RANCANG BANGUN MESIN EXSTRACTOR CASSAVA

(1)

commit to user

i

RANCANG BANGUN

MESIN EXSTRACTOR CASSAVA

PROYEK AKHIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Program Studi DIII Teknik Mesin

Disusun oleh :

ARIYANTO

I8106019

PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK

(2)

commit to user

ii

SURAKARTA 2010

HALAMAN PERSETUJUAN

RANCANG BANGUN MESIN EXSTRACTOR CASSAVA

Disusun Oleh

Proyek Akhir ini telah disetujui untuk diajukan dihadapan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. Santoso, M. Eng, Sc. NIP. 194508241980121001

Bambang K, ST, MT. NIP.196911161997021001

(3)

commit to user

iii

HALAMAN PENGESAHAN

RANCANG BANGUN MESIN EXSTRACTOR CASSAVA

Disusun oleh :

Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada :

hari,... 2010 1. (...) 2. (...) 3. (...) 4. (...) Mengetahui, Disahkan, Ketua Program D-III Teknik Koordinator Proyek Akhir

Fakultas Teknik UNS Fakultas Teknik

Zainal Arifin, S.T., M.T. NIP. 197303082000031001

Jaka Sulistya Budi, ST NIP. 196710191999031001

(4)

commit to user

iv

HALAMAN MOTTO

• Manusia sepantasnya berusaha dan berdoa, tetapi Tuhan yang

menentukan.

• Alon-alon waton kelakon.

• Apa yang kita cita-citakan tidak akan terwujud tanpa disertai tekad dan usaha yang keras.

• Jangan menyerah sebelum kalah, jangan mundur sebelum hancur.

• Hidup adalah pilihan, sedangkan kehidupan adalah menjalani pilihan.

Maka, jangan takut untuk hidup.

• Keberhasilan di depan mu,kehancuran di belakang mu,bila kau hidup

bersifat lebih baik dari sekarang.

(5)

commit to user

v

PERSEMBAHAN

Sebuah hasil karya yang kami buat demi menggapai sebuah cita-cita, yang ingin ku-persembahkan kepada:

Allah SWT, karena dengan rahmad serta hidayah-Nya saya dapat melaksanakan `Tugas Akhir’ dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar

Kedua Orang Tua yang aku sayangi yang telah memberi dorongan moril maupun meteril serta semangat yang tinggi sehingga saya dapat menyelesikan tugas akhir ini.

Kakak dan ade`-ade`ku yang aku sayangi, ayo kejar cita-citamu.

Teman-teman ku yang selalu mendukung setiap langkah untuk tugas akhir ini. Ade’-ade’ angkatanku, Jangan pernah menyerah!!!

(6)

commit to user

vi

ABSTRAKSI

, 2010,RANCANG BANGUN MESIN EXSTRACTOR CASSAVA

Diploma III Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Kebutuhan manusia yang cenderung bertambah, membuat manusia ingin selalu membuat sesuatu yang lebih efisien dan efektif. Tak terkecuali dalam proses pengolahan makanan. Manusia memerlukan sesuatu yang bisa berproduksi lebih banyak tetapi dengan tenaga sekecil mungkin.

Mesin ini adalah salah satunya, dengan mengandalkan screw conveyor berspesifikasi ;

Diameter = 152,4 mm( 6 inchi ) Panjang = 200 mm

Jarak pitch = 100 mm ( 4 inchi )

Diharapkan mampu menghasilkan daya produksi yang berlipat tapi dengan tenaga manusia yang lebih sedikit.

(7)

commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah swt. yang memberikan limpahan rahmat, karunia dan hidayah-Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul RANCANG BANGUN MESIN PEMERAS SINGKONG ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan suatu apapun. Laporan Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam mata kuliah Proyek Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Allah SWT. yang selalu memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya. 2. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya.

3. Bapak Zainal Arifin, ST, MT selaku Ketua Program D-III Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak Ir. Santoso, M. Eng, Sc. Selaku pembimbing Proyek akhir I. 5. Bapak Eko surojo, ST., MT selaku pembimbing Proyek Akhir II. 6. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT selaku Pembimbing Akademik. 7. Rekan-rekan D III Produksi dan Otomotif angkatan 06’

8. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.

Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermafaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca bagi pada umumnya, Amin.

Surakarta, 2010

(8)

commit to user

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

HALAMAN MOTTO ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

ABSTRAKSI ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR NOTASI ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Tujuan Proyek Akhir ... 3

1.5. Manfaat Proyek Akhir ... 3

1.6. Metode Pemecahan Masalah ... 3

BAB II DASAR TEORI ... 4

2.1. Screw conveyor ... 4

2.2. Puli dan sabuk ... 6

2.3. Bantalan ... 9

2.4. Poros ... 11

2.5. Statika ... 13

2.6. Proses pengelasan ... 17

2.7. Proses permesinan ... 20

(9)

commit to user

ix

2.9. Reducer ... 24

BAB III ANALISA PERHITUNGAN ... 25

3.1. Prinsip kerja ... 25

3.2. Perhitungan screw conveyor ... 26

3.3. Perncanaan sabuk dan pulley ... 30

3.4. Perhitungan pasak ... 34

3.5. Perancanaan poros ... 39

3.6. Perencanaan Mur dan Baut ... 45

3.6.1 Baut Pada Dudukan Tabung ... 45

3.6.2 Baut Pada Dudukan Motor ... 46

3.6.3 Baut Pada Dudukan Reducer ... 47

3.7. Perhitungan Las ... 48

3.8. Perhitungan Rangka ... 49

3.9. Perhitungan proses permesinan ... 57

3.9.1 Mesin Bubut ... 57

3.9.2 Mesin Bor ... 62

3.9.3 Pengelasan ... 66

BAB IV PROSES PRODUKSI DAN BIAYA ... 67

4.1. Proses Pembuatan Rangka ... 67

4.2. Proses Pengecatan ... 68

4.3. Proses Perakitan ... 68

4.4. Perhitungan Biaya Operator ... 70

4.5. Analisa Biaya ... 71

BAB V PENUTUP ... 73

5.1. Kesimpulan ... 73

5.2. Saran ... 73

(10)

commit to user

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka Gambar 2.2. Jenis-jenis bantalan gelinding

Gambar 2.3. Sketsa prinsip statika kesetimbangan Gambar 2.4. Sketsa gaya dalam

Gambar 2.5. Sketsa reaksi tumpuan rol Gambar 2.6. Sketsa reaksi tumpuan sendi Gambar 2.7. Sketsa reaksi tumpuan jepit Gambar 3.1 Gambar mesin extractor cassava

Gambar 3.2. Penampang sabuk antara reducer dengan poros power screw Gambar 3.3. Skema pembebanan pada poros

Gambar 3.4. Pembebanan dan potongan pada poros Gambar 3.5. Diagram BMD

Gambar 3.6. Gambar rancang rangka Gambar 3.7 Batang C-D

Gambar 3.8 Gambar potongan C-G Gambar 3.9 Gambar potongan C-H Gambar 3.10 Gambar potongan C-H

Gambar 3.11 Gambar diagram gaya geser ( SFD ) Gambar 3.12 Gambar momen lentur ( BMD ) Gambar 3.13 Gambar batang B-E

Gambar 3.14 Gambar potongan B-I Gambar 3.15 Gambar potongan B-E Gambar 3.16 Gambar diagram SFD Gambar 3.18 Profil siku L 45x45x3 Gambar 3.19 Poros

(11)

commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Momen yang terjadi

Tabel 3.2 Gaya pada batang

Tabel 3.3 Kecepatan iris pahat HSS

Tabel 3.4 Kecepatan potong melingkar pahat HSS Tabel 3.5 Kecepatan potong & pemakanan mesin bor

(12)

commit to user

xii

DAFTAR NOTASI

N1 = Putaran motor ( rpm ) D = Diameter besar ( mm ) D = Diameter kecil ( mm ) x = Jarak antar puli ( mm ) N2 = Putaran puli reducer ( rpm )

N3 = Putaran puli poros ( rpm )

L1 = Panjang sabuk ( mm )

V = Kecepatan linear ( mm/s ) A = Luas penampang ( )

= Gaya centrifugal sabuk ( N ) = Diameter screw ( mm ) = Panjang screw ( mm ) P = Pitch ( mm ) Fd = Diameter factor Ff = Flight factor Fb = Paddle factor

K = prosentase pembebanan tabung ( % ) Fm = Factor material

T = Torsi ( Nm )

Km = Faktor keamanan momen Kt = Faktor keamanan torsi g = Percepatan gravitasi ( m/ ) dc = Diameter minor ( mm ) sf = Faktor keamanan σt = Tegangan tarik ( N/

(13)

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1LATAR BELAKANG MASALAH

Seiring dengan perkembangan ilmu dan teknologi menuntut manusia agar dapat bekerja cepat dengan hasil yang lebih banyak dan keselamatan kerja yang terjamin. Pada saat seperti sekarang ini, sudah banyak mesin pemeras singkong yang digunakan untuk membantu dalam proses pruduksi. Akan tetapi, dari penggunaan alat bantu tersebut masih terdapat berbagai kendala atau kekurangan, seperti pengoperasian mesin pemeras singkong yang masih menggunakan sistem manual.

Mengingat alat yang sudah ada saat ini masih menggunakan tenaga manusia sehingga hal tersebut kurang efisien. Maka untuk mengatasinya diperlukan sebuah mesin pemeras singkong yang tidak menggunakan tenaga manusia yang terlalu banyak dan membutuhkan waktu yang singkat. Sehingga dapat mengatasi masalah efisiensi penggunaan waktu dan tenaga manusia.

Dari uraian diatas, kami bermaksud membuat sebuah mesin pemeras yang menggunakan tenaga motor yaitu “RANCANG BANGUN MESIN EKSTRAKTOR CASSAVA”. Semoga alat ini dapat membantu dalam mengatasi masalah efisiensi penggunaan waktu dan tenaga manusia.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Perumusan masalah dalam proyek akhir adalah bagaimana merancang, membuat, dan menguji mesin pemeras singkong dengan penggerak motor listrik yang sederhana dan efektif. Masalah yang akan diteliti meliputi:

1. Cara kerja mesin.

2. Pemilihan bahan dalam proses pembuatan komponen mesin. 3. Analisa perhitungan mesin.

4. Perkiraan perhitungan biaya. 5. Pembuatan mesin.

(14)

commit to user

6. Pengujian.

1.3BATASAN MASALAH

Berdasarkan rumusan masalah di atas maka batasan-batasan masalah dalam penulisan laporan ini adalah sebagai berikut :

1. Perhitungan dibatasi hanya pada komponen mesin sebagai berikut : Perhitungan screw conveyor, poros, sabuk puli, pasak, kekuatan

rangka, kekuatan las.

2. Asumsi-asumsi dalam perhitungan kadang dimasukkan supaya permasalahan dapat dipecahkan, dengan asumsi yang bisa dipertanggungjawabkan.

1.4METODOLOGI

Untuk menyelesaikan permasalahan yang timbul dalam pembuatan mekanisasi pemeras singkong, metode yang digunakan dalam penyusunan laporan ini adalah sebagai berikut :

1. Metode observasi

Yaitu data diperoleh dengan melakukan pengamatan terhadap objek yang diamati secara langsung. Dalam hal ini, pengamatan dilakukan pada mesin pemeras biji wijen yang berada di daerah Waduk Mulur Sukoharjo. Mesin tersebut memiliki sistem yang sama, walaupun memiliki perbedaan pada cara pengoperasian.

2. Metode studi pustaka

Metode yang dilakukan berdasarkan materi yang diperoleh dan berdasar buku-buku referensi.

3. Trial and error

Yaitu dengan melakukan beberapa kali percobaan/pembuatan langsung untuk mendapatkan mesin dengan spesifikasi yang dikehendaki.

(15)

commit to user

1.5TUJUAN PROYEK AKHIR

Tujuan yang ingin dicapai dalam pengerjaan proyek akhir ini adalah mampu merancang dan membuat mesin pemeras singkong. Hal ini meliputi perencanaan, perhitungan, perawatan dan pemilihan bahan serta perhitungan biaya dalam pembuatan alat.

1.6MANFAAT PROYEK AKHIR

Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini dimaksudkan agar mahasiswa mendapat manfaat sebagai berikut:

1. Secara teoritis:

Mendapat pengetahuan yang lebih luas mengenai perancangan dan pembuatan mesin pemeras singkong.

2. Secara praktis:

Sebagai wahana latihan para mahasiswa agar mempunyai kreatifitas dan kemampuan praktis dalam perencanaan yang melibatkan analisis, penelitian, dan pengembangan di bidang teknik mesin untuk mencapai sumber daya yang berkualitas dan professional.

(16)

commit to user

4 BAB II

DASAR TEORI

Untuk melakukan perhitungan pada komponen mesin ini diperlukan

dasar-dasar perhitungan yang sudah menjadi standar internasional. Perhitungan ini akan

memperkecil ketidaksesuaian (

error factor

) dari material maupun komponen mesin.

Hal-hal yang berkaitan dengan perancangan mesin ini meliputi:

1. Screw Conveyor

Screw Conveyor

merupakan suatu alat yang berupa pipa ulir yang disusun

pada pipa atau poros yang berputar di dalam tabung tetap untuk memindahkan

berbagai jenis material yang mempunyai daya alir menurut

“CEMA Materials

Classification Standart”

berarti tingkat kebebasan partikel suatu material yang

secara individu bergerak saling mendahului satu partikel yang lainnya.

Karakteristik ini penting dalam operasi

screw conveyor.

Dari beberapa jenis penerapan

srew conveyor

pada dasarnya diambil dari 2

faktor, yaitu karakteristik dari material yang diangkut dan keuntungan dari

penggunaan

screw conveyor.

1.1 menentukan ukuran dan kecepatan

screw conveyor

Untuk menentukan ukuran dan kecepatan

screw conveyor

dapat dilihat pada

lampiran 7.

-

Kapasitas

scew conveyor

dalam ft

3

/jam tiap rpm (

CEMA-screw

conveyor

, 1971: 25 ) :

=

...( 2.1 )

Dimana :

C

=

kapasitas

screw conveyor

dalam ft

3

/ jam

D

s

= diameter

scew conveyor

dalam

inchi

D

p

= diameter pipa dalam

inchi

(17)

commit to user

p

=

pitch

dari

screw conveyor

dalam

inchi

K

= prosentase dari pembebanan tabung ( % )

-

Kecepatan

screw conveyor

dapat dhitung dengan rumus (

CEMA-screw

conveyor,

1971:25 ) :

N =

………..( 2.2 )

Dimana :

N = kecepatan dari ulir ( rpm )

( N tidak boleh lebih dari kecepatan maksimum yang dianjurkan )

-

Daya untuk memuter

screw conveyor

Daya yang dibutuhkan adalah daya total dari gesekan

conveyor

( HP

f

)

dan daya untuk memindahkan material pada ukuran tertentu ( HP

m

)

dikalikan dengan faktor beban lebih ( FO ) dan dibagi efisiensi

penggerak total ( e ). (

CEMA-screw conveyor

1971:36 ) :

HPf =

………..( 2.3 )

Dimana :

L = panjang dari

conveyor

dalam ft

N = kecepatan

screw conveyor

dalam rpm

F

d

= diameter

conveyor factor

F

b

=

hanger bearing factor

HPm =

………..( 2.4 )

Dimana :

C = kapasitas screw conveyor dalam ft

3

/ jam

W = berat jenis material dalam lbs / ft

3

F

f

=

flight factor

F

m

=

material factor

F

p

=

paddle factor

(18)

commit to user

H

P

=

...( 2.5 )

Dimana :

F

o

=

over load factor

e = efisiensi penggerak ( % )

HP

m

= daya untuk memindahkan material ( HP )

HP

f

= daya total karena gesekan

conveyor

( HP )

2. Puli dan Sabuk

Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang mereduksi putaran dari

motor bensin menuju reducer, ini juga berfungsi sebagai kopling putaran motor

bensin dengan reducer. Puli dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja pres, atau

aluminium.

Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros

yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda. Tipe

sabuk antara lain: sabuk

flat

, sabuk V, dan sabuk

circular

. Faktor-faktor dalam

perencanaan sabuk:

1. Perbandingan kecepatan

Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis

dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002):

2 1 1 2

D

N

=

………...( 2.6 )

dengan:

D

1

= Diameter puli penggerak (mm)

D

2

= Diameter puli pengikut (mm)

N

1

= Kecepatan puli penggerak (rpm)

(19)

commit to user

T1

c

T2

DP1

Dp2

Gambar 2.1. Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka

(Khurmi dan Gupta, 2002)

2. Perhitungan panjang sabuk

( Sularso dan Suga,170,1978 )

L = 2C +

π

/2 ( Dp + dp ) + ¼c ( Dp – dp )²……… ( 2.7 )

dengan:

L = panjang sabuk ( cm )

C = jarak sumbu poros ( m )

Dp = diameter puli besar ( m )

dp = diameter puli kecil ( m )

3. jarak antara kedua poros

( Sularso dan Suga,170,1978 )

C = b +

√

b² - 8 ( Dp – dp )²...( 2.8 )

8 dimana :

b = 2h – 3,14 ( Dp – dp )...( 2.9 )

4. Sudut singgung sabuk dan puli

(20)

commit to user

sin

α

=

X

r

₁

−

₂

...( 2.10 )

dengan :

α

= sudut singgung sabuk dan puli ( ˚ )

R

= jari-jari puli besar ( m )

r

= jari-jari puli kecil ( m )

5. Sudut kontak puli

(Khurmi dan Gupta, 621, 1980 )

θ

= ( 180 + 2.

α

)

π

180 ...( 2,11 )

θ

= sudut kontak puli ( ˚ )

6. Kecepatan linier sabuk

V =

60 .

.

d

n

π

( m/s )

dengan :

d = diameter puli roll ( m )

n = putaran roll ( rpm )

7. Gaya sentrifugal

(Khurmi dan Gupta, 621,1980 )

Tc = m . ( V )²………( 2.12 )

dengan :

Tc

= tegangan sentrifugal

m

= massa sabuk ( kg/m )

V

= kecepatan keliling sabuk ( m )

8. Besarnya gaya yang bekerja pada sabuk V

(21)

commit to user

2,3 log

=

µθ

−

Tc

T

Tc

T

t t 2 1

_{……….( 2.13 )}

1 t

T

= tegangan total sisi kencang (N)

2 t

T

= tegangan total sisi kendor (N)

µ

= koefisien geser antara sabuk dan puli

θ

= sudut kontak puli (rad)

9. Perhitungan Penggunaan Jumlah Sabuk

( Khurmi dan Gupta, 621,1980 )

Ps = (

T₁

–

T₂

) . V...( 2.14 )

P

= Ps : daya yang ditransmisikan sabuk ( watt )

1

T

= F1 : gaya tegang sabuk sisi kencang ( kg )

2

T

= F2 : gaya tegang sabuk sisi kendor ( kg )

V

= kecepatan linier ( m/s )

10. Jumlah Sabuk Yang Diperlukan

(Sularso dan Suga,173,1987)

N =

s d

P

………..( 2.15 )

3. Bantalan

Bantalan adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros

yang berbeban dan mengurangi gesekan pada poros, sehingga putaran poros dapat

berlangsung secara halus. Pelumas digunakan untuk mengurangi panas yang

dihasilkan dari gesekan tersebut. Secara garis besar bantalan dapat

diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu (Sularso dan Suga, 1987):

1. Bantalan Luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan antara poros dengan bantalan yang

dapat menimbulkan panas yang besar sehingga untuk mengatasi hal tersebut

diberikan lapisan pelumas antara poros dengan bantalan.

(22)

commit to user

2. Bantalan Gelinding

Pada bantalan gelinding ini terjadi gesekan antara bagian yang berputar

dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding, sehingga gesekan yang

terjadi menjadi lebih kecil.Berdasarkan arah beban terhadap poros bantalan

dibagi menjadi 3 macam yaitu (Sularso dan Suga, 1987):

1. Bantalan radial

Pada bantalan ini arah beban adalah tegak lurus dengan sumbu poros.

2. Bantalan aksial

Pada bantalan ini arah beban adalah sejajar dengan sumbu poros.

3. Bantalan gelinding khusus

Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus

dengan sumbu poros.

(23)

commit to user

4. Poros

Poros merupakan bagian yang berputar, dimana terpasang elemen pemindah

gaya, seperti roda gigi, bantalan dan lain-lain. Poros bisa menerima beban-beban

tarikan, lenturan, tekan atau puntiran yang bekerja sendiri-sendiri maupun

gabungan satu dengan yang lainnya. Kata poros mencakup beberapa variasi

seperti

shaft

atau

axle

(as).

Shaft

merupakan poros yang berputar dimana akan

menerima beban puntir, lenturan atau puntiran yang bekerja sendiri maupun

secara gabungan. Sedangkan

axle

(as) merupakan poros yang diam atau berputar

yang tidak menerima beban puntir (Khurmi, R.S., 2002).

Jenis poros yang lain (Sularso, 1987) adalah jenis poros transmisi. Poros ini

akan mentransmisikan daya meliputi kopling, roda gigi, puli, sabuk, atau sproket

rantai dan lain-lain. Poros jenis ini memperoleh beban puntir murni atau puntir

dan lentur.

Untuk merencanakan suatu poros maka perlu memperhatikan hal-hal sebagai

berikut (Sularso dan Suga, 1987):

1. Kekuatan Poros.

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau gabungan

antara puntir dan lentur, juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau

tekan. Oleh karena itu, suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat

untuk menahan beban-beban di atas.

2. Kekakuan Poros.

Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan cukup tetapi jika lenturan

puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan

suara, karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus

diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros

tersebut.

(24)

commit to user

3. Korosi.

Baja tahan korosi dipilih untuk poros. Bila terjadi kontak fluida yang

korosif maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros supaya tidak terjadi

korosi yang dapat menyebabkan kekuatan poros menjadi berkurang.

4. Bahan Poros.

Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin

dan

finishing

, baja konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot yang di ”

kill”

(baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilikon dan dicor, kadar karbon

terjamin). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan

dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang.

Poros-poros untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari

baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.

Pertimbangan-pertimbangan yang digunakan untuk poros

menggunakan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002):

1. Torsi

N

P

T

.

2 .

60 π

=

... (2.16)

Keterangan :

T = Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).

P = Daya motor (W).

N = Kecepatan putaran poros (rpm).

2. Torsi ekivalen

2 2

T

M

T

_e

=

+

... ( 2.17 )

Diameter poros :

3 . . 16 s e T d

τ

π

=

... ( 2. 18 )

(25)

commit to user

Keterangan :

T

e

= Torsi ekivalen (kg.m).

T = Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).

M

= Momen maksimum yang terjadi (kg.m).

τ

s

= Tegangan geser maksimum yang terjadi (kg/cm

2

).

d

= Diameter poros (cm).

3. Momen ekivalen

M

e

=

[

2 2

]

2

1 T

M

+

.

...( 2.19 )

Diameter poros :

3

.

32

b e

M

d

σ

π

=

………... ( 2.20 )

Keterangan :

M

e

= Momen ekivalen (kg.m).

σ

b

= Tegangan tarik maksimum yang terjadi (kg/cm

2

).

5. Statika

Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban

terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut.

Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi

suatu obyek tinjauan utama dan meliputi gaya luar dan gaya dalam. Gaya luar

adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem yang pada

umumnya menciptakan kestabilan konstruksi.

(26)

commit to user

Gambar 2.3. Sketsa prinsip statika kesetimbangan ( Popov, 1996 )

Jenis bebannya dibagi menjadi:

1. Beban dinamis adalah beban sementara dan dapat dipindahkan pada

konstruksi.

2. Beban statis adalah beban yang tetap dan tidak dapat dipindahkan pada

konstruksi.

3. Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik.

4. Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan luas.

5. Beban terbagi variasi adalah beban yang tidak sama besarnya tiap satuan luas.

6. Beban momen adalah hasil gaya dengan jarak antara gaya dengan titik yang

ditinjau.

7. Beban torsi adalah beban akibat puntiran.

Beban

Reaksi

(27)

commit to user

Gambar 2.4. Sketsa gaya dalam

(

Popov, 1996 )

Gaya dalam dapat dibedakan menjadi :

1. Gaya normal (

normal force

) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang.

2. Gaya lintang/geser (

shearing force

) adalah gaya yeng bekerja tegak lurus

sumbu batang.

3. Momen lentur (

bending momen

).

Persamaan kesetimbangannya adalah (Popov, E.P., 1996):

-

Σ

F = 0 atau

Σ

Fx = 0

Σ

Fy = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)

-

Σ

M = 0 atau

Σ

Mx = 0

Σ

My = 0 (tidak ada resultan momen yang bekerja pada suatu benda)

4. Reaksi.

Reaksi adalah gaya lawan yang timbul akibat adanya beban. Reaksi sendiri

terdiri dari :

Gaya dalam (Gaya luar)Beban

(Gaya luar) Reaksi (Gaya luar) Reaksi (Gaya luar) Reaksi

(28)

commit to user

1. Momen.

Momen

(M)= F x s ...( 2.21 )

di mana :

M = momen (N.mm).

F = gaya (N).

S = jarak (mm).

2. Torsi.

3. Gaya.

Tumpuan

Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas:

1. Tumpuan roll/penghubung.

Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu,

biasanya penumpu ini disimbolkan dengan:

Gambar 2.5. Sketsa reaksi tumpuan rol (Popov, 1996 )

2. Tumpuan sendi.

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah

Gambar 2.6. Sketsa reaksi tumpuan sendi

(Popov, 1996 )

Reaksi

(29)

commit to user

3. Tumpuan jepit.

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat

menahan momen.

Gambar 2.7. Sketsa reaksi tumpuan jepit

(Popov, 1996 )

4. Diagram gaya dalam.

Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya

gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam

diagram gaya dalam itu sendiri adalah sebagai berikut :

1. Diagram gaya normal (NFD)

, diagram yang menggambarkan

besarnya gaya normal yang terjadi pada suatu konstruksi.

2. Diagram gaya geser (SFD)

, diagram yang menggambarkan besarnya

gaya geser yang terjadi pada suatu konstruksi.

3. Diagram moment (BMD)

, diagram yang menggambarkan besarnya

momen lentur yang terjadi pada suatu konstruksi.

6. Proses Pengelasan

Dalam proses pengelasan rangka, jenis las yang digunakan adalah las listrik

DC dengan pertimbangan akan mendapatkan sambungan las yang kuat. Pada

dasarnya instalasi pengelasan busur logam terdiri dari bagian–bagian penting

sebagai berikut (Kenyon, 1985):

1. Sumber daya, yang bisa berupa arus bolak balik (ac) atau arus searah (dc).

2. Kabel timbel las dan pemegang elektroda.

Reaksi

(30)

commit to user

3. Kabel balik las (bukan timbel hubungan ke tanah) dan penjepit.

4. Hubungan ke tanah.

Fungsi lapisan elektroda dapat diringkaskan sebagai berikut :

1. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan

logam cair.

2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol.

3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oksidasi elemen–elemen

tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las mempunyai

sifat–sifat mekanis yang memuaskan.

4. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan

pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat

pendinginan.

5. Membantu mengontrol (bersama–sama dengan arus las) ukuran dan frekuensi

tetesan logam cair.

6. Memungkinkan dipergunakannya posisi yang berbeda.

Dalam las listrik, panas yang akan digunakan untuk mencairkan logam

diperoleh dari busur listrik yang timbul antara benda kerja yang dilas dan kawat

logam yang disebut elektroda. Elektroda ini terpasang pada pegangan atau holder

las dan didekatkan pada benda kerja hingga busur listrik terjadi. Karena busur

listrik itu, maka timbul panas dengan temperatur maksimal 3450

o

_{C yang dapat}

mencairkan logam.

1. Sambungan las

Ada beberapa jenis sambungan las, yaitu:

¾

Butt

join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang

sama.

¾

Lap

join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang

pararel.

(31)

commit to user

¾

Edge

join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paparel,

tetapi sambungan las dilakukan pada ujungnya.

¾

T- join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain.

¾

Corner

join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain.

2. Memilih besarnya arus

Besarnya arus listrik untuk pengelasan tergantung pada diameter elektroda

dan jenis elektroda. Tipe atau jenis elektroda tersebut misalnya: E 6010, huruf

E tersebut singkatan dari elektroda, 60 menyatakan kekuatan tarik terendah

setelah dilaskan adalah 60.000 kg/mm

2

, angka 1 menyatakan posisi

pengelasan segala posisi dan angka 0 untuk pengelasan datar dan horisontal.

Angka keempat adalah menyatakan jenis selaput elektroda dan jenis arus.

Besar arus listrik harus sesuai dengan elektroda, bila arus listrik terlalu kecil,

maka:

- Pengelasan sukar dilaksanakan.

- Busur listrik tidak stabil.

- Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan benda

kerja.

- Hasil pengelasan atau rigi-rigi las tidak rata dan penetrasi kurang dalam.

Apabila arus terlalu besar maka:

- Elektroda mencair terlalu cepat.

- Pengelasan atau rigi las menjadi lebih besar permukaannya dan penetrasi

terlalu dalam.

(32)

commit to user

7. Proses Permesinan

Proses permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan

elemen-elemen mesin, yang meliputi proses kerja mesin dan waktu pemasangan.

Pada umumnya mesin-mesin perkakas mempunyai bagian utama sebagai

berikut :

Motor penggerak (sumber tenaga).

1. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran).

2. Pemegang benda kerja.

3. Pemegang pahat/alat potong.

Macam-macam gerak yang terdapat pada mesin perkakas.

1. Gerak utama (gerak pengirisan).

Adalah gerak yang menyebabkan mengirisnya alat pengiris pada benda kerja.

Gerak utama dapat dibagi :

¾

Gerak utama berputar

Misalnya pada mesin bubut, mesin frais, dan mesin drill.

Mesin perkakas dengan gerak utama berputar biasanya mempunyai gerak

pemakanan yang kontinyu.

¾

Gerak utama lurus

Misalnya pada mesin sekrap.

Mesin perkakas dengan gerak utama lurus biasanya mempunyai gerak

pemakanan yang periodik.

2. Gerak pemakanan.

Gerak yang memindahkan benda kerja atau alat iris tegak lurus pada gerak

utama.

3. Gerak penyetelan.

Menyetel atau mengatur tebal tipisnya pemakanan, mengatur dalamnya pahat

masuk dalam benda kerja

(33)

commit to user

Adapun macam-macam mesin perkakas yang digunakan antar lain:

¾

Mesin bubut

Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan

pahat yang menyayat baik memanjang maupun melintang. Benda kerja yang

dapat dikerjakan pada mesin bubut adalah benda kerja yang silindris,

sedangkan macam-macam pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin ini

adalah antara lain : (Scharkus dan jutz, 1996)

-

pembubutan memanjang dan melintang

-

pengeboran

-

pembubutan dalam atau memperbesar lubang

-

membubut ulir luar dan dalam

Perhitungan waktu kerja mesin bubut adalah:

1. Kecepatan pemotongan (v).

V=

π

.D.N ... ( 2.22 )

dimana :

D = diameter banda kerja (mm).

N = kecepatan putaran (rpm).

2. Pemakanan memanjang

waktu permesinan pada pemakanan memenjang adalah :

n =

d

v

.

1000

.

π

...( 2.23 )

T

m

=

n

S

L

r

.

...( 2.24 )

Dimana :

T

m

= waktu permesinan memanjang (menit)

L = panjang pemakanan (mm)

S = pemakanan (mm/put)

N = putaran mesin (rpm)

(34)

commit to user

d = diameter benda kerja (mm)

v = kecepatan pemakanan (m/mnt)

3. Pada pembubutan melintang

waktu permesinan yang dibutuhkan pada waktu pembubutan melitang

adalah :

T

m

=

n

S

r

.

... ( 2.25 )

Dimana :

r = jari-jari bahan (mm)

¾

Mesin Bor

Mesin bor digunakan untuk membuat lubang

(driling)

serta memperbesar

lubang (boring) pada benda kerja. Jenis mesin bor adalah sebagai berikut:

1. Mesin bor tembak

2. Mesin bor vertikal

3. Mesin bor horisontal

Pahat bor memiliki dua sisi potong, proses pemotongan dilakukan

dengan cara berputar. Putaran tersebut dapat disesuaikan atau diatur sesuai

dengan bahan pahat bor dan bahan benda kerja yang dibor. Gerakan

pemakanan pahat bor terhadap benda kerja dilakukan dengan menurunkan

pahat hingga menyayat benda kerja.

Waktu permesinan pada mesin bor adalah:

T

m

=

n

S

L

r

.

...

( 2.26 )

n =

d

v

.

1000

.

π

...

( 2.27 )

L = l + 0,3 . d

...

( 2.28 )

`Dimana:

d = Diameter pelubangan (mm)

(35)

commit to user

8. Pemilihan Mur dan Baut

Pemilihan mur dan baut merupakan pengikat yang sangat penting. Untuk

mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur

sebagai alat pengikat harus dilakukan secara teliti dan direncanakan dengan

matang di lapangan. Tegangan maksium pada baut dihitung dengan persamaan di

bawah ini (Khurmi dan Gupta, 621,1980):

σ

maks =

A

F

... ( 2.29 )

=

4 . d 2 F

π

Bila tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser dan tarik bahan,

maka penggunaan mur-baut aman.

Baut berbentuk panjang bulat berulir, mempunyai fungsi antara lain:

¾

Sebagai pengikat

Baut sebagai pengikat dan pemasang yang banyak digunakan ialah ulir profil

segitiga (dengan pengencangan searah putaran jarum jam). Baut pemasangan

untuk bagian-bagian yang berputar dibuat ulir berlawanan dengan arah

putaran dari bagian yang berputar, sehingga tidak akan terlepas pada saat

berputar.

¾

Sebagai pemindah tenaga

Contoh ulir sebagian pemindah tenaga adalah dongkrak ulir, transportir mesin

bubut, berbagai alat pengendali pada mesin-mesin. Batang ulir seperti ini

disebut ulir tenaga (

power screw

).

Tegangan geser maksimum pada baut

τmax

=

n

d

F

c

.

4

2

π

...( 2.30 )

(36)

commit to user

Dimana :

τ

max

= Tegangan geser maksimum (N/mm

2

)

F = Beban yang diterima (N)

dc = Diameter baut (mm)

r = Jari-jari baut (mm)

n

= Jumlah baut

9. Reducer

Fungsi utama dari

reducer

adalah sebagai pereduksi putaran input dari motor

listrik menjadi putaran yang diinginkan. Sesuai dengan perbandingan

reducer

yang digunakan pada mesin pemeras singkong ini, misalnya menggunakan

reducer 1:20, artinya input

reducer

dari putaran motor 20 rpm maka poros output

reducer

menjadi 1 rpm. Adapun bagian dari reducer adalah roda gigi cacing

(37)

commit to user

25

BAB III

ANALISA PERHITUNGAN

3.1. Prinsip Kerja

Mesin pemeras singkong adalah mesin dengan gerak utama berputar. Gaya putar ini disebabkan karena putaran dari motor listrik. Motor listrik dipasang pada kerangka dan diberi kopel, kemudian dihubungkan dengan reducer berpuli kecil yang akan menggerakan puli besar yang terhubung dengan poros berulir conveyer menggunakan belt. Setelah motor listrik dihidupkan (dalam keadaan on), maka ulir akan ikut berputar. Adanya perbedaan diameter antara puli besar dan puli kecil akan mengakibatkan unit pemeras berputar lebih lambat, tetapi tetap menghasilkan tenaga yang besar. Selama bekerja, poros screw conveyor harus dapat berputar dengan lancar dan gesekan yang kecil, untuk itu poros screw conveyor diberi 2 buah bantalan agar seimbang dengan pelumasan yang cukup.

Mesin pemeras singkong ini dilengkapi dengan plat berlubang berbentuk tabung yang berfungsi sebagai saluran keluar cairan sari singkong hasil pemerasan dari putaran conveyor. Pada ujung tabung plat berlubang, terdapat plat berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai penahan ampas singkong agar cairan sari singkong dapat terperas secara maksimal. Pada plat penahan diberi pegas, sehingga saat plat terdesak ampas singkong dapat bergerak mundur dan ampas singkong keluar dari tabung pemerasan.

(38)

commit to user

Gambar 3.1 gambar mesin extractor cassava

Bagian-bagian utama dari rancang bangun mesin pemeras singkong, antara lain:

1. Elemen yang berputar : puli, poros transmisi, sabuk, kopel 2. Elemen yang diam : bearing, tabung, plat berlubang 3. Penggerak : motor listrik

4. Bagian pendukung : rangka, reducer

Cara pengoperasian mesin pemeras singkong adalah sebagai berikut ; 1. Menghubungkan steker dengan stop kontak.

2. Menekan saklar on/off.

3. Memasukan parutan singkong melalui hopper kedalam mesin. 4. Menekan saklar on/off setelah proses selesai.

3.2 Perhitungan screw conveyor Diperoleh data:

Diameter screw (Ds) = 152,4 mm (6 inchi)

Panjang screw (Ls) = 550 mm

Jarak pitch ( p ) = 100 mm (4 inchi)

(39)

commit to user

Untuk diameter screw 6 inchi diperoleh data :

Diameter pipa screw = 60 mm (2,375 inchi)

Diameter factor (Fd) = 18

Flight factor (Ff) = 1,0

Bearing factor (Fb) = 1,0

Paddle factor (Fp) = 1,0 Prosentase pembebanan tabung (K) = 45% Dari lampiran 1 diperoleh data :

Berat jenis singkong (W) = 45 3

= (0,721 × 10-6 _kg/mm3 ₎ Factor material (Fm) = 0, 4

1. Perhitungan kapasitas screw conveyor per jam per satu rpm (C)

= , ² ² . .

= , , ,

= 1,4 feet3

2. Perhitungan kecepatan screw conveyer (N) Kapasitas yang direncanakan = 210 feet3/jam

N =

,

N = 150 rpm

3. Perhitungan daya untuk memutar screw conveyer

HP =

Fo = 3,0 E = 0,94 x 0,94 = 0,8836

(40)

commit to user

HPf =

. .

.

=

, .

. .

= 0,00486 HPm =

. . . .

.

=

. , . . , .

= 0,00681 HP =

=

,

= 0,0396 Hp = 29,5 watt

Factor koreksi untuk daya maksimum yang dibutuhkan fc = 1,2 (Sularso, 1997 : 7)

Jadi daya yang dibutuhkan : Pd = 29,5 . 1,2 = 35,4 watt

4. Perhitungan daya untuk pendorong hasil perasan Data-data dari penekan :

Diameter penekan : 156 mm

Beban penekanan : 50 kg

5. Tekanan yang dibutuhkan untuk mendorong :

(41)

commit to user

=

²

= 0,00262 kg/mm2 = 2,62 x 10-3 kg/mm2

6. Gaya yang dibutuhkan untuk mengeluarkan perasan (gaya aksial) : F = P x Aconeyor = 2,62 x 10-3 . ((152,4)2 – (60)2) = 40,36 kg Tgα =

=

,

α = 12o

7. Torsi yang terjadi akibat penekanan :

T = F x tg (α + φ) x dimana φ = 0…………(Khurmi, 1982 : 598) = 40,36 x tg 12o x

,

= 645,84 kg.mm = 0,646 kg.m 8. Daya penekanan : P =

……….(Khurmi, 1982 : 410) =

.

. ,

= 0,14 Hp = 104,44 watt

Faktor koreksi untuk daya maksimum yang dibutuhkan fc = 1,2 (sularso, 1997 : 7) Jadi daya yang dibutuhkan :

(42)

commit to user

= 125,33 watt Daya total yang dibutuhkan :

Ptot = Pd + Pd = 35,4 + 125,33 = 160,73 watt

Pemilihahan motor yang ddiasarkan pada daya yang dibutuhkan : 1 Hp = 746 watt

P =

,

= 0,22 Hp

Maka motor yang digunakan adalah motor dengan daya ½ Hp, 1 phase, 1400 rpm. 3.3. Perencanaan sabuk dan pulley

1. Menentukan Motor

Daya motor =

1/2 hp

=

½

×

746

= 373 watt

Tegangan motor = 220 volt Putaran motor = 1400 rpm

2. Perencanaan Reduksi Putaran dan sabuk Putaran motor (N1) = 1400 rpm

Puli 1 (D) = 220 mm r1 = 110 mm Puli 2 (d) = 54 mm r2 = 27 mm Jarak puli ( x ) = 460 mm

Reducer = 1 : 20

a. Putaran puli reducer (N2) = reducer an Perbanding N₁ = 20 1400 = 70 rpm

(43)

commit to user

b. Putaran puli poros (N3)

=

N3 = 17.8 rpm c. Sudut singgung puli 1 dan 2 :

Sin α =

(

)

1 2 1 X r r − = 460 27 110− Sin α = 0,18 α = 10,4 d. sudut kotak θ = (180 - 2 α) × 180 π rad = (180 - 2 (10,4)) × 180 14 , 3 rad = 2,8 rad

e.Panjang sabuk antara puli reducer dengan puli conveyor (L1) L1 =

π

(r1+r2) + 2X1+

(

)

1 2 1 X r r − 2 = 3.14(110+27 ) +2 x 460 + 2 460 ) 27 110 ( − = 430,18+ 920 + 14,9 = 1365,08 mm

Sesuai dengan lampiran 4 dan 1, dari data analisa menunjukan bahwa untuk transmisi ini mengunakan sabuk tipe A yang mempunyai data sbb :

1. Lebar (b ) = 13 mm 2. Tebal ( t ) = 8 mm 3. Berat = 1,06 N/m f. Kecepatan linear sabuk :

(44)

commit to user

V

=

, . .

=

, . . = 805,9 mm/s

g. Sudut kontak puli2β = 34º atau β = 17º Cosec β = 1/sin 17º = 1/0,29 2,3 log _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 T T = µ .θ .cosecβ 2,3 log _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 T T = 0,3 .3,14 .cosec17º 2,3 log _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 T T = 3,24 log _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 T T = 3 , 2 24 , 3 log _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 T T = 1,408 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ 2 1 T T = 25,62 h. Luas penampang

(45)

commit to user

Tan β = Tan 17º = 8 x x = 8 . 0,3 = 2,4 mm a = b – 2x = 13 – 2.2,4 = 8,2 mm A = a b.t 2 + = 8 2 2 , 8 13+ _x = 84,8 mm2 i. Massa belt per meter

m = A . L . ρ

= 84,8 x 10-6 . 1 . 1140 = 0,097 kg/m

j. Gaya centrifugal sabuk Tc = m .v 2

= 0,097 . (0,8059)2 = 0,062 N

k. Tegangan maksimum sabuk

T = stress .area = σ .A Teg ijin sabuk = 8 N/mm2 = 8 . 84,8 = 678,4 N T1 = T – Tc = 678,4 – 0,062 = 678,33 N T2 = 68 , 25 1 T

(46)

commit to user

= 68 , 25 33 , 678 = 26,4 N

Jadi gaya tarik sabuk total dua buah puli adalah sebesar : 2(T1 + T2)

1

T + T2 = 2(678,33 N + 26,4 N)

= 1409,38 N

3.4. Pasak

1. Pasak motor

diameter poros 16 mm, maka ukuran pasak yang digunakan lebar (b) : 5 mm

panjang (l) : 32 mm tebal (h) : 5 mm

kedalaman alur pasak pada poros (t ) = 2,5 mm kedalaman alur pasak pada naf (t ) = 2,5 mm

bahan pasak dari S30C dengan kekuatan tarik (σ) = 48 N/mm, dan faktor keamanan (Sf) = 6

sehingga tegangan tarik ijin (σ) dan tegangan geser ijin ( ) adalah : =

=

= 8 _² = , .

= , . = 0,7 _²

(47)

commit to user

Ft = .

= . , = 35,35 N

Tegangan geser maksimum pada pasak (

)

τ

=

.

= ,

.

= 0,2 _²

Tegangan permukaan yang terjadi pada naf

P =

.

= ,

. ,

= 0,4 _²

Tegangan yang diijinkan adalah 8 _² (sularso, 1997 : 27) dengan demikian tegangan geser pasak (

τ

dan tegangan bidang pada naf (P) masih lebih kecil dari pada tegangan ijin, sehingga pasak aman digunakan.

2. Pasak pada reducer

Diameter poros 15 mm, maka ukuran pasak yang digunakan lebar (b) : 5 mm

panjang (l) : 32 mm tebal (h) : 5 mm

kedalaman alur pasak pada poros (t ) = 2,5 mm kedalaman alur pasak pada naf (t ) = 2,5 mm

(48)

commit to user

=

= 8 _² = , .

= , . = 0,7 _²

Daya tangensial pasak (Ft), ), dimana T poros : 282,8 N

Ft = .

= . , = 37,7 N

)

τ

=

.

= ,

.

= 0,2 _²

P =

.

= _{. ,},

= 0,4 _²

τ

dan tegangan bidang pada naf (P) masih lebih kecil dari pada tegangan ijin, sehingga pasak aman digunakan.

(49)

commit to user

3. Pasak pada puli conveyor

diameter poros 28 mm, maka ukuran pasak yang digunakan 1. lebar (b) : 8 mm

2. panjang (l) : 56 mm 3. tebal (h) : 7 mm

4. kedalaman alur pasak pada poros (t ) = 4 mm 5. kedalaman alur pasak pada naf (t ) = 3,3 mm

sehingga tegangan tarik ijin (σ) dan tegangan geser ijin ( ) adalah : =

=

= 8 _² = , .

= , . = 0,7 _²

Daya tangensial pasak (Ft), dimana T poros : 282,8 N

Ft = .

= . , = 20,2 N

)

τ

=

.

= ,

(50)

commit to user

= 0,078 _²

P =

.

= ,

. ,

= 0,25 _²

τ

dan tegangan bidang pada naf (P) masih lebih kecil dari pada tegangan ijin, sehingga pasak aman digunakan.

3.5. Perancanaan poros 1. Torsi pada poros : N P T . . 2 . 60 π = = 8 , 17 . 14 , 3 . 2 373 . 60 = 8 , 111 22380 = 200,2 Nm 2. Berat Puli

Analisa berat puli terdiri dari gaya tarik sabuk total dua buah puli 2(T T₁+ ₂) yang menghubungkan reducer dengan poros ditambah dengan berat material puli itu sendiri. Secara matematis sebagai berikut :

Wpuli = 20 N 2(T T1+ 2) = 1409,38 N

Wtotal = Wpuli + 2(T T1+ 2)

= 20 + 1409,38

(51)

commit to user

Gambar 3.3. Skema pembebanan pada poros Kesetimbangan : ΣFx = 0 RCH = 0 ΣFy = 0 -1492,38 + RBV – 0.83 . 60 + RCV = 0 RBV + RCV = 1479,38 Σ MA = 0 -1429,38 . 10 – 0,83 . 60 RCV . 60 = 0 RCV = 263,13 N RBV = 1216,05 N

(52)

commit to user

Potongan yang dianalisa : a. potongan x-x kiri ( A-B )

Gambar 3.5. Potongan (x-x) A-B Sehingga : NX = 0 VX = -1429,38 MX = -1429,38 . X Titik A, X = 0 NA = 0 VA = -1429,38 N MA = 0 Titik B, X = 10 NB = 0 VB = -1429,38 N MB = 14293,8 Ncm

(53)

commit to user

Gambar 3.6. Potongan (y-y) C-B Sehingga : NX = 0 VX = -263,23 + 0,83 . X MX = 263,23 . X – 0,83 . X Titik C, X = 0 NC = 0 VC = -263,13 N MC = 0 Titik B, X = 60 NB = 0 VB = -213,33 N MC = 263,23 . 60 – 0,83 . 60 = 14293,8 Ncm

(54)

commit to user

Diagram Gaya Geser

Gambar 3.7. Diagram Gaya Geser Diagram Moment Lentur

Gambar 3.8. Diagram Moment Lentur 4. Lendutan poros

1. Panjang ulir = 550 mm ( 21,65 inchi ) 2. Diameter poros (D) = 51 mm ( 2 inchi ) 3. Modulus elastisitas baja (µ) = 30000000

4. Jarak pitch (p) = 100 mm ( 4 inchi ) 5. Massa poros (m) = 12 kg ( ditimbang ) 6. Percepatan gravitasi(g) = 9,81 m/s2

a. Momen inersia polair (Ip) = 32 π x D4 = 32 π x 24 = 1,57 inch4 b. Berat poros (W1) = m x g = 12 x 9,81

(55)

commit to user

= 117,72 N

= 25,98 lbf

c. Berat ulir total (W2) =

p W x L = 4 98 . 25 _{x 21,65} = 140,65 lbf d. Lendutan poros =

µ

xIpx xL xW 384 5 3 2 = 3000000 57 , 1 384 65 , 21 65 , 140 5 3 x x x x = 0.004 inch = 0,1016 mm

Untuk menghindari gesekan antara tabung θ 156 mm dengan ulir karena lendutan maka diameter ulir dibuat 152 mm.

3.6. Perencanaan Mur Dan Baut

Dalam perencanaan mesin extractor cassava ini mur dan baut digunakan untuk merangkai bebebrapa elemen mesin dianrtaranya :

1. Baut pada dudukan tabung pemeras

2. Baut pada dudukan rangka motor, untuk mengunci posisi motor. 3. Baut pada dudukan rangka reducer, untuk mengunci posisi reducer

4. Baut pengunci bantalan.

1. Baut pada dudukan tabung

Baut yang digunakan adalah M10 sebanyak 10 buah, terbuat dari baja ST 37 yang menopang beban (P) sebesar 330 N. dari lampiran diketahui mengenai baut M10 antara lain sebagai berikut :

1. Diameter mayor (d) = 10 mm 2. Diameter minor (dc) = 8,16 mm 3. Tegangan tarik (σ) = 370 N/mm2

(56)

commit to user

4. Tegangan geser (τ) = 240 N/mm 5. Faktor keamanan ( sf ) = 8

Kekuatan baut berdasarkan perhitungan tegangan tarik P = 4 π .dc2.

σ

= ₂ . . 4 dc P π =

( )

2 16 , 8 14 , 3 330 . 4 = 6,3 N/mm

Tegangan tarik (σ ) < tegangan tarik ijin (σ), maka baut pada dudukan motor aman.

Kekuatan baut berdasar perhitungan sejumlah 10 baut P = 4 π _.dc2_.

_σ

_.n

σ

= n dc P . . . 4 2 π = 10 . ) 16 , 8 .( 14 , 3 330 . 4 2 = 0,63 N/mm2

2. Baut pada dudukan motor

1. Diameter mayor (d) = 10 mm 2. Diameter minor (dc) = 8,16 mm 3. Tegangan tarik (σ) = 370 N/mm2 4. Tegangan geser (τ) = 240 N/mm2

(57)

commit to user

5. Faktor keamanan ( sf ) = 8

Kekuatan baut berdasarkan perhitungan tegangan tarik P = 4 π _.dc2_.

_σ

σ

= ₂ . . 4 dc P π =

( )

2 16 , 8 14 , 3 130 . 4 = 2,5 N/mm

Kekuatan baut berdasar perhitungan sejumlah 4 baut P = 4 π _.dc2_.

_σ

_.n

σ

= n dc P . . . 4 2 π = 4 . ) 16 , 8 .( 14 , 3 130 . 4 2 = 0,62 N/mm2

3. Baut pada dudukan reducer

1. Diameter mayor (d) = 10 mm 2. Diameter minor (dc) = 8,16 mm 3. Tegangan tarik (σ) = 370 N/mm2 4. Tegangan geser (τ) = 240 N/mm2 Kekuatan baut berdasarkan perhitungan tegangan tarik

(58)

commit to user

P = 4 π _.dc2_.

_σ

σ

= ₂ . . 4 dc P π = ₂ ) 16 , 8 .( 14 , 3 100 . 4 = 1,9 N/mm

Tegangan tarik (σ ) < tegangan tarik ijin (σ), maka baut pada dudukan motor aman.

Kekuatan baut berdasar perhitungan sejumlah 4 baut P = 4 π .dc2.

σ

.n

σ

= n dc P . . . 4 2 π = 4 . ) 16 , 8 .( 14 , 3 100 . 4 2 = 0,48 N/mm2

3.7 Perhitungan Las

Perhitungan Pengelasan yang ada pada kontruksi mesin ini pada bagian rangka dan tabung adalah las sudut dan las V, hopper, tabung dan

screw conveyor menggunakan las listrik. Perhitungan kekuatan las pada sambungan tepi pada rangka dengan tebal plat 3 mm, panjang pengelasan 40 mm, sehingga untuk memperhitungkan kekuatan las ditentukan A dengan :

A = 3 mm . sin 45 . 40 mm = 3 mm . 0,707 . 40 mm = 84,85 mm 2

(59)

commit to user

A Fmax = σ 85 , 84 15kg = σ = 0,176 kg/mm2 = 17,6 kg/cm2 Elektroda yang digunakan E 6013

E 60 = kekuatan tarik terendah setelah dilas adalah 60.000 psi atau 42,2 kg/mm2

1 = posisi pengelasan mendatar, vertical atas kepala dan horizontal

3 = jenis listrik adalah DC poloaritas bolik (DC+) diameter elektroda 5 mm, arus 230 – 270 A, tegangan 27-29 V Karena σ pengelasan < σ ijin maka pengelasan aman.

3.8 Perhitungan rangka

Dalam perancangan alat ini, dibutuhkan sebuah komponen yang mampu menopang berbagai komponen lain, yaitu rangka. Rangka mesin pemeras singkong ini mempunyai beberapa fungsi yang penting, antara lain:

1. Tempat untuk menopang tabung pemeras

(60)

commit to user

Adapun rangka dari mesin ini disusun dari batang-batang baja profil L yang harus mempunyai kekuatan menopang komponen mesin tersebut, serta kuat menahan getaran dari mesin tersebut. Selain itu, kerangka tersebut harus mempunyai ketahanan yang baik. Dari perancangan rangka tersebut, diperoleh gambar rangka:

Gambar 3.9. Gambar rancang rangka Keterangan :

W1 = 16,5 kg W2 = 16,5 kg W3 = 24 kg

1. Perhitungan kekuatan rangka : a. Batang C- D

(61)

commit to user

Gambar 3.10. Gambar batang C-D Kesetimbangan gaya luar

ΣFx = 0 RCH = 0 ΣFx = 0 RCV- 16,5 + 16,5 + RDV = 0 RCV + RDV = 33 ΣMc = 0 16,5 x 10 + 16,5 x 70 – RDV x 100 = 0 RDV = 13,2 kg RCV = 19,8 kg

Potongan x – x ( kiri ) batang C- G

Gambar 3.11. Gambar potongan C-G Nx = 0

Vx = 19,8 Mx = 19,8. x

Titik C dengan x = 0 Nx = 0

(62)

commit to user

Vx = 19,8 kg Mc = 0 Titik G dengan x = 10 NG = 0 VG = 19,8 kg MG = 19,8 . 10 = 198 kg.cm

Potongan y- y ( kiri ) batang C- H

Gambar 3.12. Gambar potongan C-H Nx = 0 Vx = 19,8- 16,5 Mx = 19,8 . x – 16,5 . ( x-10 ) Titik G dengan x = 10 NG = 0 VG = 3,3 kg MG = 19,8. 10 – 16,5 . ( 10 -10 ) = 198 kg.cm Titik H dengan x = 70 NH = 0 VH = 3,3 kg MH = 19,8 . 70 – 16,5 . ( 70 – 10 ) = 1386 – 990

(63)

commit to user

= 396 kg.cm

Potongan z – z ( kanan ) batang D – H

Gambar 3.13. Gambar potongan C-H

Nx = 0 Vx = -13,2 Mx = 13,2 . x Titik D dengan x = 0 ND = 0 VD = -13,2 kg MD = 13,2 . 0 = 0 Titik H dengan x = 30 NH = 0 VH = -13,2 kg MH = 13,2 . 30 = 396 kgcm Diagram gaya geser ( SFD )

(64)

commit to user

Gambar 3.14. Gambar diagram gaya geser ( SFD ) Diagram momen lentur ( BMD )

Gambar 3.15. Gambar momen lentur ( BMD ) a. Batang B- E

(65)

commit to user

Kesetimbangan gaya luar

ΣFx = 0 RBH = 0 ΣFy = 0 RBV – 24 + REV RBV + REV = 24 ΣMB = 0 24 . 75 – REV . 100 = 0 REV = 100 1800 REV = 18 kg RBV = 6 kg

Potongan x – x ( kiri ) batang B - I

Gambar 3.17. Gambar potongan B-I Nx = 0 Vx = 6 Mx = 6 . x Titik B dengan x = 0 NB = 0 VB = 6 kg MB = 0 kg . cm Titik I dengan x = 75 NI = 0 VI = 6 kg MI = 450 kg. cm

(66)

commit to user

Potongan y – y ( kiri ) batang B – E

Gambar 3.18. Gambar potongan B-E

Nx = 0 Vx = 6 – 24 = - 18 Mx = 6 . x – 24 ( x – 75 ) Titik I dengan x = 75 NI = 0 VI = - 18 kg MI = 6 . 75 – 24 . ( 75 – 75 ) = 450 kg . cm Titik E dengan x = 100 NE = 0 VE = -18 kg ME = 6 . 100 – 24 ( 100 – 75 ) = 600 -600 = 0 kg .cm

(67)

commit to user

Gambar 3.19. Gambar diagram SFD Diagram momen lentur ( BMD )

Gambar 3.20. Gambar diagram SFD 2. Kekuatan bahan.

Tegangan tarik yang terjadi pada profil L 45x 45 x 3 (ditinjau dari tegangan bending maksimum)

(68)

commit to user

Dengan: Mmax = 450 kg cm= 45000 Nmm I = 0,052x106 mm4 y = 45 - 12,4 mm = 32,6 m maks σ = I y M. = ₆ 10 052 , 0 6 , 32 45000 x x = 28,2 N/mm2

σ

b = Sf σ = 8 370 = 46,25 N/mm2

Karena

σ

max

≤

σ

b , jadi profil L dengan bahan ST37 yang digunakan aman. 3.9 Perhitungan Proses Permesinan

3.9.1. Mesin Bubut

Dalam proses produksi ini, mesin bubut berguna untuk pembubutan poros.

Gambar 3.22. Poros Bahan poros diasumsikan ST- 42

−Diameter awal = 53 cm

−Panjang awal = 78 cm

(69)

commit to user

− Panjang akhir = 75 cm

Kecepatan potong ( V ) = 21 m/menit

Feeding / pemakanan ( Sr ) = 0,25 m/putaran

Tabel 3.1. Kecepatan iris pahat HSS ( Darmawan, 1990 ) Bahan benda kerja Bubut kasar ( m/menit ) Bubut halus ( m/menit ) Bubut ulir ( m/menit ) Baja mesin Baja perkakas Besi tuang Perunggu Alumunium 27 21 18 27 61 30 27 24 30 93 11 9 8 9 18

Tabel 3.2. Kecepatan potong melingkar pahat HSS

Bahan benda kerja Bubut kasar ( mm/put ) Bubut halus ( mm/put ) Baja mesin Baja perkakas Besi tuang Perunggu Alumunium 0,25 – 0,50 0,25 – 0,50 0,40 – 0,65 0,40 – 0,65 0,40 – 0,75 0,07 – 0,25 0,07 – 0,25 0,13 – 0,30 0,07 – 0,25 0,13 – 0,25 Putaran spindel : n = . . n = . , . n = 126,19 rpm

Pada pembubutan ini kecepatan spindel 320 rpm, karena untuk kecepatan 126,19 rpm tidak tersedia pada mesin.

(70)

commit to user

1. Pembubutan melintang

Tm = .

.

Dimana: i = Jumlah pemakanan

i = i = i = 15 kali pemakanan Waktu permesinan : Tm = . . Tm = , . , . Tm = 4,97 menit Waktu setting (Ts) = 20 menit Waktu pengukuran (Tu) = 10 menit Waktu total = Tm + Ts + Tu = 4,97 + 20 + 10 = 34,97 menit 2. Pembubutan memanjang Tm = . . Dimana : l1 = 700 mm l2 = 50 mm l3 = 20 mm

a. Pembubutan memanjang diameter 53 mm menjadi diameter 51 mm sepanjang 750 mm:

i =

(71)

commit to user

i = 1 kali pemakanan Waktu permesinan : Tm = . . Tm = . , . Tm = 9,37 menit Waktu setting (Ts) = 20 menit Waktu pengukuran (Tu) = 10 menit Waktu total = Tm + Ts + Tu

= 9,37 + 20 +10

= 39,37 meni

b. Pembubutan memanjang diameter 51 menjadi diameter sepanjang 30 mm.

i = i = i = 10,5 kali pemakanan Waktu permesinan : Tm2 = . . Tm2 = . , , .

Tm2= 6.5 menit

Waktu setting (Ts) = 20 menit Waktu pengukuran (Tu) = 10 menit Waktu total = Tm + Ts + Tu

= 6,5 + 20 + 10

= 36,5 menit

c. Pembubutan memanjang diameter 51 mm menjadi diameter 30 sepanjang 110 mm dari ujung poros setelah poros dibalik.