PERANCANGAN MESIN PARUT DAN PENGUPAS DAGING KELAPA OTOMATIS DENGAN METODE VDI 2221

PERANCANGAN MESIN PARUT DAN PENGUPAS DAGING

KELAPA OTOMATIS DENGAN METODE VDI 2221

Agung Purba Sunendra [1]_{, Ir. Agus Riyanto, MM} [2]

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila Jl. Srengseng Sawah Jagakarsa, Jakarta Selatan 12640 - Indonesia

Telp: (021) 78880305, 7270086, Fax: (021) 7864721, 7271868 Email: humas@univpancasila.ac.id, Website: www.univpancasila.ac.id

ABSTRACT

The enthusiasm of people to use a traditionally processed milk is still high which can be seen from grated coconut services into a business that is always crowded. In the process, oil processing is still done manually and the process of one another are separated so processing time becomes longer and the result was little. In addition, the security aspects of the grated process less attention. Based on this, give an idea to redesign the machine shredded to produce more and faster production as well as the aspect of safety factor. The method used in the design is the VDI 2221 method. In this design, the processing of coconut is created automatically and continuously and with regard to safety aspects. The process begins by entering a coconut to hoper. Furthermore, the coconut will experience the process of cutting, stripping and grating automatically, which in turn form a ready-squeezed coconut milk powder.Based on analysis of the design of the processing time of grated coconut processing becomes faster 51,4 seconds, while the production capacity increased by 83 grains per hour. Furthermore, the machine in this design is safer because no sharp objects contact with the hand.

Keywords: coconut grated, continuous process, automatic, method VDI 2221.

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Antusiasme masyarakat untuk

menggunakan santan yang diolah secara

tradisional masih tinggi yang bisa dilihat dari jasa parut kelapa menjadi bisnis yang selalu ramai pengunjung. Pada prosesnya, pengolahan kelapa masih dilakukan secara manual dan proses satu dengan yang lainnya masih terpisah – pisah sehingga waku pengerjaan menjadi lebih lama dan hasilnya pun sedikit. Selain itu, pada proses pemarutan aspek keamanan kurang diperhatikan. Berdasarkan hal tersebut, memberikan ide untuk merancang ulang mesin parut guna menghasilkan

produksi lebih banyak dan cepat serta

memperhatikan aspek keamanan kerja.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas maka dapat dirumuskan: bagaimana desain mesin parut dan pengupas daging kelapa yang dapat berjalan secara otomatis dan kontinyu sehingga produktivitasnya meningkat serta aman dan nyaman untuk digunakan.

1.3 Batasan Masalah

Pada pembahasan tugas akhir

perancangan mesin parut dan pengupas daging kelapa ini, kami membatasi masalah yaitu sebagai berikut :

1. Proses pengolahan kelapa dimulai dari

butir kelapa utuh tanpa serabut kelapa sampai menjadi serbuk santan yang siap untuk diperas.

2. Pembahasan hanya pada perancangan

mesin dengan menggunakaan metode VDI 2221.

3. Tidak membahas mengenai biaya

pembuatan mesin.

4. Diameter kelapa yang diteliti berkisar

antara 10 – 13 cm.

II. LANDASAN TEORI

2.1 Pemarutan Kelapa

Proses pemarutan kelapa adalah suatu

proses untuk menghasilkan santan yang

dihasilkan dari pemerasan hasil parutan kelapa tua. Sebelum menjadi santan, ada tiga tahapan proses yang harus dilakukan yakni mengupas sabut kelapa, mengupas batok kelapa, memotong – motong kelapa agar siap diparut, dan terakhir pemarutan kelapa.

2.2 Perancangan Produk

Perancangan (design) secara umum dapat didefinisikan sebagai kegiatan awal dari

usaha merealisasikan suatu produk yang

keberadaannya diperlukan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya.

2.3 Metode Vdi 2221

Metode VDI (Verein Deutcher

Ingenieure) atau Persatuan Insinyur Jerman

dikembangkan dari pengalaman engineer –

engineer Jerman. Metoda ini merupakan metoda yang paling banyak digunakan di dalam perancangan teknik.

Pada tahun 1993 metoda perancangan VDI 2222 diganti menjadi VDI 2221 berdasarkan pada pengembangan dan perbaikan. Hingga sampai saat ini masih tetap digunakan metoda VDI 2221.

2.4 Perencanaan Dan Perhitungan Mekanis

1. Rangka

Gambar 1 Reaksi Gaya Pada Rangka [1]

∑ 𝐹𝑥= 0 → 𝑅𝐻𝐴= 0 ∑ 𝐹𝑦= 0 → 𝑅𝑉𝐴+ 𝑅𝑉𝐵 = 𝑊 ∑ 𝑀𝐴= 0 (𝑊.1 2. 𝑙) − (𝑅𝑉𝐵. 𝑙) = 0 ... (2.1) Keterangan : W = Beban (N) l = Panjang (m) M = Momen (N.m)

Tegangan Geser Izin

𝜏 =𝑀.𝑌

𝐼_𝑥... (2.2)

Keterangan :

𝜏 = tegangan geser yang terjadi

(N/mm2₎

M = momen yang terjadi (N.mm)

Ix = momen inersia batang (mm4₎

Y = titik berat batang (mm)

2. Pengelasan

Gambar 2 Potongan Gambar Sambungan Las [5] 𝜎𝑡= 𝑃 0,707.𝑠.𝑙 ... (2.3) Keterangan : P = Gaya Tarik (N) s = Tebal Lasan (mm) l = Panjang Lasan (mm) 3. Poros

Poros dengan tegangan kombinasi

merupakan tegangan yang terjadi akibat gabungan torsi dan beban lentur. Adapun rumusnya sebagai berikut : 𝑇𝑒= √𝑇2+ 𝑀2... (2.4) Keterangan : Te = Torsi ekuivalen 𝑀𝑒=1 2(𝑀 + √𝑀 2_{+ 𝑇}2_{.. (2.5)} Keterangan :

Me = Momen Puntir Ekuivalen Untuk menentukan diameter :

𝑀𝑒= 𝜋 32. 𝜎𝑏. 𝑑 3_{... (2.6)} 𝑑 = √32.𝑀𝑒 𝜋.𝜎_𝑏 3 ... (2.7) 4. Pasak

Pasak mengalami dua momen gaya yaitu momen gaya crushing dan momen gaya geser, berikut penjabarannya:

a. Gaya Crushing

𝑇crushing=𝑙.𝑡.𝜎𝑐.𝑑

4 ... (2.8)

Keterangan :

Tcrushing = Momen Gaya Crushing (N.mm) 𝑙 = Panjang Pasak (mm) t = Tebal Pasak (mm) 𝜎𝑐 = Tegangan Crushing (N/mm2) d = diameter poros (mm) b. Gaya Geser

𝑇𝐺𝑒𝑠𝑒𝑟= 𝑙. 𝑤. 𝜏. 𝑑

2... (2.9)

Keterangan :

TGeeser = Momen Gaya Geser (N.mm)

𝑙 = Panjang Pasak (mm)

t = Tebal Pasak (mm)

𝜏 = Tegangan Crushing (N/mm2₎

d = diameter poros (mm)

Momen pada poros dihitung dengan menggunakan rumus : [5]

𝑇𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠=𝜋.𝜏.𝑑3

16 ... (2.10)

Keterangan :

Tporos = Momen gaya pada poros (Nm)

𝜏 = Tegangan tarik izin poros (N/mm2₎ d = Diameter poros (m)

5. Torsi Dan Daya

Menghitung Torsi :

𝑇 = 𝑊. 𝑙 ... (2.11) Keterangan :

T = Torsi atau momen gaya (Nm) W = Berat benda atau beban (N)

= Jarak gaya terhadap sumbu poros (m) Daya yang bekerja :

𝑃 = 𝑇. 𝜔 = 𝑇.2.𝜋.N

60 ... (2.12)

Keterangan : P = Daya (J/s)

T = Momen gaya atau torsi (N.m) N = Putaran motor (rpm)

6. Pulley Dan Belt

Rasio Kecepatan Pulley

𝐷1

𝐷2=

𝑁2

𝑁1 ... (2.13)

Keterangan :

D1 = Diameter pulley penggerak (mm) D2 = Diameter pulley yang digerakan (mm) N1 = Kecepatan pulley penggerak (rpm) N2 = Kecepatan pulley yang digerakan (rpm) Menentukan Panjang Belt

𝐿 = 2. 𝑐 + 𝜋 2(𝑑𝑝+ 𝐷𝑝) + 1 4.𝑐(𝐷𝑝− 𝑑𝑝) 2 ... (2.14) Keterangan : L = Panjang V-Belt (mm)

c = Jarak antar sumbu poros (mm) Dp = Diameter pulley penggerak (mm) dp = Diameter pulley yang digerakan (mm)

7. Gergaji

Kecepatan Potong

𝑉𝐶=𝜋.𝐷.𝑁 ... (2.15)

Keterangan :

VC = Kecepatan potong (m/menit) D = Diameter pemotong (mm)

N = Putaran tiap menit (rpm) Waktu Potong

𝑇𝐶 = 𝐿_𝐶 𝑆𝑚 ... (2.16) 𝐿𝐶 = 𝐿𝑊+ 𝐴 + 𝑂 + 𝐷𝐶 2 (2.17) 𝑆𝑚= 𝑆𝑜. 𝑍𝑐. 𝑁 ... (2.18) Keterangan :

TC = Waktu pemotongan (menit) LC = Panjang total perjalanan (mm)

A,O = Pendekatan dan panjang sedikit

pemotongan ( 5 s/d 10 mm)

DC= Diameter Gergaji (mm)

Sm = Kecepatan makan (mm/menit) So = Makan per gigi (mm/gigi) Zc = Jumlah gigi N = Putaran potong (rpm) 8. Bantalan Beban Equivalen 𝑊𝑒= 𝑊𝑅. 𝑉. 𝑋 + 𝑊𝐴. 𝑌 . (2.19) Keterangan : We = Beban equivalent ( N ) WR = Beban Radial ( N ) WA = Beban Aksial ( N ) V = Faktor Putaran Y = Faktor Thrust XR = Faktor Radial Umur Bantalan 𝐿 = (𝐶 𝑊𝑒) 𝑘_{. 10}6 _{... (2.20)} Keterangan :

C = Kapasitas Beban Dinamis Dari Bantalan (Kg)

III. METODOLOGI PERANCANGAN

Gambar 3 Modifikasi VDI 2221 [3]

IV. Perhitungan Dan Perancangan

4.1 Perhitungan Dan Perancangan Komponen

1. Hoper

Gambar 4 Isometri Hoper

Tabel 1 Hasil Perancangan Hoper HOPER

Spesifikasi

Ukuran (mm) 600 x 600 x 330

Kapasitas (kg) 52

2. Rangka

Gambar 5 Isometri Rangka Tabel 2 Hasil Perancangan Rangka

RANGKA Spesifikasi Ket. Material ST37 Ukuran 1480x1400x520 𝜎𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 12,89 aman 𝜎𝑦 𝑖𝑧𝑖𝑛 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛= 219 𝑁/𝑚𝑚2 𝜎𝑙𝑎𝑠𝑎𝑛 aman 𝜎𝑖𝑧𝑖𝑛 𝑙𝑎𝑠𝑎𝑛= 90 𝑁/𝑚𝑚2

3. Gergaji & Komponen

Gambar 6 Isometri Gergaji & Komponen

P en ge c eka n t er h ada p pe m e n u h a n s p es if ik as i Langkah selanjutnya Tugas It er as i ke de pa n da n ke be la ka n g a n ta r la n gka h

Study literature & lapangan dan definisi tugas 1

Penetapan fungsi dan struktur produk 2

Mencari prinsip solusi dan kombinasi 3 Seleksi konsep 4 Perhitungan desain 5 Optimasi desain 6 Pembuatan instruksi produksi dan operasi 7 Spesifikasi teknis Struktur fungsi Alternatif Konsep Konsep terpilih Dimensi & keamanan Desain detail Dokumen produk

Tabel 3 Hasil Perancangan Gergaji GERGAJI & KOMPONEN

Komponen Spesifikasi Nilai

Gergaji D 130 mm Material HSS ZC 4 buah Tc 10 detik Poros D 20 mm Material 40 C 8 𝜏𝑚𝑎𝑥 7,3 N/mm2

Bearing Tipe Self align ball

bearing

No. 204

C 551,12 N

Pasak Tipe Gib Head Key

Ukuran 7x8x33 mm Belt Dan Pulley Tipe Tipe B L 1534 mm 4. Konveyor

Gambar 7 Gambar Isometri Konveyor Tabel 4 Hasil Perancangan Konveyor

KONVEYOR & KOMPONEN

Komponen Spesifikasi Nilai

Konveyor DPulley 55 mm LKonveyor 1173 mm P 0,065 kW Tproses 7 detik Poros D 20 mm Material 40 C 8 𝜏𝑚𝑎𝑥 19 N/mm2

Bearing Tipe Self align ball

bearing

No. 204

C 551,12 N

Pasak Tipe Gib Head Key

Ukuran 7x8x33 mm

Belt Dan Pulley

Tipe Tipe B

L 2164 mm

5. Pengupas Daging Kelapa & Komponen

Gambar 8 Isometri Pengupasan Kelapa Tabel 5 Hasil Perancangan Pengupasan Kelapa

PENGUPAS KELAPA & KOMPONEN

Komponen Spesifikasi Nilai

Pelat Pengarah Kelapa Ukuran 55 mm Material Stainless Roller Pendorong D 60 mm Material Baja ST37 TProses 5,6 detik N 34 rpm P 0,25 kW Pisau Pengupas Kelapa

Tipe Pisau Model

Lengkung

Ukuran 100x91x69

mm

Material Stainless steel

6. Parutan

Gambar 9 Parutan Tabel 6 Hasil Perancangan Parutan

PARUTAN

Komponen Spesifikasi Nilai

Parutan D 100 mm

Material Pelat Stainless

ZC 30 buah

4.2 Hasil Rancangan Mesin Parut Dan Pengupas Daging Kelapa Otomatis

Gambar 10 Mesin Parut dan Pengupas Daging Kelapa Otomatis

V. KESIMPULAN dan SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Pada mesin parut dan pengupas

daging kelapa ini proses berjalan

secara otomatis dan kontinyu

sehingga proses pengerjaan kelapa dari mulai pemisahan batok dengan daging hingga pemarutan menjadi lebih cepat.

2. Rata – rata waktu yang dibutuhkan

untuk proses pengerjaan pemarutan kelapa pada mesin konvensional yaitu 1 menit 18 detik untuk sebutir

kelapa. Berdasarkan pada

perhitungan, mesin parut dan

pengupas daging kelapa otomatis ini memerlukan waktu = 26,6 detik. 3. Rata – rata kapasitas per jam mesin

parut kelapa konvensional yaitu 52 butir. Sedangkan pada mesin parut dan pengupas daging kelapa ini kapasitas per jam yaitu 135 butir.

4. Pada mesin parut dan pengupas

daging kelapa ini tidak terdapat kontak antara tangan dengan parutan sehingga mesin lebih aman dari sebelumnya.

5.2 Saran

1. Mesin harus rutin dilakukan

pembersihan, terutama bagian

khusus seperti gergaji potong, pisau pengupas dan pisau parutan agar kondisi komponen tersebut tetap dalam kondisi yang prima.

2. Secara rutin harus dilakukan

lubrikasi pada komponen –

komponen berputar yaitu pada poros gergaji, poros konveyor, poros roler

pendorong dan terakhir poros

parutan agar putaran yang

dihasilkan bisa tetap optimal.

3. Kekurangan pada mesin parut dan

pengupas daging kelapa ini adalah tidak dapat melakukan penyayatan terhadap kulit kelapa sehingga kelapa tidak diatur untuk hasil yang

bersih. Sehingga diperlukan

pengembangan lebih jauh agar dapat menghasilkan kelapa yang bersih dengan sistem yang otomatis.

VI. DAFTAR PUSTAKA

1. Dwi Setyono, Nikodimos. 2009.

Perancangan Mesin Emping Jagung Dengan Sistem Roll Pengatur. Surakarta : Universitas Sebelas Maret.

2. Fadilah, Surya., et al. 2012. Rancang

Bangun Mesin Pencuci Beras Dan Kacang –Kacangan Kapasitas Maksimal 25 Liter. Depok : Politeknik Negeri Jakarta.

3. Harsokoesoemo, Darmawan. 2004.

Pengantar Perancangan Teknik.

Bandung : Institut Teknologi Bandung (ITB).

4. Jänsch, J., & Birkhofer, H. 2006. The Development Of The Guideline VDI 2221. Croatia.

5. Khurmi, R.S. 2005. Machine Design.

New Delhi : Eurasia Publishing House.

6. Respati, Efi., et al. 2013. Buletin

Konsumsi Pangan. Jakarta : Pusat Data Dan Informasi Pertanian Sekretariat Jendral.

7. Upara, Nafsan. 2013. Proses Pemesinan

Konvensional (Proses Manufaktur II). Jakarta : Universitas Pancasila