PERANCANGAN MODIFIKASI MESIN
PENGUPAS KULIT KOPI
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya
Disusun oleh:
JONI SASTRA GIRSANG NIM : 5113220021
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
iii ABSTRAK
JONI SASTRA GIRSANG: PERANCANGAN MODIFIKASI MESIN PENGUPAS
KULIT KOPI. Tugas Akhir. Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan. 2015
Peracangan modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini dilakukan untuk membantu pengerjaan pengupas kulit kopi, untuk mengefisiensi waktu pengerjaan, untuk melengkapi kekurangan yang ada pada mesin sebelumnya. Sistem kerja mesin yang dirancang adalah dengan adanya penambahan komponen pada proses pengupasan kulit kopi. Mesin pengupas kulit kopi ini dirancang lebih ke sistem penggerak motor listrik dan lebih baik dari mesin pengupas kulit kopi tradisional yang masih menggunakan penggerak manual yang telah ada sebelumnya.
Pada mesin pengupas kulit kopi tradisonal proses pengupasan kulit dilakukan hanya satu kali pengupasan saja. Pada mesin ini direncanakan proses pengupasan kulit kopi dilakukan dua kali pengupasan. Pengupasan pertama dilakukan di dalam kotak pengupas. Setelah pengupasan pertama kopi akan terbagi dua yaitu biji akan keluar melalui corong keluar dan kulit kopi yang telah dikupas dari kotak pengupas akan dibawa ke pengepressan kulit kopi yang kedua dengan menggunakan belt conveyor. Biji kopi yang terbawa pada kulit kopi akan di press oleh roll penekan dan jika ada biji kopi yang tercampur pada kulit kopi akan tertinggal setelah pengepressan kedua. Hal ini di maksudkan untuk meningkatkan efisiensi pengupasan, karena selama ini kendala yang dihadapi di dalam masyarakat adalah pengupasan kulit kopi sering mengalami kendala pada proses pengupasan yaitu biji kopi masih banyak tercampur ke kulit, hal ini juga akan menambah waktu pengerjaan dan efisiensi mesin. Prinsip kerja modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini adalah memanfaatkan daya dan putaran motor listrik yang di transmisikan melalui puli, sabuk, poros dan di teruskan secara terus menerus ke poros pengupas sehingga kopi terpisah kulit dan bijinya.
Mesin ini bekerja dengan sistem penggerak utama dari motor AC dengan daya 1 hp, frekuensi 50 hz dan putaran output 1450 rpm. Dengan adanya perancangan modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini diharapkan dapat membantu produksi di industri kecil/menengah yang ada di Sumatera Utara khususnya di Kecamatan Pamatang Silimakuta Kabupaten Simalungun.
LEMBAR PERSEMBAHAN
KADO UNTUK AYAH DAN IBU
Hari ini
Aku kembali kedalam pangkuanmu
45 bulan sudah aku menunaikan kewajibanku
Meneruskan cita-cita dan impian
Yang telah lama tertanam
Jauh di dalam lubuk hatiku
Hari ini
Kupersembahkan sebuah gelar diujungnamaku
Sebagai penghapus butiran keringat
Dan cucuran air mata pengorbananmu
Hari ini
Akupun mulai merangkai masa depanku
Akan ku coba untuk meraih semua mimpiku
Hanya dengan satu tujuan
Untuk membahagiakanmu ayah dan ibu.
Nama Lengkap
: Joni Sastra Girsang, A.Md
TTL
: Nagasaribu, 01 Desember 1992
Motto
: “
Lebih Cepat Lebih Baik
”, “Habonaron Do
Bona”
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, taufik dan
hidayah-Nya yang diberikan oleh penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan.
Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan
studi di Program Studi Diploma III Teknik Mesin Program Diploma Fakultas
Teknik Universitas Negeri Medan.
Penulis merasa banyak mendapat saran, bimbingan, serta bantuan dari
berbagai pihak selama menyelesaikan Tugas Akhir ini. Untuk itu, tidak lupa
penulis mengucapkan terimakasih khususnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Sumarno, M.Pd selaku Dosen Pembimbing yang telah
membimbing menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Abdul Hamid K, M.Pd. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Negeri Medan.
3. Drs. Hidir Efendi, M.Pd. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Unimed.
4. Ir. Batumahadi Siregar, M.T. selaku ketua Prodi Teknik Mesin D-3 Unimed.
5. Bapak Dr. Saut Purba, M.Pd selaku Dosen Pembimbing Teknik Merancang
yang turut membantu menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak Drs. Bonaraja Purba, M.Si selaku Dosen Pembimbing PKLI yang turut
membantu menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Ayah dan Ibu yang saya sayangi, yang selalu memberi semangat, materi dan
doa.
8. Kepada teman-teman sepengurusan di DPK HIMAPSI UNIMED yang telah
ii
9. Teman-teman Teknik Mesin D3 stambuk 2011 yang juga banyak memberi
dukungan, doa serta arahan.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu
penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk
kesempurnaan dari Tugas Akhir ini. Penulis berharap laporan Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca.
Medan, Pebruari 2015 Penulis,
iv
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Batasan Masalah ... 5
C. Rumusan Masalah ... 5
D. Tujuan Penulisan ... 5
E. Teknik Pengumpulan Data... 6
F. Manfaat Penulisan ... 6
BAB II. LANDASAN TEORI A. Kopi ... 7
B. Mesin yang sudah ada sebelumnya ... 11
C. Komponen-komponen penggerak ... 13
1. Prinsip Kerja Mesin...13
2. Motor AC Satu Fasa...16
3. Poros...18
v
5. Pulley...30
6. V – Belt...31
7. Bantalan (Bearing)...35
8. Pasak...37
9. Saklar...39
10.Baut Dan Mur...40
BAB III. PERANCANGAN KOMPONEN UTAMA A. Perencanaan komponen utama mesin pengupas kulit kopi ... 41
1. Daya Motor ... 41
2. Poros ... 41
3. Sabuk dan Puli ... 43
4. Perhitungan Roda Gigi... 47
5. Pasak ... 50
6. Bantalan ... 51
BAB IV. KONSEP PERANCANGAN ALAT DAN PERAWATAN A. Pemilihan Bahan ...………..…53
a. Perancangan Konsep Produk... 54
b. Blok Diagram Sistem Kerja Rangkaian ... 54
c. Perancangan Produk ... 55
d. Dokumen untuk Pembuatan Produk ... 55
vi
1. Perancangan Rangka ... ...58
2. Perancangan Alas Atas dan Corong... ...59
3. Perancangan Pemecah ... ...60
4. Pengupas ... ...61
5. Conveyor ... ...61
C. Pemeliharaan dan Perawatan Mesin ... 62
1. Pengertian dan Tujuan Utama Perawatan... 62
2. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin ... 63
a) Poros...64
b) Puli dan Sabuk...64
c) Pemecah dan pengupas...66
d) Saluran buang ...66
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN D. Kesimpulan ... …... 68
E. Saran ... ... …... 69
DAFTAR PUSTAKA ... ...70
vi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Buah Kopi ...9
Gambar 2. Bagian-bagian Buah Kopi ...10
Gambar 3. Pengupas kopi tradisional (menggunakan tangan) ...11
Gambar 4. Mesin Pengupas kopi modern ...12
Gambar 5. Rancangan Mesin Pengupas Kulit Kopi ...14
Gambar 6. Gambar Potongan Bagian Inti Mesin ...14
Gambar 7. Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan Magnet Bantu Motor Satu fasa ...16
Gambar 8. a. Skema umum rangkaian motor 1 fasa b. Skema motor kapasitor start (dilengkapi kapasitor) ...17
Gambar 9. Motor AC Satu Fasa ...18
Gambar 10. Gandar poros ...20
Gambar 11. Poros ...21
Gambar 12. Faktor Kosentrasi Tegangan β untuk pembebanan puntir statis pada poros bulat dengan pengecilan diameter yang diberi filet ...25
Gambar 12. Contoh gear ...27
Gambar 13. Konstruksi Sabuk “V”...31
Gambar 14. Ukuran V-belt ...31
Gambar 15. Pulley ...33
Gambar 18. Macam–Macam Jenis Pasak...37
Gambar 19. Saklar ...39
Gambar 20. Baut dan Mur ...40
Gambar 22. Puli ...43
Gambar 22. Diagram Alur Perancangan Mesin ...53
vii
Gambar 24. Rangka mesin ...59
Gambar 25. Corong biji ...59
Gambar 26. a) Pemecah
b) Gambar potongan bagian dalam pemecah
c) Bagian belakang pemecah ...60
Gambar 27. Pengupas ...61
2
BAB I
PENDAHULUAN
B. Latar Belakang
Di era perkembangan jaman ini semua serba dituntut cepat dan tepat
khususnya dalam bidang industri. Oleh karena itu, dunia industri dituntut
memiliki sumber daya manusia yang berkualitas tinggi dalam menyeimbangkan
kemajuan teknologi, khususnya dalam bidang industri. Seseorang harus memiliki
suatu keahlian dalam bidang tertentu, agar seseorang bisa menempatkan diri dan
berguna. Selain itu, kemajuan teknologi juga sangat berpengaruh terhadap
produksi. Semakin majunya teknologi yang digunakan maka semakin cepat laju
produksi yang dihasilkan oleh industri itu sendiri. Di samping mempengaruhi
lebih cepat dan banyak hasil produksinya, juga produk yang dihasilkan lebih baik
dari segi kualitas maupun kuantitas. Dalam dunia industri seseorang dituntut
untuk lebih aktif dan kreatif. Seseorang dituntut mampu memiliki kemampuan
terhadap hasil produk untuk diinovasi maupun diinovasi. Guna tercapainya
kemajuan dan perkembangan dalam industri itu sendiri. Untuk
menghasilkan/membuat alat/mesin yang baru dirasa memang sulit. seseorang
harus kreatif mampu mempunyai ide dan menuangkan gagasannya tersebut.
Indonesia adalah Negara agraris yang memiliki hasil-hasil pertanian yang
cukup bereneka ragam. Sejalan dengan perkembangan teknologi sekarang ini,
semua yang berkaitan dengan mesin ataupun bukan mesin selalu berhubungan
(dari produksi total 676 ribu ton) pada tahun 2013. Dari jumlah tersebut, sekitar
3
Papua. Produksi tersebut dihasilkan dari areal kopi seluas hampir 1,3 juta
hektar, yang terdiri dari TM (tanaman menghasilkan) 75%, dan sisanya TBM dan
tanaman tua. Dari luas areal dimaksud, hampir seluruhnya (96%) merupakan
perkebunan rakyat, sisanya perkebunan negara (2%) dan perkebunan swasta
(2%). Sumatera menghasilkan 70% produksi kopi nasional dengan sentra
produksi: Lampung, Sumatera Selatan, Bengkulu, Sumatera Utara dan NAD.
Salah satu daerah penghasil kopi adalah Sumatra Utara tepatnya di
Kabupaten Simalungun. Luas areal perkebunan kopi rakyat mencapai 6.225
hektar di tahun 2009 dengan jumlah produksi 6.461 ton (produktivitas 1.038
kg/ha/tahun). Jumlah petani yang mengusahai lahan tersebut adalah 15.460
rumah tangga. Terdapat lima sentra utama kopi arabika di Simalungun, yaitu
Kecamatan Silimakuta (termasuk kecamatan pemekarannya: Pamatang
Silimahuta), Purba, Dolok Pardamean, Raya, dan Dolok Silau. Kelima sentra
produksi tersebut memasok sekitar 80% kopi arabika dari produksi total kopi
arabika Kabupaten Simalungun (Disbun Simalungun, 2013). Komoditas kopi
merupakan salah satu komoditas unggulan sub sektor perkebunan di Simalungun,
selain kelapa sawit, kakao, dan karet. Akhir-akhir ini, komoditas kopi arabika
(varietas Sigalar Utang) menjadi primadona bagi petani di dataran tinggi
Simalungun.
Dari 31 kecamatan di Simalungun, terdapat 10 kecamatan penghasil kopi
arabika, yaitu Kecamatan Silimakuta, Pamatang Silimahuta, Dolok Pardamean,
Sidamanik, Girsang Sipangan Bolon, Dolok Panribuan, Jorlang Hataran, Panei
Raya, Dolok Silau, dan Pamatang Sidamanik. Dari 10 kecamatan tersebut,
4
yaitu Silimakuta (bersama kecamatan pemekarannya: Pamatang Silimahuta),
Purba, Raya, Dolok Pardamean dan Dolok Silau dengan pangsa hampir 80% areal
tanam kopi arabika Kabupaten Simalungun.
Oleh karena banyaknya kopi di daerah ini maka masyarakat memanfaatkan
kopi sebagai tanaman penghasilan keluarga untuk dijual ke Industri-industri besar
untuk diolah. Untuk mengolah kopi menjadi biji yang telah terpisah dari kulitnya
masyarakat masih menggunakan cara tradisional. Sebagian besar masyarakat
Indonesia masih menggunakan tenaga mereka sendiri untuk mengupas kulit kopi
tersebut. Pekerjaan ini membutuhkan tenaga dan waktu yang banyak. Untuk
meningkatkan kapasitas dan efisiensi waktu pengupasan kulit kopi, maka akan
dibuat sebuah mesin pengupas kulit kopi.
Dengan adanya mesin ini diharapkan dapat membantu masyarakat
meningkatkan kapasitas dan efisiensi proses pengupasan kulit sehingga dapat
membantu meningkatkan pendapatan masyarakat.
Dari hasil data produksi kopi yang ada di Kecamatan Pamatang Silimahuta
sangat memerlukan peralatan produksi kopi yang dapat menunjang produksi kopi
yang lebih maksimal. Dari data inilah penulis mencoba membantu masyarakat
dalam proses pengupasan kulit kopi, dengan mencipatakan modifikasi mesin
pengupas kulit kopi. Mesin ini diharapkan dapat membantu masyarakat dalam
proses produk dan menikatkan efsiensi waktu pengerjaan.
C. Batasan Masalah
Untuk menghindari pembahasan yang terlalu luas, maka penulis akan
5
1. Mendesain dimensi mesin dan konstruksi rangka pada modifikasi mesin
pengupas kulit kopi,
2. Perencanaan dan perhitungan-perhitungan pada komponen-komponen
modifikasi mesin pengupas kulit kopi agar mampu beroperasi dengan
kapasitas maksimum,
3. Perawatan dan perbaikan modifikasi mesin pengupas kulit kopi,
D. Rumusan Masalah
1. Bagaimana merencanakan ukuran setiap komponen-komponen dan
menetapkan desain produk modiikasi mesin pengupas kulit kopi?
2. Bagaimana mendesain modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini agar
tidak mempersulit pengguna dalam mengoperasikannya dan
perawatannya?
E. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan Perancangan Modifikasi Mesin Pengupas
Kulit Kopi adalah sebagai berikut :
1. Mendesain dimensi mesin dan konstruksi rangka pada modifikasi mesin
pengupas kulit kopi agar membantu/masyarakat home industri (industri
rumah tangga) dalam menjalankan usahanya,
2. Mendesain modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini agar tidak
mempersulit pengguna dalam mengoperasikannya dan perawatannya.
F. Teknik pengumpulan data
Data mengenai perancangan ini dimulai dari teori dan konsep dasar
6
1. Mengadakan studi literatur dengan mengkaji buku–buku yang terkait dan
sumber bacaan lainnya di perpustakaan.
2. Konsultasi dengan dosen pembimbing maupun dosen pengajar yang
berkecimpung dan ahli dalam perancangan bangun mesin.
3. Melakukan studi dan survei di lapangan mengenai hal yang berkaitan
dengan proses pengupas kulit kopi.
4. Berpedoman dari buku penuntun perancangan mesin yang telah
diketahui.
5. Mencari informasi yang berhubungan dengan perencanaan mesin di
media internet.
G. Manfaat Penulisan
Sedangkan manfaat desain ini adalah dengan menggunakan motor listrik
1 Hp pada modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini, dapat digunakan sebagai
alternatif dalam meningkatkan produktifitas dan kualitas dari kopi, serta untuk
mengantisipasi kelangkaan tenaga kerja dibidang pertanian yang berdampak pada
peningkatan ongkos kerja dan biaya produksi, serta diharapkan mesin ini dapat
68
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A.Kesimpulan
Ada beberapa kesimpulan yang dapat di ambil pada perancangan ini,
yaitu:
1. Hasil dari perhitungan pada rancangan ini didapatkan sebagai berikut: Putaran output motor listrik : 1450 rpm
Daya maksimum : 1 Hp (0.735 Kw)
Frekuensi : 50 Hz
Torsi : 574,964 kg mm
Putaran pada puli : 350 rpm
Panjang sabuk : 1473 mm
Diameter roda gigi : 120 mm
Panjang poros : 600 mm
Panjang rol : 300 mm
Diameter puli penggerak : 104 mm Diameter puli yang digerakkan: 199 mm
Rangka p x l x t :Dimensi (1000x600x500mm)
2. Hasil dari perancangan mesin pengupas kulit kopi ini ada mesin pengupas
kulit kopi.
3. Pada modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini proses pengupas terjadi dua
69
dan kemudian pengepresan kedua terjadi pada poros penekan yang di bawa
oleh conveyor
4. Prinsip kerja dari modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini adalah
memanfaatkan daya dan putaran motor listrik yang ditransmisikan melalui
puli, sabuk, poros dan diteruskan secara terus menerus ke pengupas
sehingga kopi terpisah kulit dan bijinya.
A.Saran
Adapun saran yang dapat penulis berikan antara lain:
1. Modifikasi mesin pengupas kulit kopi ini masih memiliki
kelemahan-kelemahan terutama di bagian conveyor dan proses manufacturingnya.
2. Untuk pemakain produksi yang besar daya penggerak mesin ini dapat
diganti menggunakan motor bakar.
3. Membersihkan mesin setiap selesai menggunakannya merupakan salah
satu usaha pemeliharaan mesin yang sangat penting untuk menjaga
keawetan mesin.
4. Mengganti komponen mesin yang rusak secepat mungkin, untuk
menghindari kerusakan mesin yang lebih fatal.
5. Memberi pelumas pada bagian-bagian mesin yang bergerak seperti puli.
6. Pada waktu menghidupkan mesin, usahakan mesin tidak diberi beban.
7. Pada waktu proses pengupasan usahakan mesin dalam keadaan bersih dari
kotoran.
8. Untuk mencapai pengupasan kopi sebelum pengupasan sebaiknya kopi di
70
DAFTAR PUSTAKA
Darmawan, 2000. Pengantar Perancangan Teknik (Perancangan Produk). Jakarta: Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional
Hartanto, N. Sugiarto dan Takesi Sato. 1986. Menggambar Mesin. Jakarta: Pradnya Pramita
Shigley, J. Edward. 1991. Perancangan Teknik Mesin. Edisi IV. Jakarta: Erlangga
Sularso, K. Suga. 2004. Dasar Perancangan Dan Pemeliharaan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Pramita
S Khurmi dan J.K Gupta. 1997. Perancangan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Pramita
