur masuk sepenuhnya pada
wadah konveyor grading.
Roller
Untuk merubah posisi telur agar menjadi seragam dapat dilakukan dengan menempatkan telur pada dua buah roller dan memutar rol tersebut
sehingga arah telur berubah sejajar dengan roller. Faktor yang mempengaruhi
efisiensi pengarahan telur diantaranya adalah diameter rol, jarak antara roller,
kecepatan rol, sudut kemiringan pembatas telur, dan jarak sisi pembatas telur. Diameter roller yang baik 40 sampai 50 mm, jarak antara roller 45 sampai 65 mm
sudut kemiringan pembatas telur 20° sampai 30° (Song et al. 2013). Dari data
pengukuran 100 sampel telur diketahui tinggi maksimum dari telur 67 mm dengan diameter 44 mm, sehingga diperoleh selisih antara tinggi dan diameter telur 24 mm. Desain dari bentuk roller disajikan pada Gambar 10.
Penentuan Jumlah Roller Konveyor Pengarah
Untuk menentukan jumlah minimum roller pada konveyor, maka perlu
dilakukan beberapa eksperimen. Eksperimen dilakukan dengan meletakkan telur dari masing-masing grade di alat penguji yang dilengkapi dengan roller dan
kamera (Gambar 11).
Telur bergerak setiap 10 cm dan selanjutnya difoto untuk menentukan besarnya derajat perubahan dari telur. Derajat perubahan telur dapat dilihat pada busur yang terdapat pada alat pengujuan. Hubungan antara perubahan posisi telur dengan jarak pergerakan dapat dilihat pada Gambar 12
Gambar 11 Alat penguji perubahan telur Gambar 10 Desain roller
Busur derajat Tempat kamera
12
Dari Gambar 12 terlihat derajat perubahan telur pada grade A cendrung
lebih besar dibandingkan dengan derajat perubahan telur pada grade B dan C.
Pada jarak perubahan 50 cm, sudut yang dihasilkan oleh telur grade A lebih dari
5° dan mendekati sumbu x, sedangkan pada grade C sudut yang dihasilkan
mencapai 0°. Grade A akan mencapai sudut 0° terhadap sumbu X pada jarak
pergerakan sebesar 60 cm, sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar bobot telur, maka jarak pergerakan agar telur berada sejajar dengan sumbu X juga akan semakin besar. Jarak pergerakan minimum yang diperlukan telur untuk sejajar terhadap sumbu X adalah 60 cm. Sprocket yang digunakan adalah
sprocket dengan jumlah gigi 14 buah dan jarak tiap roller sejauh 5 cm, sehingga
panjang rantai dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
= 2 +�1+�2
2 +
�2−�1 2
4�2 (5) dimana L panjang rantai, C jarak sumbu poros, N1 jumlah gigi sproket 1 dan N2
jumlah gigi sproket 2. Dengan menggunakan persamaan (5) maka didapat panjang
rantai yang diperlukan 135 cm dan jumlah roller 27.
Konveyor Grading
Konveyor grading terdiri dari dudukan telur yang berbentuk sama dengan
dudukan pada grader. Konveyor grading bergerak untuk memindahkan telur dari
tiap penyortir sesuai dengan gradenya. Konveyor grading digerakan oleh dua
buah motor DC yang berputar secara bolak-balik. Sistem engkol peluncur digunakan uuntuk mengubah gerakan rotasi menjadi translasi. Sistem penggerak pada konveyor grading disajikan pada Gambar 13. Pada saat konveyor berada di
atas maka switch V1 tertekan dan menyalakan motor 2 untuk menngerakan konveyor ke kanan. Konveyor akan terus bergerak hingga switch H2 tertekan dan
menghentikan gerakan motor 2 sekaligus menyalakan motor 1 untuk menggerakan konveyor ke bawah.
Konveyor akan terus bergerak ke bawah sampai switch V2 tertekan untuk
menghentikan gerakan motor 1 dan meyalakan motor 1 untuk menggerakan konveyor ke kiri. Konveyor akan terus bergerak ke kiri sampai switch H1 tertekan
untuk menghentikan motor 1 dan menyalakan motor 2 untuk menggerakan konveyor ke atas. Proses tersebut akan berlangsung secara terus menerus dan membentuk pola gerakan persegi panjang. Motor listrik 1 menggerakan sistem mekanisme engkol peluncur arah horizontal dan motor listrik 2 menggerakan mekanisme engkol peluncur arah vertikal. Pola dari gerakan konveyor grading
berbentuk persegi panjang dengan panjang gerakan horizontal 24 cm dan tinggi gerakan vertikal 4 cm. Konveyor grading memiliki dimensi panjang 190 cm, lebar
22 cm dan tinggi 95 cm. Desain dari konveyor grading disajikan pada Gambar 14.
Gambar 14 Desain konveyor grading
14
Terdapat 2 variasi kecepatan konveyor arah horizontal. Kecepatan yang pertama merupakan kecepatan awal dan akhir (Va) sedangkan kecepatan kedua
merupakan kecepatan kerja (Vb). Penggunaan 2 variasi kecepatan dimaksudkan
untuk memperkecil nilai momentum dan memperbesar kecepatan konveyor
grading sehingga dapat meningkatkan kapasitas mesin. Mekanisme engkol
peluncur untuk menggerakkan konveyor grading ditunjukkan pada Gambar 15.
Beban yang ditanggung oleh mekanisme untuk mengerakkan konveyor ke arah horizontal meliputi beban telur dan wadah yang memiliki beban sebesar 14.2 kg.
Gaya F1 pada Gambar menunjukan besarnya total beban yang akan dipindahkan oleh mekanisme engkol peluncur setelah dikalikan dengan koefisien gesek. Besar gaya horizontal F1 yang diperlukan untuk menggerakkan beban tersebut sebesar 34.8 N. Setelah diketahui besarnya F1 maka dengan menggunakan metode grafis didapat besarnya kecepatan dan gaya pada batang 2 berturut-turut sebesar 14.11 cm/s dan 43.44 N. Dengan menggunakan persamaan (2) maka didapat besarnya daya rencana motor listrik 1 sebesar 7.36 watt sehingga putaran motor dan torsi dapat dihitung dengan persamaan (3) dan (4) yang besarnya berturut turut sebesar 6.74 rpm dan 8.68 Nm. Besarnya gaya F2 untuk menggerakkan konveyor kearah vertikal sebesar 139.16 N. Dengan menggunakan metode grafis didapat besarnya kecepatan dan gaya pada batang 2 berturut-turut sebesar 41.4 cm/s dan 404.5 N. Dengan menggunakan persamaan (2) maka didapat besarnya daya rencana motor listrik 2 sebesar 200.1 watt. Putaran motor dan torsi dapat dihitung dengan persamaan (3) dan (4) yang besarnya berturut turut sebesar 62.8 rpm dan 86.1 Nm. Perhitungan daya motor DC pada konveyor grading dapat dilihat pada Lampiran 3.
Grader
Grader berfungsi untuk memisahkan bobot telur sesuai dengan gradenya.
Sistem penyortiran menggunakan prinsip timbangan manual yang dihubungkan kesebuah kontak untuk menyalakan selenoid agar mengarahkan telur jika sesuai dengan bobot yang ditentukan. Untuk mengatur besarnya grade pada penyortir maka terdapat pemberat yang dapat diputar agar grade pada proses peyortiran
dapat diatur. Sistem dari penyortir disajikan pada Gambar 16.
Jika telur yang berada dipenyortir sesuai dengan grade yang ditentukan maka kontak akan terputus dan memutus relay. Kontak pada relay yang digunakan ialah normaly open. Kontak tersebut dihubungkan ke selenoid sehingga pada
waktu relay dalam posisi off maka akan mengaktifkan selenoid untuk mengarahkan telur keluar dari dudukannya diantara telur dan pemberat dipasang bearing agar gerakan dari penyortir benar-benar bebas. Desain dari penyortir disajikan pada Gambar 17.
Untuk mengatur besarnya bobot dari timbangan maka dipasang ulir agar pemberat dapat diatur dengan cara memutar pemberat tersebut. Bobot dari pemberat dapat ditentukan sebagai berikut :
=
�(6) dimana Fa bobot telur maksimum, Fb bobot pemberat, La jarak antara telur ke
tumpuan dan Lb jarak pemberat ke tumpuan. Diketahui bobot maksimum dari telur Fa 80 gram, La 6.5 cm dan Lb 5.5 cm sehingga massa pemberat 94.55 gram. Konveyor Keluar
Konveyor keluar berfungsi untuk meneruskan telur yang sudah tersortir ke proses berikutnya yang menampung telur sesuai klasifikasi gradenya. Konveyor keluar terdiri dari beberapa batang alumunium yang dipasang pada dua buah rantai dan bergerak secara liner dengan kecepatan konstan. Untuk mencegah benturan telur akibat lemparan telur dari penyortir dan sebagai penghubung antara penyortir dan konveyor keluar maka terdapat landasan yang dilapisi dengan bahan karet. Sistem dari konveyor keluar dapat disajikan pada Gambar 18.
16
Konveyor keluar berdimensi panjang 85 cm, lebar 65 cm, dan tinggi 85 cm. Besarnya beban total yang akan dipindahkan oleh konveyor keluar sebesar 16.4 kg. Beban tersebut terdiri dari berat maksimum telur, berat rantai dan berat roll alumunium. Desain dari konveyor keluar disajikan pada Gambar 19.
Besarnya gaya yang diperlukan untuk menggerakan konveyor sebesar 35.28 N. Daya dan putaran dari motor listrik dapat dihitung dengan persamaan (2) dan (4), besarnya daya rencana dan putaran dari motor konveyor pengumpan berturut-turut sebesar 2.12 watt dan 19.1 rpm. Sedangkan torsi dari motor dihitung dengan persamaan (3), torsi motor yang diperlukan sebesar 0.88 Nm. Perhitungan daya motor DC pada konveyor keluar dapat dilihat pada Lampiran 4
Sistem Relay
Pembuatan sistem kontrol berfungsi untuk mensingkronisasikan semua gerakan pada motor listrik agar dapat bergerak dan berhenti pada posisi yang tepat. Sistem kontrol ini menggunakan relay yang di hubungkan ke switch dimana posisi on/off dari relay akan menghentikan dan menggerakan motor DC.
Metode Pengujian Kinerja Mesin Grading Pengujian Kapasitas
Pengujian kapasitas bertujuan untuk mendapatkan kecepatan maksimum yang dapat diberikan pada mesin grading. Prosedur pengujian dilakukan dengan
menentukan variable-variabel mesin yang berubah, dilanjutkan membuat rancangan percobangan untuk pengujian. Variable mesin yang divariasikan adalah nilai L (panjang lintasan pada kecepatan Va) , kecepatan awal (Va) , dan kecepatan
kerja (Vb). Nilai Va yang digunakan untuk pengujian sama dengan Nilai Vb yaitu
Vb1 4.56 cm/s (11.4 rpm), Vb2 6.2 cm/s (15.5 rpm), dan Vb3 9.8 cm/s (24.5 rpm).
Sedangkan nilai L adalah L1 0 cm, L2 3 cm dan L3 6 cm. Ketiga variabel tersebut
divariasikan masing-masing menjadi 3 perlakuan, sehingga terdapat 27 kombinasi perlakuan dengan pengulangan masing-masing sebanyak 3 kali. Rancangan percobaan menggunakan pengujian dengan tiga faktor memakai tipe split-split-plot design dengan kecepatan kerja dijadikan main plot, kecepatan awal dan akhir
dijadikan sub plot dan panjang lintasan kecepatan awal dan akhir dijadikan sub sub plot. Setiap perlakuan terlebih dahulu disusun dengan cara pengacakan untuk
menghindari terjadinya bias. Hasil pengacakan tiap perlakuan dimasukkan dalam tabel kombinasi perlakuan berikut.
Tabel 2 Susunan kombinasi perlakuan yang telah dilakukan pengacakan
18
Data yang terkumpul dianalisis statistik untuk mengetahui pengaruh tiap perlakuan terhadap kinerja mesin dan mendapatkan persamaan untuk memprediksi kapasitas. Analisis statistik dilakukan dengan program komputer (MINITAB dan Excel).
Kapasitas Teoritis Mesin
Kapasitas kerja mesin adalah banyaknya telur yang berhasil disortasi dalam satuan waktu. Kapasitas mesin dapat dihitung berdasarkan pola pergerakan dan perubahan kecepatan dari konveyor grading dengan asumsi tidak terdapat telur yang jatuh saat dipindahkan oleh konveyor grading, adapun pola gerakan dari
konveyor grading ditunjukkan pada Gambar 20.
Dari pola tersebut maka dapat ditentukan persamaan untuk menghitung kapasitas teoritis sebagai berikut :
� = 60
( /� )+(( − )/� )× (7) dimana KP adalah kapasitas mesin (telur/menit), Va adalah kecepatan awal dan
akhir konveyor grading (cm/s), Vb adalah kecepatan kerja konveyor grading
(cm/s), L adalah panjang lintasan saat kecepatan di Va, TL adalah panjang total
lintasan, dan TS adalah kapasitas angkut telur pada konveyor grading dalam satu
kali siklus (butir/putaran). Pengujian Akurasi
Pengujian akurasi bertujuan untuk melihat seberapa akurat mesin grading
ini dalam melakukan pengelompokan telur. Pada pengujian ini digunakan 18 sampel telur yang dikondisikan dengan 6 kali pengulangan. Berat telur yang digunakan dalam pengujian ini adalah empat telur pada grade A yaitu 64 g, 63 g, 62 g, 61 g, delapan telur pada grade B yaitu 60 g, 59 g, 58 g, 57 g, 56 g, 54 g, 53
g, 52 g, 51 g, 50 g , dan empat telur pada grade C yaitu 49 g, 48 g, 47 g, 46 g.
Pengkondisian sampel tersebut dimaksudkan untuk mengetahui tingkat kesalahan pada masing-masing grade. Akurasi dapat dihitung dengan membandingkan
jumlah telur yang berhasil dikelompokan dengan jumlah yang seharusnya terkelompok. Akurasi dapat dihitung dengan persamaan berikut:
�=
ℎ× 100% (8) dimana A adalah akurasi (%), Jt adalah jumlah telur yang terkelompok dengan
tepat, dan Jh adalah jumlah telur yang seharusnya terkelompok.
Pengujian Keretakan
Pengujian ini bertujuan untuk melihat apakah telur yang telah melewati mesin grading mengalami retak. Pengujian ini menggunakan 30 sampel telur
dengan grade yang berbeda. Sebelum dikelompokkan telur terlebih dahulu
diteropong untuk melihat kondisi awal. Telur yang kondisinya baik dimasukkan ke dalam mesin grading, setelah keluar dari masin grading telur tersebut kembali
diteropong untuk melihat keadaan akhir telur setelah melewati mesin grading.
Setiap satu butir telur dilakukan dua kali peneropongan pada ujung telur untuk memastikan tidak terdapat keretakan pada seluruh bagian telur.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Prototipe Mesin
Gambar 21 menunjukkan bagian-bagian mesin grading telur yang telah
selasai dibangun. Bagian utama mesin grading seperti konveyor pengumpan,
konveyor pengarah, konveyor grading, penyortir dan konveyor keluar dapat
berfungsi dengan baik dan gerakan dari setiap bagian dapat tersinkronisasi, sehingga mesin grading ini dapat digunakan untuk proses penyortiran telur.
Kapasitas
Hasil pengujian pengaruh kecepatan awal (Va), kecepatan kerja (Vb),
dan jarak perubahan kecepatan (L) terhadap kapasitas penyortiran
disajikan pada Tabel 3. Data hasil pengujian dianalisis dengan Analysis of Variance (ANOVA) menggunakan program MINITAB 15. Hasil Anova dapat dilihat pada Lampiran 5
20
Gambar 22 Grafik hubungan kapasitas prediksi dengan kapasitas terukur Tabel 3 Hasil pengujian kapasitas (telur/menit) pada berbagai kombinasi
L1 L2 L3
tersebut sangat berbeda nyata pengaruhnya terhadap kapasitas dari mesin grading
telur. Kondisi dimana besar Va 6.2 cm/s, Vb 9.8 cm/s, dan L 6 cm, merupakan
kondisi terbaik dengan kapasitas 60.4 telur/menit. Dengan menggunakan persamaan (7) kapasitas teoritis dari mesin sortasi saat Va 6.2 cm/s, Vb 9.8 cm/s,
dan L 6 cm adalah 64.2 telur/menit. Dari hasil pengujian dan analisis data yang
diperoleh dapat dibuat suatu persamaan regresi multi linear kuadratik untuk memprediksi kapasitas mesin grading telur.
� = − 78.0 – 7.17 + 6.62 � + 9.02 � – 0.263L ×� + 0.486 ×� + 0.0101 � ×� + 0.751 2 − 0.214 �2 − 0.317 � 2 (9)
Dengan menggunakan persaman (9) dapat dibandingkan kapasitas prediksi dengan kapasitas terukur yang ditunjukkan pada Gambar 22.
Nilai prediksi kapasitas yang didapat cukup baik dengan nilai determinasi 70.5% (Lampiran 5). Persamaan tersebut dapat digunakan untuk memprediksi nilai kapasitas dari mesin grading telur dengan berbagi kombinasi antara Va, Vb
Hasil simulasi menunjukaan kapasitas tertinggi berada pada saat Va 6 cm/s,
Vb 7.6 cm/s, dan L 6 cm dengan kapasitas 49 telur/menit. Kapasitas tersebut lebih
besar dibanding saat Va 6.2 cm/s, Vb 9.8 cm/s, dan L 6 cm dengan kapasitas 39
telur/menit. Hasil prediksi tersebut dapat dijadikan masukan dalam perancangan mesin berikutnya, sehingga diperoleh kinerja mesin yang lebih baik dari perencangan sebelumnya. Hasil prediksi kapasitas dapat dilihat pada Lampiran 7.
Hubungan antara Va, Vb dan L dapat disimulasikan dengan persamaan (9)
sebagai berikut:
Gambar 23 Hubungan Va dan kapasitas saat Vb 6 cm/s (a), hubungan Vbdan
kapasitas saat Va 6 cm/s (b)
Dari Gambar 23 terlihat nilai kapasitas akan langsung turun dengan meningkatnya nilai Va. Nilai Vayang tepat sangat menentukan besarnya kapasitas
mesin grading. Jika nilai Va terlalu tinggi, akan terjadi peningkatan kecepatan dari
0 sampai ke Va yang cukup besar, sehingga mengakibatkan terjadinya kejutan
yang berakibat jatuhnya telur dari konveyor grading. Selain itu nilai Va yang
terlalu tinggi juga mengakibatkan besarnya penurunan kecepatan dari Va ke 0
yang akan mengakibatkan momentum yang besar. Jika Va terlalu lambat maka
pergerakan konveyor grading juga menjadi lambat sehingga kapasitas yang
dihasilkan menjadi kecil. Nilai L3 merupakan jarak perubahan kecepatan dengan
kapasitas tertinggi. Kenaikan nilai Vb akan meningkatkan nilai kapasitas, tetapi
sampai pada nilai tertentu kapasitas cendrung untuk menurun, hal ini dikarenakan kecepatan yang nilainya terlalu tinggi mengakibatkan telur jatuh dari konveyor penyortir.
Akurasi
Dari pengujian 18 telur sebanyak 6 kali pengulangan, dapat diketahui kesalahan dalam penyortiran terjadi pada bobot telur yang mendekati batas dari grade. Nilai akurasi dari mesin grading ini adalah sebesar 83.8 %. Kurangnya
tingkat akurasi dikarenakan titik berat dari telur yang tidak selalu berada di tengah sehingga penimbangan bobot yang mengunakan sistem pengungkit menjadi tidak akurat. Selain itu getaran yang terjadi pada konveyor grading mempengaruhi
22
juga berakibat penimbangan bobot menjadi lebih besar dari nilai yang seharusnya. Untuk mengatasi hal tersebut dan meningkatkan akurasi maka dapat digunakan sistem timbangan dengan sensor load cell sehingga getaran atau noise dari
pembacaan bobot telur dapat dihilangkan. Hasil pengujian akurasi dari tiap grade telur disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Nilai persentase akurasi bobot telur Ulangan
Dari hasil pengujian pada 30 sampel telur tidak ditemukan terjadinya retak pada telur. Sebelum digrading telur diteropong terlebih dahulu untuk dipastikan tidak terdapat retak (Gambar 24 b), kemudian hasil dari penyortiran diteropong kembali dan tidak ditemukan terjadinya retak (Gambar 24 c). Tidak terdapatnya keretakan telur saat melewati mesin grading ini dikarenakan gaya yang terjadi pada telur masih dibawah nilai rupture force dari telur. Gaya tersebut dapat terjadi
pada sisitem pendorong telur di bagian grader. Selain itu keretakan dapat terjadi
saat telur berpindah dari unit konveyor. Pada mesin grading perpindahan telur
dari satu unit konveyor ke konveyor yang lain selalu dilengkapi dengan sistem pemindah yaitu penjatah pada konveyor pengumpan dan pintu pada konveyor pengarah. Sistem pemindah tersebut dapat mencegah telur berbenturan dengan unit konveyor saat proses pemindahan telur.
(a)
(b)
(c)
Gambar 24 Contoh telur yang mengalami retak (a), hasil peneropongan sebelum penyortiran (b), hasil peneropongan sesudah penyortiran (c)
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Mesin grading telur ayam berdasarkan bobot telah berhasil dirancang dan
diuji coba. Mesin grading ini dapat menyortir dengan akurasi 83.8 % dengan
kapasitas 60 telur/menit tanpa mengakibatkan keretakan pada telur. Kapasitas mesin grading dipengaruhi oleh kecepatan konveyor grading dimana kecepatan
konveyor grading ditentukan dari kombinasi kecepatan awal dan akhir (Va),
kecepatan kerja (Vb) dan panjang lintasan Va (L).
Saran
Untuk meningkatkan akurasi sebaiknya mengganti sistem penyortir mekanisme timbangan pengungkit dengan sistem sensor bobot. Kurangnya tingkat akurasi diakibatkan karena getaran dari sistem mekanis konveyor grading.
DAFTAR PUSTAKA
Bain MM, MacLeod N, Thomson R, Hancock JW. 2006. Microcracks in eggs.
Poultry Science Vol.85:2001-2008.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2008. Standar Nasional Indonesia (SNI) No:3926:2008 Mutu dan Kualitas Telur Ayam Ras. Jakarta (ID) : BSN. Dirjen Peternakan dan Kesehatan Hewan. 2013. Statistik Peternakan dan
Kesehatan Hewan Tahun 2013. Jakarta (ID) : Kementrian Pertanian. Altuntas E, Sekeroglu A. 2007. Effect egg shape index on mechanical properties
of chicken eggs. Journal of Food Engineering Vol.85(2008):606-612.
Entwhistle KM, Reddy TY. 1996. The fracture strength under internal pressure of the eggshell of the domestic fowl. Biologi Science Vol.263:433-438.
Jiang H, Dingshi H, Ning T, Cong Z. 2011. The layout design and finite element analysis of the inspection equipment of egg automatic grading line. IEEE Journal Vol.978 (2011):1-4
Ananth KNS, Rakesh V, Visweswarao PK. 2013. Design and selecting the proper conveyor belt. International Journal of Advanced Engineering Technology
Vol.4 (2013):43-49
Martin G H.1997. Kinematika dan dinamika. Erlangga Jakarta.
Jiang S, Sun K, Wang G. Jiang Y, Guan G. 2013. Study on the mechanical automatic orientation regulations about the axial and the turnover motions of eggs. Journal of Food Engineering Vol.133(2014):46-52.
Stewart GF, Abbott JC. 1972. Marketing Eggs and Poultry. Food and Agriculture
.Organization of the United Vations. 3rd printing. Rome. Italy
Shofiyanto E, Azharuddin M, Yourista, Lusiana, dan Kusuma W, 2008. E-pack sebagai Teknologi Solusi Risiko Telur Pecah Dalam Distribusi dan Transportasi. InstitutPertanian Bogor. Bogor.
Sularso. 1997. Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Pramita Jakarta.
Li Y, Dhakal S, Peng Y. 2012. A machine vision system for identification of micro-crack in egg shell. Journal of Food Engineering Vol.109
24
Lampiran 1 Perhitungan kebutuhan daya motor DC konveyor pengumpan PERHITUNGAN KONVEYOR PENGUMPAN
Jumlah telur pada konveyor masuk : 200 butir Mass telur : 80 gram
Koefisien gesek pillow block (μ1) : 0.2 Koefisien gesek bearing pada roll (μ2) : 0.2 Kecepatan konveyor : 30 mm/s
Perhitungan tegangan pada sisi tegang sabuk
1 =
ʂ
е
µѳ+ 1
TE = F
Koefisien puli pengerak (ʂ) = 1.66
Koefisien gesek sabuk dan puli (µ) = 0.35 Sudut sabuk yang melingkari pulley (�)= 1800
θ = 180 � daya listrik maka tegangan motor diubah menjadi:
� = � = 6
26
Lampiran 2 Perhitungan kebutuhan daya motor DC konveyor pengarah PERHITUNGAN KONVEYOR PENGARAH
Koefisien gesek bearing (μ) = 0.2 Koefisien gesek rantai (μ) =0.25 daya listrik maka tegangan motor diubah menjadi:
� = � = 3.2
Lampiran 3 Perhitungan kebutuhan daya motor DC konveyor grading PERHITUNGAN KONVEYOR SORTASI
Perhitungan Motor 1
Massa telur 80 × 9 = 720 gram Massa batang penggerak 8 kg Total massa = 14.2 kg
Besarnya gaya F = 9.8 × 14.2 = 139.16 N Koefisien gesek = 0.25
F horizontal = 0.25 × 139.16 = 34.8 N Skala F horizontal : 3 N = 1 cm
Kapasitas yang diharapkan : 60 butir /menit Panjang lintasan = 24 cm,
Kapasitas satu kali putaran : 3 butir/ putaran sehingga kecepatan linear konveyor = 8 cm/ detik Skala : 1cm/ det = 1 cm
Perhitungan kecepatan
28
Perhitungan torsi
Dari gambar diketahui panjang F23 = 14.48 cm Besar gaya F23 : 14.48 × 3 = 43.44 N
Daya motor : F x V
Daya motor : 43.44 × 0.1411 = 6.12 watt Daya rencana : P x fc
Daya rencana : 6.12 × 1.2 = 7.36 watt
Putaran motor =v x 60 D x π
� ��� �: . �
. �� = . �
Torsi : gaya × jari –jari Torsi :43.44 × 0.2 = 8.68 Nm
Motor Dc yang digunakan memiliki tegangan 24 volt dengan arus maksimum 0.5 ampere sehingga daya motor sebesar 24 watt. Untuk efisiensi daya listrik maka tegangan motor diubah menjadi:
� = � = 7.36
0.5 = 15.72 � �
Total massa = 14.2 kg
Besarnya gaya F = 9.8 x 14.2 = 139.16 N Skala gaya F : 1 cm = 13.9 N
kecepatan linear konveyor = 8 cm/ detik skala kecepatan 1 cm = 1cm/det
Perhitungan kecepatan
Dari gambar terlihat panjang Vc/b = 41.4 cm Besar gaya Vc/b = 41.4 × 1 = 41.4 cm/det Perhitungan Torsi
Panjang F23 = 29.1 cm
Besarnya gaya F23 : 29.1 × 13.9 = 404.5 N Daya motor : F x V
Daya motor : 404.5 × 0.414 = 167.46 watt Daya rencana : P x fc
167.46 x 1.2 = 200.1 watt
Putaran motor =v x 60 D x π
� ��� �: . �
. ��= . �
Torsi : gaya × jari –jari
30
Lampiran 4 Perhitungan kebutuhan daya motor DC konveyor keluar
PERHITUNGAN KONVEYOR KELUAR
Koefisien gesek bearing (μ) = 0.2 Koefisien gesek rantai (μ) =0.25 daya listrik maka tegangan motor diubah menjadi:
� = � = 2.5
Lampiran 5 Anova hasil pengujian
General Linear Model: Kapasitas versus L, Va, Vb
Factor Type Levels Values L fixed 3 0, 3, 6
Va fixed 3 11.4, 15.5, 24.5 Vb fixed 3 11.4, 15.5, 24.5
Analysis of Variance for Kapasitas, using Adjusted SS for Tests
Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P
Regression Analysis: Kapasitas versus L, Va, ...
32
Lampiran 6 Hasil pengujian derajat putaran telur Jarak pergerakan
10 cm 20 cm 30 cm 40 cm 50 cm 60 cm 70 cm
Grade A
Grade B
Grade C
Massa
(gram) Jarak Perpindahan (cm)
0 10 20 30 40 50 60 70
Grade
A 64.8 63 90 90 -45 35 -40 20 -35 50 -15 15 -10 30 0 0 0 0
61 90 15 -45 -30 -10 5 0 0
B 56.8 59.1 90 90 -60 -50 -65 -65 65 40 -10 20 -10 -5 0 0 0 0
53.8 90 -40 -15 20 -10 -5 0 0
C 47.2 37.2 90 90 -25 -40 -20 -20 10 0 -10 0 0 0 0 0 0 0
Lampiran 7 Hasil pengujian kapasitas kombianasi Va, Vb dan L
L1 L2 L3
U-1 U-2 U-3 U-1 U-2 U-3 U-1 U-2 U-3
Va1 29.4 29.4 29.4 32.1 32.1 32.1 32.4 32.4 32.4 Vb1 Va2 29.4 29.4 29.4 7.62 10.16 7.62 38.4 38.4 35.84
Va3 29.4 29.4 29.4 0 0 0 12.54 8.36 0 Va1 47.4 47.4 47.4 38.4 38.4 38.4 32.4 32.4 32.4 Vb2 Va2 44.24 47.4 44.2 43.4 40.3 40.3 42.84 45.9 45.9 Va3 9.48 12.64 12.64 11.58 15.44 15.44 11.4 0 11.4
Va1 0 0 0 21.56 9.8 8.4 33 33 33
Vb3 Va2 0 0 0 12.84 0 8.56 61.8 61.8 57.68
Va3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Keterangan : U = ulangan
Va1 = 4.56 cm/s Va2 = 6.2 cm/s Va3 = 9.8cm/s Vb1 = 4.56 cm/s Vb2 = 6.2 cm/s
Vb3 = 9.8cm/s L1 = 0 cm
42
