Perancangan Pembuatan Mesin Pemecah Kemiri Dengan Kapasitas 20 Kg Per Jam

(1)

Andi Laedan : Perancangan Pembuatan Mesin Pemecah Kemiri Dengan Kapasitas 20 Kg Per Jam, 2010.

KARYA AKHIR

PERANCANGAN PEMBUATAN

MESIN PEMECAH KEMIRI DENGAN

KAPASITAS 20 KG PER JAM

OLEH :

035202019

ANDI LAEDAN

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SYARAT

MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK

INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuahan Yang Maha Esa,

karena berkat rahmat dan anugrah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan

Laporan Karya Akhir ini dengan judul “PERANCANGAN PEMBUATAN

MESIN PEMECAH KEMIRI DENGAN KAPASITAS 20 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 Ir. Zaman Huri, 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

Izhar Fauzi, bang Yono, bang Rustam dan bang Marlon.

6. Rekan mahasiswa stambuk ’02, ’03 dan 04, Putra CS.SST, ,Dani

(3)

rekan-Andi Laedan : Perancangan Pembuatan Mesin Pemecah Kemiri Dengan Kapasitas 20 Kg Per Jam, 2010.

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,

mengucapkankan terima kasih dan hanya Tuhan Yang Maha Esa yang dapat

memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat

bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.

Medan, Oktober 2009

Penulis

Nim: 035202019 ANDI LAEDAN

(4)

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Data Perencanaan Perancangan 1

1.3 Tujuan dan Manfaat 2

1.4 Metologi Perancangan 2

1.5 Sistematika Penulisan 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Berbagai macam system pemecah kemiri 4

2.1.1 Pemecah dengan Dipukul 4

2.1.2 Pemecah dengan Dijatuhkan 5

2.1.3 Pemecah dengan Dilempar 5

2.1.4 Pemecah dengan Dirol 6

2.2 Tahapan-tahapan Dalam Perencanaan 6

2.3 Bagian Utama Mesin 8

2.4 Dasar Perencanaan Elemen Mesin 11

2.4.1 Perencanaan Daya Motor 11

2.4.2 Perencanaan Poros 11

2.4.2.1 Macam-macam Poros 13

2.4.2.2 Bahan Poros 14

2.4.3 Perencanaan Sabuk dan Puli 18

2.4.4 Perencanaan Bantalan 20

(5)

BAB III Prosedur Pengujian

3.1 Tempat dan Waktu Pengujian 24

3.2 Pengujian Alat 24

3.3 Uji Spesifikasi 25

3.4 Perangkaian Komponen 25

3.5 Prinsip Kerja Mesin 26

BAB IV Analisa Perhitungan Elemen Mesin dan Perawatan Mesin

4.1 Daya Motor Penggerak 27

4.2 Sistim Transmisi Sabuk dan Puli 28

4.3 Dimensi Hopper 29

4.4 Dimensi Rol Pemecah 31

4.6 Bantalan 32

4.7 Maintenance 35

4.7.1 Pengertian dan Tujuan Utama Perawatan 35

4.7.2 Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin 37

BAB V KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan 38

5.2 Saran 39

DAFTAR PUSTAKA

(6)

Bab I Pendahuluan

1.1Latar Belakang

Kemiri merupakan salah satu rempah-rempah yang menjadi bahan dalam

proses industri makanan dan kosmetik. Sebelumnya proses pemecahan kulit

kemiri dilakukan secara manual. Untuk itu dibuatlah mesin pemecah kemiri

untuk mempermudah dan mempercepat proses tersebut agar dapat

meningkatkan efisiensi kerja dengan harapan mesin dapat mencapai efisiensi

tinggi berupa berupa hasil buah yang sempurna dan terpisah dengan baik dari

kulitnya.

Cara memecahkan kemiri berawal dari cara manual yang kemudian

diaplikasikan menjadi suatu mesin dengan gerekan yang hampir sama secara

konstan dan kontinu. Ada berbagai macam metode yang dipakai untuk

memecahkan kemiri dengan kapasitas yang besar tetapi dengan hasil yang

baik.

1.2 Data Perencanaan Perancangan

Pada tugas akhir ini perencanaan meliputi :

 Kapasitas mesin 20 kg/jam

 Perencanaan system pemecah

(7)

1.3Tujuan dan Manfaat

Adapun Tujuan dan manfaat dibuat Tugas Akhir ini :

 Sebagai syarat untuk menyelesaikan masa perkuliahan Program Studi

Diploma – IV Program Studi Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik

Universitas Sumatra Utara

 Mengaplikasikan Ilmu yang didapat selama perkuliahan yang digunakan

dalam perencanaan alat pemecah kemiri

 Mengetahui Proses kerja dari Alat Pemecah Kemiri

 Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk

melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis pekerjaan yang ada di

lapangan

1.4Metologi Perancangan

Gambar 1.2 DiagramMetologi Perancangan Studi literatur

Pengujian sebelum perencanan

A

Perencanaan proses pembuatan alat

Analisa hasil pengujian

(8)

1.5Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dilakuakan sebagai berikut :

 Bab I berisi tentang latar belakang, perencanaan dan tujuan pembuatan

mesin pemecah kemiri

 Bab II berisi tentang landasan teori proses pemecah kemiri dan pemilihan

mekanisme sebelum perencanaan

 Bab III berisi tentang perencanaan mesin pemecah kemiri beserta

elemen-elemen mesin

 Bab IV berisi tentang pengujian alat dan analisa hasil uji

(9)

Bab II

Landasan Teori

2.1 Adapun berbagai macam sistem pemecah kemiri sebagai berikut :

2.1.1 Pemecah dengan Dipukul

Memecah kemiri dengan dipukul adalah cara yang paling mendekati

dengan cara manual yang biasanya dilakukan yaitu dengan memukul kemiri

secara langsung dengan suatu gerakan baik rotasi maupun translasi.

Memecah dengan gerakan rotasi dimana terdapat rol pemukul yang bergerak

rotasi merupakan suatu mekanisme yang lebih baik daripada menggunakan

manual ditinjau dari segi efisiensi waktu, kapasitas dan factor pekerja. Sama

seperti mekanisme pemecah biji-bijian lainnya, mekanisme pemecah ini

yaitu berupa sebuah rol pemecah dengan pasangannya dimana setiap rol

pemecah dan pasangannya mempunyai beberapa gigi. Untuk menghasilkan

energi kinetik maka rol harus berputar dengan kecepatan tertentu sehingga

energi tersebut lebih besar daripada ketangguhan kulit kemiri, dengan kulit

dari biji kemiri baru dapat pecah. Kelebihan dari sistem ini adalah karena

dapat didesain dengan dimensi yang kompak dibandingkan dengan sistim

yang lain meskipun mempunyai kapasitas yang sama. Syarat biji kemiri

sebelum masuk kedalam sistem pemecah ini adalah harus dikeringkan

terlebih dahulu atau didinginkan sampai temperature ± -4 ˚C agar membantu

didalam proses lepasnya kulit kemiri dengan buahnya setelah dipecahkan.

Kekurangan dari mekanisme ini adalah biji kemiri harus dipilah terlebih

dahulu dengan ukuran yang sama besar, karena adanya penyetelan celah

(10)

2.1.2 Pemecah dengan Dijatuhkan

Pemecah dengan dijatuhkan adalah merupakan salah satu mekanisme

lain di dalam pemecah biji kemiri. Cara ini juga mengatasi rendahnya

kapasitas suatu proses produksi. Mekanisme ini berupa suatu bucket elevator

yang membawa kemiri dengan jumlah tertentu sampai dengan ketinggian

tertentu kemudian dijatuhkan tnpa ada gaya awal (hanya gaya gravitasi)

hingga kemiri jatuh ke suatu alas yang keras. Pecahnya kulit kemiri karena

ada energi potensial yang dihasilkan karena kemiri jatuh dari ketinggian

tertentu. Syarat awal dari mekanisme ini adalah kemiri harus didinginkan

terlebih dahulu sampai ± -4 ˚C sampai dengan -6 ˚C. Kekurangan dari

mekanisme ini adalah mempunyai dimensi yang paling besar diantara

mekanisme yang lain meskipun mempunyai kapasitas yang sama. Sedang

kelebihannya adalah karena kemiri tidak harus dipilah berdasarkan

ukurannya.

2.1.3 Pemecah dengan Dilempar

Mekanisme ini adalah untuk mengantisipasi besarnya dimensi mesin

pemecah dengan mekanisme dijatuhkan yaitu dengan pemberian gaya awal

pada kemiri sehingga kemiri menubruk suatu dinding hingga pecah.

Pemberian gaya awal pada kemiri adalah memberi kecepatan awal dengan

cara melontarkannya, sehingga kekurangan dari mekanisme ini adalah

kapasitas yang tidak terlalu besar dibandingkan dengan mekanisme yang

lain karena adanya peletakan kemiri yang terbatas pada sayap pelempar agar

(11)

dibanding mekanisme denagn dijatuhkan. Syarat kemiri sebelum dipecah

adalah kemiri harus didinginkan terlebih dahulu sampai ±-4˚ sampai dengan

-6˚C.

2.1.4 Pemecah Dengan Dirol

Memecah dengan cara ini sama dengan cara menekan. Kemiri

dimasukan kedalam celah rol dengan lebar tertentu dengan kecepatan putar

tertentu sehingga menghasilkan gaya tekan ke kulit kemiri. Pecahnya kulit

kemiri disebabkan karena besar gaya tekan lebih besar daripada kekerasan

permukaan kemiri.

2.2. 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 ?

(12)

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

tergantung dari jumlah produk yang akan dihasilkan.

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

konstruksi diuji berdasarkan pokok-pokok utama yang menentukan dengan

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

a. Perubahan sebuah pokok utama dapat mengubah disain secara

menyeluruh.

b. Mengubah konstruksi sebuah disain sebelum diproduksi adalah jauh

lebih menghemat waktu bila dibandingkan dengan perubahan-perubahan

yang dilakukan waktu atau setelah produksi berjalan.

c. Hasil konstruksi yang matang biasanya dicapai setelah dilakukan

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

(13)

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

ukuran-ukuran tersebut sudah termasuk bagian yang terpotong dalam

proses pembuatan ?

b. Toleransi dan simbol pengerjaan

c. Nama bahan dan jumlah produk

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

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

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

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

8. Gambar lengkap dan daftar elemen. Setelah semua ukuran-ukuran elemen

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

2.3. Bagian Utama Mesin

Rancangan mesin pemecah kemiri 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.

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 pemecah kemiri ini kerangka

(14)

PAND. DEPAN

PAND. SAMPING

Gambar 2.1 Rangka mesin

2. Corong Masuk

Corong masuk digunakan sebagai tempat masukkan bahan baku.

Berfungsi sebagai pengarah bahan baku agar tepat jatuh pada rumah screw

press. Dalam memasukan bueh kemiri kedalam corong masuk sebaiknya

dilakukan secara bertahap untuk menghindari penumpukan bahan baku

pada saluran pemasukkan yang dapat menggangu kinerja mesin. Corong

masuk terbuat dari besi plat dengan ketebalan 2 mm yang terletak pada

bagian puncak mesin.

(15)

PAND. DEPAN PAND. SAMPING

3. Poros Dan Ruang Rol Pemecah Kemiri

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 buah kemiri agar

kemiri lepas dari kulitnya.

Gambar 2.3Poros dan Rol Pemecah Kemiri

4. Corong Keluar

Setelah buah kemiri dipress maka kemiri akan keluar melalui corong

pengeluaran. Corong pengeluaran terbuat dari plat aluminium dengan

ketebalan 2 mm.

(16)

2.4. Dasar Perencanaan Elemen Mesin

2.4.1. Perencanaan Daya Motor

Untuk menghitung daya motor terlebih dahulu mendefinisikan daya yaitu :

Daya =

waktu kerja usaha

Daya motor dihitung dengan ; P= T.

Atau P=

60 n . 2.

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

Dimana : P = Daya yang diperlukan ( watt )

T = Torsi (N.m )

=Kecepatan sudut ( rad / s )

n = Putaran motor (rpm )

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

Dimana : Pd = Daya rencana ( Watt )

P = Daya yang diperlukan (Watt )

=

c

f Faktor koreksi

2.4.2 Perencanaan Poros

Poros adalah salah satu elemen mesin terpenting. Penggunaan poros

antaralain adalah meneruskan tenaga poros penggerak,poros penghubung

dan sebagainya. Definisi poros adalah sesuai dengan penggunaan dan tujuan

penggunaannya. Dibawah ini terdapat beberapa definisi dari poros :

 Shaft, adalah poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari

(17)

Andi Laedan : Perancangan Pembuatan Mesin Pemecah Kemiri Dengan Kapasitas 20 Kg Per Jam, 2010.  Axle, adalah poros yang tetap tapi mekanismenya yang berputar pada

poros tersebut. Juga berfungsi sebagai pendukung.

 Spindle, adalah poros pendek terdapat pada mesin perkakas dan

mampu/sangat aman terhadap momen bending.

 Line shaft (disebut juga “power transmission shaft”) adalah suatu

poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang bergerak

dan berfungsi memindahkan daya motor penggerak ke mekanisme

tersebut.

 Flexible shaft, adalah poros yang berfungsi memindahkan daya dari

dua mekanisme dimana perputaran poros membentuk sudut dengan

poros lainnya. Daya yang dipindahkan relative kecil.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan poros antara lain :

1. Kekuatan poros, suatu poros transmisi dapat mengalami beban

puntir atau bending ataupun kombinisi antara keduanya. Kelelahan

tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros

diperkecil atau bila poros memiliki alur pasak.

2. Kekakuan poros, meskipun poros memiliki kekuatan yang cukup

tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar akan

mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena

itu selain kekuatan, kekakuan poros harus diperhatikan dan

(18)

3. Putaran kritis, adalah bila putaran suatu mesin dinaikan maka pada

putaran tertentu akan terjadi getaran yang besar. Sebaiknya

direncanakan putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.

4. Korosi, bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller

dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

5. Bahan poros, poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja

yang ditarik dingin dan difiris. Poros yang dipakai untuk putaran

tinggi dan beban berat umumnya terbuat dari baja paduan dengan

pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.

2.4.2.1Macam-Macam Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya

sebagai berikut :

1. Poros Transmisi

Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau lentur. Daya

ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi, puli sabuk

atau sproket, rantai dan lain-lain.

2. Poros Spindel

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

dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang

harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk

(19)

3. Poros Gandar

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

tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh

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

kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami

beban puntir juga.

2.4.2.2 Bahan Poros

Poros untuk umunya biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin

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

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

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

kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang

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

terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan

kekuatannya bertambah besar. Untuk mengetahui jenis baja karbon yang sering

(20)

Tabel 2.1. JIS G3123 Batang baja karbon difinis dingin (sering dipakai Untuk

poros )

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

Didalam perancangan mesin pemecah kemiri ini bahan poros yang

dipakai adalah dengan menggunakan bahan S50C, karena jenis ini digunakan

untuk konstruksi umum, dengan kekuatan tarik (σ_B)62 Kg/ mm². Pada tabel 2.2

menjelaskan macam-macam jenis baja karbon cor.

Tabel 2.2. Baja karbon JIS G 4051

(21)

Poros berfungsi untuk memutar piringan penumbuk. Untuk itu poros harus

direncanakan mampu untuk menahan beban-beban yang dialami oleh poros

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

akan dialami poros. Maka perencanaan diameter poros dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan-persamaan berikut :

3

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

berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa diambil

kecil. Jika faktor koreksi adalah f , maka daya perencana adalah : c

P f P_d = _c.

(22)

Harga f dapat dilihat pada tabel dibawah ini : _c

Tabel 2.3. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan

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

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

sebagai berikut :

ω

Tegangan geser yang diizinkan :

2

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

Daya yang Akan Ditransmisikan fc

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

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2

(23)

2

Sf = Faktor keamanan untuk baja karbon dengan alur pasak

dengan harga 1,3 – 3,0

Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros :

3

K Faktor koreksi untuk momen puntir :

= 1,0 (jika beban halus)

= 1,0 - 1,5 (Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan)

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

=

b

C Faktor lenturan

= 1,2 - 2,3 (jika tidak ada beban lentur maka Cb = 1)

T = Momen puntir

2.4.3 Perencanaan Sabuk Dan Puli

Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah

penggunaannya dan harganya murah, tetapi sabuk ini sering terjadi slip sehingga

tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat.

Sabuk terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Dalam

(24)

Andi Laedan : Perancangan Pembuatan Mesin Pemecah Kemiri Dengan Kapasitas 20 Kg Per Jam, 2010. (Sularso:Elemen Mesin:Hal 164)

Gambar 2.5 Ukuran penampang sabuk-V

Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya motor kebagian poros.

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

yang ditransmisikan. Untuk mengetahui diameter puli digunakan rumus:

p

Untuk menghitung panjang keliling sabuk digunakan :

(

)

2

Jarak sumbu poros adalah :

(25)

2.4.4. Perencanaan Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

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

panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta

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

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

semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan

pondasi pada gedung.

A. Klasifikasi Bantalan

Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros

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

poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh

permukaan bantalan dengan perantara pelapisan pelumas.

b. Bantalan Gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding

antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen

gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat.

2. Atas dasar arah beban terhadap poros

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

tegak lurus sumbu poros.

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

(26)

c. Bantalan Gelinding Khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban

yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Bantalan yang digunakan untuk mesin tepung beras ini adalah bantalan

gelinding. Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari segi gesekan gelinding

yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur.

Gambar 2.6. Jenis –jenis bantalan gelinding

3. Gambar sket dari bantalan

Gambar 2.7. Sket bantalan

Bantalan berfungsi sebagai dudukan poros dan untuk mendukung poros akibat

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

bantalan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

=

e

F x. V. F_r +y.F_a (Joseph E.Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, hal: 58 )

(27)

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

C =W

W = Ekivalen beban dinamik

K = 3, untuk bantalan peluru

10/3, untuk bantalan rol

2.4.5 Baut

Baut disini berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan pada motor

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

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

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

)

Tegangan geser yang ditimbulkan adalah :

(28)

Tegangan geser izin didapat dengan :

2

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 :

2

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

samping pasak. Maka tekanan permukaannya adalah :

1

t = kedalaman baut pada poros (mm)

dari harga tekanan permukaan yang di izinkan, panjang pasak yang

diperlukan dapat dihitung dengan :

(29)

BAB III

PROSEDUR PENGUJIAN

3.1. Tempat Dan Waktu Pengujian

Pengujian dilakukan ditempat pembuatan alat yaitu dibengkel las Jl.

Mangaan 8 Link. 17 mabar-Medan.

3.2. Pengujian Alat

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

telah dibuat. Cara pengujian adalah :

1. Memastikan baut pengikat puli dalam sistem transmisi terpasang dengan

baik.

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

3. Menghidupkan motor listrik .

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

apakah semua komponen tersebut bekerja dengan baik.

5. Mengamati dan lihat dengan teliti putaran pulinya terjadi slip atau sliding.

6. Menghitung kapasitas yang dihasilkan mesin permenit, perjam dan

seterusnya.

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

(30)

3.3. Uji Spesifikasi

Uji spesifikasi dilakukan untuk mengetahui dimensi alat, komponen yang

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

pembuatan tepung tapioka tersebut. Cara pengujian, yaitu :

1. Mengukur dan mencatat seluruh bagian alat dan dicocokkan dengan

gambar kerjanya.

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

komponen jadi yang dibeli beserta bahan komponen tersebut.

3. Mencatat proses perancangan, proses pembuatan dan proses perakitan

komponen menjadi mesin pemecah kemiri.

4. Membuat kesimpulan pengujian spesifikasi sebagai bahan informasi bagi

pihak yang membutuhkan.

3.4. Perangkaian Komponen

Perangkaian komponen ini dimaksud sebagai komponen transmisi yang

meliputi puli dan sabuk. Puli dengan diameter 3 inchi dipasang pada poros motor

penggerak, kemudian diikat dengan baut. Puli dengan diameter 10 inchi dipasang

pada poros screw press diikat dengan menggunakan baut. Menghubungkan

komponen yang telah dirangkai pada dudukannya masing-masing dan

dihubungkan dengan menggunakan belt yang telah direncanakan, seperti yang

(31)

Gambar 3.1. Perangkaian komponen

3.5. Prinsip Kerja Mesin

Prinsip kerja dari mesin ini adalah sebagai berikut :

1. Tahap pertama buah kemiri dimasukkan ke corong pemasukkan.

2. Didalam corong pemasukan dilakukan pemasukan bahan baku secara

bertahap, masuk kedalam ruang rol pemecah. Hal ini perlu dilakukan

karena untuk menghindari penumpukan bahan baku pada saluran

pemasukan sehingga mengakibatkan berkurangnya tingkat efisiensi serta

terganggunya kinerja mesin.

3. Buah kemiri masuk kedalam screw press. Didalam ruang rol pemecah

bahan baku akan dilontarkan dan akan tertumbuk oleh papan press.

4. Selanjutnya buah kemiri yang tertumbuk akan keluar melalui corong

keluar.

5. Setelah proses pemecahan selesai, selanjutnya dilakukan pemisahan buah

(32)

BAB IV

ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN DAN

PERAWATAN MESIN

4.1. Daya Motor Penggerak

Motor merupakan pusat dari gerakan dalam keseluruhan sistem, maka dari

pada itu harus diperhatikan dan diperhitungkan dengan teliti dan benar agar sistem

yang kita rancang dapat berjalan sesuai dengan yang kita harapkan.

Diketahui daya elektro motor = 750 Watt

Diketahui putaran elektro motor = 1400 rpm

Maka untuk perhitungan torsi didapat :

7

Untuk perhitungan daya motor adalah sebagai berikut :

P =

(33)

4.2. Sistem Transmisi Sabuk Dan Puli

Sistem transmisi pada mesin pemecah kemiri adalah dengan puli, dengan

putaran motor 1400 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang :

1. puli motor penggerak Ø 3’’ ( 76,6 mm)

2. puli pada screw press Ø 10’’ ( 254,4 mm)

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 :

(34)

Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

83

Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka

8

Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut :

53

Dari tabel lampiran 1 dapat dipilih panjang sabuk standart adalah 59 inchi,

maka jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut :

54

Menurut Sularso, Elemen Mesin

C

4.3 Dimensi Hopper

Mesin pemecah kemiri didesain dengan operator 1 orang saja, sehingga

dimensi Hopper harus semaksimal mungkin dapat merampung biji kemiri yang

ada. Untuk itu akan dicari luasan volume dari kemiri dan Hopper.

Data awal :

 Kapasitas : 20 kg/jam

(35)

 Kemiri diasumsikan berbentuk bola

 Berat 1 buah kemiri adalah 10 gr

 Untuk memenuhi kapasitas, harus dilakukan 2x peruangan ke

dalam hopper.

Perhitungan volume biji kemiri :

v .r

Untuk 20kg kemiri

%

,volume total untuk 20 kg kemiri adalah 34 lt. Tetapi karena hopper

didesain untuk 4x penuangan maka hopper tidak boleh lebih kecil dari

8,5 lt.

Desain hopper :

(36)

PAND. DEPAN PAND. SAMPING

Keterangan :

a = panjang atas = 22 cm

b = lebar atas = 22 cm

c = tinggi = 20 cm

d = panjang bawah = 15 cm

e = lebar bawah = 9 cm

A = luasan atas

= a x b

= 484 cm2

B = Luasan bawah

= d x e

= 135 cm2

4.4 Dimensi Rol Pemecah

Rol pemecah didesain berdasarkan kapasitas yang ada sehingga jumlah gigi

yang dipakai untuk memecah cukup 10 buah.

Desain rol pemecah :

D = diameter luar rol = 10,2 cm

d = diameter dalam rol = 10 cm

l = panjang rol = 19 cm

(37)

Sehingga massa rol pemecah ;

m = 7380.[0,25π.(0,1022 -0,12 )0,19]

m = 0,4 kg

Untuk gigi pemecah didesain :

Panjang = 19 cm

Lebar = 1 cm

Tebal = 1cm

Sehingga massa 10 buah gigi adalah :

m = 10.7830.(0,01.0,01.0,19)

m = 1,48 kg

Dengan begitu massa total rol pemecah :

= 0,4 kg + 1,48 kg

= 1,88 kg

4.5. Poros

4.5.1. Analisa Kekuatan Poros Pada Motor

Poros pada motor penggerak berdiameter 24 mm. Bahan poros diperkirakan

dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (σ_B) = 48 kg/mm2, maka σa

Torsi (kg.mm) adalah :

(38)

Tegangan geser yang timbul :

192

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ >a τ

4.6. Dimensi 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 :

)

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

hilang. Maka besar daya yang hilang adalah :

loss

(39)

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

(40)

Bila diasumsikan kehandalan bantalan yang bekerja sebesar 95 % dengan

pemakaian direncanakan selama 1800 jam, maka dapat ditentukan umur bantalan

yang digunakan sebesar :

R = exp

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

4.7. Maintenance

4.7.1. 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

(41)

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 pemecah kemiri ini dapat

dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut :

1. Perawatan secara rutin

Perawatan dilakukan secara terus menerus, misalnya setiap hari atau

setelah selesai menggunakan/memakai mesin. Pada mesin ini kegiatan

perawatan secara rutin yang dilakukan adalah pembersihan dan pelumasan

pada bagian yang berputar.

2. Perawatan secara periodik

Perawatan secara periodik adalah kegiatan yang dilakukan dalam jangka

waktu tertentu. Misalnya seminggu sekali, sebulan sekali, dan setahun

sekali. Pada mesin ini, kegiatan perawatan secara periodik adalah tegangan

sabuk, poros rol pemecah. Sehingga mesin pemecah kemiri ini dapat

(42)

4.7.2. 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

keseimbangan terhadap bearing (bantalan).

3. Bantalan/Bearing

Lakukan pengecekan pada bantalan, jika bantalan sudah aus harus diganti

walaupun belum mencapai umur jam kerja.

Hal yang sangat penting terhadap perawatan bantalan adalah mengenai

pelumasan, karena pelumasan pada bantalan untuk mengurangi gesekan

dan tingkat keausan antara elemen gelinding dan rumah bantalan,

mereduksi panas yang terjadi akibat gesekan, dan mencegah korosi.

Cara pelumasan yang dipakai disini dengan pelumasan grease/gemuk.

Pada bantalan ini dianjurkan dengan cara manual karena konstruksinya

lebih sederhana dan semua gemuk yang bermutu baik dapat

memperpanjang umur bantalan. Pemberian gemuk dilakukan dengan

(43)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Bedasarkan perhitungan dan perencanaan yang dilakukan maka hasil

kesimpulanya sebagai berikut :

1. Spesifikasi Perencanaan

a. Material yang digunakan Buah Kemiri

b. Kapasitas mesin 20 kg / jam

c. Sistem transmisi Sabuk dan Puli

2. Konstruksi alat

a. Daya motor 1 Hp

b. Putaran motor penggerak 1400 rpm

c. Putaran poros screw press 421 rpm

3. Sistem transmisi

a. Sistem transmisi Sabuk dan Puli

b. Ukuran puli 10" diporos rol pemecah dan

3" diporos motor penggerak

(44)

4. Poros dan bantalan

a. Diameter poros rol pemecah 25 mm

b. Bantalan poros Bantalan gelinding No. 6205

5.2. Saran

1. Lakukan inspeksi mesin sebelum dan sesudah pengoperasiannya.

2. Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban.

3. Memperhitungkan kekuatan mesin dan komponen mesin untuk memastikan

mesin bekerja dalam keadaan maksimal.

4. Sewaktu mengadakan pembersihan, pembongkaran serta pemasangan

(45)

DAFTAR PUSTAKA

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

Publishing House (prt) 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

Utara.

Teknologi Tepat Guna. Menteri riset dan teknologi.

(46)

LAMPIRAN

Gambar 1. Mesin Pemecah Kemiri

Gambar 2. Puli 10inchi pada rol pemecah

(47)

Gambar 4. Corong Masuk