BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Dari total keseluruhan produksi kopi tahun 2015 di Provinsi Lampung. efisien waktu, tenaga kerja dan lain-lain.

7 2.1 Tanaman Kopi

Menurut Dinas Perkebunan Provinsi Lampung, produksi kopi di Kabupaten Lampung Timur pada tahun 2015 mencapai 288 Ton/tahun.

Dari total keseluruhan produksi kopi tahun 2015 di Provinsi Lampung mencapai 1.365 Ton/tahun. Dalam kata lain pemerintah harus lebih memperhatikan perkembangan perkebunan kopi, dari mulai budidaya kopi sampai dengan bagaimana teknologi proses pengupasan kulit kopi agar efisien waktu, tenaga kerja dan lain-lain.

Adapun tahapan proses pengolahan biji kopi biji kopi tersebut yaitu dengan proses pengolahan biji kopi primer dan pengolahan biji kopi sekunder. Pada pengolahan biji kopi primer biasanya dilakukan dengan cara pengolahan semi-basah (kopi arabika) dan cara pengolahan kering (kopi robusta). Pada metode semi-basah, setelah kopi dipanen oleh petani, biasanya biji kopi digelondong direbus lalu dikupas kulitnya dengan alat manual dan selanjutnya dikeringkan.

Untuk itu, kebiasaan merebus kopi gelondong harus dihindari

karena dapat merusak kandungan zat kimia dalam kopi sehingga

menurunkan mutu kopi olahan. Berbeda dengan metode pengolahan

kering. Pada metode ini setelahdipanen kopi tersebut langsung dilakukan

penjemuran tanpa melalui proses pengupasan kulit buah dengan sinar

matahari selama 12-14 hari yang merupakan waktu yang cukup lama sehingga potensi pertumbuhan jamur termasuk jamur penghasil okhratoksin menjadi sangat besar yang dapat merusak biji kopi (Sri Mulato, 1994).

Gambar 2.1 Rantai Produksi Kopi ( Sri Mulato, 1994 )

Agar tidak terjadi penyimpangan mutu, maka suatu tindakan koreksi segera dilakukan. Upaya strategis untuk mengatasi masalah diatas tersebut adalah dengan perbaikan proses produksi produk primer kopi dan pengembangan proses produk sekundernya (Sri Mulato, 2001).

Sebagai langkah antisipatif,telah dikembangkan suatu paket teknologi

yang mengintegrasikan seluruh urutan proses produk primer siap ekspor

dan produk sekunder siap dipasarkan. Pada proses produk primer itu

sendiri, telah dirancang suatu mesin baru yaitu mesin pengupas kulit biji

kopi yang dilakukan secara mekanik dengan tujuan untuk mempercepat proses pengeringan yaitu dengan metode pisau belimbing yang berputar pada poros yang dapat menggantikan fungsi alat manual yang sudah ada sehingga akan menjamin mutu kopi dan meningkatkan kualitasnya.Sistem ini memakai prinsip kerja biji kopi ditekan dengan pelat baja yang berbentuk belimbingan. Akan tetapi, metode ini masih memiliki kekuranganyaitu biji kopi yang dihasilkan banyak yang pecah sehingga harus dilakukan redesain alat untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimal.

Dari situ maka Penulis akan mencoba membuat terobosan baru tentang mesin pengupasan kulit kopi yang nantinya diharapkan dapat mempermudah dan mempercepat proses pengupasan kulit kopi. Dengan ini penulis mengangkat judul “Mesin Pengupas Kulit Kopi Basah Dengan Kapasitas 150 Kg/jam”. Hasil rancangan ini diharapkan menjadi

produk baru dengan mekanisme yang lebih efisien. Perancangan yang dilaksanakan bertujuan untuk memperoleh hasil yang maksimal dengan tidak mengurangi fungsi dan tujuan pembuatan mesin pengupas kulit kopi tersebut.

2.2 Dasar Teori

Pada eraTanam Paksa atau Cultuurstelsel (1830—1870) masa

penjajahan Belanda di Indonesia, pemerintah Belanda membuka sebuah

perkebunan komersial pada koloninya di Hindia Belanda, khususnya di

pulau Jawa, pulau Sumatera dan sebahagian Indonesia Timur. Jenis kopi yang dikembangkan di Indonesia adalah kopi jenis Arabika yang didatangkan langsung dari Yaman. Pada awalnya pemerintah Belanda menanam kopi di daerah sekitar Batavia (Jakarta), Sukabumi, Bogor, Mandailing dan Sidikalang. Kopi juga ditanam di Jawa Timur, Jawa Tengah, Jawa Barat, Sumatra, Sulawesi, Timor dan Flores. Pada permulaan abad ke-20 perkebunan kopi di Indonesia mulai terserang hama, yang hampir memusnahkan seluruh tanaman kopi. Akhirnya pemerintah penjajahan Belanda sempat memutuskan untuk mencoba menggantinya denga jenis Kopi yang lebih kuat terhadap serangan penyakit yaitu kopi Liberika dan Ekselsa. Namun didaerah Timor dan Flores yang pada saat itu berada di bawah pemerintahan bangsa Portugis tidak terserang hama meskipun jenis kopi yang dibudidayakan disana juga kopi Arabica.

Pemerintah Belanda kemudian menanam kopi Liberika untuk menanggulangi hama tersebut. Varietas ini tidak begitu lama populer dan juga terserang hama. Kopi Liberika masih dapat ditemui di pulau Jawa, walau jarang ditanam sebagai bahan produksi komersial. Biji kopi Liberika sedikit lebih besar dari biji kopi Arabika dan kopi Robusta.

sebenarnya, perkebunan kopi ini tidak terserang hama, namun ada revolusi

perkebunan dimana buruh perkebunan kopi menebang seluruh perkebunan

kopi di Jawa pada khususnya dan di seluruh Indonesia pada umumnya.

Sebelum Perang Dunia II di Jawa Tengah terdapat jalur rel kereta api yang digunakan untuk mengangkut kopi, gula, merica, teh dan tembakau ke Semarang untuk kemudian diangkut dengan kapal laut. Kopi yang ditanam di Jawa Tengah umumnya adalah kopi Arabika. Kopi Arabika juga banyak diproduksi di kebun-kebun seperti (Kayumas, Blawan, Kalisat/Jampit)di Bondowoso, Jawa Timur. Sedangkan kopi robusta di Jawa Timur, banyak diproduksi dari kebun - kebun seperti Ngrangkah Pawon (Kediri), Bangelan (Malang), Malangsari, Kaliselogiri (Banyuwangi). Di daerah pegunungan dari Jember hingga Banyuwangi terdapat banyak perkebunan kopi Arabika dan Robusta. Kopi Robusta tumbuh di daerah rendah sedangkan kopi Arabika tumbuh di daerah tinggi.

Setelah kemerdekaan banyak perkebunan kopi yang diambil alih oleh pemerintah yang baru atau ditinggalkan. Saat ini sekitar 92%

produksi kopi berada di bawah petani-petani kecil atau koperasi. Robusta menggantikan kopi Liberika. Walaupun ini bukan kopi yang khas bagi Indonesia, kopi ini menjadi bahan ekspor yang penting di Indonesia.

(https://id.wikipedia.org/wiki/Produksi_kopi_di_Indonesia, diakses pada 19 april 2016).

Menurut penelitian dari Universitas Mercu Buana (2013)

―diketahui hasil dari percobaan gaya kupas terhadap buah kopi

menghasilkan gaya maksimal ( ) sebesar 1,5 kg pada satu luasan dan

ruang pada roll pengupas.‖ dan buah kopi memiliki massa jenis , yaitu sebesar 561 ⁄ .

2.2.1 Motor Listrik

Mesin-mesin yang dinamakan motor listrik dirancang untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanis, untuk menggerakkan berbagai peralatan, mesin-mesin dalam industri, pengangkutan dan lain lain. Setiap mesin sesudah dirakit, porosnya menonjol melalui ujung penutup (lubang pelindung) pada sekurang-kurangnya satu sisi supaya dapat dilengkapi dengan sebuah pulley atau sebuah generator ke suatu mesin yang akan digerakan dari motor listrik, dapat dilihat seperti pada gambar 2.3 dibawah ini. (Daryanto, 2002)

Gambar 2.2 Motor Listrik

(Sumber :http://www.google.com, diakses 19 april 2016)

 Rumus Perhitungan

 Daya motoryang digunakan pada perancangan mesin

pengupas kulit kopi (Misbachul, 2013)

P =

(2.1)

Dimana :

P = Daya motor yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (HP)

= Putaran pada puli penggerakyang terdapat pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (rpm) = Faktor koreksi pada motor yang akan digunakan

pada perancangan mesin pengupas kulit kopi T = Torsi yang terjadi pada motor yang akan digunakan

pada perancangan mesinpengupas kulit kopi (Nm)

2.2.2 Pulley dan Sabuk-V

Pulley merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya, seperti halnya memutar poros yang satu ke poros yang lainnya sebagai alat bantunya sabuk (v-belt).

Bentuk dari pulley dapat dilihat seperti pada gambar 2.4 dibawah ini.

Gambar 2.3 Pulley

(Sumber : http://www.google.com, diakses 19 april 2016)

Pulley sabuk dibuat dari besi cor atau baja. Pulley kayu tidak banyak lagi dijumpai. Untuk kontruksi ringan diterapkan pulley dari paduan alumunium. Pulley sabuk baja terutama cocok untuk kecepatan sabuk yang tinggi, khususnya diatas 35 ⁄ . (Stolk and Kros, 1981)

Sabuk atau belt berfungsi untuk memindahkan putaran dari poros satu ke poros lainnya, baik putaran tersebut pada kecepatan putar yang sama, maupun putarannya dinaikkan maupun diperlambat, searah dan kebalikannya. Pada perpindahan sabuk, gerak putarnya dipindahkan dari pulley sabuk yang satu ke pulley sabuk yang lain. Supaya terdapat suatu gesekan yang cukup kuat antara sabuk dan pulleynya, sabuk dipasang sekencang- kencangnya pada pulley-pulleynya. Diagram pemilihan sabuk-v dapat dilihat pada gambar 2.5 seperti dibawah ini.

Gambar 2.4 Diagram Pemilihan Sabuk-V

(Sumber : Sularso dan Suga, 1991)

Apabila putaran puli kecil (rpm) telah diketahui, barulah dapat menentukan sabuk-v yang termasuk kriteria manakah antara tipe A, B, C, D, atau E serta mengetahui berapa ukuran penampang dari sabuk-v itu sendiri yang akan digunakan pada perancangan yang akan dilakukan. Untuk mengetahui ukuran penampang sabuk- v, dapat dilihat pada gambar 2.6 yang menjelaskan tentang ukuran penampang sabuk-v dari masing-masing tipe.

Gambar 2.5 Ukuran Penampang Sabuk-V (Sumber : Sularso dan Suga, 1991)

Sabuk V dibelitkan disekeliling alur pulley yang berbentuk V. Bagian sabuk yang sedang membelit pada pulley ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar.

Gaya gesekannya juga akan bertambah karena pengaruh bentuk

baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada

tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu

keunggulan sabuk V dibandingkan dengan sabuk rata. (Sularso dan

Suga, 1991)

Syarat yang harus dipenuhi untuk bahan sabuk adalah kekuatan dan kelembutan, yang berguna untuk bertahan terhadap kelengkungan yang berulang kali disekeliling pulley. Selanjutnya yang penting ialah koefisien gesek antara sabuk dan pulley, dan ketahanan terhadap pengaruh luar seperti uap lembab, kalor, debu dan sebagainya. (Stolk and Kros, 1981)

 Rumus Perhitungan

 Perbandingan transmisi yang terjadi antara pulley penggerak dengan pulley yang digerakan pada perancangan mesinpengupas kulit kopi(Sularso dan Suga, 1991)

= (2.2)

Dimana :

= Putaran poros pertama yang terdapat pada motor penggerak (rpm)

= Putaran poros kedua yang terdapat pada ruang pengupasan (rpm)

= Diameter pulley penggerakyang terdapat pada motor penggerak (mm)

= Diameter pulley yang digerakkan yang terdapat

pada ruang pengupasan (mm)

 Kecepatan sabuk yang dihasilkan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

v =

(2.3)

Dimana :

= Diameter pulley penggerak yang terdapat pada motor penggerak(mm)

= Putaran poros penggerak yang terdapat pada poros motor penggerak (rpm)

v = Kecepatan sabuk yang dihasilkan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi ( ⁄ )

 Panjang keliling sabuk yang dipasang antara pulley penggerak dengan pulley yang digerakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

L = 2C + ( ) + ( ) (2.4)

Dimana :

L = Panjang keliling sabuk yang dipasang antara

pulley penggerak dengan pulley yang digerakan

pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

(mm)

C = Jarak sumbu porosporos antara poros penggerak yang terdapat pada motor penggerak dengan poros yang digerakan yang terdapat pada poros ruang pengupasan(mm)

= Diameter pulley kecilpada perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm)

= Diameter pulley besar pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm)

2.3.3 Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama- sama dengan putaran.Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

Macam-macam poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya, antara lain sebagai berikut:

1. Poros Transmisi

Poros ini mendapatkan beban puntir murni dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk dan lain lain.

2. Spindel

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran.

3. Gandar

Poros yang tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang- kadang tidak boleh berputar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakan oleh penggerak mula, dimana akanmengalami beban puntir juga. Seperti dipasang diantara roda-roda kereta barang.

Untuk merencanakan sebuah poros, hal-hal berikut ini perlu diperhatikan, misalnya kekuatan poros.Suatu poros dapat mengalami beban puntir atau lentur antara puntir dan lentur.Kelelelahan, tumbukan, atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil atau bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan.Sebuah poros harus cukup kuat menahan beban-beban. Gambar poros dapat dilihat pada gambar 2.7 seperti dibawah ini. (Sularso dan Suga, 1991)

Gambar 2.6 Poros

(Sumber :http://www.google.com, diakses 19 april 2016)

Menurut Suastawa, dkk (2003) ―Kecepatan putaran poros akan berpengaruh terhadap hasil. Semakin cepat atau tinggi putaran poros, maka presentase bahan yang akan terkupas juga akan semakin besar.‖

 Rumus Perhitungan

 Daya yang direncanakan pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

= ( ) (2.5)

Dimana :

= Daya rencana pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (kW)

=Daya nominal motor penggerak pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

(kW)

= Faktor koreksidaya yang ditransmisikan pada

poros yang terdapat pada perancangan mesin

pengupas kulit kopi dapat dilihat pada tabel

2.1 diberikutini :

Tabel 2.1 Faktor Koreksi Daya Yang Ditransmisikan (Sularso dan Suga, 1991)

Data Yang Ditransmisikan

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

diperlukan

0,8 - 1,2

Daya normal 1,0 - 1,5

 Gaya yang terjadi pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi yang akan dirancang (Sularso dan Suga, 1991)

T = 9,74 . (2.6)

Dimana :

T = Momen torsi yang terjadi pada poros yang terdapat diruang pengupasan kulit kopi (kg.mm)

= Daya rencana terjadi pada poros yang terdapat diruang pengupasan kulit kopi (kW)

= Putaran motor penggerak penggerak pada

perancangan mesin pengupas kulit kopi

(rpm)

 Tegangan geser yang diizinkan pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

( ) (2.7)

Dimana :

= Tegangan geser yang diizinkan pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan (kg/ )

= Kekuatan tarik bahan bahan poros yang terdapat diruang pengupasan (kg/ ) = Faktor koreksi bahan poros yang terdapat

diruang pengupasan

= Faktor keamanan bentuk poros yang terdapat diruang pengupasan

 Tegangan geser maksimal pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

= * √( ) ( ) + (2.8) Dimana :

= Tegangan geser maksimal pada poros yang

terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi

(kg.mm)

= Diameter poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (mm)

= Faktor koreksi untuk momen lentur pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi

- 1.5 jika poros mengalami lentur tetap - 1.5 – 2 jika poros dipakai tumbuk ringan

- 3 jika poros dipakai beban tumbuk berat = Momen lentur yang terjadi pada poros diruang pengupasan kulit kopi (kg.mm)

= Faktor koreksi untuk momen torsi yang terjadi pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi

- 1.5 jika poros mengalami beban secara halus - 1.5 – 2 jika poros dikenai beban sedikit

kejutan

- 3 jika poros dikenai beban kejut

= Momen puntir yang terjadi pada poros

diruang pengupasan kulit kopi (kg.mm)

 Diameter poros pada ruang pengupasan kulit kopi (Sularso

dan Suga, 1991)

*

√( ) ( ) + (2.9) Dimana :

= Diameter poros yang terdapat diruang pengupasan kulit kopi (mm)

= Tegangan geser yang diizinkanporos yang terdapat diruang pengupasan kulit kopi (kg/ )

= Faktor koreksi untuk momen lentur pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan

- 1.5 jika poros mengalami lentur tetap - 1.5 – 2 jika poros dipakai tumbuk ringan - 3 jika poros dipakai beban tumbuk berat = Momen lentur yang terjadi pada poros diruang pengupasan kulit kopi (kg.mm)

= Faktor koreksi untuk momen torsi yang terjadi pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi :

- 1.5 jika poros mengalami beban secara halus - 1.5 – 2 jika poros dikenai beban sedikit kejutan

- 3 jika poros dikenai beban kejut

= Momen puntir yang terjadi pada poros yang

terdapat diruang pengupasan (kg.mm)

 Tegangan geser yang dizinkan pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

(2.10)

Dimana :

= Tegangan geser yang dizinkan pada poros yang terdapat pada ruang pengupasankulit kopi (kg/ )

= Momen puntir yang terjadi pada poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (kg.mm)

= Diameter poros yang terdapat pada ruang pengupasan kulit kopi (mm)

Untuk mengetahui apakah poros yang direncanakan

aman digunakan atau tidak, maka perlu diuji dengan cara

membandingkan besar nilai dan . Jika , maka

poros yang digunakan aman. (Sularso dan Suga, 1991)

2.2.4 Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur.Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya berkerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik, maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat berkerja dengan semestinya.

Berdasarkan klasifikasinya, bantalan dapat dibagi menjadi dua, yaitu 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 perantaraan lapisan pelumas.

b. Bantalan Gelinding

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam, melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol, dan rol bulat.

2. Atas Dasar Arah Beban Terhadap Poros

a. Bantalan Radial

Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus dengan sumbu poros.

b. Bantalan Gelinding Khusus

Bantalan ini mampu menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Perbandingan antara bantalan luncur dan bantalan gelinding, yaitu bantalan luncur mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban besar, sedangkan bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil.

Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur.Elemen gelinding seperti bola atau rol, dipasang diantara cincin luar dan cincin dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan membuat gerakan gelinding sehingga gesekan diantaranya akan jauh lebih kecil. Gambar bantalan gelinding dapat dilihat pada gambar 2.8 seperti dibawah ini (Sularso dan Suga, 1991)

Gambar 2.7 Bantalan Gelinding

(Sumber :Sularso dan Suga, 1991)

 Rumus Perhitungan

 Faktor kecepatan bantalan yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

 Untuk jenis bantalan bola

( ) (2.11)

 Untuk jenis bantalan rol

( ) (2.12)

Dimana :

= Faktor kecepatan bantalan yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

n = Putaran poros yang terdapat pada perancangan mesin pengupas kulit kopi yang akan dirancang (rpm)

 Faktor umur bantalanyang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

 Untuk kedua jenis bantalan

(2.13)

Dimana :

= Faktor umur bantalan yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

= Faktor kecepatan bantalan yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

C = Beban nominal dinamis spesifik (kg)

P = Gaya yang berkerja pada poros yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (kg)

 Umur nominal bantalan yang digunakan (Sularso dan Suga, 1991)

 Untuk jenis bantalan bola

(2.14)

 Untuk jenis bantalan rol

(2.15)

Dimana :

= Umur nominal bantalan yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (jam)

= Faktor umur bantalan yang digunakan pada

perancangan mesin pengupas kulit kopi

2.2.5 Pasak

Pasak adalah bagian dari mesin yang berfungsi untuk penahan atau pengikat benda yang berputar. Bagian ini biasanya berupa shaft yang berfungsi sebagai transfer daya dengan roda gigi maupun pulley, yang berfungsi untuk mengatur perbandingan putaran. Dengan pasak ini akan diperoleh sambungan yang kuat dan fleksibel atau mudah untuk dipasang dan dilepas.

(https://id.scribd.com)

Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung, yang umumnya berpenampang segi empat.Pasak benam prismatik ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur.Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi, dan lain-lain.Yang paling umum dipakai adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang besar. Gambar macam-macam pasak dapat dilihat pada gambar 2.10 seperti dibawah ini (Sularso dan Suga, 1991)

Gambar 2.8 Macam-Macam Pasak

(Sumber : Sularso dan Suga, 1991)

 Rumus Perhitungan

 Gaya geser pada poros yang terdapat pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

F =

( ⁄ ) (2.16)

Dimana :

F = Gaya geser pada pasakyang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (kg) = Torsi yang terjadi pada pasak yang digunakan

pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (kg.mm)

= Diameter pasakyang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm)

 Tegangan geser yang terjadi pada pasak yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

= (2.17)

Dimana :

= Tegangan geser yang terjadi pada pasak yang

digunakan pada perancangan mesin pengupas

kulit kopi(kg/ )

F = Gaya geser pada pasak yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (kg) b = Lebar pasak pada pasak yang digunakan pada

perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm) l = Panjang pasak pada pasak yang digunakan pada

perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm)

 Tegangan geser yang diizinkan pada pasak yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso dan Suga, 1991)

( ) (2.18) Dimana :

= Tegangan geser yang diizinkan pada pasak yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (kg/ )

= Kekuatan tarik bahan pasak yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi(kg/ )

= Faktor keamanan tergantung pada jenis bahan

pasak yang pada perancangan mesin pengupas

kulit kopi (umumnya diambil 6,0)

= Faktor keamanan yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

(1 – 1,5 jika beban dikenakan secara perlahan) (1,5 – 3,0 jika dengan tumbukan ringan)

(2,0 – 3,0 jika secara tiba-tiba / tumbukan berat) Untuk mengetahui apakah pasak yang direncanakan aman digunakan atau tidak, maka perlu diuji dengan cara membandingkan besar nilai dan . Jika , maka pasak yang digunakan aman. (Sularso dan Suga, 1991)

 Mengetahui pasak yang direncanakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi aman atau tidak dapat dibuktikan dengan persamaan 2.19 dan 2.20 (Sularso dan Suga, 1991)

(hasilnya lebih besar antara 0,25 – 0,35) (2.19)

(hasilnya lebih besar antara 0,75 – 1,5) (2.20)

Dimana :

b = Lebar pasak pada poros yang digunakan pada

perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm)

l = Panjang pasak pada poros yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm)

= Diameter poros yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi(mm) 2.2.6 Roda Gigi

Pada roda gigi, rantai dan sabuk bergigi mempunyai sistem gigi sehingga gerakan menjadi dipaksakan atau tanpa terjadi slip.

Dalam suatu sistem transmisi, roda gigi merupakan elemen yang paling banyak diterapkan karena cocok untuk memindahkan daya yang sangat besar pada kecepatan putaran tingi. Namun roda gigi memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan dan pemeliharaan.

2.3.6.1 Klasifikasi Roda Gigi

Roda gigi merupakan komponen penghubung untuk

mentransmisikan daya dari motor menuju suatu komponen

melalui poros. Roda gigi yang digunakan dalam

perencanaan perancangan ini sebagai pereduksi putaran dari

motor dan bentuknya adalah termasuk roda gigi lurus

dengan diameter yang berbeda-beda. Gambar klasifikasi

roda gigi dapat dilihat pada gambar 2.11 berikut ini (Sularso

dan Suga 1991)

Gambar 2.9 Klasifikasi Roda Gigi

a. Roda Gigi Lurus.

Merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Pembuatannya paling mudah, tetapi menghasilkan gaya aksial sehingga cocok di pilih untuk gaya keliling besar. Namun memiliki sifak bising pada putaran tinggi.

b. Roda Gigi Miring.

Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada

jarak bagi lingkar. Pada roda gigi miring, jumlah pasangan

gigi saling membuat perbandingan kontak yang lebih besar

dari pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan putaran

dapat berlangsung dengan halus, sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan beban besar. Roda gigi miring memerlukan kotak roda gigi yang lebih kokoh, karena jalur gigi yang berbentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan poros.

c. Roda Gigi Miring Ganda.

Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada jarak bagi lingkar yang lebih luas dari pada gigi lurus. Roda gigi ini dapat memindahkan perbandingan reduksi, kecepatan keliling dan daya yang besar, tetapi pembuatannya agak sukar.

d. Roda Gigi Dalam.

Dipakai jika diinginkan alat transmisi dengan ukuran kecil, dengan perbandingan reduksi besar karena pinyon terletak di dalam roda gigi. Baik untuk mentransmisikan putaran dengan ruduksi yang besar.

e. Pinyon dan Batang Bergigi.

Pasangan antara batang bergigi dan pinyon di gunakan untuk merubah gerakan putaran menjadi gerak lurus atau sebaliknya gerak lurus menjadi gerak putar f. Roda Gigi Kerucut Lurus.

Roda gigi kerucut lurus dengan gigi lurus adalah

yang paling banyak di buat dan paling sering digunakan

tetapi sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil. Konstruksi tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung poros-porosnya.

g. Roda Gigi Kerucut Spiral.

Mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar dari pada roda gigi kerucut lurus, sehingga dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar. Sudut poros roda gigi kerucut spiral biasanya di buat 90 Derajat.

h. Roda Gigi Permukaan.

Cocok untuk memindahkan daya besar, namun berisik pada putaran tinggi karena perbandingan kontaknya yang kecil

i. Roda Gigi Miring Silang.

Roda gigi miring silang mempunyai perbandingan bidang kontak yang besar sehingga cocok mentransmisikan putaran tinggi.

j. Roda Gigi Cacing Silindris.

Dapat meneruskan putaran dengan perbandingan reduksi yang besar namun berisik pada putaran tinggi.

k. Roda Gigi Cacing Globoid.

Dapat meneruskan putaran dengan perbandingan

reduksi yang besar dan mampu mentransmisikan daya yang

lebih besar bila di bandingkan dengan roda gigi cacing

silindris karena roda gigi cacing globoid mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar.

l. Roda Gigi Hipoid.

Mempunyai jalur gigi yang berbentuk spiral pada bidang kerucut yang sumbunya bersilang dan pemindahan daya pada permukaan gigi berlangsung secara meluncur dan menggelinding.

Tabel 2.2 Tegangan Lentur yang Diizinkan pada Roda Gigi (Sularso dan Suga 1991)

Kelompok bahan Lambang bahan

Kekuatan tarik

 ^{Kg / mm}

²





B

Kekerasan (Brinell)

H

B

Tegangan Lentur yang diizinkan

 ^{Kg / mm}

²





a

Besi Cor FC 15 FC 20 FC 25 FC 30

15 20 25 30

140 – 160 160 -180 180 – 240

190 - 240

7 9 11 13 Baja Cor SC 42

SC 46 SC 49

42 46 49

140 160 190

12 19 20 Baja karbon untuk

konstruksi mesin

S25C S35C S45C

45 52 58

123 – 183 149 – 207 167 - 229

21 26 30

Baja paduan S 15 CK 50 400 3C

dengan pengerasan kulit

(dicelip dingin dalam minyak) SNC 21

SNC 22

80 100

600 (dicelup

dingin dalam air)

35 – 40 40- 55

Baja Chrom nikel SNC 1 SNC 2 SNC 3

75 85 95

212 – 225 248 – 302 269 -321

35 -40 40 – 60 40 – 60 Perunggu

logam delta Perunggu phospor

Perunggu nikel

18 35 -60 19 -30 64 -90

85 - 70 -100 180 - 260

5 10 -20

5 – 7 20 – 3-

Dammar phenol 3-5

 Rumus perhitungan

a. Jarak bagi lingkar roda gigi yang digunakan pada mesin pengupas kulit kopi (Sularso, hal 214)

t = (2.21)

Dimana :

t = jarak bagi lingkar roda gigi yang

digunakan pada mesin pengupas kulit kopi (mm)

d = diameter lingkaran jarak bagi pada roda gigi yang digunakan pada mesin pengupas kulit kopi (mm)

z = jumlah gigi pada roda gigi yang digunakan pada mesin pengupas kulit kopi

b. Modul roda gigi yang digunakan pada mesin pengupas kulit kopi (Sularso,hal 214)

z m  d

(2.22)

Dimana :

m =modul pada roda gigi yang digunakan pada mesin pengupas kulit kopi

d = diameter lingkaran jarak bagi pada roda gigi yang digunakan padamesin pengupas kulit kopi (mm)

z = jumlah gigi pada roda gigi yang digunakan pada mesin pengupas kulitkopi

c. Diameter lingkaran kepala roda gigi yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso, hal 214)

dk = ( z + 2 ).m (2.23)

Dimana :

dk =diameter lingkaran kepala roda gigi yang digunakan pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm) z = jumlah gigi pada roda gigi yang digunakan pada

perancangan mesin pengupas kulit kopi m = modul roda gigi pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

c. Diameter lingkaran kaki roda gigi pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (Sularso,hal 214)

dƒ = ( z – 2 ).m (2.24)

Dimana :

dƒ = diameter lingkaran kaki roda gigi pada perancangan mesin pengupas kulit kopi (mm)

z = jumlah gigi pada roda gigi yang digunakan mesin pengupas kulit kopi

m = modul roda gigi pada perancangan mesin pengupas kulit kopi

d. Jarak sumbu poros pada roda gigi yang digunakan

pada mesin pengupas kulit kopi (Sularso,hal 220)

2

2

1

d

a d 

 (2.25)

Dimana :

α = jarak sumbu poros pada roda gigi yang digunakan

pada mesin pengupas kulit kopi(mm) d

1

= diameter jarak bagi roda gigi 1 pada

mesin pengupas kulit kopi (mm)

d

2

= diameter jarak bagi roda gigi 2 pada mesin pengupas kulit kopi (mm)

2.2.7 Perhitunngan Kapasitas

Dalam perancangan mesin pengupas kulit kopi ini, kapasitas yang direncanakan adalah 150kg/jam. jarak celah roll dangan landasan tetap tidak boleh melebihi dari diameter rata – rata buah kopi, untuk itu jarak celah kopi disetting hanya untuk dilewati oleh 1 buah kopi.

 Perhitungan keliling roll pengupas kulit kopi (Ali Miftahuddin,2013) d

x k  

Dimana :

d = Diameter roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi k = Keliling roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi

 Biji kopi yang mengelilingi roll pengupaspada mesin pengupas kulit kopi :

d

k

k

₁

 k

Dimana :

d

k

= Diameter buah kopi

k = Keliling roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi

k

1

= Biji kopi yang mengelilingi roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi

 Bijikopi yang menempatipanjang roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi :

d

k

p

₁

 p

Dimana :

d

k

= Diameter buah kopi

p = panjang roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi

p

1

= Buah kopi yang menempati panjang roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi

 Buah kopi yang menempati pada seluruh permukaan roll pengupaspada mesin pengupas kulit kopi dalam 1 putaran :

1

1

x p

k K

_total



Dimana :

total

K = Buah kopi yang menempati pada seluruh permukaan roll pengupas total dalam 1 putaran

k

1

= Buah kopi yang menempati panjang roll pengupas

p

1

= Buah kopi yangmengelilingi roll pengupas

 Beratbuah kopi yang dihasilkan roll pengupas pada mesin pengupas kulit kopi dalam 1 putaran :

k

total

x b

k W 

Dimana :

total

K = Buah kopi total yang dihasilkan dalam 1 putaran

W = Berat buah kopi yang dihasilkan roll pengupas dalam 1 putaran b

k

= Berat 1 biji kopi

 Putaran yang dibutuhkanuntukmesin pengupas kulit kopi kapasitas 150kg/jam :

60 x n x W Q 

60 ) ( W

Q n 

Dimana :

W = Berat buah yang dihasilkan roll pengupas dalam 1 Q = Kapasitas yang direncanakan pada 150 kg/jam

n = Putaran yang dibutuhkan mesin pengupas kulit kopi

0,5 = Efisiensi Volumetri

2.3.8 Hasil Dan Pembahasan

Mesin model pengupasan biji kopi sebagai berikut: Kapasitas yang dirancang yaitu mencapai 150 kg/jam.

Dimana keliling roll sebesar 157 mm dan berat kopi yg menempati roll pengupas dalam satu putaran sekitar 0.10 kg serta putaran mesin mesin yg dibutuhkan mesin pengupas kulit kopi sekitar 50 Rpm.

Putaran mesin yang dibutuhkan menggunakan persamaan 4.1 yang diambil dari Arfianto (2012).

Jadi untuk mencapai kapasitas 150 kg/jam , putaran mesin yang

dibutuhkan adalah 125 Rpm /menit