Rancang Bangun Mesin Potong Singkong Gerak Reciprocating dengan 4 cam follower, 6 pisau potong dan 6 hopper

(1)

SENATEK 2015| Malang, 17 Januari 2015 161

Rancang Bangun Mesin Potong Singkong Gerak Reciprocating

dengan 4 cam follower, 6 pisau potong dan 6 hopper

Sri Bangun S.1_{, Nur Husodo}2_{, Winarto}3_{, Agung Subiyakto.}3_{, Agus Surono.}4

1,2,3) _{Program Studi Diploma 3 Teknik Mesin, ITS, Surabaya} 4,5) _{Program Studi Diploma 3 Teknik Kimia, ITS, Surabaya}

e-mail: 2)_{nurhusodo21@gmail.com}_,4) _{aguzzurono@yahoo.com}

ABSTRAK

Industri kecil kripik singkong masih ada yang menggunakan cara manual untuk proses pemotongan singkong. Proses pemotongan singkong dengan cara manual memerlukan waktu dan tenaga yang besar. Guna meningkatkan produktivitas maka diperlukan metode yang lebih efisien dan efektif supaya ada peningkatan produktivitas. Perencanaan mesin pemotong untuk proses pemotongsan singkong dilakukan dengan 6 pisau potong dan 6 hopper dalam satu siklus gerakan. Percobaan awal dilakukan dengan cara mencari gaya yang diperlukan untuk memotong singkong untuk menentukan besarnya daya penggerak yang digunakan. Selain itu juga dilakukan perencanaan komponen-komponen mesin pemotong singkong. Dan selanjutnya mewujudkan mesin pemotong singkong, melakukan uji coba dan melakukan perhitungan kapasistas mesin. Hasil perencanaan diapatkan bahwa mesin pemotong singkong memerlukan daya penggerak sebesar 0, 66 HP, putaran yang dihasilkan 180 rpm, jumlah pisau dan hopper 6 buah dan kapasitas pemotongan 103,68 kg/jam.

Kata kunci: Alat Pemotong, hopper, singkong, pisau pemotong

ABSTRACT

Small industrial cassava chips still exist that use the manual method to process cassava cutting. Cassava cutting process by hand takes time and great effort. In order to improve the productivity of the required method is more efficient and effective so that there is an increase in productivity. Planning cutting machine for cassava cutting process is done with 6 cutting knives and 6 hopper in one cycle of motion. Initial experiments done by finding the force required to cut the cassava to determine the magnitude of the driving force is used. It also made the planning components of cassava cutting machine. And further realize the cassava cutting machine, testing and calculating the capacity of the machine. The results showed that the planning of cassava cutting machines require a power of 0, 66 HP, 180 rpm rotation generated, number of blades and the hopper 6 pieces and cutting capacity of 103.68 kg / h.

Keywords: Cassava,Hopper, Cassava cuttung tool, cutting tool

Pendahuluan

Kebanyakan dalam industri kecil yang memproduksi kripik singkong yang ada di jawa timur ini masih menggunakan alat manual dari mengupas dan memotong singkong. Tentunya permasalahan ini berpengaruh pada waktu, tenaga kerja yang besar dan hasil pemotongan tidak seragam. Observasi dilakukan pada industry kecil di desa Lemah Kembar, Kec. Sumberasih, Kab.Probolinggo (Jawa Timur), Industri kecil tersebut memproduksi kripik singkong dimana proses pemotongan singkong dilakukan dengan manual dengan 5 tenaga kerja. Ditinjau dari

(2)

SENATEK 2015| Malang, 17 Januari 2015 162 segi effisiensi masih terbilang cukup rendah. Oleh karena itu diperlukan suatu perencanaan mesin pemotong singkong guna meningkatkan produktivitas.

Permasalahan yang saat ini terjadi pada petani singkong indonesia adalah harga jual dari singkong yang mereka tanam sangatlah murah ini dikarenakan banyaknya impor singkong dari cina. Sebenarnya banyak cara untuk meningkatkan harga jual dari singkong ini, salah satu caranya dengan menjadikan singkong menjadi barang olahan. Tentunya juga harus memperhatikan harga produksi dalam proses pengolahanya.

Tinjauan pustaka dilakukan dan didapatkan beberapa perecanaan mesin pemotong singkong antara lain, Nikolaus Winandar dan M.Hafidin (2004) “Mesin Pemotong Singkong Automatis” metoda yang digunakan adalah circular. Andik Pasisko (2005) ”Mesin Pemotong Ketela” dengan menggunakan metode circular dengan piringan dan 2 buah blade digerakkan oleh motor listrik. Bambang Hermanto dan Andi Setiyono (2007) “Modifikasi Mesin Pemotong Singkong Kontinyu dengan Hasil Potongan Berbentuk Oval dan empat persegi panjang”. Riyadi (2009) ”Perencanaan Mekanisme dan Daya Pada Mesin Pemotong Ketela” menggunakan metode

circular yang digerakkan oleh motor listrik. Setyo Wahyu Pamungkas dan Eko Pristiwanto

(2010) “Rancang Bangun Mesin Pemotong Singkong Dengan Menggunakan Metode Reciprocating” yang digerakkan oleh motor listrik. Imelda Magdalena dan Didit Eko Prahmana Sardi (2011) “Rancang Bangun Mesin Pemotong Singkong Dengan Menggunakan Metode Cam Follower” dengan 4 mata pisau dan 4 corong yang digerakkan oleh motor listrik.

Perencanaan mesin pemotong singkong ini direncanakan dengan metode 4 Cam Follower dan menggunakan enam corong dan enam mata pisau yang digerakkan oleh motor bensin. Harapannya dapat meningkatkan produktivitas dan nantinya dapat dikembangkan di industri-industri kecil yang lain.

Metode Pengabdian Kepada Masyarakat

Metode perencanaan mesin pemotong singkong ini dapat dilihat pada diagram alir dibawah ini:

Mulai

Studi Literatur Observasi

Data Lapangan

Gambar dan Sket

Perencanaan dan Perhitungan

Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Hasil Pengujian Mesin Hasil Pembuatan Laporan Selesai Ya Ya Tidak Tidak

(3)

Percobaan Awal

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui besarnya gaya potong yang dibutuhkan untuk memotong singkong dengan mekanisme percobaan seperti gambar di bawah:

Gambar 2. Percoban awal

Metode percobaan dengan cara memegang singkong dan diletakkan diatas papan pisau yang dibawahnya diberi poros sebagai pengganti. Kemudian papan pisau dihubungkan neraca pegas dengan menggunakan pengait dan ditarik sampai singkong terpotong. Nilai yang ditunjukkan oleh neraca pegas itu akan menjadi rujukan perhitungan pemotongan singkong.

Gambar Sket Rancangan Mesin Pemotong Singkong

Dibawah ini diperlihtakna pada gambar 3 gambaran mesin pemotong singkong yang akan diwujudkan.

Gambar 3. Gambaran mesin pemotong singkong

Prinsip Kerja Mesin Pemotong Singkong

Pada mesin potong ini menggunakan mekanisme penggerak motor bensin yang dapat mengubah bahan bakar bensin menjadi energi kinetik. Yang kemudain energi kinetik yang dihasilkan motor bensin dihubungkan oleh V belt dari pulley satu ke pulley dua yang terletak pada reducer 1/20 bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh motor bensin. Putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di transmisikan kembali dari pulley tiga ke pulley empat yang nantinya dapat menggerakkan disk. Pada pulley ke empat ini di hubungkan oleh poros dan ditahan oleh pin.

Pulley keempat menggerakkan disk yang kemudian akan menggerakkan poros engkol atau

connecting rod pada salah satu sisi disk yang mengubungkan antara disk dan landasan pisau

sehingga tercipta gerakan maju mundur pada landasan pisau mengikuti kecepatan putaran yang terjadi pada disk.

Gerakan maju mundur yang dihasilkan dari motor bensin yang telah di transmisikan tersebut menyebabkan pisau yang posisinya berada pada papan potong kemudian memotong singkong yang posisinya vertikal yang berada pada hopper. Hal ini secara kontinyu terjadi

1 2 3 4 5 Dimana 1. Papan pisau 2. Singkong 3. Poros pejal 4. Pengait 5. Neraca pegas

(4)

SENATEK 2015| Malang, 17 Januari 2015 164 pemotongan karena di atas singkong diberi pemberat dengan tujuan singkong akan terpotong hingga habis akibat gaya tekan yang dihasilkan pemberat. Dari hasil pemotongan singkong tadi kemudian di bagian bawah papan pisau akan di sediakan wadah sebagai tempat hasi pemotongan singkong.

Dalam proses pemotongan kondisi kemiringan rumah pisau yang ada pada papan pisau sebesar 15° terhadap garis horizontal dan pisau dapat disetting dengan mudah untuk memperoleh ketebalan singkong yang diinginkan, pisau dapat diatur hasil ketebalan pemotongannya antara 0,5mm-1mm.

Gambar 4. Rancagan mesin 6 hopper dan 6 pisau potong

Hasil dan Pembahasan

Menentukan Panjang Langkah

Gambar dibawah ini merupakan posisi corong dan dudukan pisau sebelum proses pemotongan .

Gambar 5. Panjang langkah mesin pemotong singkong

Dari gambar 4.1 diatas dijelaskan bahwa dimensi pisau memiliki panjang 130 mm dan lebar 40 mm. Ketika pisau diletakkan pada posisi 15°, maka pisau akan memiliki panjang bidang potong yang diukur secara vertikal sebesar 34 mm. Ujung pisau yang terjauh dengan bagian titik pusat corong direncanakan sebesar 85 mm dengan diameter luar corong sendiri sebesar 70 mm sebagai langkah awal sebelum pemotongan. Pada langkah setelah pemotongan direncanakan sebesar 20 mm yang diukur dari ujung pisau yang terdekat dengan tepi corong. Maka dapat diketahui panjang langkah total untuk melakukan potongan sebesar : 50+30+70 = 150 mm.

Posisi Awal Pemotongan

(5)

Gambar 6. Posisi awal pemotongan

Dari penjelasan gambar diatas dijelaskan bahwa posisi awal pusat disk dan connecting road membentuk sudut 45° dan posisi ujung pisau mulai sejajar dengan corong. Posisi ini berarti pemotongan singkong mulai dilakukan oleh pisau.

Posisi Tengah Pemotongan

Gambar 7. Posisi tengah pemotongan

Pada gambar diatas diketahui bahwa pada saat pusat disk dan connecting root membentuk sudut 90° posisi ujung pisau berada pada bagian tengah corong. Hal ini berarti pemotongan berada pada setengah bagian dari singkong.

Posisi Akhir Pemotongan

Gambar 8. Posisi akhir pemotongan

Dapat diketahui pada gambar 8 pada saat pusat disk dan connecting root membentuk sudut 135° posisi ujung pisau sudah berada pada bagian terluar dari connecting root. Sehingga dapat di simpulkan bahwa pada posisi ini singkong sudah terpotong.

Percobaan Gaya Potong

Percobaan 1

Percobaan awal ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui gaya potong untuk satu singkong serata gaya gesek yang berpengaruh pada saat pemotongan secara vertikal sebagai acuan awal untuk perhitungan selanjutnya dengan mekanisme percobaan seperti gambar di bawah ini:

(6)

Gambar 9. Percobaan awal

Metode percobaan: dalam motode percobaan ini singkong akan dipotong dengan cara memegang singkong dan diletakkan diatas papan pisau yang dibawahnya diberi poros sebagai pengganti bearing roda yang kami pakai dalam perencanaan alat kami. Kemudian papan pisau akan dihubungkan dengan neraca pegas menggunakan pengait dan ditarik sampai singkong terpotong. Nilai yang ditunjukkan oleh neraca pegas itu yang nantinya menjadi rujukan perhitungan pemotongan singkong.

Dari percobaan 1 dapat diketahui bahwa gaya potong singkong rata- rata sebesar 3,28 kg = 32,15 N (untuk rsingkong = 45 mm).

Selanjutnya dapat dihitung besarnya tegangan geser menggunakan rumus :

s



=

A

F

Dimana : s



= Tegangan geser singkong F = Gaya potong singkong A = Luasan singkong Sehingga didapatkan : F = 32,15 N Dsingkong = 70 mm = 0,07 m s



=

A

F

s



= 2

4

1

15 ,

32 d

N



s



= 2

)

07 ,

0 .(

14 ,

3

4

1

15 .

32 m

N

s



= 8346,35 2

m

N

Dari hasil perhitungan diatas maka didapatkan besarnya tegangan geser untuk satu luasan singkong sebesar 8346,35 ₂

m

N

. Sedangkan dalam perencanaan mesin ini diperlukan pemotongan singkong sebanyak 6 untuk sekali pemotongan, Sehingga dapat dihitung besarnya gaya potong untuk 6 singkong menggunakan rumus :

F =



_s

.

A

.

n

Dimana :

F = gaya potong untuk 6 singkong 1 2 4 3 5 Dimana 1. Singkong 2. Papan Pisau 3. Pengait 4. Neraca pegas 5. Poros

(7)

s



= tegangan geser singkong A = luasan singkong n = jumlah singkong Sehingga : F =



_s

.

A

.

n

F = 8346,35 ₂

m

N

.

4

1

3,14 . (0.07m)2_{. 6 = 192,62 N = 19,6 kgf}

Dari perhitungan diatas dapat diketahui gaya potong untuk 6 singkong sebesar 19,6 kgf. Maka selanjutnya mencari gaya potong pada landasan pisau akibat pengaruh gaya gesek:

FN = Gaya Normal

μk = Koefisien gesek (Lampiran 27 cylindrical roller bearing)

FN = 6 . Msingkong . g FN = 6 . 0,5kg . 9,18

s

m

FN = 29,43 N Fgesek = 6 . μk . FN = 6 . 0,0011 . 29,43 N = 0.194 N ∑F = Fpotong + Fgesek = 192,62 N + 0,194 N = 192,81 N

Maka selanjutnya mencari torsi pada disk dengan menggunakan hasil perhitungan diatas:

Tdisk = F . r

Dimana :

Tdisk = torsi pada disk

F = gaya potong 6 singkong R = jari-jari disk

Dari rumus di atas maka di dapatkan nilai torsi pada disk:

Gambar 10. Gambar Sket Disk Tdisk = F . r

Tdisk = 192,42 N . 0,135 m

Tdisk = 25,98 N

Tdisk = 265,05 kg cm

Gaya pada pulley transmisi

Gambar 11. Pasangan Pulley 1 dan 2 .

(8)

SENATEK 2015| Malang, 17 Januari 2015 168 TDisk = Tpulley1

Fdisk. Rdisk = Fpulley1 . Rpulley1

192,42N . 0,135 m = Fpulley1 . 0,0381 m Fpulley1 =

m

Nm

0,0381

98 ,

25

Fpulley1 = 681,88 N

Pulley 1 = Pulley 2 sehingga gaya putaran pada pulley 2 sama.

Gambar 12.Pasangan Pulley 3 dan 4 TDisk = Tpulley1

Fpulley2. Rpulley2 = Fpulley3 . Rpulley3 681.88N . 0,0381 m = Fpulley3 . 0,0635 m Fpulley1 =

m

Nm

0635

,

0

98 ,

25

Fpulley1 = 409,13 N

Pulley 3 = Pulley 4 sehingga gaya putaran pada pulley 4 sama.

Selanjutya perhitungan yang dilakukan adalah menghitung daya pada motor. Dari data yang di dapatkan diatas maka dapat dihitung daya motor yang perlu digunakan.

Putaran = 3600 melewati reducer menjadi 180 rpm T = 71620

putaran

Daya

Daya =

71620

. putaran

T

₌

71620

180 .

05 ,

265 kgcm

rpm

_{= 0,66 HP = 0,492 Kw} Oleh karena itu motor yang digunakan untuk perencanaan awal minimal sebesar 0,66 HP.

Kapasitas Potongan

Untuk mencari kapasitas potongan dapat menggunakan rumus : Q= n . z Dimana: n = 180 rpm z = 6 m = 1,6 gr Sehingga : Q =m . n . z =1,6 . 180 . 6 =1728 gr/menit = 103,68 kg/jam

Daya dan Putaran Motor

Daya Perencanaan Pd = Fc . P

(9)

SENATEK 2015| Malang, 17 Januari 2015 169 Dimana :

Pd = 1,3 . 0,492 Kw P = 0,492 Kw Pd = 0,639 Kw

Rumus yang digunakan untuk menghitung putaran poros motor dan poros transmisi,adalah: n₂ = 2 1

D

n₁ Dimensi mesin didapatkan:

n₁ = 3600 rpm (motor) D₁(pulley1) = 3 inchi = 76,2 mm D₂(pulley2) = 3 inchi = 76,2 mm D₃(pulley3)= 5 inchi = 127 mm D₄(pulley4)= 5 inchi = 127 mm d (poros) = 30 mm d (disk) = 300 mm

t = 0,5 detik (waktu untuk memotong satu potongan singkong) Jadi : n₂=

mm

2 ,

76

2 ,

76

. 3600 rpm = 3600 rpm

Karena putaran dari n2melewati speed reducer 1/20, maka putaran poros menjadi :

n₃ = 3600 rpm . 20

1 = 180 rpm

Dari perhitungan putaran diatas kemudian dicari putaran yang terjadi pada pulley yang terhubung pada transmis poros diskdengan menggunakan rumus seperti di bawah ini:

n₄= 4 3

D

n₃₌

mm

127

. 180 rpm = 180 rpm

Namun pada penggunaan mesin ini disarankan menggunakan putaran minimal untuk mengurangi getaran yang terjadi akibat mesin penggerak yang dapat mempengaruhi kenyamanan pada saat pengoprasian.

(10)

Kesimpulan

Dari perencanaan dan perhitungan pada mesin pemotong singkong disimpulkan bahwa Panjang langkah pisau untuk memotong singkong adalah 150 mm. Dari percobaan gaya maksimal untuk memotong 6 buah singkong adalah 32,15 N. Jumlah putaran pada disk adalah 180 rpm. Motor yang digunakan adalah motor bensin dengan daya 5,5 HP dimana dayanya telah melebihi daya yang harus disediakan untuk memotong singkong. Kapasitas mesin potong singkong ini sebesar 103,68 kg/jam

Ucapan TerimaKasih

Terima kasih pada penyelenggara program LPPM Dikti yang telah memberikan kepercayaan dalam program IbM tahun 2013 dengan topik IbM kelompok Usaha Kripik Singkong, juga mahasiswa Agung Hidayahtullah, Richard Wachyu Wijaya dan Satria Wahyu Febrianto yang ikut bersinergi dalam program ini yang dikaitkan dengan tugas akhir D3 Teknik Mesin FTI ITS.

DaftarPustaka

1. Deutschman, Aaron D, Walter J Michels, Charles E Wilson. 1975. Machine Design Theory

and Practice. New York : Macmillian Publishing Co, Inc.

2. Dobrovolsky, V. 1978. Machine Elements 2nd_{edition. Moscow : Peace.}

3. Hermanto, Bambang dan Andi Setiyanto. 2007: Modifikasi Mesin Pemotong Singkong

Kontinu Dengan Hasil Potongan Berbentuk Oval dan Empat Persegi Panjang. Institut

Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

4. Magdalena, Imelda dan Didit Eko Prahmana Sardi. 2011: Rancang Bangun Mesin Pemotong

Singkong Dengan Menggunakan Metode Cam Follower. Institut Teknologi Sepuluh

Nopember, Surabaya.

5. Pasisko, Andik. 2005: Mesin Pemotong Ketela. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

6. Riyadi. 2009 : Perencanaan Mekanisme dan Daya Pada Mesin Pemotong Singkong. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

7. Sularso, Suga, Kiyokatsu. 1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin 10th

edition. Jakarta : PT. Pradnya Paramita.

8. Setyo Wahyu Pamungkas dan Eko Pristiwanto.2010: Rancang Bangun Mesin Pemotong

Singkong Dengan Menggunakan Metode Reciprocating.Laporan Tugas Akhir Jurusan D3

Teknik Mesin FTI-ITS, Surabaya.

9. Winandar, Nikolaus dan M. Hafidin. 2004: Mesin Pemotong Singkong Automatis . Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.