Mesin Pengupas Serabut Kelapa _ s1 A

LAPORAN

PERANCANGAN KONSTRUKSI MESIN

RANCANG BANGUN

“MESIN PENGUPAS SABUT KELAPA”

Oleh :

Kelompok : 4 ( Empat)

Nama :

1. Dani Ikhsan Saputra (1207136461) “20%” 2. Hasra Rafika (1207111943) “20%” 3. Hendra Abdul Aziz (1207136394) “20%” 4. Muhammad Alhafiz Hrp (1207136682) “20%”

5. Supriadi (1207136478) “20%”

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2015

DAFTAR ISI DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1.2 Tujuan... 1.3 Rumusan Masalah... BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sejarah Kelapa... 2.1.1 Tanaman Kelapa... 2.1.2 Bagian-bagian Kelapa... 2.2 RANGKAIAN MESIN PENGUPAS SERABUT KULIT

KELAPA... 2.2.1 pasak... 2.2.2 poros... 2.2.3 Roda gigi... 2.2.4 Bantalan... BAB III METODOLOGI PERANCANGAN

3.1 Konsep Produk... 3.1.1 Pengembangan Konsep Produk Pertama... 3.1.2 Pengembangan Konsep Produk Kedua... 3.2 Evaluasi Konsep Produk... 3.3 Komponen Dan Fungsi Elemen Mesin... DAFTAR PUSTAKA...

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Komposisi kimia daging buah kelapa segar pada 3 tingkatan

umur... Tabel 2 Komposisi asam amino essensial protein daging kelapa

dibandingkan... Tabel 3 Matriks keputusan untuk memilih konsep produk...

DAFTAR GAMB

Gambar 2. 1 Pohon Kelapa... Gambar 2. 2 Kulit Luar... Gambar 2. 3 Saabut Kelapa... Gambar 2. 4 Tempurung... Gambar 2. 5 Daging Buah... Gambar 2. 6 Air Kelapa... Gambar 2. 7 Batang... Gambar 2. 8 Pembungkus Ketupat... Gambar 2. 9 Es Kelapa Muda... Y

Gambar 3. 1 Sketsa Konsep Pertama...22

Gambar 3. 2 Sketsa konsep kedua...23

Gambar 3. 3 Bearing Dan Rumah Bearing...26

Gambar 3. 4 Baut...26

Gambar 3. 5 Roda Gigi...27

Gambar 3. 6 Penekan...27

Gambar 3. 7 Pisau Pemotong...28

Gambar 3. 8 Belting...28

Gambar 3. 9 Poros Dudukan Pully...29

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sebagai negara kepulauan dan berada di daerah tropis dan kondisi agroklimat yang mendukung, Indonesia merupakan negara penghasil kelapa yang utama di dunia. Pada tahun 2000, luas areal tanaman kelapa di Indonesia mencapai 3,76 juta Ha, dengan total produksi diperkirakan sebanyak 14 milyar butir kelapa, yang sebagian besar (95 persen) merupakan perkebunan rakyat. Kelapa mempunyai nilai dan peran yang penting baik ditinjau dari aspek ekonomi maupun sosial budaya, sabut kelapa merupakan hasil samping, dan merupakan bagian yang terbesar dari buah kelapa, yaitu sekitar 35 persen dari bobot buah kelapa. Dengan demikian, apabila secara rata-rata produksi buah kelapa per tahun adalah sebesar 5,6 juta ton, maka berarti terdapat sekitar 1,7 juta ton sabut kelapa yang dihasilkan.

Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kelapa terbesar di dunia, kelapa tersebut dapat diolah menjadi berbagai macam produk. Dari proses pengolahan buah kelapa akan menghasilkan limbah berupa serat kelapa yang dapat digunakan sebagai bahan baku industri. Proses pengolahan dari kelapa utuh hingga menghasilkan serat kelapa yaitu dengan pengupasan sabut, penguraian dan pengayakan. Alat yang digunakan dalam proses penguraian dan pengayakan sudah banyak menggunakan mesin, akan tetapi pada proses pengupasan kebanyakan masih dilakukan secara manual sehingga selain menguras tenaga juga berbahaya bagi pekerja. Perancangan mesin pengupas sabut kelapa dilakukan dengan pendekatan ergonomi partisipatori yang terdiri dari para stakeholder. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui desain mesin pengupas sabut kelapa hasil rancangan dan tingkat kepuasan pemakainya. Desain mesin yang dihasilkan terdiri dari empat bagian yaitu pengupas, penggerak, pencekam, dan cover pengarah sabut.

Untuk menghemat waktu dan pengupasan kulit kelapa ini, kami merencanakan rancang bangun sebuah mesin pengupas kulit kelapa untuk meningkatkan perekonomian yang nantinya untuk mempermudah pekerjaan terutama masyarakat petani kelapa. Banyaknya perkebunan kelapa di indonesia membuat hasil dari kelapa di indonesia meningkat, khususnya di daerah riau. Akan tetapi dalam proses pengupasan kulit kelapa

masih banyak yang menggunakan cara manual (tradisional). Oleh karena itu kami merancang bangun pengupas kulit kelapa dengan metode pisau bermata seperti duri , serta untuk Meningkatkan perekonomian.

Alat pengupas kelapa sebenarnya sudah banyak di pasaran, akan tetapi masih menggunaka penekanan yang manual, sehingga masih dunilai kurang efisien, disini kami merancang bangun mesi pengupas kulit kelapa dengan penekanan otomatis, yang nantinya akan mempermudah dalam proses pengupasan.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari perancangan mesin pengupas kulit kelapa ini antara lain ebagai berikut :

 Rancang bangun pengupas kulit kelapa dengan metode pisau bermata banyak

 Meningkatkan perekonomian

1.3 Rumusan Masalah

Banyaknya perkebunan kelapa di indonesia membuat hasil dari kelapa di indonesia meningkat, khususnya di daerah riau. Akan tetapi dalam proses pengupasan kulit kelapa masih banyak yang menggunakan cara manual (tradisional). Oleh karena itu kami merancang bangun pengupas kulit kelapa dengan metode pisa pisau bergerigi, serta untuk meningkatkan perekonomian masyarakat sekitar. Kelapa sering di gunakan untuk membuat santau atau minyak dari kelapa,yang mana kelapa sangat berguna dalam kehidupan masyarakat.

Disini perancang mendesain mesin untuk mengupas kelapa secara berkesinambungan atau otomatis,shingga pengupasan kelapa tidak menunggu kelapa yang didalam mesin selesai.tetapi dapat langsung bekerja sehingga kelapa dapat terkelupas lebih banyak. Sehingga menghasilkan produksi kelapa yang sangat banyak,dan hasil santan akan semakin meningkat. Produksi santan yang meningkat membuat kebutuhan mesin pengupas kulit kelapa sangat di butuhkan oleh petani dalam pengupasan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sejarah Kelapa

Pohon tinggi berjenis palem ini telah di budidayakan sejak jaman dahulu kala, disebarkan secara luas oleh ras manusia, dan bersamaan dengan itu telah secara alamiah tumbuh di tepi tepi pantai tropis sehingga asal muasal dari tanaman ini menjadi kabur dan hilang ditelan jaman. Beberapa orang sempat percaya (sekarang kepercayaan tersebut telah cemar), bahwa kelapa berasal dari Amerika. Colombus tidak menemukannya, dan beberapa penulis Spanyol dari Dunia Baru sama sekali tidak menyinggung mengenai tanaman ini. Meskipun demikian, beberapa abad setelah Colombus, pohon palem yang berharga ini tiba di Puerto Rico. Joseph de Acosta (1539-1600), seorang misionaris kristen asal Peru, Amerika Latin pada 1571 sampai 1587 menuliskan dalam bukunya yang terkenal Historia Naturaly Moral de las Indias yang di publikasikan pada 1590 setelah kepulangannya ke Spanyol menyatakan bahwa dia menyaksikan pohon kelapa tumbuh di Puerto Rico. Petualang Spanyol lainnya di Puerto Rico pada tahun 1599 menyebutkan bahwa Coconut Milk (santan) digunakan sebagai kosmetik untuk wanita wanita disana. Bagaimanapun, di beberapa daerah Antilles lain (kepulauan Karibia, termasuk Kuba, Jamaika, dan Hispanola), kelapa sama sekali tidak disinggung singgung sampai beberapa abad kemudian.

Augustin Pyrame de Candolle, seorang botanis dari Swiss pada bukunya berjudul The Origin of Cultivated Plants (1882 – 1886) menyatakan: “Jelas terlihat bahwa spesies ini bukan berasal dari Afrika maupun dari bagian tropis Amerika sebelah timur. Dengan menyisihkan negara negara tersebut, maka kemungkinannya tinggal bagian tropis Amerika sebelah barat, kepulauan Pasifik, Asia Tenggara (Indian Archipelago) dan daerah Asia Selatan dimana pada daerah daerah tersebut, pohon kelapa terlihat berlimpah, tumbuh secara luas dan telah lama ada.

Penjelajah Inggris, William Dampier (1652 – 1715) dan George Vancouver (1757 – 1798) pada awal abad ke tujuhbelas pada bukunya masing masing menceritakan bahwa mereka menemukan hutan kelapa di sebuah pulau dekat Panama dan di sebuah pulau misterius yang dinamakan Isle of Cocos. Pada saat itu kedua pulau tersebut tidak berpenghuni. Belakangan pohon kelapa ditemukan juga di sepanjang pantai barat, mulai dari Mexico sampai Peru, akan tetapi biasanya para penulis tersebut tidak menyinggung apakah tanaman tersebut liar atau tidak, kecuali Seemann yang menyebutkan bahwa dia menyaksikan tanaman ini berkembang secara alamiah dan di budidayakan di Isthmus of Panama. Menurut Hernandez pada abad ke enambelas orang orang Meksiko menyebutnya Coyolli, sebuah kata yang kedengarannnya bukan kata asli Meksiko. (Origin of Cultivated Plants, DeCandolle, 1886) Di Asia Selatan, terutama di daerah kepulauan, kelapa adalah tanaman yang tumbuh di alam secara natural tapi juga di budidayakan. Semakin kecil dan rendah pulau tersebut sehingga makin mudah terkena terpaan air laut maka pohon kelapa semakin menonjol dan menarik perhatian para petualang. Kemunculan kelapa seiring dengan kondisi kehidupan alam bebas jaman dahulu di Asia dan Amerika bagian Barat semakin tidak jelas (Origin of Cultivated Plants, DeCandolle, 1886).

Setelah melakukan diskusi panjang berdasarkan fakta fakta yang ada menunjukkan bahwa pohon kelapa yang dibawa ke Cina berasal dari Asia Tenggara. Kemudian sampai di Sri Lanka dan India sekitar tiga sampai empat ribu tahun yang lalu, yang mana sebelumnya muncul di Amerika dan Afrika. Ahli ahli yang lain sepakat pada pernyataan tersebut

2.1.1 Tanaman Kelapa

Kelapa (Cocos nucifera) termasuk jenis tanaman palma yang mempunyai buah berukuran cukup besar. Batang pohon kelapa umumnya berdiri tegak dan tidak bercabang, dan dapat mencapai 10 - 14 meter lebih. Daunnya berpelepah, panjangnya dapat mencapai 3 - 4 meter lebih dengan sirip-sirip lidi yang menopang tiap helaian. Buahnya terbungkus dengan serabut dan batok yang cukup kuat sehingga untuk memperoleh buah kelapa harus dikuliti terlebih dahulu. Kelapa yang sudah besar dan subur dapat menghasilkan 2 - 10 buah kelapa setiap tangkainya (Palungkun, 2004). Tanaman kelapa banyak terdapat di

daerah beriklim tropis. Kelapa diperkirakan dapat ditemukan di lebih dari 80 negara. Indonesia merupakan negara agraris yang menempati posisi ketiga setelah Filipina dan India, sebagai penghasil kelapa terbesar di dunia (APCC, 2002).

Kelapa (Cocos nucifera L) merupakan salah satu hasil pertanian Indonesia yang cukup potensial. Hampir semua bagian dari tanaman tersebut dapat dimanfaatkan. Banyak kegunaan yang dapat diperoleh dari kelapa dan salah satu cara untuk memanfaatkan buah kelapa adalah mengolahnya menjadi minyak makan atau minyak goreng. Produk kelapa yang paling berharga adalah minyak kelapa, yang dapat diperoleh dari daging buah kelapa segar atau dari kopra (Suhardiyono, 1995). Kelapa (coconut) dikenal dengan berbagai sebutan seperti Nux indica, al djanz al kindi, ganzganz, nargil, narle, tenga, temuai dan pohon kehidupan. Buah kelapa (cocos nucifera) termasuk famili palmae dari genus cocos. Pohon kelapa mempunyai tinggi ratarata 12,3 meter dan sejak ditanam sampai berbuah hingga siap dipetik pohon kelapa membutuhkan waktu 12 bulan (Suhardiyono, 1993). Pada dasarnya dikenal dua varietas kelapa, yaitu varietas Nana yang umum disebut kelapa genjah dan varietas Typica yang umum disebut kelapa dalam. Kelapa genjah berdasarkan sifatnya

dibagi 5 yaitu : kelapa gading, kelapa raja, kelapa puyuh, kelapa raja malabr, kelapa hias. Kelapa dalam berdasarkan sifatnya dibagi 6 yaitu : kelapa hijau, kelapa merah, kelapa manis, kelapa bali, kelapa kopyor, kelapa lilin (Wahyuni, Mita, Ir., 2000).

Pohon kelapa yang disebut juga dengan pohon nyiur biasanya tumbuh pada daerah atau kawasan tepi pantai. Sangat banyak manfaat yang dapat kita peroleh dari pohon kelapa. Mulai dari batang, daun dan buahnya, semua dapat dimanfaatkan. Mungkin karena manfaatnya sangat banyak, pohon kelapa dijadikan logo "Praja Muda Karana" (Pramuka) di Indonesia. Dalam klasifikasi tumbuhan, pohon kelapa termasuk dalam genus : cocos dan species : nucifera. Nah, sekarang mari kita bahas satu persatu bagian dan manfaat dari pohon kelapa.

2.1.2 Bagian-bagian Kelapa

Buah kelapa memiliki atau terdiri dari bagian-bagian antara lain adalah sebagai berikut:

1. Kulit luar

Kulit luar merupakan lapisan tipis (0,14 mm) yang mempunyai permukaan licin dengan warna bervariasi dari hijau, kuning sampai jingga, tergantung kepada kematangan buah. Jika tidak ada goresan dan robek, kulit luar kedap air.

2. Sabut Kelapa

Sabut kelapa merupakan bagian yang cukup besar dari buah kelapa, yaitu 35 % dari berat keseluruhan buah. Sabut kelapa terdiri dari serat dan gabus yang menghubungkan satu serat dengan serat lainnya. Serat adalah bagian yang berharga dari sabut. Setiap butir kelapa mengandung serat 525 gram (75 % dari sabut), dan gabus 175 gram (25 % dari sabut).

Gambar 2. 1 Pohon Kelapa

3. Tempurung

Tempurung merupakan lapisan keras yang terdiri dari lignin, selulosa, metoksil dan berbagai mineral. Kandungan bahan-bahan tersebut beragam sesuai dengan jenis kelapanya. Struktur yang keras disebabkan oleh silikat (SiO2) yang cukup tinggi kadarnya pada tempurung. Berat tempurung sekitar 15~19 % dari berat keseluruhan buah kelapa.

4. Daging Buah

Daging buah merupakan lapisan tebal (8~15 mm) berwarna putih. Bagian ini mengandung berbagai zat gizi. Kandungan zat gizi tersebut beragam sesuai dengan tingkat kematangan buah. Daging buah tua merupakan bahan sumber minyak nabati (kandungan minyak 35 %). Pada tabel 2 dapat dilihat komposisi zat gizi daging buah kelapa.

5. Air Kelapa

Air kelapa mengandung sedikit karbohidrat, protein, lemak dan beberapa mineral. Kandungan zat gizi ini tergantung kepada umur buah. Air kelapa dapat digunakan sebagai media pertumbuhan mikroba, misalnya Acetobacter xylinum untuk produksi nata de coco.

Gambar 2. 3 Saabut Kelapa

Gambar 2. 4 Tempurung

6. Batang

Batang kelapa tua dapat dijadikan bahan bangunan, mebel, jembatan darurat, kerangka perahu dan kayu bakar. Batang yang benar-benar tua dan kering sangat tahan terhadap sengatan rayap. Kayu dari pohon kelapa yang dijadikan mebel dapat diserut sampai permukaannya licin dengan tekstur yang menarik

Kelapa merupakan tanaman komoditas bernilai tinggi yang banyak memberikan manfaat bagi sebagian besar penduduk di daerah tropis.Demikian besar manfaat tanaman tersebut sehingga ada yang menamakannya sebagai "pohon kehidupan" (“the tree of life”) atau "pohon surga" (“the heaven tree”; Chan & Elevitch, 2006). Kelapa memiliki peran penting dalam kehidupan sosial dan budaya penduduk tropis khususnya di Indonesia.Daun kelapa muda sering digunakan masyarakat sebagai pembungkus ketupat.

Gambar 2. 6 Air Kelapa

Gambar 2. 8 Pembungkus Ketupat

maupun umbul-umbul dalam upacara pernikahan dan upacara adat lain di Jawa dan Bali. Tidak hanya daun yang muda, daun kelapa yang tua dapat dianyam dan dipergunakan sebagai atap, sedangkan lidinya dapat digunakan sebagai bahan pembuat sapu lidi (Warisno, 1998).Bahkan (Warisno, 1998) menjelaskan akar muda pada pohon kelapa juga sering dimanfaatkan sebagai obat sakit perut. Selain itu akar muda pada tanaman kelapa dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan zat warna alami (Kristina & Syahid, 2007). Kelapa juga memiliki nilai ekonomi cukup tinggi seperti batang kelapa yang sering dimanfaatkan sebagai bahan angunan maupun bahan baku pembuatan mebel. Bagian utama dari tanaman kelapa yang sering dimanfaatkan adalah buah kelapa sehingga buah kelapa memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Buah mudanya sering dimanfaatkan sebagai minuman segar seperti es kelapa muda.

Dari sabut buah kelapa yang tua banyak dimanfaatkan untuk bahan tali, anyaman keset, matras dan jok kendaraan sehingga memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Selain itu sabut kelapa tua juga sering dimanfaatkan masyarakat Filipina sebagai produk olahan ecomat, ecolog dan twine, yang dapat digunakan dalam mengatasi erosi tanah pada kontruksi jalan dengan topografi miring (Tarigans, 2005).

Buah kelapa berbentuk bulat yang terdiri dari 35 % sabut (eksokarp dan mesokarp), 12 % tempurung (endokarp), 28 % daging buah ( endosperm), dan 25 % air. Menurut Ketaren (1989), tebal sabut kelapa kurang lebih 5 cm dan daging buah 1 cm atau lebih (Palungkun, 2004). Buah kelapa yang sudah tua mengandung kalori yang tinggi, sebesar 359 kal per 100 gram; daging kelapa setengah tua mengandung kalori 180 kal per 100 gram 8 dan daging kelapa muda mengandung kalori sebesar 68 kal per 100 gram. Sedang nilai kalori rata-rata yang terdapat pada air kelapa berkisar 17 kalori per 100 gram (Tabel 1). Air kelapa hijau, dibandingkan dengan jenis kelapa lain banyak mengandung tanin atau antidotum (anti racun) yang paling tinggi. Kandungan zat kimia lain yang menonjol yaitu berupa enzim yang mampu mengurai sifat racun. Komposisi kandungan zat kimia yang terdapat pada air kelapa antara lain asam askorbat atau vitamin C, protein, lemak, hidrat arang, kalsium atau potassium. Mineral yang terkandung pada air kelapa ialah zat besi, fosfor dan gula yang terdiri dari glukosa, fruktosa dan sukrosa. Kadar air yang terdapat pada buah kelapa sejumlah 95,5 gram dari setiap 100 gram (Direktorat Gizi Depkes RI, 1981)

Beberapa peneliti membuktikan bahwa protein kelapa mempunyai mutu yang cukup baik, jika dibandingkan dengan mutu protein dari sumber nabati yang lain. Hasil-hasil penelitian membuktikan, bahwa protein kelapa mempunyai susunan 9 asam amino yang relatif baik dan bernilai gizi tinggi (Lanchance dan Molina, 1974). Hal itu ditunjang pula oleh pendapat anzon dan Velason (1982) yang menyatakan bahwa protein kelapa tidak memiliki senyawa antinutrisi seperti yang terdapat pada protein nabati lainnya terutama pada kacang kacangan serta mempunyai nilai Indeks Glisemik yang rendah baik digunakan untuk serat diet yang tinggi.

2.2 RANGKAIAN MESIN PENGUPAS SERABUT KULIT KELAPA

Ada beberapa rangkaian pada mesin pengupas serabut kelapa antara lain adalah sebagai berikut:

2.2.1 pasak

Pasak dibagi menjadi beberapa macam, yaitu:

a. Pasak Datar Segi Empat ( Standart Square Key)

Tipe pasak ini umumnya yang mempunyai ukuran lebar dan tinggi yang sama. b. Pasak Datar Standart ( Standart Flat Key)

Pasak ini adalah jenis pasak yang sama dengan diatas, hanya disini tinggi pasak tidak sama dengan lebar pasak, tetapi tingginya mempunyai dimensi yang tersendiri.

c. Pasak Tirus (Tapered Keys)

Pasak jenis ini pemakainya tergantung dari kontak gesekan antara hub dengan porosnya untuk mentransmisikan torsi. Artinya torsi yang medium level dan pasak ini terkunci pada tempatnya secara radial dan aksial diantara hub dan porosnya oleh gaya dari luar yang harus menekan pasak tersebut kearah aksial dari poros.

d. Pasak Bidang Lingkaran (Woodruff Keys)

Pasak ini adalah salah satu pasak yang dibatasi oleh satu bidang datar pada bagian atas dan bidang bawah merupakan busur lingkaran hampir berupa setengah lingkaran.

e. Pasak Bintang Lurus (Sraight Splines)

pasak ini adalah pasak bintang yang tertua dibuat.

Rumus-rumus yang digunakan pada perhitungan pasak:  Tegangan geser :

τ =F A=

T /r W . L

Dimana Ssyp=0,58 Syp

W= lebar pasak (m)  Tegangan normal σ =F A= T /r W . L

H= tinggi pasak (m)

2.2.2. poros

Poros adalah merupakan bagian/elemen dari mesin yang dalam penggunaanya dapat berfungsi sebagai poros yang meneruskan tenaga, poros penggerak klep (camshaft), poros penghubung dan lain sebagainya. Poros digolongkan atas penggunaanya

Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan poros

D=32 N π

√

⌊ KtMS n ⌋ 2 +3 4⌊ KtMS n ⌋ 2

]

1/3 Dimana:

Do = diameter poros (inch)

M = momen bending rata-rata (N.m)

T = momen torsi rata-rata (N.m)

Kt = konsentrasi tegangan bending

S`n = tegangan batas geser material = 0,43 su

Sy = yield strenght 2.2.3. Roda gigi σt=Ft . Ko . P . Ks. Km Kv .b . j Dimana : Ft = gaya tangensial (N)

P = diameter pith (m)

Ks = factor koreksi ukuran,untuk mengatasi sifat material

Km = factor distribusi beban

Kv = factor dinamis

B = lebar gigi (m)

J = factor bentuk

Persamaan tegangan maksimum yang diijinkan untuk perencanaan yaitu :

Sad =Satx KL

KT x K_R

Dimana :

Sad : tegangan ijin material K_{L : faktor umur}

K_{T : faktor temperature}

K_{R : faktor keamanan}

Kemudian hasilnya dibandingkan, jika memenuhi syarat maka perencanaan aman. Pemeriksaan kekuatan roda gigi lurus terhadap keausan dengan persamaan AGMA.

Syarat aman σe< Sad

σ_c=C_{p x}

√

Ft .Co .Cs .Cm .Cf

C_v. b .d . I

Diman :

Cp = koefisien yang dipengaruhi sifat elastisitas bahan

Ft = Gaya tangensial

Co = overload factor

Cs = Faktor ukuran

Cm = Faktor distribusi beban

Cf = Faktor kondisi permukaan

Cv = Faktor Dinamis

b = lebar gigi

d = diameter pith pinion

I = faktor bentuk

Persamaan tegangan maksimum yang diijinkan:

S_ad=S_{ac X}CL xCH

CTx CR

Dimana :

Penampungan / Pengumpulan Bahan. Proses Pengupasan

Proses Penekanan Proses pengupasan dan Transfer Buah Kelapa_{Pembuangan Sabut kelapa}

Penampungan Buah kelapa Penampungan Sabut kelapa

Energi yang di keluarkan Sumber Energi

Sampah Hasil

Gerakan

C_{L = faktor umur}

C_{H = faktor perbandingan pergeseran}

C_{T = faktor temperature}

C_{R = faktro keamanan}

Kemudian hasilnya dibandingkan jika memenuhi maka perencanaan aman.

2.2.4. Bantalan

Bantalan yang digunakan untuk perencanaan ini adalah bantalan gelinding (rolling bearing), sering juga disebut sebagai bantalan anti gesek,karena bentalan ini dalam beoperasinya mendukung beban sehingga tidak terjadi gesekan ataupun kalau terjadi gasakan akan kecil sekali.

BAB III

METODOLOGI PERANCANGAN 3.1 Konsep Produk

Dari blok fungsi dikembangkan menjadi beberapa sub fungsi, dari beberapa sub fungsi tersebut didapatkan lah beberapa alternative,dan didapatkan lah dua desain yang berbeda terutama dibagian mata pengupas serabut kelapa.selanjutnya dibagian penekanya yang menggunakan sistem penekan otomatis yaitu menggunakan penekan seperti kincir.

3.1.1 Pengembangan Konsep Produk Pertama

Sket konsep pertama dari alat pengupas sabut kelapa dapat dilihat pada gambar berikut :

Alat yang dirancang pada konsep pertama ini bekerja menggunakan tenaga motor bensin untuk menggerakan dua buah poros yang saling berdampingan yang dihubungkan dengan roda gigi dan dan

menggunakan mata pisau seperti pisau pemotong, alat ini masih tebilang semi manual dimana saat pengupasan sabut kelapa masih membutuhkan bantuan manusia untuk melakukan penekanan agar mata pisau dapat memakan sabut kelapa. Prinsip kerja dari alat ini bisa dibilang sederhana, dimana kita memanfaatkan putaran tenaga dari motor bakar (genset), dengan pemindah daya (putaran) berupa pully dan belting (v-belt) yang dihubungkan dengan dua buah poros yang dilengkapi dengan pisau yang terletak secara horizontal pada permukaan porosnya, dimana putaran dari poros ini arahnya berlawanan.

3.1.2 Pengembangan Konsep Produk Kedua

Sket konsep kedua dari alat pengupas sabut kelapa dapat dilihat pada gambar 3.2

Dari gambar konsep yang kedua ini sebenernya prinsip kerjanya hampir sama dengan konsep yang pertama dimana masih menggunakan motor penggerak yang dihubungkan oleh puli dan daya diteruskan ke roda gigi yang saling berhubungan yang nantinya akan memberikan putaran yang berlawanan arah, untuk konsep yang kedua menggunakan mata pisau yang bergerigi dan menggunakan penekan otomatis seperti yang kita lihat digambar dan yang digerakan oleh motor listrik .

3.2 Evaluasi Konsep Produk

Evaluasi konsep produk berdasarkan matriks pengambilan keputusan Dari beberapa alternatife konsep produk yang dibuat diatas , harus dipilih salah satunya sebagai konsep produk yang akan dibuat.

Untuk memilih konsep produk yang terbaik yaitu dengan cara menggunakan metode matrik keputusan. Untuk setiap alternatife konsep produk diberikan nilai baik dan konsep produk yang sangat baik

Tabel 3.1 matrik keputusan untuk memilih konsep produk alat pengupas sabut kelapa

3 Matriks keputusan untuk memilih konsep produk

No kriteria Wt Konsep

1 Penggunaan energy K1 K2

2 Kuat dan tahan umur

3 Kemampuan menupas sabut kelapa

4 Pengoprasian

Keterangan objektif yang dipilih :

1. Penggunaaan energi : diinginkan dalam penggunaan energi/penyerapan energi sebanyak mungkin. 2. Kuat dan tahan umur : diinginkan alat yang dirancang memiliki umur yang panjang.

3. Kemampuan mengupas sabut kelapa: diingikan dalam proses pengupasan kulit kelapa agar sabut bersih.

3.3 Komponen Dan Fungsi Elemen Mesin

Komponen-komponen dan fungsi dari mesin pengupas sabut kelapa antara lain adalah sebagai berikut:

1. Motor Bakar

Motor bakar ini digunakan sebagai sumber tenaga (putaran) yang nantinya akan di gunakan untuk membuka kuli (sabut) kelapa

2. Bearing dan rumah bearing

Bedaring berfungsi sebagai dudukan dari poros, yang digunakan sebagai penopang pisau potong dari mesin pengupas sabut kelapa. Sedangkan rumah bering berfungsi sebagai dudukan dari bering itu sendiri, agar bearing dapat bekerja dengan baik.

3. Baut

Baut berfunsi sebagai elemen pengikat (pengunci) yang digunakan untuk mengikat atau mengencangkan antara rumah dudukan bering dengan bering, yang di hubungkan ke rangka mesin pengupas kelapa

4. Roda Gigi

Roda gigi yang di gunakan sebanyak dua buah, roda gigi ini digunakan untuk membuat putaran searah dan berlawanan arah (saling berlawanan arah) dimana roda gigi ini di pasang secara berkesinambungan sehingga roda gigi saling terkait, yang akan menimbulkan putaran yang berlawanan pada dua poros yang berbeda.

Gambar 3. 3 Bearing Dan Rumah Bearing

5. Penekan

Dalam rancang bangun mesin pengupas kelapa ini, menggunakan sistem penekanan otomatis yang akan di pasang di bagian atas, agar dalam proses pengupasan kelapa lebih mudah, penekan ini di buat dengan menggunakan bahan yang elastis seperti karet, agar dapat menekan berbagai bentukdan ukuran kelapa yang berbeda-beda.

6. Pisau pemotong

Dalam perancangan mesin pengupas kelapa ini menggunakan mata pisau yang bergerigi, dan penempatan mata pisau ini letaknya secara spiral, yang bertujuan agar kelapa sewaktu di potong dapat berjalan dengan sendirinya kearah luar (tempat kelapa yang sudah bersih dari sabutnya)

7. Belting

Gambar 3. 5 Roda Gigi

Gambar 3. 6 Penekan

Belting digunakan sebagai alat pemindah putaran dari motor bakar ke pisau dengan perantara pully yang dipasang pada poros primary yang dipasang pada poros motor bakar dan poros scondary yang terhubung dengan pisau pemotong.

8. Poros dudukan pully

Poros dudukan pully ini banyaknya dua buah poros pertama di dipasang pada mesin dan yang kedua dipasang pada mata pisau, poros dudukan pully ini berfungsi sebagai dudukan belting.

Gambar 3. 8 Belting

Jenis Bearing Yang Akan Digunakan

Belt yang berpenampang trapesium, terbuat daritenunan dan serat-serat yang dibenamkan pada karet kemudian dibungkus dengan anyaman dan karet; digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros yang satu ke poros yang lainnya melalui pulley yang berputar dengan kecepatan sama atau berbeda.

Bahan- Bahan V-belt : • Kulit

• Anyaman benang • Karet

BAGIAN - BAGIANV – BELT :

JENIS-JENIS V-BELT

 Tipe standar; ditandai huruf A, B, C, D, & E  Tipe sempit; ditandai simbol 3V, 5V, & 8V

LANGKAH PEMILIHAN V-BELT

 Menghitung efisiensi transmisi V-belt 90-98%

kontak sudut koreksi faktor x panjang koreksi faktor pemakaian faktor x nominal daya desain daya 

 Menghitung daya nominal dan putaran

 Memilih puli penggerak dan yang digerakkan berdasarkan perbandingan kecepatan & diameter minimum.

 Menghitung jarak antara sumbu poros (C)

besar

pulley

jari

jari

R

kecil

pulley

jari

jari

R

2R

C

atau

R

3R

C

2 1 2 2 1















 V-belt biasa digunakan untuk menurunkan putaran, perbandingan reduksi i (i> 1)

u

d

D

i

n

n

p p

1

2 1

_

_

_

n1 = putaran puli penggerak (rpm)

n2 = putaran puli yg digerakkan (rpm)

dp = diameter puli penggerak (mm)



1000

60

1





d

n

v

p

Kecepatan Linear V-Belt :

HAL HAL YANG PERLU DI PERHATIKAN  Tarikan belt maks ≤ Tarikan maks yang diijinkan belt

 Jika tidak terpenuhi, maka:

o Pilih penampang belt yang lebih besar o Gunakan lebih dari satu belt

PENGEMBANGAN DESAIN Spesifikasiumum  Penggerak : motor bensin 12 HP  Muatan kerja : 1 buah - selesai  Sistemtransmisi : Puly v-belt  Beratmesin : 16/17 Kg  Sistempenggera kmesin : rodatrolly SpesifikasiUkuran  Panjang : 2.5 Meter  Lebar : 1 Meter  Tinggi : 1.2 Meter

Table 1.1PemilihanBahan N O komponenSUB ALTERNATIF 1 2 3 1 rangkaProfil mesin

(pipa) (profil L) (profil U)

2 Penggerak

(motor bensin)

(engkol

manual) (motor listrik)

3 _transmisiSitem

4 Hopper

(prisma) (kerucut) (kubus)

5 Saluran_keluar

(miring) (lurus)

Tabel 1.3 Komponen yang dibeli

No Komponen Hargasatuan Jumlah Biaya total

1 Poros Bertingkat Rp. 250.000 2 Rp. 500.000 1q 2 Plat 3 mm Rp. 120.000 1 lbr Rp. 120.000 3 Roda trolly Rp. 120.000 4 Pcs Rp. 480.000 4 Garfu Roda Rp. 50.000 4 Pcs Rp. 200.000 5 Motor 5 PK Rp. 1.200.000 1 Unit Rp. 1.200.000 6 Bearing Rp. 20.000 2 Rp. 40.000 7 Bearing Rp. 50.000 2 Pcs Rp. 100.000

8 v-belt Rp. 30.000 2 Pcs Rp. 60.000

9 Pulley Rp. 40.000 4 Pcs Rp. 160.000

10 Rumah bearing Rp. 150.000 2 Pcs Rp. 300.000 11 Paku keeling 1 in. Rp. 1500 2 kotak Rp. 150.000

12 Mur M… Rp. 10.000 5 Pcs Rp.

13 Mur dan baut Rp. 2000 1 seat Rp. 24.000

14 CAT Rp. 55.000 3 kaleng Rp. 165.000 15 Thiner Rp. 20.000 2 kaleng Rp. 40.000 16 Kertas Pasir Rp 10.000 1 M Rp. 10.000 vTOTAL BIAYA Rp. 3.599.000 Table 1.2PerbandinganTenagaKerjaKonvensionalDenganAlat METODE KONVENSIONAL ALAT

WAKTU ± 5 - 7 Menit / buah ± 1-2 Menit / buah

TENAGA membutuhkan tenaga yang besar untuk _{mengelupas kelapa} tidakmemerluhkantenaga yang _{besardalampengoperasianmesin}

BIAYA dibutuhkantenagakerja yang _{banyak,sehinggamenambahbiayaproduksi} hanyamembutuhkan 1 _{tenagakerjauntukpengoperasian}

SAFETY berbahayakarenajikaterpelestdapatlangsungmen_{cideraitangan}

Tangan operator tidaklangsung contact denganbuahkelapamengurangiresi ko Table 1.3PemilihanBahan N O komponenSUB ALTERNATIF 1 2 3

1 rangkaProfil mesin

(pipa) (profil L) (profil U)

2 Penggerak

(motor bensin)

(engkol

manual) (motor listrik)

3 _transmisiSitem

(puli) (rodagigi)

4 Hopper

5 Saluran_keluar

(miring) (lurus)

Tabel 1.3 Komponen yang dibeli

No Komponen Harga satuan Jumlah Biaya total

1 Kawat las Rp 85.000 1 kt Rp. 85.000 2 Mata bor 12 mm Rp .12.000 1 bh Rp.12.000 3 Roda trolly Rp. 120.000 4 Pcs Rp. 480.000 4 Roda gigi Rp. 300.000 2 bh Rp 600.000 5 Motor 5 PK Rp. 1.200.000 1 Unit Rp. 1.200.000 6 Bearing Rp. 20.000 2 Rp. 40.000 7 Bearing Rp. 50.000 2 Pcs Rp. 100.000 8 v-belt Rp. 30.000 2 Pcs Rp. 60.000 9 Pulley Rp. 40.000 4 Pcs Rp. 160.000 10 Rumah bearing Rp. 150.000 2 Pcs Rp. 300.000 11 Paku keling 1 in. Rp. 1500 2 kotak Rp. 150.000

12 Mur M… Rp. 100.000 5 Pcs Rp. 500.000

14 CAT Rp. 55.000 3 kaleng Rp. 165.000

15 Thiner Rp. 20.000 2 kaleng Rp. 40.000

16 Kertas Pasir Rp 10.000 1 M Rp. 10.000

TOTAL BIAYA Rp. 4.255.000

Bahan yang dibeli

No Nama bahan Harga satuan banyaknya Jumlah

1 Plat 3mm Rp 65.000 2 lbr Rp. 130.000

2 Besi 60mm Rp. 500.000 1bt Rp. 500.000

3 Besi siku Rp. 60.000 2bt Rp. 120.000

Jenisbiaya Jenis peminjaman mesin Harga sewa Total jam Harga total

Biaya proses Mesin bubut Rp.12.000/H 72 Rp.864.000 Mesin milling Rp .12.000/H 24 Rp. 288.000 Mesin CNC Rp. 20.000/H 48 Rp. 960.000 Mesin gerinda Rp. 20.000/H 12 Rp.240.000 Mesin bor Rp. 12.000/H 8 Rp. 96.000

Total biaya proses Rp. 2.448.000

Table 1.4 Perkiraan Proses Yang Akan Digunakan

1. ongkos sewa mesin bubut (cf bubut)

Disaat diakukan penelitian mesin bubut memiliki umur produktif 10 tahun dengan harga pembelian 70.000.000

Waktu sewa mesin bubut perjam didapat Harga mesin / umur produktif

Cf = _{10 × 365× 24 jam}70.000 .000 = 799,09 perjam

2. Ongkos sewa mesin milling(cf milling)

Disaat diakukan penelitian mesin bubut memiliki umur produktif 10 tahun dengan harga pembelian 80.000.000

Waktu sewa mesin bubut perjam didapat Harga mesin / umur produktif

Cf = _{10 × 365× 24 jam}80.000 .000 = 913,24 perjam

3. Ongkos sewa mesin CNC bubut(cf CNC bubut)

Disaat diakukan penelitian mesin bubut memiliki umur produktif 10 tahun dengan harga pembelian 500.000.000

Waktu sewa mesin bubut perjam didapat Harga mesin / umur produktif

Cf = _{10 × 365× 24 jam}500.000 .000 = 5,707,76 perjam

4. Upah operator tiap mesin (cd)

Berdasarkan upah minimum regional (UMR) dengan jumlah kerja dan jam kerja Untuk mesin milling dan bubut konvesional.

Cd= _{jumlah pekerja× jam kerja}UMR

= 1.538 .703_{8 ×22} = 8.742,63/ jam Untuk mesin CNC

Cd= _{jumlah pekerja× jam kerja}UMR

= 2.500 .000_{8 × 22} = 14.204,55/jam

Keterangan:

5. Ongkos daya mesin.

CI = Daya nominal mesin × Harga per KWH

 Mesin bubut CI = 2,3 × 961 = 2.210,3 W  Mesin milling CI = 1,862 × 961 = 1.789,38 W  Mesin cnc bubut CI = 2,5 × 961 = 2.402,5 6. Ongkos operasi Cj Total Ongkos Operasi Mesin CF + CI + CD  Mesin bubut = Rp.799,087 + Rp.8.742,63 + Rp.2210,3 = Rp.11.752,02./jam  Mesin milling = CF + CI + CD =Rp.913,242 + Rp.8.742,63 + Rp.1789,38 = Rp.11.445,25/jam



MesinCNC bubut = CF + CI + CD = Rp.5.707,76 + Rp.14.204,55 + Rp. 2402,5 = Rp.22.314,81/jam

DAFTAR PUSTAKA  www.slideshare.net /mobile/rhizqianacliquers/perancangan-poros-pisau-mesim-pemarut-kelapa-kelompok -10  www.academia.edu/9071550/kontruksi_mesin_perencanaan  Repository.usu.ac.id  https://publikasiilmiah.ums.ac.id

 Harsokoesoemo.H.Darmawan.Pengantar Perancangan Teknik(perancangan produk).Bandung: ITB,2004. Edisi ke-2