PERANCANGAN DAN ANALISA MESIN PENGERING BIJI COKELAT

(1)

PERANCANGAN DAN ANALISA MESIN PENGERING BIJI

COKELAT

Eka Maulana

Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Unversitas Pancasila ABSTRAK

Mesin pengering biji cokelat di gunakan untuk mengurangi kadar air pada biji cokelat sampai pada suatu keadaan yang mendekati keadaan seimbang kadar air dengan udara pengering. Perancangan dan analisa mesin pengering biji cokelat memiliki tahapan-tahapan perancangan : identifikasi kebutuhan, definisi/perencanaan dan penyusunan spesifikasi, perancangan konsep, perancangan produk serta proses pembuatan. Perancangan konsep menghasilkan 3 aternatif konsep.

Berdasarkan evaluasi terhadap spesifikasi teknis, maka aternatif konsep 1 dipilih karena mempunyai nilai tertinggi dan mempunyai konsep terbaik, oleh karena itu atetrnatif 1 dikembangkan menjadi desain akhir mesin.

Mesin berkapasitas 20 kg dengan mempergunakan motor penggerak daya 1 HP. Dimana daya tersebut ditransmisikan ke puli yang dihubungkan dengan sabuk-V. Kemudian di berikan Panas lewat elemen pemanas untuk mengeringkan biji cokelat yang berada dalam drum pengeringan.

I. PENDAHULUAN

Kehidupan manusia modern saat ini tidak terabatas dari berbagai jenis makanan yang salah satunya adalah cokelat. Cokelat dihasilkan dari biji buah kakao yang telah mengalami serangkaian proses pengolahan sehingga bentuk dan aromanya seperti yang terdapat dipasaran. Biji buah kakao (cokelat) yang telah difermentasi dijadikan serbuk yang disebut cokelat, bubuk ini banyak dipakai sebagai bahan untuk berbagai macam produk makanan dan minuman seperti susu, selai, roti, dan lain-lain. Buah cokelat yang tanpa biji dapat difermentasi untuk dijadikan pakan ternak.

Masalah yang paling banyak dihadapi para petani terletak pada dana yang dimiliki, itu dikarenakan alat tersebut kebanyakan buatan luar negeri yang mana harga alat tersebut terlalu tinggi untuk harga di Indonesia, sehingga para petani masih menggunakan cara-cara tradisional yang memiliki keefisienan waktu dan tenaga yang sangat rendah.

Perkembangan industri cokelat yang berkembang pesat dua dekade menjelang akhir abad 20 ini, mengakibatkan kebutuhan petani semakin besar. Selama ini petani dalam mengeringkan biji cokelat dengan cara tradisional yaitu dengan menggunakan tenaga matahari. Dengan adanya perancangan konsep mesin pengering biji cokelat, Petani dapat menghemat waktu dan mendapat keuntungan yang sangat besar dalam mengeringkan biji cokelat.

1.1 Maksud dan Tujuan

Maksud dari penulisan ini adalah untuk menerapkan ilmu pengetahuan yang didapatkan selama kuliah dalam hal perancangan mesin pengering.

Tugas akhir yang penulis susun ini yaitu Perancangan Mesin Pengering Biji Kakao/Cokelat bertujuan untuk :

• Menerapkan ilmu yang sudah didapat dibangku perkuliahan dengan kenyataan yang ada dilapangan.

• Membahas perancangan konsep mesin pengering biji cokelat yang dapat digunakan untuk meningkatkan hasil pertanian sehingga memberikan nilai tambah.

• Meningkatkan Kreatifitas dalam mendesain suatu alat yang berguna bagi masyarakat khususnya para petani biji kokoa atau cokelat.

• Dapat bermanfaat bagi industri, khususnya industri kecil yang bergerak dibidang pembuatan mesin-mesin sederhana.

1.3 Batasan Masalah

Mengingat luasnya masalah perancangan dan analisa mesin pengering biji cokelat ini serta keterbatasan kemampuan dan waktu yang tersedia bagi penulis, agar masalah yang akan dibahas memiliki arah dan ruang lingkup yang jelas.

Jurnal mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP

(2)

Adapun masalah yang akan dibahas dalam Tugas akhir ini adalah :

• Perancangan mesin pengering biji kakao/cokelat tersebut dibuat mulai dari rancangan konsep.

• Pemilihan material yang cocok dengan kapasitas dan bentuk benda yang dipilih.

•

Penghitungan pada komponen –

komponen yang berkaitan dengan mesin pengering biji kakao/cokelat seperti perhitungan poros, pully, pasak, belt dan bantalan.

1.4 Metodologi Penelitian

Dalam perancangan mesin pengering biji kakao, dikumpulkan terlebih dahulu data-data pendukung yang diperlukan dengan metode sebagai berikut :

Gambar. Diagram Alir Metrologi II. LANDASAN TEORI

2.1. Teori Perancangan

Teori perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya diperlukan oleh pengguna produk tersebut dalam rangka mengatasi masalah yang terjadi.

2.1.1 Identifikasi Kebutuhan

Pada fase identifikasi kebutuhan ini akan disusun daftar kebutuhan yang mencakup informasi apa yang menjadi keinginan pengguna mesin. Sehingga kebutuhan mesin tersebut sesuai dengan fungsi dan kegunaannya.

2.1.2 Definisi Proyek, Perencanaan Proyek dan Penyusunan Spesifikasi Teknis

fase ini akan dilakukan definisi proyek dan perencanaan proyek yang kemudian menghasilkan ide-ide mesin yang akan terangkum dalam spesifikasi mesin, yang menjadi dasar fase-fase perancangan berikutnya.

a. Definisi Proyek

Adalah langkah perumusan ide-ide produk/mesin yang kemudian akan dikembangkan, dirancang dan dibuat. Berdasarkan dasar ide mesin diatas maka perlu dibentuk tim perancangan.

b. Perencanaan Proyek

Adalah gambaran langkah-langkah yang dilakukan dalam usaha pengembangan. Langkah-langkah tersebut ialah :

1. Mengidentifikasikan pekerjaan 2. Menyusun sasaran pekerjaan

3. Memperkirakan kebutuhan tenaga kerja, waktu, dan sumber lain untuk

mencapai sasaran

4. Menyusun urutan pekerjaan

c. Mendalami Masalah dan Menyusun Spesifikasi Teknis produk

Pendalaman dan penyusunan spesifikasi mesin menggunakan metode QFD (Quality Functional Deployment). Langkah-langkah QFD akan menghasilkan rumah kualitas (House Of Quality) atau disebut juga diagram HOQ.

2.1.3 Perancangan Konsep

Perancangan konsep dibagi menjadi dua bagian, yaitu :(1) Perancangan konsep produk, dan (2) Evaluasi konsep produk. Pada bagian perancangan konsep produk dicari atau dicoba ditemukan beberapa alternative konsep produk yang semuanya harus memenuhi spesifikasi teknik dengan metode morfologi.

2.1.4 Perancangan Produk

Pada fase perancangan produk akan dilakukan proses pemberian bentuk (embodiment) pada elemen-elemen konsep produk yang masih berupa kerangka (skeleton), kemudian dilakukan evaluasi terhadap produk hasil perancangan dengan menggunakan kriteria-kriteria yang dibuat berdasarkan spesifikasi teknis produk dan aspek lain dalam perancangan.

(3)

60 . 2 n w = π

w

7 : , 2 : hal no referensi 7 : no referensi :2,hal no 1 :7 7 : , hal 2 : , : hal referensi 1 : no referensi , 1 : hal no referensi 3 1 , 5 T = τ

2.1.5 Dokumen untuk Proses

Pembuatan Produk

Fase perancangan produk berakhir dengan tersusunnya dokumen-dokumen yang diperlukan untuk pembuatan produk. Data ini meliputi detail drawing mesin,

Operation Procedure Chart (OPC), Standard

Operation Procedure (SOP).

2.2 Metode – Metode Perancangan

¾ Metode Perancangan Pahl Dan Beitz.

¾ Metode Perancangan VDI ( Persatuan Insinyur Jerman ).

¾ Metode Perancangan Ulmann

2.3 Teori Analisa Perhitungan Transmisi 2.3.1. Daya Motor

Terdapat analisis teknis dalam mekanisme gerak mesin, berdasarkan perencanaan daya yang dibutuhkan untuk menggerakan mesin ( pemilihan poros, pasak pully dan sabuk ).

Sebelum mencari daya harus dicari dahulu perputaran rencana (w). Dengan rumus :

Dimana:

: Putaran Rencana (Rpm)

n : Putaran Poros (Rpm)

Torsi yang terjadi merupakan hasil perkalian antara gaya tangensial yang diterima di kalikan dengan jari – jari .

s d T= F . r Dimana : T : Torsi ( N.mm) F: Gaya (N.mm) r : Jari – jari (mm)

Mencari Daya motor (P) dengan rumus : P = T . w

Dimana : P : Daya motor (Watt) T : Torsi ( N.mm)

W : Putaran rencana (Rpm) 2.3.2. Perencanaan Poros

Poros merupakan bagian terpenting dari setiap mesin yang memegang peranan utama untuk meneruskan putaran dan daya.

Untuk merencanakan sebuah poros terdapat hal-hal yang harus diperhatikan, antara lain:

¾ Kekuatan Poros, dimana sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban yang dapat terjadi pada poros tersebut.

¾ Kekakuan Poros, meskipun poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan getaran dan suara. ¾ Putaran Kritis, yaitu putaran dimana

pada putaran ini suatu mesin mengalami getaran yang luar biasa besarnya.

¾ Korosi, bahan-bahan yang tahan terhadap korosi harus dipilih untuk poros yang bekerja dilingkungan yang korosif.

¾ Sistem Pelumasan, hal ini dilakukan untuk perawatan mesin.

¾ Gaya pada poros

Roda gigi, transmisi sabuk gilir, transmisi rantai dan elemen-elemen mesin lain yang dirangkaikan dengan poros, mempunyai gaya-gaya yang bekerja, ini menimbulkan momen lentur pada poros.

Jika adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika faktor koreksi maka daya rencana adalah

P

c

f

P

_d

Pd=fc.P

Jika putaran poros, diketahui maka momen rencana,

n

T

dapat dihitung dengan rumus:

T

= 9,74 x 105 x

n

Pd

Tegangan geser pada poros dengan beban puntir,

Tegangan geser yang di ijinkan,

τ

_a untuk pemakaian umum pada poros dapat diperoleh dengan berbagai cara dalam hal ini

(4)

2 1. Sf Sf B a σ τ 25 : , 1 : hal no referensi = _referensi_no_:_{1 hal}_, _:₁₈ 18 : , 1 : hal no referensi (ds 2) T F = l b F k . = τ referensino: hal1, :25 25 : , 1 : hal no referensi 1 . l b ka ≥ τ F 2 k ka Sf_k₁ B Sf x σ τ = ( ) 27 : , 1 : hal no referensi 2 1ataut t x P referensino: hal1, :27 l F = ) (t₁ataut₂ x F Pa≥ referensino: hal1, :27 L a

τ

dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik

σ

_B sesuai dengan standar ASME. Untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 1/0,8 = 5,6. harga 5,6 ini diambil untuk bahan SF dengan kekuatan yang dijamin, dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa, dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan dengan

Sf

₁.

Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan

yang ditimbulkan akibat alur pasak dan alur bertangga cukup besar. Pengaruh kekasaran permukaan harus diperhatikan. Untuk memasukan pengaruh-pengruh ini dalam perhitungan perlu diambil faktor yang dinyatakan sebagai dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0.

2

Sf

Dari hal-hal diatas maka besarnya

τ

_a adalah

Pada poros yang berputar dengan pembebanan momen lentur yang tetap, besarnya faktor adalah 1,5. untuk beban dengan tumbukan ringan antara 1,5 dan 2,0 dan untuk tumbukan berat terletak antara 2 dan 3. dengan demikian diameter poros dengan pembeban lentur dan puntir dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

m

K

{ (

) (

2

) }

2 1/3 . . / 1 , 5 K M K T ds≥ τa m + t

Dimana

M

adalah momen lentur poros. Defleksi puntiran (sudut puntir) yang terjadi pada poros dibatasi sampai 0,25 atau 0,30 derajat/meter, Dalam hal baja

[kg/mm 3

10

3 ,

8 x

G

=

2]. Perhitungan diatas dilakukan untuk memeriksa apakah harga yang diperoleh masih dibawah harga yang diperoleh untuk pemakaian yang bersangkutan. Bila θ dibatasi sampai 0,25° untuk setiap meter panjang poros.

2.3.3. Perencanaan Pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan

bagian-bagian mesin, seperti : roda gigi, sproket, puli, kopling dan lain-lain pada poros. Momen diteruskan dari poros naf ke poros.

Jika momen rencana

T

[kg.mm] dan diamet poros

d

_s [mm], maka gaya tangensia

er

l [kg] pada permukaan poros adalah

F

Tegangan geser

τ

_k [kg.mm2 _{] yang bekerja} a

Gambar 2.6 Pasak pada penampang ad lah

Dari tegangan geser yang diijinkan

ka

τ

panjang pasak [mm] yang diperlukan dapat dip eh

1

l

erol

Harga

τ

_ka adalah harga yang diperoleh dari ersamaan

ecara tiba-tiba

alam hal ini tekanan pe

i h ng k yang diperluka p

Harga

Sf

_k₁ umumnya diambil 6, dan

2 k

Sf

dipilih antara 1–1,5 jika beban dikenakan secara perlahan-lahan, antara 1,5–3 jika dikenakan tumbukan ringan, dan antara 2 – 5 jika dikenakan s

dan dengan tumbukan berat.

D rmukaan adalah :

Dar arga tekanan permukaan ya diijinkan,

P

_a (kg), panjang pasa

n dapat dihitung dari

(5)

Vol. 6, No. 1, Januari 2010 30

617 : , 2 : hal no referensi

(

) ( )

k = 615 : , 2 : hal r d L 61/ 6 10 / d d C P L no eferensi

(

)

k d P C= /10 referensino:2,hal:615

( )( )(

L n h

)

Ld 10 D 60min/

Harga

P

_a adalah 8 [kg.mm-2] untuk poros diameter kecil, 10 untuk [kg.mm-2] untuk poros ukuran besar, dan setengah dar harga-harga diatas untuk poros berputaran tinggi dan perlu diperhatikan bahwa leba pasak sebaiknya = referensino:2,hal:615 i r antara 25-30 [%] dari diameter poros. 2.3.4 Perencanaan Bantalan

mesin lainya dapat bekerja deng baik.

Gambar 2.7 Bag n dari Bantalan

n bantal

bia

Bantalan adalah suatu 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

an

ian – bagia Gelinding

Menurut gerakan bantalan terhadap poros bantalan dapat diklasifikasikan menjadi: bantalan luncur (journal bearing) da

an gelinding (rolling contact bearing). Dalam perencanaan bantalan gelinding, beban rencana pada bantalan

sanya disebut dengan beban ekivalen,

P

. Perhitungan beban ekivalen pada

ntalan yang hanya terdapat beban radial, ba

R

adalah tergantung dari cincin luar bantalan yang berputar atau cincin dalam yang berputar. Fak r to ini yang disebut

a ngan t dengan menggu us aka perencana lah

an beban dinamik dasar, ádalah

ana lan,

g (ball

bearing) dan 3,3 untuk roller bearing

deng n faktor rotasi,

V

.

De demikian maka beban ekivalen,

P

dapa dihitung

nakan rum

R V

P= .

Jika standar umur bantalan bantalan menurut SKF adalah 1 juta putaran, m

an umur bantalan,

L

_d ada

D

C

Dim

P

_d adalah beban ekivalen banta _d adalah perencanaan putaran dan k=3,0untuk bantalan gelindin

L

Dengan demikian untuk sebuah penentuan perancangan umur dalam jam dan kecepatan putaran yang diketahui dalam rpm, maka dapat dihitung nilai dari putaran (revolusi) untuk bantalan dengan menggunakan rumus:

Dimana, adalah perencanaan umur dalam jam dan

n

adalah kecepatan putaran dalam rpm.

10

L

D

2.4. Sifat Material

Pengetahuan tentang sifat-sifat material, kemampuan pemesinan(

machinability), metode forming (

pembentukan ), daya guna pengetahuan bahan lainnya, perlu dimiliki untuk dapat memilih bahan material yang tepat dan sesuai dengan fungsinya. Terdapat beberapa jenis material yang dapat di gunakan sebagai bahan baku industri. Jenis – jenis yang sangat beragam kadang – kadang menyulitkan pemilihan yang tepat.

Material yang satu mempunyai keunggulan ditinjau dari segi keuletan, lainnya tahan terhadap korosi, mulur atau creep, atau suhu kerja yang tinggi namun biayanya cukup mahal. Oleh karena itu, pemilihan sering tidak berdasarkan pertimbangan teknis, pertimbangan ekonomis memegang peranan sangat penting pula.

Berikut diagram material logam dan non logam beserta panduannya :

(6)

Gambar 2.8 Jenis-Jenis Bahan Material dan Panduannya

2.5. Pemilihan Bahan Material

Sebelum proses pembuatan komponen kerangka pada mesin pengering biji cokelat ini, sebaiknya di lakukan proses pemilihan material sesuai dengan kebutuhannya dan dilihat dari segi biaya maupun kekuatannya. Dalam perkembangan berbagai macam material, masing – masing mempunyai sifat, kegunaan, kelebihan dan batasan yang berbeda

Sifat material menncakup berat jenis, tekanan, uap, muai panas, daya hantar panas, sifat listrik dan magnet, dan sifat teknik lainnya. Yang dimaksud dengan sifat teknik adalah : kekuatan tarik, kekuatan tekan, kekuatan torsi, modulus elastisitas dan kekerasan dua sifat utama dalah kekuatan tarik dan kekerasan.

Sifat – sifat teknik yang harus di perhatikan dalam pemilihan material antara lain:

1. Kekuatan tarik (Tensile strenght), ditentukan dengan percoban tarik besar tegangan pada saat penciutan disebut kekuatan tarik bahan. Kekuatan tarik merupakan sifat yang dapat digunakan untuk memeprkirakan karakteristik bahan sewaktu mengalami lenturan dalam permesinan.

2. elastisan ( modulus elastisits ), ciri khas kekakuan (stifness) suatu bahan dan dapat ditentukandari kemiringan bagian linier pada kurva tegangan – regangan. 3. kekuatan geser, tekan dan puntir (shear,

compressive and torsional strength),

kekuatan geser bahan sekitar 50% dari kekuatan tariknya dan besar kekuatan

torsinya sekitar 75% kekuatan tarik. Kekuatan tekan mudah ditentukan untuk bahan yang rapuh (brittle), karena mudah patah.

4. keuletan (ductility), menjadikan sifat bahan mudah ditekuk, itarik, diregangkan, dibentuk atau diubah bentuk secara permanen tanpa patah.

5. kekerasan (hardness), untuk menentukan kekerasan ada berbagai cara dengan pengukuran ketahanan terhadap penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida, skala kekerasan tergantung kepada metode dan bentuk serta jenis penekan dan beban. Contoh skala: Rockwell, brinell dan vickers . 2.6. Proses Permesinan

Dalam istilah teknik proses pemotongan dengan menggunakan mesin perkakas sering di sebut dengan istilah proses pemotongan logam atau metal cutting process atau proses permesinan (Machining process) oleh karena itu untuk menghindari kesalah pahaman mengenai istilah maka kita sebut saja dengan nama proses permesinan.

Proses permesinan yang di laksanakan dalam proses perancangan mesin pengeringan biji cokelat ini dapat di kelompokan menjadi enam macam yaitu : 1. Mesin Bubut

Mesin bubut adalah suatu alat perkakas dengan gerak utama berputar. Kontruksi mesin bubut dapat dibedakan menjadi, yaitu :

Mesin bubut biasa

Mesin bubut revolver dan otomatis Mesin bubut untuk pekerjaan khusus Mesin bubut adalah sebuah mesin untuk membuat bentuk-bentuk silindris, tetapi kenyataannya bisa juga digunakan untuk yang lain. Benda kerja biasanya berputar kearah operator, bisa dipasang diantara dua center yang masuk pada lubang-lubang yang dibor tirus pada salah satu ujungnya.

(7)

Gambar 2.9 Mesin Bubut 2. Mesin Sekrap

Mesin sekrap atau mesin ketam digunakan untuk penerjaan permukaan dan meliputi bermacam-macam penampang. Meliputi kurva, luncuran V, alur pasak dan lain-lain. Mesin ini mempunyai mekanisme yang mudah dengan perkakas potong yang murah’

3. Proses Pemotongan

Proses pemotongan ini menggunakan mesin grinda potong, mesin grinda potong ini di desain untuk memotong rangka sehingga memiliki diameter batu grinda yang besar (25 cm). Didalam mesin ini di lengkapi oleh tombol otomatis dan manual, serta penjepit material yang bisa di atur untuk jenis kerangka yang besar ataupun kecil, tutup batu grinda yang dapat menghalangi loncatan serpihan besi yang terlontar dari hasil pemotongan. 1 2 3 4 5 Keterangan : 1. Tombol Un/Off 2. Motor listrik 3. Pisau potong 4. Penjepit al 5. Pengatur jepit

Gambar 2.11 Grinda Potong 4. Mesin Bor

Proses bor disini berfungsi untuk melubangi kerangka dengan besar diameter yang telah ditentukan sebelum dipasang baut sebagai tempat kedudukan dari benda yang akan dipasang 1 2 3 4 5 6 Keterangan : 1. mata bor 2. pengencang mata bor 3. handle penahan 4. tuas on/off 5. gagang bor 6. penyambung power

Gambar 2.12 Bor Tangan

5. Proses Pengelasan

Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam dimana logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan. Atau juga dapat didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik – menarik antara atom.

Bila disamping tekanan, permukaan tadi dipanaskan pula, kedua permukaan tadi akan melebur dan terjadilah sambungan las. Semakin tinggi suhu, keuletan logam induk bertambah dan difusi atom akan bertambah cepat. Bahan bukan logam pada batas permukaan melunak dan akan pecah atau hancur tertekan oleh perubahan plastik logam induk. Sambungan di bawah pengaruh panas dan tekanan lebih efisien, namun kekuatannya ditentukan oleh ikatan antar atom.

Jenis-jenis pengelasan yang sering digunakan yaitu terbagi menjadi 3 jenis pengelasan yaitu :

1. Pengelasan Tempa.

2. Pengelasan Dengan Gas atau Asetelin. 3. Las Listrik.

6. Proses Penghalusan dan Perataan Proses Gerinda disini berfungsi untuk menghaluskan permukaan kerangka, akibat adanya kampuh-kampuh las sehabis proses pengelasan berlangsung.

Proses Gerinda disini merupakan Proses penghalusan, sehingga biasanya merupakan proses akhir dari suatu urut-urutan proses pemesinan suatu komponen. Ditinjau dari bentuk geram serta mekanisme pembentukan geram proses penghalusan tersebut berbeda dengan proses penghalusan yang lain.

2.7.

Proses Perakitan

Perakitan atau asembling merupakan proses akhir dari pengerjaan

(8)

permesinan. Komponen-komponen yang telah dibuat maupun komponen standart diakit menjadi satu bagian yang utuh sehingga dapat berfungsi dengan baik, menarik dari segi penampilan dan memenuhi kapasitas produksi yang direncanakan.

Dalam perakitan juga harus memperhatikan beberapa hal sebagai berikut

¾ Dimensi dari tiap-tiap komponen mesin. ¾ Jenis perakitan yang dilakukan,

misalnya dilas, di tekan dan lain sebagainya.

¾ Menghilangkan kotoran terutama gram-gram yang masih menempel pada komponen karena dapat mempengaruhi kepresisian.

¾ Kelengkapan peralatan untuk keperluan perakitan.

¾

Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing komponen tersebut.

3. PERANCANGAN KONSEP MESIN Perancangan proses pembuatan mesin pengering biji kakao/cokelat memerlukan proses yang cukup panjang sehingga di perlukan perancangan mesin yang baik, agar dapat berfungsi dengan seoptimal mungkin.

Urutan proses fase–fase perancangan mesin pengering biji cokelat adalah sebagai berikut:

3.1 . Identifikasi Kebutuhan.

Setelah di lakukan survey lapangan dalam hal :

1. Interview langsung dengan para petani biji cokelat.

2. Interview kepada pemilik perkebunan. 3. Melihat mesin pengering biji cokelat

yang sudah ada.

4. Mengetahui spesifikasi alat mesin pengering biji cokelat yang sudah ada. Dari hasil survey lapangan maka di dapat beberapa kekurangan dari mesin pengering biji cokelat seperti data di bawah ini:

1. Harga mesin pengering biji cokelat yang sudah ada terlalu mahal.

2. Bobot keseluruhan mesin pengering biji cokelat yang berat.

3. Spefikasi mesin yang berteknologi tinggi sehingga sulit di rawat.

4. Banyak komponen yang tidak ada di pasaran (Hand made) sehingga perawatan mesin jadi mahal.

Pada fase ini kami akan menyusun daftar kebutuhan yang mencangkup informasi apa yang menjadi keinginan pengguna dari mesin pengering biji cokelat. Tingkat kepentingan menunjukan seberapa besar pemenuhan kebutuhan (10 menunjukan tingkat kebutuhan yang paling penting, berturut sampai 1 menunjukan penurunan tingkat pemenuhan kebutuhan yang sangat rendah).

Dibawah ini adalah tabel daftar kebutuhan dari pengguna mesin pengering biji cokelat.

Tabel 3.1 Daftar kebutuhan pengguna

No. Kebutuhan Pengguna

Tingkat Kepentin gan 1 Proses pengeringan yang baik 9

2 Menggunakan wadah besar 10

3 Mudah diperbaiki 7

4 Tidak timbul suara bising 8

5 Mudah dioperasikan 7

6 Mudah dibersihkan 9

7 Ketersediaan spare part 8

8 Control panel mudah dijangkau 5

9 Mudah dirawat berkala 6

10 Part mudah diganti 8

11 Pengeringan dapat diatur 8

12 Tahan lama 9

13 Mesin nyaman digunakan 8

3.2. Definisi, Perencanaan Proyek dan PenyusunanSpesifikasi Teknis.

Berdasarkan identifikasi kebutuhan, maka pada fase ini akan di lakukan definisi proyek dan perencanaan proyek yang kemudian akan menghasilkan ide–ide mesin yang akan terangkum dalam spesifikasi mesin, yang menjadi dasar fase–fase perancangan berikutnya.

(9)

¾ Definisi proyek

Definisi proyek adalah langkah perumusan ide–ide produk atau mesin yang kemudian akan di kembangkan, di rancang dan di buat. Ide perancangan mesin pengering biji cokelat ini adalah dari hasil perbandingan antara mesin yang telah ada yang di sesuaikan dengan kebutuhan konsumen.

¾ Menyusun Rencana Proyek

Adalah seluruh tingkat kegiatan perancangan dan proses pembuatan mesin pengering biji cokelat setelah pembentukan Tim perancangan, maka mulai di susun rencana proyek yang terdiri dari empat langkah berikut ini:

1. Mengidentifikasi pekerjaan – pekerjaan. 2. Menyusun sasaran pekerjaan.

3. Memperkirakan kebutuhan tenaga kerja Waktu dan sumber lainnya.

4. Menyusun urutan pekerjaan.

¾ Mendalami masalah dan menyusun spesifikasi

Pendalaman dan penyusunan spesifikasi mesin menggunakan metode QFD

(Quality Functional Deployment). Langkah–

langkah QFD akan menghasilkan rumah kualitas (House of Quality) atau di sebut juga diagram HOQ.

Gambar 3.1 Rumah Kualitas

3.2 Perancangan Konsep Mesin

Pengering Biji Cokelat

Perancangan konsep mesin pengering biji cokelat dibagi menjadi dua bagian, yaitu :

1. Perancangan konsep mesin 2. Evaluasi konsep mesin ¾ Metode Morfologi

Metode morfologi menggunakan struktur fungsi untuk menemukan beberapa alternatif konsep produk mesin pengering biji cokelat.

Fungsi, Sub fungsi dan sub-sub fungsi direpresentasikan dengan sebuah blok fungsi, yang kemudian dialiri oleh aliran masuk dan keluar yang terdiri dari aliran :

1. Energi (gaya) 2. Material

3. Sinyal (informasi)

Dibawah ini digambarkan diagram struktur fungsi untuk perancangan mesin pengering biji cokelat :

Ei = Energi Masuk Mi = Material masuk Si = Sinyal masuk Eo = Energi keluar Mo = material keluar So = Sinyal keluar = Aliran energi = Aliran material = Aliran sinyal = Batas sistem Gambar 3.2 Diagram struktur fungsi

Fungsi keseluruhan diuraikan menjadi sub fungsi keseluruhan mesin pengering biji cokelat yaitu :

(10)

Keterangan :

E1 =motor penggerak (motor listrik) E2 =Fan (blower)

E3 =Secara manual (Energi manusia) M1 =Biji cokelat basah

S1 =Sinyal

E1 =Energi dari motor M0 =Bijih cokelat kering E0 =Energi keluar S0 =Sinyal Keluar

Gambar 3.3 Diagram Sub fungsi

¾ Pemilihan alternatif-alternatif konsep mesin pengering biji cokelat

Metode Morfologi seperti diatas dapat digunakan untuk menentukan alternatif-alternatif konsep mesin pengering biji cokelat. Dengan menggunakan gambar (ilustrasi) beberapa prinsip solusi, maka dapat disusun beberapa kombinasi prinsip solusi. Setiap kombinasi prinsip solusi yang mungkin dibuat merupakan satu alternatif konsep mesin pengering biji cokelat.

3.4. Pemilihan kombinasi yang sesuai Pada perancangan sistematik lingkup

permasalahan harus dibuat dengan luas yang tujuannya untuk memperoleh kemungkinan solusi yang sebanyak-banyaknya. Setiap kemungkinan harus diperiksa melalui prosedur yang tepat dan cermat, karena seiring solusi terbaik muncul setelah pengkombinasian yang bernilai dengan solusi yang bernilai tinggi.

1. Kesesuaian terhadap fungsi keseluruhan

2. Terpenuhinya tuntutan yang tertulis dalam daftar spesifikasi

3. Kebaikan dalam hal prestasi atau kemudahan perakitan

4. Segi keamanan dan kenyaman

5.

Kemungkinan untuk

pengembangan lebih lanjut

Dari kombinasi prinsip solusi yang terdapat pada table diatas dihasilkan varian sebagai berikut :

- Varian 1 : 1-1, 2-2, 3-2, 4-2, 5-2, 6-2, 7-3 - Varian 2 : 1-2, 2-1, 3-2, 4-2, 5-2, 6-2, 7-1

-

Varian 3 : 1-1, 2-1, 3-2, 4-2, 5-2, 6-2, 7-3

Dibawah ini adalah gambar alternatif konsep mesin pengering biji cokelat yang dibuat melalui matrik

morfologi::

Varian 1

(11)

60 . 2 n w = π referensi no:2,hal :7 60 200 . 14 , 3 . 2 = w 7 : , 2 : hal no referensi 7 : , 2 : hal no referensi 4. ANALISA PERHITUNGAN 4.1 Pemilihan Motor

Motor Penggerak ini berfungsi sebagai sumber daya yang dibutuhkan untuk menggerakan poros pada sistem perputaran. Daya dan putaran yang dihasilkan oleh motor penggerak ini diteruskan oleh sistem transmisi untuk menggerakan poros dan drum tersebut.

Motor penggerak yang digunakan pada mesin pengering biji cokelat adalah motor listrik merk YUEMA, Type YWE90S – 6, dengan daya 1 Hp, dengan putaran maximum 922 Rpm,

4.2. Analisa perhitungan Perhitungan Daya

¾ Daya rencana mesin pengering biji cokelat n = 200 rpm

¾ Putaran rencana

= 20,93 rpm ¾ Gaya yang terjadi.

F = 20 Kg. 9,81 m/s² Varian 2

= 196,2 N ¾ Torsi yang dibutuhkan

T = F . r = 196,2 . 175 = 34,335 Nmm ¾ Daya rencana P P = T . w = 34,335 . 20,93 = 718,6 Watt Varian 3 4.2.2 Perhitungan Poros ¾ Spesifikasi data : Daya yang ditransmisikan P = 718.6 Watt = 0,718 kW

o Putaran motor (n1) = 922 Rpm o Putaran puli drum (n2) = 200 Rpm ¾ Faktor koreksi

(fc)

Pd = fc x P (kW) = 1,5 x 0,718 kW

= 1,225 kW

¾ Perhitungan Momen Puntir Rencana T1 = 922 225 , 1 10 74 , 9 5 x =1294,08 kg.mm (poros motor) T2 = 200 225 , 1 10 74 , 9 x 5 = 5965,70 kg.mm (poros drum) ¾ Bahan Poros

Bahan poros dari table 4.9 menggunakan S 45 C – D yang difinis dingin. Menurut standart JIS G 4501, bahan S 45 C – D memiliki kekuatan tarik σb = 60 kg/mm².

¾ Perhitungan Diameter Poros

ds = 3 1 08 , 1294 2 7 , 1 5 1 , 5 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ x x = 16,49mm ≈ 16 mm (poros motor) ds = 3 1 70 , 5965 2 7 . 1 5 1 , 5 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ x x = 27,453 ≈ 28 mm (poros drum) 4.2.3 Perhitungan Puli

¾ Perhitungan Diameter Picth puli, Diameter luar puli

Diameter picth puli :

dp = 95 mm (d min yang direncanakan)

(12)

) ( ) ( . 4 1 ) ( 2 . 2 2 mm dp Dp C Dp dp C Lp= +π + + − 2 ) 95 380 ( 600 . 4 1 ) 380 95 ( 2 14 , 3 600 . 2 + + + − = Lp mm 25 , 2028 = 970 : , 2 : no Dp = dp x i Dimana i = 2 1 n n = 200 922 = 4 Maka D = 145 x i = 145 x 4 = 380 mm ≈ 1015 mm Dp = 380 mm ( yang direncanakan)

¾ Diameter luar puli : dk = dp + (2 x 4,5) = 95 + (2 x 4,5) = 104 mm Dp = Dp + (2 x 5,5) = 1380 + (2 x 4,5) hal referensi = 389 mm 4.2.4 Perhitungan Sabuk V

¾ Perhitungan Panjang Keliling Sabuk

¾

Perhitungan Jarak Sumbu Poros

8 ) 95 380 .( 8 25 , 2028 2526+ 2 − − 2 = C = 553,27 mm

¾ Perhitungan Kecepatan Sabuk

s m x x x V 5,01 / 1000 60 922 104 14 , 3 ₌ =

¾ Perhitungan Sudut Kontak Besar harga C dp Dp ) ( 57 180 0 − − = θ 600 ) 95 380 ( 57 1800 − − = θ = 153° 4.2.5 Perhitungan pasak

Pemilihan dimensi dari pasak dengan diameter poros ds = 28 mm, Dengan menggunakan table 4.10 didapat ukuran nominal dari pasak, yaitu ;

ukuran nominal dari pasak (b x h ) = 10 x 8

kedalaman alur pasak pada poros (t1) = 5 mm

kedalaman alur pasak pada naf (t2) = 3,3 mm ¾ Pemeriksaan pasak : - perbandingan lebar 0,25 ≤ b / ds ≤ 0,35 » Baik 0,25 ≤ 8 / 28 ≤ 0,35 0,25 ≤ 0,2 ≤ 0,35 » Baik - Perbandingan panjang : 0,75 ≤ lk / ds ≤ 1,5 » Baik 0,75 ≤ 34 / 28 ≤ 1,5 0,75 ≤ 1,2 ≤ 1,5 » Baik 4.2.6 Perhitungan Bantalan

Bantalan yang digunakan adalah bantalan single row, deep groove ball

bearing, dengan menggunakan bola yang

mampu hanya menahan beban radial. C = k 1 10 Lb Fe _⎢⎣⎡ ₆ _⎥⎦⎤ = 3 1 6 6 10 10 . 144 17 , 2067 _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = 10835,01 N

¾ Berdasarkan harga C yang didapat lalu dibandingkan dengan tabel 4.12 pada lampiran dapat diambil bantalan No. 6205 Deep grove ball bearing dengan dimensi sebagai berikut :

Diameter dalam = 25 mm Diameter luar = 52 mm Lebar = 15 mm

5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Kesimpulan dari hasil perancangan mesin pengering biji cokelat adalah sebgai berikut :

1. Berdasarkan analisis pada perancangan konsep mesin pengering biji cokelat maka di hasilkan 3 alternatif konsep mesin. Kemudian dipilih melaui tabel evaluasi berdasarkan spesifikasi teknis. Alternatif 1 memiliki nilai : 845, alternatif 2 memiliki nilai: 709, dan alternatif 3 memiliki nilai : 686. Maka alternatif mesin 1 menjadi alternatif mesin yang terbaik dan akan dikembangkan lebih lanjut dalam perancangan dan pembuatan mesin pengering biji cokelat.

2. Dibutuhkan faktor koreksi dalam analisa perhitungan agar tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan pada saat pengoperasian mesin.

3. Hasil-hasil perancangan mesin pengering biji cokelat ini adalah merupakan ukuran-ukuran minimum yang harus dipenuhi untuk memenuhi syarat keamanan

(13)

5.2. Saran

Untuk pengembangan mesin pengering biji cokelat, saran-saran yang ingin penulis sam,paikan adalah agar proses

perancangannya teliti lagi pada analisa perhitungannya supaya menghasilkan ukuran-ukuran yang sesuai dengan syarat keamanan pada saat mesin dibuat dan dioperasikan tidak membahayakan bagi penggunanya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Sularso. Kiyokatsu Suga. DASAR-DASAR PERENCANAAN DAN PEMILIHAN ELEMEN MESIN. Pradnya Paramita. Jakarta. 1991.

2. Mott Robert L.MACHINE ELEMENTS IN MECHANICAL DESIGN. Mac Millan, Singapore. 1992.

3. Mariam J.L, Kraige L. G. MEKANIKA TEKNIK DINAMIKA (jilid 2). Erlangga. Jakarta. 1993.

4. Joseph E shigley, Carles R Mischke. MECHANICAL DESIGNERS WORK BOOK.

5. Karl T Ulrich, Steven D Eppinger. PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN PRODUK. Salemba Teknika. Jakarta. 2001.

6. Nigel Cross. ENGINEERING DESIGN METHODS. Second edition. The Open University. Milton Keynes. UK. 1994.

7. Taufik Rohim, 1982 PROSES PERMESINAN, PT. Pradnya Paramita, Jakarta

8. www.google.com. Balai Mekanisasi Pertanian, Departemen Pertanian. Serpong

9. www.google.com. Warung Informasi dan Teknologi Warintek Bantul. Petunjuk Operasional Mesin Pengering biji-bijian.