ANALISIS DEFLEKSI AKIBAT GAYA PADA POROS YANG BERPUTAR SEBAGAI ALAT PENGUPAS KULIT PINANG

(1)

ANALISIS DEFLEKSI AKIBAT GAYA PADA POROS YANG BERPUTAR

SEBAGAI

ALAT PENGUPAS KULIT PINANG

Syawaldi

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Riau-Pekanbaru E-mail: syawaldi_a.empat@yahoo.com

Abstrak

Hasil penelitian yaitu merancang alat untuk mengupas buah pinang mengahasilkan biji. Alat yang dirancang mampu mengahasil proses pengupas kulit pinang dengan kapasitas 1 kg/jam dengan daya penggerak 3 Hp dan putaran 3500 rpm. Proses pengupasan kulit buah pinang ini adalah dipengaruh oleh kecepatan putaran dan material poros. Poros adalah komponen alat mekanis yang mentransmsikan gerak berputar. Pengaruh terjadi pada saat poros berputar dengan kecepatan putaran tertentu menghasilkan defleksi/lenturan. Defleksi/lenturan pada saat putaran maksimum terjadi pengikisan kulit buah pinang. Dimana pada poros dibuat berupa gigi-gigi kecil dengan cara dipukul dengan mata pahat. Sehingga poros bagian dalam bergerigi-gerigi.

Kata Kunci : Daya, putaran, poros, defleksi

Pendahuluan

Mesin yang dirancang adalah mesin untuk mengolah buah pinang menghasilkan biji pinang. Biji buah pinang ini dapat dijual dengan harga yang lebih mahal. Pengolahan buah pinang saat ini banyak dilakukan oleh masyarakat baik diperkotaan atau di desa adalah dengan cara manual yaitu dari proses pengeringan, kemudian di belah dua dan diambil bijinya. Pekerjaan ini banyak masalah yaitu berupa tingkat kecelakaan pada jari, hasil yang diperoleh tidak terlalu banyak. Sehingga kerja untuk dalam kiloan memakan waktu berhari-hari. Maka tujuan dari penelitian ini adalah merancang poros untuk memipil kulih buah pinang. Dimana proses terjadinya pengikisan kulit adalah akibat adanya beban lenturan/defleksi pada poros akibat putaran yang diterima. Dari analisa yang dilakukan didapat nilai defleksi yang dipengaruhi oleh jenis material poros dan kecepatan putaran. Tinjauan Pustaka

a. Transmisi

Sabuk dan rantai adalah jenis utama dari elemen-elemen penerus daya yang fleksibel. Daya dari motor listrik. Pentramisian daya yang diberikan, torsi akan naik, jika putarannya ditutunkan.

Panjang sabuk (L),

= 2 + 1.57( 2 + 1)" ( ) Jarak sumbu poros ( C )

= ( ) , dimana B=4L-6.28(D2+D1)

Kondisi proses pemipil biji buah pinang ini dipengaruhi oleh laju pemotongan atau kecepatan putaran mesin pengerak. Kecepatan putaran dapat dihitung dengan persamaan berikut :

V = 2.

. (m/menit)

b. Poros

Poros adalah komponen alat mekanis yang mentransmsikan gerak berputar dan daya. Diamaeter poros dapat ditentukan dengan persamaan :

(2)

= 32. . +3 4

N (faktor rancangan),Kt (faktor konsentrasi tegangan), M (momen lengkung), Sn (Batas kekuatan tarik), Sy (batas kekuatan luluh)

c. Lenturan dari poros (y)

Poros pada gambar.1. dimama poros memiliki massa M yang terletak diantara bantalan-bantalanya. Titik O terletak pada sumbu poros, dan G titik pusak massa lempen. Selanjutnya jarak e adalah eksentrisitasnya. Poros berputar dengan gaya sentrifugal Fc bekerja secara radial keluar melalui G menyebabkan poros membengkok seperti terlihat pada gambar. Gaya sentrifugal adalah sama dengan massa dari lempeng dikalikan dengan percepatan normal dari titik G, karena percepatan normal sama dengan jari-jari putarannya kali ω2 .

Gambar .1 Fenomena Defleksi pada poros

Gaya sentrifugal dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut : F = M.A = M.R (y+e).2 (N)

Dimana  adalah kecepatan putaran poros dalam radian per detik dan y adalah lenturan dari poros. Poros tersebut berperilaku seperti sebuah pegas dan untuk lenturan y ia akan melakukan gaya lawan ky, dimana k adalah ketetapan pegas dari poros yang dapat membengkok. Untuk suatu keadaan seimbang gaya lawan tersebut akan sama dengan gaya sentrifugal dan oleh karena itu :

(3)

Dimana : y = .

Lenturan statis pada poros dapat ditentukan dengan persamaa berikut :

yst =

. .

Bahan poros yang dibuat adalah dari jenis bahan AISI 1040. d. Kapasitas (Q) mesin

Kapasita dari dapat dihitung dengan persamaan :







.

t

D

n

L

Q 

Dimana : L = Panjang Rol (mm) T = Tebal Pinang (mm)  = Berat Jenis (kg/mm3) D = Diameter Roller  = loading efesiensi Metode Penelitian

Metode penelitiaan berdasarkan rumusan masalah diatas adalah merupakan percobaan (eksperimental) dan produksi. Eksperimen yang dilakukan adalah merancang mesin pengupas kulit pinang, kemudian dibuat/produksi dalam bentuk skala kecil.

Bahan pengujian yang dilakukan adalah buah pinang ukuran panjang dan diamter dianggap seragam, Buah pinang terlebih dahulu dikeringkan, kemudian buah pinang yang sudah kering sekitar 50% dari kandungan air, maka dilakukan pengupasannya mengunakan mesin yang sudah dalam keadapan dihidupkan. Produksi dari kerja mesin adalah menghasilkan biji buah pinang dan serabut/serat.

Alat pengukuran yang digunakan adalah stop watch dan Tachometer untuk mengukur kecepatan putaran dan jumlah produksi (kapasitas) per jamnya.

Prosedur pengujiaan yang dilakukan dalam pemelitian untuk mendapatkan data percobaan adalah menguji coba mesin dengan mengatur level gas pada mesin yang ditandai pada level gas dengan tiga (3) tingkatan.

Hasil dan Pembahasan

Hasil Perhitungan hubungan gaya dan putaran dapat ditampilkan pada tabel dan grafik.

Tabel .1.Hubungan Putaran dan Gaya No putaran   2  F (r/menit) (r/Jam)  (N) 1 0 0 0 0 2 400 31 987 1 3 600 63 3948 4 4 900 94 8883 9 5 1200 126 15791 17 6 1500 157 24674 26 7 1800 188 35531 37 8 2100 220 48361 51 9 2900 251 63165 66 10 3500 283 79944 84

(4)

Data yang diperoleh sebesar 4, 26, 84 Newton dengan putaran 600, 1500 dan 2700 rpm dengan waktu setiap tapan  10 menit (30 menit).

Gambar 2. Grafik Gaya dan kecepatan

Suatu fenomena yang terjadi dengan berputarnya poros pada kecepatan-kecepatan tertentu memberikan getaran yang sangat besar(berlebihan), meskipun poros dapat berputar sangat mulus pada kecepatan-kecepatan lainnya. Maka mesin pemipil kulit buah pinang ini dibuat berdasarkan ilmu getaran dari poros.

Selama proses ini buah pinang didalam bak penampung dimesin selalu bergerak Turun/naik (memantul). Akibat saling memantul ini lah terjadinya gaya tekan keporos yang menimbulkan proses pemipilan buah pinang.

Dari hasil penelitian ini, nantinya dapat menghasilkan statu alat teknologi pengupas kulit pinang dengan skala kecil. Hasil dari pengupas biji dari pinang juga dapat menghasilkan serabut-serabut pinang yang nantinya dapat juga digunakan sebagai bahan ramuan untuk obat-obatan. Hasil perancangan alat diharapkan dapat mengatasi permasalahan masyarakat petani pinang dalam mengupas dan memisahkan biji kedelai yang telah mereka panen, agar hasil yang diperoleh menjadi lebih baik dan efesien dari pada cara pengolahan pengupas pinang sebelumnya.(Gambar 3.)

Gambar 3. Konstruksi Mesin

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 Kec Putaran (r/min)

G a y a p o ro s ( N )

(5)

Hasil Kerja Mesin

Dari hasil proses kerja mesin diperoleh hasil berupa bentuk serat dan biji buah pinang seperti pada gambar 4.

Gambar 4. Serabut dan biji dari Hasil Proses Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

Dari hasil dan pembahasan yang dipaparkan di atas, maka kesimpulan dari penelitian ini sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai.

1. Dalam proses pemipil kulit buah pinang, tergantung pada kecepatan putaran poros yang digerakkan. Hal ini adalah semakin tinggi putaran, maka gaya dinamis semakin besar, dan defleksi/lenturan bertambah besar.

2. Defleksi/kelenturan juga tergantung pada jenis material yaitu kekakuan bahan. Bahan yang digunakan adalah Baja AISI 4140.

3. Waktu proses (t) sewaktu memipil pinang sangat berpengaruh

4. Proses kerja mesin dapat dilakukan dengan tiga tahapan dengan mengatur gas berdasarkan waktu.

5. Hasil dari proses pemipil pinang ini terdapat dua macam yaitu biji pinang dan serabut pinang.

6. Proses produksi mesin sebesar 3 kg/jam.

7. Mesin ini dapat digunakan untuk lainnya seperti parut kelapa, ubi, nenas dsb. Hanya mengantikan rumah-rumahnya dengan bahan anti karat.

Saran-Saran

Dari hasil rancangan mesin ini dapat diambil saran-saran :

1. Penelitian dapat dikembangkan lagi untuk meningkatkan kapasitas produksi

2. Produksi serabut pinang yang dihasilkan dapat diteliti lagi untuk keperluan yang lain.

3. Analisa defelsi dapat dianalisa kembali dengan menggunakan program seperti ANSIS.

Saya mengucapkan terimakasih kepada Bapak Rektor Universitas Islam Riau yang telah memberikan bantuan dana penelitiaan, sehingga hasil penelitiaan ini selain diperlukan untuk keperluan akademis juga dilombakan melalui BPM Provinsi Riau mendapat Juara II, dan dipamerkan di tingkat Nasional pada Tahun 2009 s/d 2012 di Jogjakarta, Maluku, dan di Kepulauan Riau.Juga juara 1 dalam merancang bangun kendaraan roda dua listrik tingkat perguruaan tinggi se provinsi Riau.

Daftar Pustaka

A.R. Holowenko, 1984, Dinamika Permesinan, Erlangga

George E. Dieter, 1991, ”Engineering Design, A Materials and Processing Approach” Second Edition, © Mc Graw Hill, Inc.

(6)

Robert L. Mott, P.E, 2009, ” Elemen-elemen Mesin Dalam Perancangan Mekanis”, Penerbit Andi Yogyakarta.

Robert L Norton, 2004, “Design of Machinery”, Higher Education.

Sularso.,1991, ”Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, Pradnya Paramita. Venton Levy D.,1964, “Design of Machine Member”, Copyright, Mc-GrawHill, Inc.