library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
PERANCANGAN KERANGKA PADA MESIN PEMECAH CANGKANG KEMIRI
PROYEK AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna Memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Program studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh:
Rizki Dwi Ardika NIM. I8114037
PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2017
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
RIZKI DWI ARDIKA, 2017, “KEKUATAN SAMBUNGAN PADA KERANGKA MESIN PEMECAH CANGKANG KEMIRI”, Proyek akhir, Program Studi Diploma III Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam pembuatan rangka utama mesin pemecah cangkang kemiri menggunakan bahan ST 37 siku dengan profil “L” ukuran 40 x 40 x 4 mm. Alat yang digunakan meliputi : las, gerinda potong, mistar gulung, mistar baja, penitik, penyiku dan penggores. Adapun langkah kerja pembuatan rangka utama mesin pemecah cangkang kemiri adalah sebagai berikut :1) Persiapan gambar kerja,2) Perencanaan pemotongan bahan, 3) Proses pemotongan, 4) Proses perakitan, 5) Proses pengelasan.
Hasil proyek akhir ini adalah sebuah mesin pemecah cangkang kemiri. Kinerja setelah dibuat dan diuji fungsi antara lain: rangka mampu menopang beban yang diberikan oleh komponen lain dan dapat menahan getaran mesin dengan baik.
KATA KUNCI :Mesin pemecah cangkang kemiri, kekuatan sambungan dan kerangka.
In the main frame making of candlenut shell machine using ST 37 elbow material with profile "L" size 40 x 40 x 4 mm. The tools used include: welding, cutting grinding, rolling ruler, steel ruler, marker, elbow and etcher. The steps of making the main skeleton of pecan crusher machine are as follows: 1) Preparation of working drawings, 2) Planning cutting material, 3) Cutting process, 4) Assembly process, 5) Welding process.
The result of this final project is a pecan crusher machine. Performance after made and tested functions include: the frame is able to support the bebanan given by other components and can withstand the vibration of the machine well.
KEYWORD : Machine solver kemiri,Connection strength and skeleton
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah Subhanahu wa ta’ala kita memuji-Nya, memohon pertolongan dan ampunan kepada-Nya, atas segala rahmat dan hidayah-nya maka proyek akhir bisa terselesaikan dengan baik dan lancar.
Laporan disusun berdasarkan pengetahuan yang penulis dapatkan di bangku kuliah dan penulis dapat kan selama pengerjaan proyek akhir.
Dalam memgerjakan Proyek akhir dan menyusun laporan proyek akhir ini penyusun tidak lepas dari segala bimbingan dan pengarahan dari segenap pihak.
Pada kesempatan ini penulis banyak megucapkan terimakasih kepada:
1. Dr. Budi Santoso, S.T., M.T. selaku Kepala Program D3 Teknik Mesin. 2. R. Lulus Lambang GH, S.T., M.T. selaku coordinator proyek akhir.
3. Dr. Nurul Muhayat, S.T., M.T. selaku pembimbing I proyek akhir.
4. Purwadi Joko Widodo, S. T.,M.Kom selaku pembimbing II proyek akhir.
5. Keluarga tercinta yang selalu memberikan doa dan motivasi.
6. Kost ceria squad Dipo,Galih,Faqih,Kasan,Septian,Harho,Suganda,Luthfi.
7. Almamater tercinta yang telah mengantarkanku sampai sekarang ini.
8. Teman – teman D3 Teknik Mesin Produksi yang memberikan.
Dukungan.
Dalam penyusunan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangan karena keterbatasan kemampuan pengetahuan penulis.Oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna lebih sempurnanya laporan ini.
Surakarta,21 Juli 2017
Penulis
PERSEMBAHAN
Alhamdulillahhirabbil ‘alamin, Dengan mengucap rasa syukur kepada Allah SWT telah dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir (TA). Pada kesempatan kali ini, karya saya persembahkan kepada :
Ayah handa dan Ibunda tercinta
Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah yang telah memberikan kasih sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang tertuliskan kata cinta dan persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat Ayah dan Ibu bahagia karena kusadar, selama ini belum bisa berbuat yang lebih. Untuk Ibu dan Ayah yang selalu membuatku termotivasi dan selalu menyirami kasih sayang, selalu mendoakanku, selalu menasehati menjadi lebih baik, Terima kasih ibu.. Terima kasih Ayah.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
ABSTRAK ... iii
KATA PENGANTAR ... iv .
PERSEMBAHAN ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR RUMUS... x
DAFTAR TABEL ... xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2.Perumusan Masalah ... 2
1.3.Batasan Masalah ... 2
1.4.Tujuan Proyek Akhir ... 2
1.5.Manfaat Proyek akhir ... 2
1.6.Metode Pemecahan Masalah ... 2
1.7.Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI 2.1. Prinsip Dasar Mesin Pemecah Kemiri ... 5
2.2. Pengertian Rangka ... 5
2.3. Pengelasan ... 10
2.4. Sambugan Baut ... 15
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1. Skema dan Prinsip Kerja Alat ... 18
3.2. Flow Chart PembuatanMesin ... 19
3.3. Perencanaan Daya Motor ... 20
3.3.1 Perhitungan Perbandingan Transmisi ... 22
3.4. Perancangan Konstruksi ... 23
3.4.1 Perhitungan Kerangka ... 24
3.5. Perhitungan Las ... 29
3.6. Perencanaan Baut ... 31
3.7. Simulasi kekuatan Rangka Software Inventor ... 32
BAB IV PROSES PEMBUATAN 4.1. Proses Pembuatan... 35
4.2. Alat dan Bahan ... 35
4.3. Proses Pengerjaan Rangka ... 36
4.4. Proses Pembuatan Rangka ... 37
4.5. Proses Perakitan ... 40
4.6. Perhitungan Biaya Komponen ... 45
4.6.1. Estimasi Biaya Raw Material ... 46
4.6.2. Estimasi Biaya Permesinan ... 47
4.7. Biaya Keseluruhan ... 47
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 48
5.2 Saran ... 49 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gaya Normal Positif... 6
Gambar 2.2 Gaya Normal Negatif ... 7
Gambar 2.3 Gaya Geser Positif ... 7
Gambar 2.4 Gaya Geser Negatif ... 7
Gambar 2.5 Momen Lentur Negatif dan Positf ... 8
Gambar 2.6 Tumpuan Rol... 9
Gambar 2.7 Tumpuan Sendi ... 9
Gambar 2.8 Tumpuan Jepit ... 10
Gambar 2.9 Jenis Sambungan Las ... 11
Gambar 2.10 Bentuk/Alur Kampuh Las ... 11
Gambar 2.11 Bentuk Pengelasan ... 12
Gambar 2.12 Kepala Baut Bentuk Segi Enam ... 16
Gambar 3.1 Mesin Pemecah Kemiri ... 18
Gambar 3.2 Flow Chart Pembuatan Mesin ... 19
Gambar 3.3 Perencanaan Daya Pemecah Kemiri ... 20
Gambar 3.4 Skema pulley motor dan pulley pelontar ... 23
Gambar 3.5 Rangka Mesin Pemecah Cangkang Kemiri ... 24
Gambar 3.6 Konstruksi rangka ... 24
Gambar 3.7 Gaya yang bekerja pada batang A C ... 25
Gambar 3.8 Gaya yang bekerja pada potongan x-x ... 26
Gambar 3.9 Gaya yang bekerja pada potongan y-y ... 27
Gambar 3.10 Diagram NFD,SFD dan BMD ... 28
Gambar 3.11 Baut yang mengikat pelontar ... 31
Gambar 3.12 Factor of safety ... 33
Gambar 3.13 von mises rangka ………... 33
Gambar 3.14 Displacement rangka ………. 34
Gambar 4.1 Proses Pemotongan Besi ... 38
Gambar 4.2 Proses Pengelasan ... 38
Gambar 4.3 proses penghalusan rangka... 40
Gambar 4.4 Pemasangan Pelontar ... 41
Gambar 4.6 memasang pulley bagian atas ... 42
Gambar 4.7 Pemasangan motor listrik ... 43
Gambar 4.8 memasang sabuk motor listrik dengan pulley ... 43
Gambar 4.9 Pemasangan corong masuk ... 44
Gambar 4.10 pemasangan casing ... 44
Gambar 4.11 mesin yang sudah jadi ... 45
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Koefisien gaya dalam potongan (x-x) ... 27
Tabel 3.2 Koefisien gaya dalam potongan (y-y)……… 28
Tabel 4.1 Estimasi Biaya Raw Material ... 44
Tabel 4.2 Estimasi Biaya Proses Produksi ... 45
DAFTAR RUMUS
Rumus 2.1 Kesetimbangan gaya X ... 6
Rumus 2.2 Kesetimbangan gaya Y ... 6
Rumus 2.3 Kesetimbangan momen... 6
Rumus 2.4 Menghitung tebal pengelasan ... 12
Rumus 2.5 Menghitung panjang pengelasan ... 12
Rumus 2.6 Pusat titik X ... 13
Rumus 2.7 Pusat titik Y ... 13
Rumus 2.8 Jarak beban dengan titik pusat pada r1 ... 13
Rumus 2.9 Jarak beban dengan titik pusat pada r2 ... 13
Rumus 2.10 Sudut maksimum pengelasan... 13
Rumus 2.11 Perhitungan momen inersia ... 13
Rumus 2.12 Perhitungan throat area ... 13
Rumus 2.13 Perhitungan momen bending ... 14
Rumus 2.14 Perhitungan gaya geser ... 14
Rumus 2.15 Perhitungan Section modulus ... 14
Rumus 2.16 Perhitungan Bending stress ... 14
Rumus 2.17 Perhitungan untuk tegangan geser maksimal... 14
Rumus 2.18 Perhitungan tegangan tarik yang diijinkan ... 16
Rumus 2.19 Perhitungan tegangan geser yang diijinkan ... 16
Rumus 2.20 Perhitungan gaya yang timbul pada baut ... 17
Rumus 2.21 Perhitungan gaya yang bekerja pada tiap baut... 17
Rumus 2.22 Perhitungan diameter baut ... 17
Rumus 2.23 Perhitungan terhadap tegangan geser ... 17
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah
Indonesia adalah negara yang lahan pertaniannya sangat luas. Melihat perkembangan industri pertanian di negara lain dibandingkan negara kita masih jauh tertinggal dalam pengelolaan lahan ataupun hasil pertanian yang mengakibatkan ketertinggalan ini dipengaruhi oleh faktor sumber daya manusia dan faktor teknologi pengolahan hasil pertanian.
Salah satu hasil pertanian Indonesia yang khas adalah kemiri. Kemiri merupakan sebuah komoditas perkebunan andalan di Provinsi NTT. Kemiri merupakan rempah-rempah yang menjadi bahan dalam proses pembuatan industri makanan dan kosmetik. Kendala yang dihadapi pada pemecah cangkang kemiri adalah waktu dan energi yang dibutuhkan masih terlalu besar sehingga pemecahan cangkang kemiri dirasa kurang efisien dan masih banyak para petani yang mengunakan pemecah kemiri tradisional dengan sumber pengerak berupa tenaga manusia. Selain itu hasil dari kualitas pemecahan kemiri kurang baik karena masih banyak biji kemiri yang pecah setelah proses pemecahan cangkang kemiri.
Kendala-kendala tersebut akan menambah waktu, biaya dan tenaga dalam proses pemecahan kemiri secara manual. Tentu ini suatu masalah tersendiri yang mengurangi pendapatan yang seharusnya didapatkan oleh petani.
Dari beberapa uraian kendala yang telah diuraikan ada suatu ide untuk membantu petani dalam mengatasi masalah untuk pemecahan cangkang kemiri.
Solusi tersebut adalah dengan dibuatnya suatu mesin pemecah cangkang kemiri.
Dengan adanya mesin pemecah cangkang kemiri ini dapat mempermudah dan memperlancar petani untuk memecahkan cangkang kemiri. Selain itu dengan adanya mesin ini diharapkan mampu meningkatkan hasil produksi baik dari segi kualitas maupun kuantitas.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas dalam laporan proyek akhir ini adalah:
1.Bagaimana cara membuat struktur kerangka untuk mesin pemecah cangkang kemiri
2. Bagaimana cara kerja mesin 3. Bagaimana cara pembuatan mesin
1.3 Batasan Masalah
Dalam laporan proyek akhir ini terdapat batasan-batasan masalah dalam pembahasan.Adapun batasan-batasan masalah itu adalah sebagai berikut:
1.Perhitungan kekuatan kerangka,meliputi perhitungan kekuatan material dan kekuatan las rangka.
2.Perhitungan kekuatan las yang dibatasi pada bagian kritis pada mesin pemecah cangkang kemiri.
3.Perhitungan beban maksimum untuk perhitungan rangka.
1.4 Tujuan Proyek Akhir
Tujuan yang bisa diperoleh dari laporan proyek akhir ini adalah:
1.Mengetahui rancangan struktur kerangka mesin pemecah cangkang kemiri 2.Mengetahui kekuatan sambungan pada mesin pemecah cangkang kemiri 3. Mampu membuat mesin pemecah cangkang kemiri
1.5 Manfaat Proyek Akhir
Manfaat yang diperoleh dari proyek akhir ini adalah sebagai berikut:
1.Memperoleh pengetahuan tentang struktur kerangka mesin pemecah cangkang kemiri.
2.Membantu meningkatkan proses kinerja pemecahan pada mesin pemecah cangkang kemiri.
3.Memberikan kemudahan dalam pembuatan mesin pemecah cangkang kemiri.
1.6 Metode Pemecahan Masalah 1. Konsultasi
Penulis melakukan konsultasi untuk memperoleh bimbingan serta petunjuk dari
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 3
2. Eksperimen/Trial
Dilakukan dengan cara mengadakan pengamatan langsung dan mencatat pada objek yang diperbaiki. Juga dilakukan dengan mengajukan pertanyaan secara langsung kepada sumber atau pihak-pihak yang dapat memberikan informasi sehingga membantu dalam penulisan laporan ini.Setelah objek diperbaiki, juga dilakukan percobaan untuk mengetahui apakah masing-masing komponen berfungsi atau tidak.
3. Literatur
Dilakukan dengan mengumpulkan data-data yang berasal dari buku-buku yang ada kaitannya dengan judul tugas akhir.
1.7 Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan proyek akhir,batasan masalah, manfaat proyek akhir, metode pengambilan data, dan sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Berisi tentang teori-teori yang mendasar dari beberapa sistem yang dikerjakan dalam proyek ini.
BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN
Berisi uraian tentang beberapa rencana kerja dan gambar yang dapat menjelaskan dari langkah-langkah kerja yang akan dilaksanakan.
BAB IV PERENCANAAN DAN GAMBAR
Berisi dari proses perbaikan yang telah menjadi perencanaan kerja diawal, dan berisi mengenai pembahasan masalah yang ada pada saat perbaikan berlangsung.
BAB V PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
Memuat semua sumber kepustakaan yang isinya dikutip dalam pembuatan laporan.
LAMPIRAN
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
5 BAB II DASAR TEORI
2.1 Prinsip Dasar Mesin Pemecah Cangkang Kemiri
Mesin ini merupakan mesin yang digunakan untuk memecahkan cangkang kemiri. Pemecahan ini untuk mempermudah Petani kemiri agar dapat memecahkan cangkang kemiri dengan mudah dan dengan hasil yang baik.
Mesin Pemecah cangkang kemiri hasil modifikasi ini menggunakan motor listrik sebagai sumber tenaga penggerak. Mesin ini mempunyai sistem transmisi yang berupa sepasang pulley dengan perantara v-belt. Saat motor listrik dinyalakan,maka putaran motor listrik akan langsung ditransmisikan ke pulley kecil yang dipasang seporos dengan motor listrik. Dari pulley kecil putaran akan ditransmsikan ke pulley besar melalui perantara v belt, kemudian pulley besar berputar, maka poros yang berhubungan dengan pulley akan berputar sekaligus memutar pelontar.
Meski terkesan memiliki fungsi yang sederhana namun mesin berperan cukup besar dalam proses pemecahan. Mesin Pemecah cangkang kemiri ini terdapat beberapa bagian utama seperti : motor penggerak, poros, casing, sistem transmsi dan pelontar.
Hal-hal penting yang perlu diperhatikan dalam pemiihan bahan adalah sifat mekanis bahan. Dalam perencanaan harus mengetahui sifat mekanis bahan sehiingga dapat mengetahui kemampuan bahan saat menerima beban,tegangan, gaya yang terjadi dan lain-lain. Sifat mekanis bahan berupa kekuatan tarik, tegangan geser modulus elastisitas dan lain-lain
2.2 Pengertian Rangka
Rangka adalah struktur datar yang terdiri dari sejumlah batang-batang yang disambung-sambung satu dengan yang lain pada ujungnya, sehingga membentuk suatu rangka kokoh. Konstruksi ranngka bertugas mendukung beban atau gaya yang bekerja pada sebuah sistem tersebut.
Dalam perhitungan kekuatan rangka akan diperhitungkan gaya luar dan gaya dalam.
a. Gaya luar
Adalah gaya yang bekerja diluar konstruksi. Gaya luar dapat berupa gaya vertical, gaya horizontal,momen lentur dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu untuk menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat kesetimbangan :
∑FX = 0………...(2.1)
∑FY = 0 ………...(2.2)
∑M = 0 ………...(2.3) b. Gaya dalam
Adalah gaya-gaya yang bekerja didalam konstruksi sebagai reaksi terhadap gaya luar. Reaksi yang timbul antara lain sebagai berikut :
1. Gaya normal(N)
Gaya normal merupakan gaya dalam yang bekerja searah sumbu dan bekerja tegak lurus terhadap bidang balok.
- Gaya normal positif (+) jika sebagai gaya tarik pada Gambar 2.1
F1 F2
Gambar 2.1 Gaya normal positif (Khurmi-Gupta, 2005)
- Gaya normal negative (-) jika sebagai gaya desak pada Gambar 2.2
F1 F2
Gambar 2.2 Gaya normal negatif (Khurmi-Ghupta, 2005)
+
-
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 7
2. Gaya Geser (S)
Gaya geser merupakan gaya dalam yang bekerja tegak lurus sumbu balok.
- Gaya geser dianggap positif (+) jika cenderung berputar searah jarum jam pada Gambar 2.3
-
F
F Gambar 2.3 Gaya geser positif
(Khurmi-Gupta, 2005 )
- Gaya geser dianggap negatif (-) jika cenderung berputar berlawanan arah jarum jam pada Gambar 2.4
F
F Gambar 2.4 Gaya geser negatif
(Khurmi-Gupta, 2005)
3. Momen lentur (M)
Momen lentur adalah gaya perlawanan dari beban sebagai penahan lenturan yang terjadi pada balok/panahan terhadap kelengkungan.
Momen lentur positif dan negatif dapat dilihat pada Gambar 2.5 +
- -
+
Gambar 2.5 Momen lentur negatif dan positif (Khurmi-Gupta, 2005)
Kemampuan benda untuk merubah bentuk dan kembali pada bentuk semula disebut fleksibilitas, sedangkan kemampuan benda untuk menahan perubahan bentuk dissebut dengan kekakuan Modulus elastisitas adalah nilai yang mengukur hubungan antara tegangan dengan tegangan pada batas sebanding dan menggambarkan istilah fleksibilitas dan kekakuan. Semakin tinggi nilai modulus elastisitas maka kayu tersebut akan lebih fleksibel. Masing-masing tegangan memiliki nilai moduus elastisitas yang berlainan.
Beban tersebut harus ditumpu dan diletakkan pada peletakan tertentu agar dapat memenuhi tugasnya. Beberapa peletakkan antara lain:
a. Tumpuan rol
Tumpuan rol adalah tumpuan yang dapat bergeser kea rah horizontal sehingga tumpuan ini tidak dapat menahan gaya horizontal. Pada tumpuan rol terdapat roda yang dapat bergeser yang gunanya untuk mengakomodir pemuaian pada konstruksi sehingga konstruksi tidak rusak. Tumpuan rol hanya mampu memberikan reaksi arah vertikal saja, artinya tumpuan rol hanya bias menahan gaya secara vertikal saja dan tidak bias menahan gaya horizontal dan momen. Tumpuan rol tidak dapat menahan gaya yang arahnya sejajar dengan bidang tumpuan dan momen pada Gambar 2.6.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 9
Gambar 2.6 Tumpuan rol (Khurmi-Gupta, 2005)
b. Tumpuan Sendi
Tumpuan sendi sering disebut juga sebagai tumpuan engsel, karena cara kerjanya mirip dengan engsel. Tumpuan mampu memberikan reaksi gaya horizontal dan vertikal, artinya tumpuan sendi dapat menahan gaya vertikal maupun gaya horizontal dan tidak dapat menahan momen. Tumpuan sendi dapat ditunjukkan pada Gambar 2.7
Gambar 2.7 Tumpuan Sendi (Khuri-Gupta, 2005)
c. Tumpuan Jepit
Tumpuan jepit ialah merupakan tumpuan berupa balok yang terjepit pada tiang ataukolom. Pada tumpuan ini mampu memberikan reaksi terhadap gaya vertikal, horizontal bahkan mampu memberikan reaksi terhadap putaran momen. Tumpuan jepit ditunjukkan pada Gambar 2.8
Gambar 2.8 Tumpuan Jepit (Khurmi-Gupta, 2005)
2.3 Pengelasan
Pengelasan (welding) adalah salah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam penambah dan menghasilkan sambungan yang kontinyu. Panas yang dibutuhkan untuk meleburkan material berasal dari nyala api pada las asitelin atau las busur pada las listrik. Pada pengerjaan proyek akhir ini menggunakan las listrik untuk membuat rangka .
Tiap mesin atau konstuksi terbentuk dari beberapa suku bagian,macam-macam bagian. Sesamanya dihubungkan, salah satu cara menghubungkan suatu bagian ke suku bagian yang lain diperlukan/memberikan sambungan. Sambungan adalah hasil dari penyatuan beberapa bagian/konstruksi dengan menggunakan suatu cara tertentu.
Macam-macam sambungan dapat dibedakan menjadi 2 yaitu : 1.Sambungan tetap
sambungan yang dapat dilepas dengan cara merusaknya, contoh: sambungan keling dan sambungan las.
2.Sambungan tidak tetap
sambungan yang dapat kita lepas dan dapat kita bongkar tanpa merusaknya sesuatu,contohnya: sambungan pasak,sambungan pena,dan sambungan ulir
Jenis-jenis sambungan las yang digunakan untuk membuat alat ini antara lain seperti pada gambar 2.9 dibawah ini
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 11
Gambar 2.9 Jenis sambungan las (Khurmi-Gupta, 2005 )
Keterangan
a. Sambungan las sudut dalam b. Sambungan las sudut luar c. Sambungan las tumpang d. Sambungan las T
Biasanya sebelum dilakukn pengelasan busur listrik benda kerja dibuat kampuh atau alur las seperti gambar 2.10 dibawah ini.
Gambar 2.10 Bentuk alur/kampuh las (Khurmi-Ghupta, 2005 ) Keterangan
a. Sambungan persegi/langsung b. Sambungan V tunggal c. Sambungan U tunggal
d. Sambungan V ganda e. Sambungan U ganda
Dalam perencanaan sambungan las, faktor utama yang perlu dihitung adalah tebal dan panjang las. Untuk menghitung tebal las dari bentuk pengelasan yang dipakai seperti pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Bentuk pengelaasan (Khurmi,Ghupta 1982)
- Menghitung tebal pengelasan
Perhitungan tebal pengelasan menggunakan rumus sebagai berikut.
t = s × sin 45° = 0.707 s……….(2.4) dimana :
t= tebal lasan (mm) s= tebal plat (mm)
- Panjang las minimum dalam proses pengelasan (l)
Perhitungan panjang pengelasan menggunakan rumus sebagai berikut.
P= 1.414 s x l x 𝜏……….(2.5) l= Panjang pengelasan (mm)
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 13
P= beban yang bekerja (N) s= Tebal plat (mm)
𝜏= tegangan geser (𝑁/𝑚𝑚2)
- Berdasarkan Gambar 2.12 maka titik berat sambungan dapat diuraikan Sebagai Berikut :
𝑥 = 𝑙²
2(𝑙+𝑏)………... (2.6)
𝑦 = b2
2(𝑙+𝑏) ...………... (2.7)
maka,
𝑟1 = BG = l – x………... (2.8)
𝑟2 = (𝐴𝐵)2+ (𝐵𝐺)2………... (2.9)
cos θ = 𝑟1
𝑟2 ………...(2.10)
keterangan :
l = lebar plat (mm) b = tebal plat (mm)
𝑟1 = jarak beban dengan pusat titik berat (mm) 𝑟2 = jarak beban dengan pusat titik berat (mm) θ = sudut maksimum pengelasan
-Menghitung momen inersia (J)
J = 𝑡𝑏+𝑙)4−6𝑏2𝑙2
12 (𝑙+𝑏) ………... (2.11)
Keterangan
J= momen inersia (𝑚𝑚4) t= tebal lasan (mm) Throat Area (A)
A=t (2l + b) ………...(2.12) Menghitung momen bending
M=P x e ………(2.13) Menghitung gaya geser (𝜏)
𝜏 =𝑃
𝐴 ……….(2.14)
Section Modulus (M)
Z = t
[
l.b+b2
6
]
……….(2.15)Bending stress 𝜎𝑏 = 𝑀
𝑍 ………...(2.16)
Resultan untuk tegangan geser maksimal 𝜏𝑚𝑎𝑥 = 1
2 (𝜎𝑏)2+ 4𝜏2 ………(2.17)
Keterangan :
P = gaya yang membebani (N) A = throat area (mm)
e = jarak gaya dengan pusat (mm) Z = section modulus (𝑚𝑚3)
𝜎𝑏 = tegangan bending (𝑁/𝑚𝑚2) B = tebal plat (mm)
l = lebar plat (mm) M =momen (N.mm)
𝜏 = tegangan geser (𝑁/𝑚𝑚2)
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 15
2.4 Sambungan Baut
Sekrup atau ulir dibentuk melalui pemotongan alur helical secara kontinu pada permukaan silinder. Bila dilakukan pemotongan alur tunggal pada permukaan silinder maka dinamakan single thread screw dan jika dilakukan pemotongan alur lainnya pada jarak antar alur pertamanya disebut double thread screw.
Sambungan sekrup (screw joints) terdiri dari 2 elemen yaitu : mur dan baut.
Sambungan sekrup digunakan :
- Untuk bagian mesin yang memerlukan sambungan dan pelepasan tanpa mengakibatkan kerusakan pada komponen mesin.
- Untuk memegang dan penyesuaian dalam perakitan dan perawatan.
Keuntungan dan Kerugian Screw joints Keuntungan:
- Mempunyai reliabilitas tinggi dalam operasi.
- Sesuai untuk perakitan dan pelepasan komponen.
- Suatu lingkup yang luas dari sambungan baut diperlukan untuk beberapa operasi.
- Lebih murah untuk diproduksi dan lebih efisien.
Kerugian:
- Konsentrasi tegangan yang pada bagian ulir yg tidak mampu menahan berbagai kondisi beban
Baut untuk konstruksi baja bangunan dibedakan 2 jenis :
A. Baut hitam yaitu baut dari baja lunak (St-34) banyak dipakai untuk konstruksi ringan / sedang misalnya bangunan gedung, diameter lubang dan diameter batang baut memiliki kelonggaran 1 mm.
B. Baut pass yaitu baut dari baja mutu tinggi (St-42) dipakai untuk konstruksi berat atau beban bertukar seperti jembatan jalan raya, diameter lubang dan diameter batang baut relatif pass yaitu kelonggaran £ 0,1 mm.
Bentuk baut untuk baja bangunan yang umum dipakai adalah dengan bentuk kepala/mur segi enam sebagai berikut :
Gambar 2.12 Kepala baut bentuk segi enam (Sumber teknik mesin.org pengertian-dan-jenis-baut)
- Menghitung Tegangan tarik yang diijinkan
Perhitungan Tegangan tarik yang diijinkan menggunakan rumus sebagai berikut.
Tegangan tarik yang diijinkan (𝜎)
𝜎 = σ
𝑆𝐹………...(2.18)
Tegangan geser yang diijinkan
𝜏 = 0,3 .𝜎………(2.19)
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 17
Gaya yang timbul
F= 2 .Tmaxdm ………..(2.20)
Gaya yang bekerja pada tiap baut
Ḟ= 𝐹
na………..(2.21)
Diameter baut 𝑑𝑏= 4.Ḟ
π .τ……….(2.22)
Pemeriksaan terhadap tegangan geser
𝜏=
4 .𝐹́𝜋.𝑑𝑐2………..(2.23)
Keterangan
σ = Tegangan tarik yang diijinkan (mm) SF = Angka kemananan (mm2)
Tmax = Torsi max (Nmm2) dm = diameter (mm)
na = jumlah baut
𝜏 = Tegangan geser yang diijinkan (Nmm2) F = Gaya yag timbul (N)
Ḟ = Gaya yang bekerja pada tiap baut (N) dc = dimensi baut (N)
BAB III
PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN 3.1 Skema Dan Prinsip Kerja Alat
Prinsip kerja mesin pemecah cangkang kemiri ini adalah sumber tenaga motor listrik ditransmisikan keporos melalui pulley dan v-belt. Sehingga pisau pelontar bergerak untuk memecah cangkang kemiri. Sketsa mesin pemecah cangkang kemiri dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Mesin Pemecah cangkang Kemiri
Keterangan gambar :
1. Motor Penggerak 7. Rangka
2. Pulley 8. Penutup Depan 3. Pelontar 9. Penutup Samping 4. V-belt 10. Penutup Atas 5. Hoper 11. Bearing 6. Saluran Keluar 12. Roda Trolley 13. Poros
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 19
3.2Flow Chart Pembuatan Mesin
Flow chart merupakan skema yang menunjukkan alur pembuatan mesin mulai awal hingga akhir proses tersebut dilakukan. Flow chart dalam pembuatan Mesin Pemecah Cangkang Kemiri ditunjukkan oleh Gambar 3.2 dibawah ini.
Tidak
Ya
Gambar 3.2 Flow Chart Tim Dalam Pembuatan Mesin Mulai
Studi Literatur
Membuat gambar sketsa rangka
Perhitungan kekuatan rangka dan sambungan las
Proses pembuatan
Proses perakitan Perbaikan
Perencanaan dan pemilihan material rangka
Evaluasi alat
alat Selesai
3.3 Perencanaan Daya motor
Pada proses pemecahan energi yang diperlukan untuk memecahkan hanya sesaat, untuk itu perlu dilakukan analisa daya dengan menggunakan percobaan.
Perencanaan daya pada proses pemecah menggunakan metode empiris dimana mencari energi yang diperlukan untuk memecahkan kemiri.
Gambar 3.3 Perencanaan daya pemecah
Dengan menjatuhkan suatu beban minimal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.3, dimana kemiri akan pecah akibat energy potensial. Dari percobaan itu kita mengetahui energi minimal yang dibutuhkan untuk memecahkan kemiri dengan persamaan:
Ep = m.g.h
Dimana, Ep = Energi potensial/energy untuk memecah kemiri (Joule) m = Massa beban (kg)
g = Percepatan gravitasi (9,81 m/s2) h = Ketinggian beban dijatuhkan (m) Tabel 3.1 Percobaan perencanaan daya
Setelah melakukan percobaan dan mendapatkan data seperti yang padaTabel 3.1, kita dapat menentukan Energi minimal yang dibutuhkan untuk memecah biji kemiri.
Selanjutnya, darinilai Ep tersebut bisa digunakan untuk mencari nilai kecepatan (v).
Percobaan m (kg) g (m/s²) h (m) EΡ (Joule) Keterangan
1 0,335 9,81 0,3 0,986 kemiri pecah
2 0,335 9,81 0,29 0,853 kemiri pecah
3 0,335 9,81 0,27 0,887 kemiri pecah
4 0,335 9,81 0,26 0,854 kemiri pecah
5 0,335 9,81 0,25 0,821 kemiri tidak pecah
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 21
W = Epatau W = Ek
Ep = Ek
Ep = 1
2× 𝑚 × 𝑣 V = 1Ep
2 x 𝑚 ...(mkemiri = 0,01 kg)
0,854 =1
2× 0,01 × 𝑣 0,854 = 0,005. 𝑣
𝑣 = 0,854 0,005
𝑣 = 13,07 m/s
Dari nilai𝑣 di atas, bisa digunakan untuk menentukan nilai putaran yang diperlukan pemukul untuk memecahkan cangkang biji kemiri. (diameter terluar dari pemukul, D = 0,35)
𝑣 =𝜋. 𝐷. 𝑛 60
13,07 𝑚/𝑠 =𝜋. 0,35 𝑚 . 𝑛 60 𝑛 =784,2
1,099
𝑛 = 713,557 𝑟𝑝𝑚 ≈ 720 𝑟𝑝𝑚
Nilai putaran pemukul direncanakan 720 rpm sehingga diketahui bahwa waktu untuk 1 putaran penuh adalah 1
12𝑑𝑡. Dalam waktu operasi satu putaran terjadi 3 kali pemecahan, maka waktu untuk 1 kali pemecahan adalah 1
12𝑑𝑡 ×
1 3= 1
36𝑑𝑡. Waktu pemecahan sesungguhnya berkisar 1
12 interval dari waktu 1 kali operasi pemecahan, sehingga
𝑡 = 1 12× 1
36𝑑𝑡
𝑡 = 1 432𝑑𝑡
Dengan begitu, waktu pemecahan sesungguhnya1 432𝑑𝑡, sehingga daya rata- rata untuk memecah cangkang kemiri adalah
𝑃 =𝑊 𝑡 𝑃 = 0,854
1 432 P = 368,928 Watt
P = 0,494 HP
Jadi, daya total yang diperlukan mesin adalah HP = daya pemukul x overload factor Dimana, daya pemukul = 0,494 HP
Overload factor = 2 HP = 0,494 × 2
HP = 0,988 ≈ 1
Maka, sumber tenaga yang digunakan pada mesin pemecah cangkang biji kemiri ini adalah motor listrik dengan daya 1 HP (746 watt) dan putaran motor 1420 rpm.
Dari nilai daya motor yang direncanakan, kita juga bisa mendapatkan nilai torsi (T) dan gaya untuk memecah kemiri (Fc) sebagai berikut
𝑇 =2.𝜋.𝑛𝑃.60 T = Fc x r pemukul 𝑇 = 746.60
2.𝜋.720 Fc = 𝑇
𝑟 𝑝𝑒𝑚𝑢𝑘𝑢𝑙
T = 9,899 Nm Fc =9,899 𝑁𝑚
0,175 𝑚
Fc = 56,565 N 3.3.1 Perhitungan Perbandingan Transmisi
Diketahui putaran pulley motor adalah 1420 rpm dengan diameter pulley 75mm sedangkan putaran pulley minimal untuk memecah cangkang kemiri adalah 720 rpm, maka diameter pulley pelontar adalah:
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 23
Putaran motor (n1) = 1420 rpm
Putaran pemecah cangkang kemiri (n4) = minimal 720 rpm Diameter pulley motor (d1) = 75 mm ≈ 3 inchi
Skema pulley motor dan pulley pelontar dapat dilihat pada gambar 3.4
Gambar 3.4 pulley motor dan pulley pelontar
Mencari diameter pulley pelontar (d2):
𝑛1
𝑛2 = 𝑑2
𝑑1 1420
720 = 𝑑2
75
𝑑2 = 150 mm ≈ 6 inchi 3.4 Perancangan Konstruksi
Dalam pembuatan mesin pemecah cangkang kemiri, rangka merupakan bagian yang penting untuk menopang semua komponen. Oleh karena itu, rangka harus didesain sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil konstruksi yang kuat dan aman.
Konstruksi rangka ditunjukkan pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 Rangka Mesin Pemecah Cangkang Kemiri 3.4.1 Perhitungan Kerangka
Gambar 3.6 Konstruksi rangka
Perhitungan perencanaan rangka dengan beban arah horizontal adalah sebagai berikut:
Data-data yang diketahui antara lain :
Berat Pulley = 0,75 kg x 10 m/s² = 7,5 N
A
B
C
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 25
Berat pisau pemotong = 9,5 kg x 10 m/s² = 95 N
Kemiringan sabuk = 30º
T1 = 141,6058 N
T2 = 9,618 N
1. Analisa beban pada batang
151,2238 N 30º
B Fhb
Rhc
Rvc
Gambar 3.7 gaya yang bekerja pada batang arah A C - Fvb = (T1 + T2) cos 30º + massa pulley + massa pemukul
= (141,6058 N + 9,618 N) 0,5 + 7,5 N + 95 N = 233,46 N
- Fhb = (T1 + T2) sin 30º
= (141,6058 N + 9,618 N)0,5 = 75,6119 N
- ∑Fy = 0 Rvc - Fvb = 0
Rvc = 233,46 N -∑Fx = 0
Rha + Rhc - Fhb = 0
Rha + Rhc = 75,6119 N -∑Mc = 0
Rha . AC –Fhb . BC = 0
A Fvb
C 130 mm
285 mm Rha
Rha . 415 = 75,6119 N . 285 mm Rha= 21549,4 𝑁.𝑚𝑚
415 𝑚𝑚
Rha= 51,926 N
a. Potongan x – x
Rha
Mx
Gambar 3.8 gaya yang bekerja pada potongan x-x Nx = -Fvb
= -233,46 N Hx = Rha = 51,926 N Mx = Rha .x
= 51,926 N. 130 mm = 6750.38 Nmm
Tabel 3.1 Koefisien gaya dalam potongan (x-x)
Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen
X = 0 A -233,46 N 51,926 N 0
X = 130 mm B -233,46 N 51,926 N 6750,38 N
Hx
Nx Fvb
130 mm
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 27
b. Potongan y – y
Fvb
Mx
Nx
Gambar 3.9 gaya yang bekerja pada potongan y - y Nx = -Fvb
= -233,46 N Hx = Rha – Fhb
= 51,926 N–75,6119 N = - 23,6859 N
My = Rha .x - Fhb . (x - 130)
= 51,926 N . 130 mm –75,6119 N . (130 mm – 130 mm) = 6750,38 Nmm
My = 51,926 N . 415 mm – 75,6119 N . (415 mm – 130 mm) = 21549,29 Nmm – 21549,29
= 0
Tabel 3.2 Koefisien gaya dalam potongan (y-y)
Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen
X = 130 mm B -233,46 N - 23,6859 N 6750,38 N
X = 415 mm C -233,46 N - 23,6859 N 0
130 mm
415 mm
Rha
Fhb b
Hx
Diagram NFD,SFD dan BMD seperti terlihat pada Gambar 3.10
BMD SFD NFD
Gambar 3.10 NFD, SFD dan BMD
Tegangan pada Rangka
- Rangka yang digunakan adalah profil L ST 37 a. Dimensi rangka : 40mm x 40 mm x 30 mm b. Momen inersia (I)
I = t 𝑏+𝑙
2− 6 𝑏 2 𝑙 ² 12(𝑙+𝑏)
I =4 37+40
2− 6 37 2 40 ² 12(40+37)
I = 4 35153041 − 6 1369 1600 924
I = 4 22010641
924
- +
+
A B C
A B C
+
51,926 N 51,926 N
- 23,6859 N - 23,6859 N
6750,38 N A B C
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 29
I = 4 x 23821,04 I = 95284,16 𝑚𝑚4 c. Jarak titik berat
Y = 𝑏²
2 (𝑏+𝑙) = 37²
2(37+40) = 8,88 mm
d. Beban maksimum (𝑀𝑚𝑎𝑥) = 6750,38 Nmm e. Faktor keamanan (𝑆𝑓) = 3
f. Tegangan yield pada st37 (𝜎𝑦) = 240 N/mm² (karena 𝑆𝑓 = 3) Maka tegangan tarik ijin (𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛) = 240 𝑁/𝑚𝑚 ²
3 = 80 N/mm² g. Tegangan tarik pada rangka (σ) =𝑀𝑚𝑎𝑥 .𝑌
𝐼
= 6750,38 Nmm 𝑥 8,88 𝑚𝑚 95284,16 𝑚𝑚
= 0,630 N/mm²
Jadi karena 𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛 >σ maka pemilihan rangka dengan beban besi Profil St 37 dengan dimensi 40mm x 40mm x 4mm aman untuk menahan beban.
3.5 Perhitungan Las
Dari data hasil perhitugan diatas diambil beban terberat untuk dilakukan perhitungan yaitu 233,46 N
Diketahui
P = 233,46 N Tegangan tarik maks (𝜎𝑢) = 370 N/mm
e = 130 mm Tegangan geser (𝜏𝑚𝑎𝑥) = 0,18 x 𝜎𝑢
l = 40 mm = 66,6 N/mm²
b = 37 mm
a. Mencari throat area A= t x l
= 0,707 s x 40 mm = 28,28 s mm² b. Tegangan geser
τ = 𝑃
𝐴
= 233,46 N
28,28 𝑠
= 8,255 𝑁/𝑚𝑚 ² 𝑆
c. Moment bending M = P x e
= 233,46N x 130 mm = 30349,8Nmm
d. Mencari section modulus Z = t 4𝑙𝑏+𝑏²
6
= 0,707 s 4 40 37 +372
6
= 858,88 s mm²
e. Tegangan bending σb = 𝑀
𝑍 = 30349,8 Nmm 858,88 𝑆
= 35,336 𝑁/𝑚𝑚 ² 𝑠
f. τmax = 1
2 𝜎𝑏 2+ 4𝜏² 66,6 = 1
2 35,336
𝑠 ² +4 8,25 𝑁
𝑠 ² 66,6 = 1
2 1248,6𝑠² +4 68,0625
𝑠² 66,6 = 1
2
1248 ,6
𝑠² + 68,0625
𝑠²
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 31
=1
2
1316 ,6 𝑠²
66,6 = 1
2 x 36,284
𝑠²
S x 66,6 = 18,142 S = 18,142
66,6
S = 0,27 mm 3.6 Perencanaan Baut
Baut pengikat poros pada rangka
Dimensi perencanaan Jumlah baut, na = 4 buah
Baut ditempatkan pada diameter, dm = 140 mm Bahan baut : Fe 360 dengan SF 3
Gambar 3.11 Baut yang mengikat pelontar
a. Tegangan tarik yang diijinkan σ = 𝜎
𝑆𝐹
=
3603 = 120 N/mm²
b. Tegangan tarik geser yang diijinkan τ = 0.3 x σ = 36 N/mm²
c. Gaya yang timbul F = 2 . 𝑇𝑚𝑎𝑥
𝑑𝑚 = 2 .16448
140 = 234,97 N
d. Gaya yang bekerjatiap baut Ḟ = 𝐹
𝑛𝑎
=
234,974 = 58,7425 N
e. Diameter baut db
=
4 . Ḟπ .τ
=
4 . 58,74253,14 .36 = 1,45 mm = 2 mm
sesuai dengan Lampiran 5 mengenai ukuran dimensi baut (R.S. Khurmi dan Gupta, hal 388), maka diambil ukuran baut M14 dengan rincian sebagai berikut
dc = 11,546 mm f. Pemeriksaan terhadap tegangan geser
τ =
4 .Ḟ𝜋 .𝑑𝑐²
=
4 . 58,74253.14 . 11,546² = 0,56N/mm²
Karena τ > τ ,maka rancangan memenuhi syarat.
3.7 Simulasi analisa kekuatan rangka menggunakan software Inventor 1. Faktor keamanan (Factor of safety/FOS/SF)
Factor of safety merupakan sesuatu yang sangat penting karena diketahuinya keamanan suatu struktur maka tingkat kegagalan akan jauh berkurang. Jika Factor of safety kurang dari 1, maka produk tersebut kualitasnya jelek, tidak aman untuk diproduksi. Sebaliknya jika nilai FOS lebih dari 1 maka produk tersebut berkualitas baik. Warna orange pada hasil safety faktor menginformasikan bahwa area tersebut dinyatakan aman. Pada rangka ini berdasarkan nilai minimal FOS sebesar 4.02. Factor of safety ditunjukkan pada gambar 3.12.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 33
Gambar 3.12 Factor of safety 1. Von misses
Metode von mises memiliki keakuratan lebih besar dibandingkan metode lain. Karena melibatkan tegangan 3 dimensi .Von mises merupakan criteria kegagalan untuk material ulet. Untuk menentukan criteria dan material tersebut dinyatakan aman atau tidak, maka dapat menggunakan hasil analisis von mises ini. Jika tegangan von mises lebih kecil dari yield strength material yang digunakan maka kekuatan struktur tersebut aman. Nilai tegangan von mises sebsar 51.48 Mpa Von mises rangka ditunjukan pada Gambar 3.12
Gambar 3.13 von mises rangka 2. Perubahan bentuk (Displacement)
Displacement adalah perubahan bentuk pada benda yang dikenai gaya.
Jika beban semakin besar maka displacement yang akan dihasilkan akan semakin besar, jika beban semakin kecil maka displacement yang akan
dihasilkan juga kecil. Nilai tegangan displacement sebesar 0,1517 mm, Displacement rangka ditunjukan pada Gambar 3.14
Gambar 3.14 Displacement rangka
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
35 BAB IV
PROSES PEMBUATAN MESIN 4.1. Proses pembuatan
Proses pembuatan adalah tahap-tahap untuk membuat komponen-komponen pada mesin pemecah Kemiri. Pengerjaan paling dominan dalam pembuatan komonen tersebut antara lain: bubut, milling, drilling, boring, grinding dan kerja bangku.
4.2 Alat dan Bahan
a. Peralatan yang digunakan untuk membuat mesin pemecah cangkang kemiri antara lain :
1. Mesin las Falcon 120 E daya listrik 900 watt
2. Mesin bubut SANWA C0632A Panjang 2000 mm tinggi 250 mm 3. Mesin bor tangan GBS 16 dengan kecepatan tanpa beban 3000 rpm
4. Mesin gerinda tangan M-2300 B 4 inch dan kecepatan tanpa beban 11000 rpm 5. Mesin Pemotong plat Makita 2414 NB
6. Kunci-kunci (ring 17 mm dan 10 mm)
7. Alat ukur (mistar,jangka sorong, Penyiku, Penitik) 8. Palu
b. Bahan yang digunakan untuk membuat mesin pemecah cangkang kemiri antara lain:
1. Besi L 40 mm x 40 mm x 4 mm. 9. Pulley.
2. Motor listrik. 10. V-belt.
3. Poros. 11. Dempul, thiner, cat.
4. Bearing. 12. Plat 2 mm.
5. Mur baut. 13. Besi ST 37.
6. Elektroda. 14. Nilon.
7. Kabel. 15. Plat Besi 8. Saklar ON/OFF.
4.3 Proses Pengerjaan Rangka 1. Identifikasi Gambar Kerja
Identifikasi gambar kerja merupakan langkah awal dari proses pembuatan mesin pemecah kemiri. Dalam gambar kerja selain harus memiliki kejelasan informasi mengenai bentuk atau desain mesin. Hal yang diperlukan agar tidak terjadi perbedaan persepsi antara perancangan dan pembuatan komponen alat/mesin. Gambar kerja juga menentukan langkah awal pengerjaan mesin pemecah kemiri.
2. Persiapan mesin dan perkakas
Persiapan mesin dan perkakas dilakukan sebelum memulai proses pembuatan mesin pemecah kemiri. Dengan adanya persiapan mesin dan alat perkakas yang tepat, diharapkan tidak terjadi hambatan selama proses pembuatan sesuai dengan alat yang digunakan.
3. Pemotong bahan
Mesin dan alat perkakas yang telah tersedia maka proses selanjutnya adalah melakukan rencana pemotongan (cutting plan). Cutting plan adalah proses mengukur dan menandai benda kerja dengan menggunakan mistar siku dan penggores sebelum melakukan pemotongan benda kerja. Pemotongan profil hollow dilakukan mesin gerinda potong.
Cutting plan memudahkan pemotongan untuk menghasilkan komponen yang sesuai gambar kerja. Cutting plan bahan merupakan rencana pemotongan bahan agar kebutuhan bisa sehemat mungkin, dalam artian meminimalkan jumlah sisa bahan yang terbuang selama pomotongan berlangsung. Setelah cutting plan di kerjakan pada bahan maka selanjutnya adalah pemotongan bahan dengan ukuran yang sesuai dengan rencana pemotongan. Pemotongan bahan menggunakan gergaji tangan atau gerinda potong.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 37
4. Keselamatan kerja
a. Memakai pakaian kerja (wear pack)
b. Menggunakan alat dan mesin sesuai dengan fungsinya. Pada saat mengelas menggunakan alat keselamatan kerja seperti sarung tangan las dan kaca mat alas.
c. Pada saat menggerinda menggunakan kaca mata, sarung tangan dan masker d. Pada saat menggunakan mesin bor hendaklah menggunakan ragum untuk mencekam benda kerja.
4.4 Proses Pembuatan rangka
Adapun hal-hal yang diperlukan saat pembuatan desain mesin pemecah kemiri agar sesuai dengan kebutuhan dan tuntutan konsumen, sehingga konsumen dapat menggunakan alat ini dengan mudah dan nyaman.
Adapun kebutuhan dan tuntutan dari mesin ini adalah : 1. Mudah mengoperasikan mesin.
2. Konstruksi harus kuat 3. Mudah perawaatannya
Rangka ini digunakan untuk meletakkan motor listrik dan bearing duduk yang berguna sebagai dudukan poros untuk memutarkan pelontar. Dapat juga untuk meletakkan casing yang berguna sebagai penutup mesin.
Langkah-langkah pembuatan rangka yaitu :
1. Memotong besi siku (ukuran 4 cm x 4cm x 4mm) dengan panjang 1800 mm berjumlah 2 pcs untuk panjang rangka bagian bawah
2. Memotong besi siku (ukuran 4 cm x 4cm x 4mm) dengan panjang 650 mm berjumlah 2 pcs, 765 mm berjumlah 2 pcs dan 400 mm berjumlah 2 pcs untuk panjang rangka bagian atas
3. Memotong besi siku (ukuran 4 cm x 4cm x 4mm) dengan panjang 400 mm berjumlah 8 pcs untuk lebar rangka bagian depan dan belakang.
4. Memotong besi siku (ukuran 4 cm x 4cm x 4mm) dengan panjang 1350 mm berjumlah 2 pcs untuk tinggi rangka bagian depan
5. Memotong besi siku (ukuran 4 cm x 4cm x 4mm) dengan panjang 1184 mm berjumlah 4 pcs untuk tinggi rangka bagian belakang.
6. Memotong besi siku (ukuran 4 cm x 4cm x 4mm) dengan panjang 1500 mm berjumlah 2 pcs untuk rangka bagian saluran keluar biji kemiri.
7. Memotong besi siku (ukuran 4 cm x 4cm x 4mm) dengan panjang 306 mm berjumlah 2 pcs untuk tinggi rangka bagian penyangga saluran keluar biji kemiri.
8. Memotong plat besi untuk dudukan motor listrik. Proses pengelasan dan pemotongan besi dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2
Gambar 4.1 Proses pemotongan
Gambar 4.2 Proses pengelasan
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 39
9. Rangkai besi dengan ukuran panjang 400 mm 3 pcs dan besi dengan ukuran panjang 1800 mm 2 pcs kemudian dilas titik sehingga akan membentuk persegi.
10. Rangkaian yang berbentuk persegi kemudian dirangkai dengan besi ukuran panjang 1350 mm 2 pcs dan 1184 mm 4 pcs pada setiap sudutnya, kemudian dilas titik sehingga akan menjadi tinggi rangka depan dan belakang.
11. Besi siku dengan ukuran 400 mm 3 pcs dan ukuran panjang 1800 mm 2 pcs yang telah dilas dan berbentuk persegi kemudian dilas digabungkan dengan besi ukuran panjang 1350 mm 2 pcs dan 1184 4 pcs dan menjadi tinggi rangka
12. Merangkai bagian atas rangka dengan besi panjang 650 mm berjumlah 2 pcs, 765 mm berjumlah 2 pcs dan 400 mm berjumlah 2 pcs kemudian dilas titik sehingga menjadi bagian atas rangka kemudian dilas digabungkan dengan bagian tinggi rangka.
13. Bagian yang telah disambung menjadi satu tadi kemudian dilas dan digabungkan dengan panjang 1500 mm berjumlah 2 pcs untuk rangka bagian saluran keluar biji kemiri dan dilas bawahnya untuk penyangga dengan ukuran panjang dengan panjang 306 mm berjumlah 2 pcs
14. Merangkai dudukan motor listrik. Besi siku dengn ukuran 396 mm 4 pcs dirangkai dibagian awah anatara rangka persegi bawah,kemudian dilas titik sesuai ukuran yang telah ditentukan.
15. Setelah membentuk rangka hal yang perlu diperhatikan yaitu menghaluskan rangka. Proses penghalusan/pengampelasan rangka dapat dilihat pada gambar 4.3
Gambar 4.3 proses penghalusan rangka 4.5 Proses Perakitan
Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan. Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhaatikan beberapa hal sebagai berikut :
1. Komponen-komponen yang akan dirakit telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran sesuai perencanaan.
2. Komponen-komponen standar siap pakai ataupun dipasangkan.
3. Mengetahui jumlah yang akan dirakit dan mengetahui cara pemasangannya.
4. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing komponen yang tersedia.
5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan.
Komponen-komponen dari mesin pemecah kemiri ini adalah : 1. Motor listrik
2. Pelontar
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 41
3. Sabuk v-belt 4. Mur dan Baut 5. Rangka 6. Bearing 7. Corong masuk 8. Pulley
9. Kabel
Langkah-langkah perakitan : 1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Memasang pisau pelontar mesin pemecah cangkang kemiri. Pemasangan pisau pelontar dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Pemasangan pisau pelontar
3. Memasang bearing dan pulley pada bagian samping pisau Pelontar.
Kemudian kencangkan bautnya. Memasang bearing dan pulley dapat dilihat pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 pemasangan pulley atas
4. Memasang pulley atas untuk menyambungkan dengan pulley bawah untuk menggerakan pelontar agar berputar. Memasang pulley atas dapat dilihat pada gambar 4.6.
Gambar 4.6 memasang pulley bagian atas
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 43
5. Memasang motor listrik pada rangka bagian bawah dan dikencangkan menggunakan mur dan baut. Pemasangan motor listrik dapat dilihat pada gambar 4.7
Gambar 4.7 Pemasangan motor listrik
6. Memasang sabuk motor listrik dengan pulley dengan pulley untuk mentransmisikan proses penggerak yang pertama. Memasang sabuk motor listrik dengan pulley dapat dilihat pad gambar 4.8.
Gambar 4.8 memasang sabuk motor listrik dengan pulley
7. Memasang corong masuk biji kemiri. Kemudian memasang saklar pada rangka dan disambung pada motor listrik dengan kabel. Memasang corong masuk dapat dilihat pada gambar 4.9.
Gambar 4.9 Pemasangan corong masuk
8. Memasang Casing pada Rangka. Pemasangan casing dapat dilihat pada gambar 4.10
Gambar 4.10 pemasangan casing
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 45
9. Bersihkan mesin yang sudah jadi dengan kain lap Mesin yang sudah jadi dapat dilihat pada gambar 4.11
Gambar 4.11 mesin yang sudah jadi
4.6 Perhitungan Biaya Komponen
Perhitungan biaya untuk pembuatan mesin pemecah cangkang kemiri dibedakan menjadi 2 yaitu:
1. Perhitungan biaya untuk raw material 2. Perhitungan biaya permesinan
4.6.1 Estimasi biaya raw material
Estimasi dana raw material adalah biaya yang dibutuhkan untuk membeli bahan atau komponen mesin Pemecah cangkang kemiri. Estimasi raw material dapat diihat pada table 4.1.
Tabel 1 Estimasi biaya raw material
Tabel 4.1 Estimasi Biaya Raw Material
No Nama Barang Jumlah Harga Satuan Harga
1 Besi L 4 x 4 4 Rp.75.000,00 Rp. 300.000,00
2 Besi L 2,5 x 2,5 1 Rp. 30.000,00 Rp. 30.000,00 3 Besi Poros Ø 25 mm 1 Rp. 70.000,00 Rp. 70,000,00 4 Plat Besi 220 x 120
cm,t 2 mm
2 Rp.400.000,00 Rp.800.000,00
5 Pipa Ø besi Ø 75 mm, 250 mm
1 Rp.30.000,00 Rp.30.000,00
6 House Bearing Ucp 205
2 Rp.31.000,00 Rp.62.000,00
7 Motor Listrik 1 HP 1 Rp.1.400.000,00 Rp.1.400.000,00 8 Pulley Ø75, pulley Ø
150
1 Rp.150.000,00 Rp.150.000,00
9 Besi tebal 1cm panjang 2,5 m
1 Rp.150.000,00 Rp.150.000,00
10 Plat besi 220 x 120cm, 2 mm
1 Rp.500.000,00 Rp.500.000,00
11 Roda Trolli 4 Rp.70.000,00 Rp.280.000,00
12 Cat Duco 2 Rp. 115.000,00 Rp.230.000,00
13 Poros Ø 75 mm 1 Rp. 150.000,00 Rp. 150.000,00
14 Gerinda 3 Rp. 10.000,00 Rp. 30.000,00
15 Gerinda potong 10 Rp. 5.000,00 Rp. 50.000,00
16 Baut M14 4 Rp. 5.000,00 Rp. 20.000,00
17 Kabel 1 Rp. 20.000,00 Rp. 20.000,00
18 Steker 1 Rp. 10.000,00 Rp. 10.000,00
19 V belt 1 Rp. 85.000,00 Rp. 85.000,00
20 Busa/Stereofoam 5 Rp. 44.000,00 Rp. 220.000,00 Jumlah Rp.4.587.000,00
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 47
4.6.2 Estimasi biaya permesinan
Estimasi dana proses permesinan adalah biaya yang dibutuhkan untuk pembayaran jasa proses produksi permesinan. Estimasi dana proses produksi dapat dilihat pada table 4.2
Tabel 2 Estimasi biaya proses produksi
No Nama Proses Permesinan
Satuan Biaya Proses Total
1 Proses pengelasan 1 buah Rp. 5000,00 50 Rp.250.000,00
2 Proses
Pembubutan
2 buah Rp.20.000,00 6 Rp.120.000,00
3 Proses Perakitan 3 jam Rp.100.000,00 1 Rp. 100.000,00 Total biaya proses produksi Rp. 470.000,00
Tabel 4.2 Estimasi biaya proses produksi 4.7. Biaya keseluruhan
Biaya keseluruhan adalah seluruh biaya yang digunakan untuk proses pembuatan mesin
- Biaya pembuatan = raw material + biaya proses permesinana = Rp 4.587.000,00 + Rp. 470.000,00 = Rp 5.057.000,00
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan
1. Hasil perancangan dan pembuatan mesin pemecah cangkang kemiri dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
a. Mesin pemecah cangkang kemiri ini didesain agar konstruksinya kuat, mudah perawatannya, dan mudah menggunakannya.
b. Material konstruksi yang digunakan pada alat ini adalah besi profil L ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 4mm.
c. Berdasarkan perhitungan batang rangka yang terkena beban paling besar,yaitu terdapat pada bagian gaya vertikal dengan momen sebesar 8004,39 N/mm, dan tegangan tarik ijin yang diperoleh sebesar 0,889 N/mm². Hasil tersebut lebih kecil dari tegangan ijin (σ) pada material dengan nilai safety factor (sf) = 3 hanya sebesar 80 N/mm², maka konstruksi ini dinyatakan aman.
d. Berdasarkan hasil simulasi data yang didapat yaitu FOS 4.02, nilai Von Mises 51,48 Mpa dan nilai Displacement 0,1517 mm
e. Dari perhitungan las, dengan pembebanan terbesar diperoleh nilai s sebesar 0,125 mm, Karena pengelasan lebih tebal dibandingkan s maka las aman
2. Dari hasil pengujian mesin pemecah cangkang kemiri, maka proyek akhir ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
a. Pelontar dapat berputar dengan baik dan mampu memecahkan cangkang kemiri.
b. Hasil dari pemecahan cangkang kemiri berupa biji kemiri yang utuh.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 49
5.2 Saran
Saran-saran yang dapat penulis berikan antara lain :
a. Perawatan dilakukan secara berkala.
b. Peralatan yang tersedia di lab proses produksi juga mempengaruhi proses pengerjaan proyek akhir ini, kurang lengkapnya alat dan jumlah pengguna alat yang menggunakan secara bergantian juga mengurangi efisiensi waktu.
DAFTAR PUSTAKA
Khurmi, R.S., Gupta, J.K., Chand, S. 2005 “Textbook of Machine Design”,S.I. Units.
Eurasia Publishing House (Pvt) Ltd, New Delhi, India.
Meriam, J.L. & Kraige, (1986), “Engineering Mechanics Statistics”, Wiley, American, New York.
Sato, G.Takeshi & Hartanto, N. Sugiarto 2003, “Menggambar Mesin” Pradnaya Paramita, Jakarta
Tongue, Benson H., “Dynamics Engineering Mechanics”, SI Version, John Wiley &
Sons, Asia.
