TUGAS AKHIR. Perancangan Alat Pemeras Kelapa Dengan Metode VDI 2221

(1)

i

Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Disusun Oleh :

Nama : Doni Mulyanto

NIM : 41305120063

Program Studi : Teknik Mesin

PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNOLOGI MESIN

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA

(2)

ii

Yang bertanda tangan di bawah ini,

N a m a : Doni Mulyanto

N.I.M : 41305120063

Jurusan : Tekhnik Mesin Fakultas : Tekhnik Industri

Judul Skripsi : Perancangan Alat Pemeras Kelapa Dengan Metode VDI 2221

Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana.

Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.

Penulis

Materai Rp.6000

(3)

iii

Disusun Oleh :

Nama : Doni Mulyanto

NIM : 41305120063

Jurusan : Teknik Mesin

Mengetahui

Pembimbing KaProdi

(4)

iv

Alat Pemeras kelapa sebagai salah satu alat pendukung pada suatu home industri yang relevan merupakan suatu alat yang memegang peranan yang penting. Pada tugas akhir ini penulis membahas alat pemeras kelapa berkapasitas 50 sampai 60 kelapa bagi keperluan home industri.

Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah menggunakan metode VDI 2221 dengan merancang 4 varian dari alat yang penulis inginkan, kemudian dari beberapa varian tersebut kita pilih satu varian yang terbaik sesuai dengan kaid ah-kaidah dalam metode VDI 2221.

Setelah melakukan analisa didapat data nilai hasil evaluasi varian sebagai berikut : 1. Nilai evaluasi varian 1 sebesar 7.05

2. Nilai evaluasi varian 2 sebesar 7.54 3. Nilai evaluasi varian 3 sebesar 7.14 4. Nilai evaluasi varian 4 sebesar 7.98

(5)

v

“Perancangan Alat Pemeras Kelapa Dengan Metode VDI 2221” dapat

terselesaikan tanpa hambatan yang berarti.

Pada Laporan Tugas ini, Penyusun merancang suatu alat pemeras kelapa yang disusun untuk melengkapi syarat-syarat didalam memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1), sekaligus membantu masyarakat umum serta industri rumah tangga yang membutuhkannya.

Pada kesempatan ini Penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bpk. Ir. Ruli Nutranta, M.Eng, selaku Koordinator TA / KaProdi dan

selaku dosen pembimbing yang bersedia membimbing,

mengarahkan, dan meluangkan waktunya bagi kepentingan kami didalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

2. Dosen dan staf pengajar lainnya yang telah memberikan konsep pemikirannya dalam bentuk ilmu pengetahuan yang sangat berarti dan bermanfaat bagi kemajuan kami dimasa yang akan datang.

3. Rekan-rekan seangkatan yang telah memberikan motivasi,

bantuan, serta nasihatnya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang turut andil didalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa didalam penyusunan laporan tugas ini, masih banyak terdapat kekurangan-kekurangan baik dari segi materi maupun

(6)

vi

Harapan penyusun, Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi penelaahan ilmu dibidang rekayasa teknologi serta bagi semua pihak yang membutuhkan informasi tentang perencanaan dan pembuatan alat pemeras kelapa ini.

(7)

vii

Abstraks ……… iv.

Kata Pengantar ……… v.

Daftar Isi ……… vii.

Daftar Tabel ……… ………. ix.

Daftar Gambar ………. x. Daftar Lampiran ………... Daftar Notasi ………. xi. xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ………... 1

1.2 Permasalahan dan Kegunaan Perancangan ……… 2

1.3 Konsep Perancangan ………... 2

1.4 Spesifikasi Perancangan Alat ………. 2

1.5 Pembatasan Masalah ……….. 3

1.6 Metode Pengumpulan Data ………..……….. 1.7 Sistematika Penulisan ……… 3 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Klasifikasi Tugas (Clasification of the task) ……….. 2.2 Perancangan Konsep (Conseptual Design) ………. 2.2.1 Gambaran Perancangan ………. 2.2.2 Pembuatan Struktur Fungsi ……… 2.2.3 Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi ……….. 2.2.4 Pemilihan Kombinasi yang Sesuai ……… 2.2.5 Pembuatan Varian Konsep ………. 2.2.6 Evaluasi ………. 8 9 9 11 11 12 13 13 2.3 Perancangan Wujud (Embodiment Design) ………. 15

2.3 Perancangan Detail (Detail Design) ……. ……… 15

BAB III METODE PERANCANGAN 3.1 Daftar Kehendak (spesifikasi) ……… ……… 3.2 Klasifikasi Perancangan ………... 17 18 3.3 Struktur Fungsi ……….. 3.4 Prinsip Solusi untuk Sub Fungsi ………. 3.5 Variasi Prinsip Solusi ……… 3.6 Jalur Variasi Prinsip Solusi ……….. 3.7 Penilaian Teknologi ………... 3.8 Memilih Kombinasi Terbaik ……….. 23 28 33 33 41 45 BAB IV PELAKSANAAN PERANCANGAN 4.1 Komponen Alat ………. 46

(8)

viii

4.2.6 Perhitungan kekuatan Lasan ……… 4.2.7 Perhitungan Rangka ……….. 4.2.8 Perhitungan Pin ……….. 4.2.9 Perhitungan Pegas Tarik ……….. 4.3 Urutan Perancangan ……….. 4.3.1 Pembuatan Rangka ………... 4.3.2 Pembuatan Ulir dan Nut ……… 4.3.3 Pembuatan Dies dan Pipa Pengarah ………. 4.3.4 Pembuatan Poros Bertingkat ………... 4.3.5 Pembuatan Hoper ……….. 4.3.6 Pembuatan Handwheel ………. 54 58 59 60 61 61 63 63 63 64 64 BAB V PEMBAHASAN PERANCANGAN

5.1 Pengoperasian Alat ……… 65 5.2 Pemeliharaan Alat ……… 66 5.3 Rancangan Perhitungan Biaya Pembuatan Alat ………. 67 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ……… 6.2 Saran ……….. 70 71 Daftar Pustaka Lampiran

(9)

ix

Tabel 3.1 Klasifikasi Perancangan Alat Pemeras Kelapa 19

Tabel 3.2 Prinsip Solusi Alat Pemeras Kelapa 29

Tabel 3.3 Variasi Prinsip Solusi Alat Pemeras Kelapa 34

Tabel 3.4 Jalur Variasi Prinsip Solusi Alat Pemeras Kelapa 37 Tabel 3.5

Tabel 3.6 Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 5.1

Penilaian Teknologi Varian 1 Penilaian Teknologi Varian 2 Penilaian Teknologi Varian 3 Penilaian Teknologi Varian 4

Ranvangan Anggaran Biaya Pembuatan Alat

41 42 43 44 67

Catatan : Tabel 3.1 menunjukkan tabel yang terletak pada Bab III dengan urutan tabel No 1

(10)

x

Gambar 2.1 Langkah Umum Menurut VDI 2221 7

Gambar 2.2 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15

Konsep Dasar Perancangan Produk Batang pemutar

Ulir dan Nut

Transformasi Gaya Poros Bertingkat Hopper

Lasan Rangka

Bagian Lasan Rangka

Lasan Rangka Bagian 4 dan 2 Rangka

Bagian Lendutan Rangka Pegas Tarik

Urutan Proses Pembutan Rangka Ulir dan Nut

Dies dan Pipa Pengarah Handwheel 10 47 48 49 50 52 55 55 56 58 58 60 62 63 63 64

Catatan :Gambar 2.1 menunjukkan tabel yang terletak pada Bab II dengan urutan gambar No 1

(11)

xi Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 8

Tegangan Menurut AISC

Tegangan Terjadi pada Sambungan Lasan Tegangan Ijin Material

Momen Inersia dan Momen Tahanan Kekuatan Tegangan Lasan

Momen Inersia Lasan Modulus Elastisitas material

(12)

xii F = Gaya [ N ] I = Momen Inersia [mm4] A = Luasan [ mm2] t = Tebal [mm] D = Diameter [mm] L = Panjang [mm] = Tegangan Bengkok [N/mm2] = Momen Bengkok [Nmm] = Momen Tahanan [mm2] t σ = Tegangan Tarik [N/mm2] = Tegangan Geser [N/mm2] = Tegangan Mulur [N/mm2]

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Sebuah realitas bagi dunia usaha saat ini, bahwa banyak industri kecil menengah dan rumah tangga berusaha membangun diri untuk memenuhi permintaan pasar yang semakin meningkat. Berdasarkan hal tersebut sudah sepantasnya bahwa alat-alat produksi yang dimiliki harus dioptimalkan untuk mendukung efektifitas dan efisiensi dari proses produksi.

Dari kenyataan yang ada, terdapat suatu dominasi industri- industri skala besar didalam pemanfaatan dan penggunaan mesin- mesin secara otomatis. Sedangkan disisi lain, pemanfaatan mesin- mesin dengan teknologi yang bersifat manual ternyata masih menjadi andalan bagi industri- industri skala kecil terutama industri rumah tangga.

Industri makanan yang menggunakan santan kelapa merupakan contoh dari sekian banyak industri yang memanfaatkan layanan teknologi manual. Industri dodol di Garut, Jawa Barat, adalah salah satunya. Usaha ini menuntut tersedianya alat-alat yang praktis serta efisien dari sisi teknologi dan mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

Melatarbelakangi kenyataan yang ada, maka kami mencoba untuk menyiasati keadaan tersebut dengan merancang suatu alat pemeras kelapa, sebagai suatu alat yang dapat memenuhi kebutuhan pengusaha kecil menengah dan rumah tangga.

(14)

1.2 Permasalahan da n Kegunaan Perancangan

Didalam merancang suatu alat pemeras kelapa yang memenuhi harapan, penyusun dihadapkan pada permasalahan yang ada, yaitu :

1. Bagaimana merancang suatu alat pemeras kelapa yang portabel dan efisien.

2. Bagaimana menghasilkan alat yang memanfaatkan hitungan teoritis berdasarkan disiplin ilmu yang terkait dengan memperhitungkan faktor-faktor kekuatan, keamanan, desain, dan faktor-faktor lainnya yang mendukung.

Adapun kegunaan perancangan yaitu untuk menerapkan disiplin ilmu yang telah dipelajari di perkuliahan.

1.3 Konsep Perancangan

Berawal dari konsep alat pemeras kelapa yang manual namun memiliki kemampuan yang lebih, maka dirancanglah suatu alat pemeras kelapa dengan menggunakan sistem penekanan dan dongkrak sederhana serta pemeliharaan yang relatif mudah.

1.4 Spesifikasi Perancangan Alat

Alat pemeras kelapa ini dirancang dengan spesifikasi yang diharapkan sebagai berikut :

• Nama Alat : Alat Pemeras Kelapa

(15)

• Sistem pengoperasian : Manual dengan menggunakan tangan dan dibantu sistem dongkrak.

• Volume kelapa : 5 - 40 kelapa

• Kapasitas Tekan : 10 – 20 ton

1.5 Pembatasan Masalah

Mengingat luasnya konsep didalam perancangan alat ini, maka permasalahan yang kami bahas hanya meliputi :

a. Proses perancangan dengan metode VDI 2221

b. Perhitungan kekuatan masing- masing komponen meliputi

• Ulir sebagai perubah gaya tangensial menjadi aksial

• Rangka sebagai tempat dudukan komponen

• Hopper sebagai tempat kelapa yang akan diperas

• Punch sebagai penekan

1.6 Metode Pengumpulan Data

Pengump ulan data pada Laporan Tugas Akhir ini diperoleh melalui metode berikut :

1. Metode lapangan/observasi

Metoda lapangan meliputi pengamatan dan peninjauan secara langsung di lapangan kemudian melakukan pendataan, sehingga diperoleh materi atau data penunjang didalam penyusunan laporan.

(16)

2. Metode studi pustaka

Metode ini meliputi pengambilan sumber-sumber laporan dari berbagai buku, baik yang terdapat di perpustakaan kampus maupun perpustakaan yang ada di luar.

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang perancangan, permasalahan dan kegunaan perancangan, spesifikasi perancangan, pembatasan masalah, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Berisi tentang teori dasar mengnenai proses perancangan, aliran kerja pada proses perancangan. Klasifikasi tugas, konsep perancangan, gambaran perancangan, perancangan wujud dan perancangan detail.

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN

Berisi tentang daftar kehendak, klasifikasi perancangan, struktur fungsi, prinsip solusi untuk sub fungsi, variasi prinsip solusi, jalur variasi prinsip solusi, penilaian teknologi dan pemilihan kombinasi terbaik.

BAB IV PELAKSANAAN PERANCANGAN

Berisi tentang komponen alat perancangan, perhitungan teoritis komponen-komponen alat perancangan dan urutan proses perancangan.

(17)

BAB V PEMBAHASAN PERANCANGAN

Berisi tentang pengoperasian alat, pemeliharaan alt dan Rancangan perhitungan biaya pembuatan alat.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

(18)

BAB II

LANDASAN TEORI

Perancangan tekhnik (Enginering Design) merupakan usaha untuk membuat suatu alat dengan hasil yang terbaik. Keinginan mewujudkan alat tersebut dapat diwujudkan dengan berbagai macam cara dan metode perancangan. Pada metode perancangan, mendesain berarti menjabarkan ide yang dimiliki untuk menyelesaikan suatu masalah. Dengan diperolehnya ide diperlukan suatu metode yang dapat dipergunakan untuk mewujudkan ide tersebut hingga menghasilkan sebuah karya yang riil dan dapat dipertangggung jawabkan secara ilmiah.

Hal ini mendorong persatuan insinyur jerman (Verein Deutscher Ingenieure / VDI) membuat suatu metode perancangan produk yang disebut metode VDI 2221. Metode tersebut adalah “ Pendekatan Sistematik terhadap Design untuk Sistem Tekhnik dan Produk Tekhnik ” (Systematic Approach To The Design Of Technical System And Product) yang dijabarkan oleh G. Pahl dan W. Beitz.

Dalam skripsi ini penulis mencoba menjelaskan dan menjabarkan mnetode VDI 2221 agar lebih mudah dimengerti, kemudian menerapkannya dalam proses

perancangan alat pemeras kelapa. Langkah umum yang digunakan dalam

(19)

Langkah Kerja Hasil Kerja Fase

Gambar 2.1 Langkah Umum Menurut VDI 2221

Fase 4 1. Perjelas & Pertepat Tugas

2. Menentukan Fungis & Strukturnya

3. Mencari Prinsip Solusi

4. Menguraikan menjadi modul yang dapat direalisasi

5. Memberi Bentuk pada Modul

6. Memberi bentuk pada Seluruh Produk

7. Merinci Pembuatan dan cara Pembuatan Tugas Daftar Kehendak Struktur Fungsi Prinsip Solusi Struktur Modul Susunan Awal Susunan Keseluruhan Dokumentasi Produk Realisasi selanjutnya Fase 1 Fase 2 Fase 3

(20)

Proses perancangan dalam metode VDI 2221 dibagi dalam beberapa tahapan yaitu :

• Klasifikasi Tugas (Clasification of the task )

• Perancangan Konsep (Conseptual Design)

• Perancangan Wujud (Embodiment Design)

• Perancangan Detail (Detail Design)

2.1 Klasifikasi Tugas (Clasification of the task)

Klasifikasi tugas meliputi pengumpulan informasi tentang permasalahan serta mengidentifikasi kendala-kendala yang dihadapi untuk mencapai solusi akhir. Informasi ini merupakan acuan penyusunan spesifikasi.

Spesifikasi adalah daftar yang berisi persyaratan yang diharapkan dipenuhi oleh konsep yang sedang dibuat. Hal ini yang perlu diperhatikan adalah membedakan sebuah persyaratan merupakan sebagai suatu tuntutan (demand) atau keingninan (wishes).

Demand adalah persyaratan yang harus dipenuhi pada setiap kondisi, dengan kata lain apabila syarat ini tidak dipenuhi, maka perancangan dianggap tidak benar. Wishes adalah persyaratan yang diinginkan apabila memungkinkan.

Untuk mempermudah penyusunan spesifikasi, dapat dilakukan dengan meninjau aspek-aspek tertentu, seperti aspek geometri, kinematika, gaya, energi, dan aspek yang lainnya. Selanjutnya dari aspek tersebut dapat diuraikan syarat-syarat yang bersangkutan untuk kemudian dibuat daftar spesifikasinya.

(21)

2.2 Perancangan Konsep (Conseptual Design)

Adapun yang dibahas dalam perancangan konsep ini meliputi gambaran perancangan, pembuatan struktur fungsi, pencarian dan kombinasi prinsip solusi, pemilihan kombinasi yang sesuai, pembuatan varian konsep, serta evaluasi. Perancangan konsep (Conseptual Design) mencakup tahap-tahap seperti yang ditunjukkan pada tabel 2.2

2.2.1 Gambaran Perancangan

Tujuan gambaran perancangan adalah mengetahui masalah utama yang dihadapi dalam perancangan. Prinsipnya adalah mengabaikan hal-hal yang bersifat khusus danmemberikan penekanan pada hal- hal yang bersifat umum dan esensial. Dengan demikian daftar spesifikasi yang sudah dibuat dianalisa dan dihubungkan dengan fungsi yang diinginkan serta kendala yang ada.

Abstarksi dapat dilakukan dengan langkah- langkah :

• Menghilangkan pilihan diri sendiri (personal preference)

• Mengesampingkan syarat-syarat yang tidak mempunyai pengaruh besar

terhadap produk

• Mengubah data kuantitatif dan kualitatif

• Realisasi langkah sebelumnya

(22)

Spesifikasi

Mengidentifikasi masalah yang penting

Membuat struktur fungsi utama dan sub fungsi

Buat kombinasi dari prinsip solusi agar fungsi utama bisa terjawab

Pilih kombinasi yang baik

Kembangkan dalam Variaso konsep

Evaluasi

Tahapan berikutnya Konsep

(23)

2.2.2 Pembuatan Struktur Fungsi

2.2.2.1 Struktur Fungsi Keseluruhan (Overalle Function)

Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara keseluruhan. Struktur fungsi ini digambarkan dengan balik diagram yang menghubungkan antara input dan output berupa aliran energi material atau sinyal.

2.2.2.2 Sub Fungsi

Bila fungsi keseluruhan cukup rumit, maka cara untuk mengantisipasinya adalah membagi menjadi beberapa sub fungsi. Tujuannya adalah memudahkan untuk melakukan pencarian solusi lebih lanjut dan memberikan beberapa alternatif solusi.

Pada saat pembuatan struktur fungsi, harus dibedakan antara perancangan murni (original design) dengan perancangan ulang (adaptive design). Pada perancangan murni, yang menjadi dasar struktur fungsi adalah spesifikasi dan masalah utama, pekerjaan dimilai dari struktur fungsi yang kemudian dianalisa. Analisa ini akan memberikan pengembangan variasi solusi sehingga diperoleh solusi baru.

2.2.3 Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi

Dasar-dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsip-prinsip solusi dari masing- masing sub fungsi. Dalam tahap ini dicari sebanyak mungkin variasi solusi. Metode pencarian prinsip pemecahan masalah menurut Pahl-eits dibagi dalam tiga kategori yaitu :

(24)

a. Metode Konvensional

Metede ini melakukan pencarian dalam literatur, text book, jurnal- jurnal tekhnik dan brosur yang dikeluarkan oleh suatu perusahaan. Menganalisa gejala alam atau tingkah laku makhluk hidup dengan membuat analogi atau dibuat suatu model yang dapat mewakili karakteristik dari produk.

b. Metode intuitif

Solusi dengan intuitif ini datang setelah periode pencarian dan pemikiran panjang, soluisi ini kemudian dikembangkan dan diperbaiki. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengembangkan kemampuan intuisi antara lain dengan banyak melakukan diskusi dengan orang lain.

c. Metode kombinasi

Metode ini mengkombinasikan kemungkinan solusi yang ada. Metode yang dapat digunakan adalah metode bentuk matriks, dimana sub fungsi dan prinsip solusi dimasukkan dalam klom dan baris.

2.2.4 Pemilihan Kombinasi yang Sesuai

Apabila kombinasi yang ada terlalu banyak maka untuk memilih kombinasi terbaik menjadi lama. Agar tidak terjadi hal tersebut, maka apabila memungkinkan jumlah kombinasi harus dikurangi. Prosedur yang dilakukan adalah dengan mengeliminasi dan memilih yang terbaik. Dibawah ini ada beberapa kriteria yang perlu diperhatikan diantaranya :

• Kesesuian dengan fungsi keseluruhan

(25)

• Dapat dibuat atau diwujudkan

• Pengetahuan tentang informasi konsep yang bersangkuatan memadai

• Kebaikan dalam kinerja dan kemudahan produksi

• Faktor biaya

Bila komunikasi yang ada masih cukup banyak, maka usaha selanjutnya adalah pemilihan kombminasi terbaik dengan memeperhatikan :

• Segi keamanan dan kenyamanan

• Kemungkinan pengembangan lebih lanjut

2.2.5 Pembuatan Varian Konsep

Sebuah konsep haruslah memenuhi beberapa persyaratan seperti keamanan, kenyamanan, kemudahan dalam proses produksi dan perakitan, serta kemudahan dalam proses perawatan. Informasi ini dapat diperoleh dari :

• Gambaran atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian

• Perhitungan kasar berdasarkan asumsi yang dipakai

• Pengujian awal berupa pengujian model untuk menentukan sifat umum

• Konstruksi model untuk visualisasi dan analisa

• Analogi model dan simulasi yang dapat dilakukan dengan komputer

• Penelitian lebih lanjut dari literatur

2.2.6 Evaluasi

Evaluasi berarti menentuikan nilai, kegunaan dan kekuatan yang kemudian dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal. Dalam proses perancangan,

(26)

metode yang dipakai adalah metode VDI 2221. Secara garis besar langkah yang ditempuh adalah sebagi berikut :

a. Menentukan kriteria evaluasi (Identification of Evaluation Criteria). b. Pemberian bobot kriteria evaluasi (Weight of Evaluation Criteria).

Dimana evaluasi yang dipilih mempunyai tingkat pengaruh yang berbeda terhadap varian konsep. Sebaiknya evaluasi dititik beratkan pada sifat utama yang diinginkan dari solusi akhir.

c. Menentukan parameter kriteria evaluasi (Compiling Parameter). Agar perbandingan setiap variasi konsepdapat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang dipakai oleh setiap varian.

d. Memasukan nilai penaksiran (Assesing Value).

e. Menentukan nilai keseluruhan varian konsep (Determining Overall

Weighted Value / OW ).

f. Nilai keseluruhan atau sub total untuk varian konsep dapat dihitung dengan rumus :

OWV f = ∑ Wi x Vi Dimana

Wi = Bobot kriteria evaluasi ke i

Vi = Nilai kriteria evaluasi ke i

g. Memperkirakan ketidakpastian evaluasi yang bisa disebabkan oleh kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi dan kesalahan perhitungan parameter.

(27)

h. Apabila terdapat nilai OWV ya ng berdekatan dari dua varian konsep, maka akan dilakukan evaluasi titik lemah (Weak Spot).

Dengan menggunakan metode evaluasi diatas, maka diharapkan akan diperoleh solusi yang cukup memuaskan.

2.3 Perancangan Wujud (Embodiment Design)

Tahap perancangan ini meliputi beberapa langkah yaitu penguraian menjadi modul- modul (Modul Structur), pembentukan lay-out awal (Preeliminary

Lay-Out), dan penentuan lay-out jadi (Definitive Lay-Out).

Perancangan wujud dari konsep produk teknik dengan menggunakan kriteria tekhnik dan ekonomi kemudian dikembangkan dengan cara menguraikan struktur fungsi kedalam struktur modal untuk memperoleh elemen-elemen pembangunan struktur fungsi. Hasil dari berupa lay-out yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dan bentuk elemen dari suatu produk.

Hasil ini kemudian dianalisa untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang hasil dari perancangan.

2.4 Perancangan Detail (Detail Design)

Tahan ini merupakan tahap akhir perancangan. Perancangan detail ini dipresentasikan dalam bentuk gambar lengkap diantaranya meliputi daftar komponen, spesifikasi bahan, perlakuan panas dan uji kekuatan permukaan/material jika bahan tersebut mengalaminya, yang secara keseluruhan merupakan satu kesatuan dalam perbuatan mesin atau sistem.

(28)

Pada tahap ini, dilakukan evaluasi kembali untuk melihat apakah produk tersebut benar-benar sudah memenuhi spesifikasi yang diberikan.

(29)

BAB III

METODE PERANCANGAN

3.1 Daftar Kehendak (spesifikasi)

Spesifikasi adalah daftar persyaratan kemampuan (performa) dan sifat-sifat yang harus dimiliki oleh alat yang akan dirancang. Dalam mempersiapkan daftar spesifikasi ini tindakan yang dilakukan adalah menerima semua hal yang termasuk dalam permintaan (demand) dan keinginan (wishes). Kemudian demand dan wishes tadi akan dikelompokan dan dipisah-pisahkan dalam klasifikasi perancangan. Berikut ini daftar kehendak dalam pembuatan alat pemeras kelapa :

1. Menghasilkan alat pemeras kelapa yang dapat memberikan hasil maksimal

(santan yang maksimal).

2. Pengoperasian dapat dilakukan oleh satu orang saja.

3. Penggunaan material yang mudah di dapatkan di pasaran seperti (st 37 / st 42, stainless steel& plastik).

4. Design simple dan mudah dirakit (bias di bonkar pasang) 5. Biaya pembuatan yang relative murah.

6. Proses fabrikasi mudah.

7. Proses fabrikasi cukup dengan konvensional machine tidak perlu special machine.

8. Aman dan mudah dalam pengoperasian.

9. Tidak perlu skill khusus dalam pengoperasiannya .

10. Dalam pengoperasiannya tidak menggunakan bahan baker dgn kata lain bersifat manual (dioperasikan dengan tenaga manusia yang kecil). 11. Mudah dipindah tempat.

12. Aman dan nyaman.

(30)

14. Tidak menimbulkan polusi dan ramah lingkungan. 15. Tidak memerluklan tempat yang luas

16. Dimensi alat 800 x 185 x 1250 mm 17. Kapasitas tekan mencapai 10-20 ton.

18. Kapasitas kelapa yang akan diperas bisa mencapai 50 kelapa yang sudah diparut.

3.2 Klasifikasi Perancangan

Dalam perancangan biasanya banyak mengalami kendala-kendala atau kesulitan dalam menggambarkan spesifikasi dari suatu perancangan. Untuk memudahkan dalam penyusunan spesifikasi perlu dibuat klasifikasi perancangan. Klasifikasi perancangan mel;iputi parameter yang ada pada suatu produk tekhnik. klasifikasi perancangan berfungsi sebagai pembantu untuk mendefinisikan persyaratan-persyaratan fungsi atau sifat yang harus dimiliki oleh alat yang dirancang.

Adapun aspek-aspek yang harus ada dalam proses mengklasifikasi perancangan suatru alat antar lain meliputi aspek geometri, kinematika, energi, material, sinyal, ergonomi, keselamatan, produksi, transportasi, kemampan operasi, perawatan, estetika, peralatan dan pemakaian. Pada tabel 3.1 dapat dilihat klasifikasi dari perancangan alat pemeras kelapa.

(31)

Tabel 3.1 Klasifikasi Perancangan Alat Pemeras Kelapa

No PERUBAHAN D

W

PERSYARATAN RESP REMARKS

W W W GEOMETRI 1. Ukuran Rangka a. Panjang 800 mm b. Lebar 185 mm c. Tinggi 1250 mm

W 2. Ukuran Batang pemutar

(Handwheel) 800 mm.

W 3. Ukuran ulir Ø 36 x 350 mm

Ukuran nut Ø 135 x 65 mm

W 4. Ukurang Punch (penekan)

Ø 335 x 10 mm Ukurang Dies Ø 368 x 10 mm

Ukurang Pipa pengarah Ø 73 x 280 mm

Ukurang Plat pengarah 205 x 140 x 10 mm Ukurang Pegas Ø 28 x 130 mm

W 5. Ukuran Dies

Ø 368 x 10 mm

W 6. Ukuran Hoper (saringan)

Ø 350 x 335 mm

D 7. Mudah dalam setting dan

(32)

D

KINEMATIK

1. Suaian antara Punch dan Hopper harus longgar. D 2. Kapasitas rangka harus kuat

menahan beban 10 ton.

W ENERGI 1. Menggunakan energi manusia. D 2. Hemat energi. W MATERIAL 1. Menggunakan St 37 untuk rangka W 2. Menggunakan bahan

Stainless stell untuk Hopper.

W 3. Material yang banyak

dipasaran.

D 4. Material yang kuat dan

kokoh.

D

SINYAL

1. Punch tidak akan bisa masuk ke hopper pada saat pengoperasian jika posisi hopper dan punch tidak pas.

(33)

D 2. Loading dan Unloading Part mudah.

D D

ERGONOMI

1. Mudah dioperasikan dan tidak perlu skill khusus. D 2. Bisa dioperasikan laki- laki

maupun wanita.

D 3. Safety.

D 4. Assembling mudah dan

cepat.

D 5. Simple dan Presisi

D

KESELAMATAN

1. Bagian yang berbahaya diberi pengaman.

D 2. Aman dalam pengoperasian.

D 3. Mudah dalam perawatan.

D

PRODUKSI

1. Suaian anatara punch dan hopper longgar.

D 2. Welding locator harus kuat.

D 3. Kepresisian machining

sesuai toleransi.

W 4. Mudah dalam fabrikasi dan

presisi.

(34)

W

TRANSPORTASI

1. Alat tersebut mudah dipindah tempat.

W

KEMAMPUAN OPERASI

1. Mampu memeras 5 – 50 kelapa dalam sekali proses.

W 2. Waktu pengoperasian

singkat dan hasil maksimal.

D

PERAWATAN

1. Mudah perawatannya.

D 2. Part mudah didapat dan

dibuat.

D 3. Mudah dibersihkan.

W

ESTETIKA

1. Mempunyai bentuk atau design yang indah. W

W

2. Bentuk pengelasan bagus dan kuat.

3. Hasill machining rapi.

D

PERALATAN

(35)

D 2. Mudah dirakit ulang.

D

PEMAKAIN

1. Digunakan untuk industri dodol.

W 2. Digunakan untuk tukang

pemeras kelapa di pasar dan rumah makan/restoran. D 3. Tidak ada efek negative

terhadap lingkungan.

Note :

D = Demans / Keharusan

W = Wishes / Keinginan

Reasp = Responsibole / Penanggung jawab

3.3 Struktur Fungsi

Struktur fungsi didefinisikan sebagai hubungan secara umum antara input dan output suatu system teknik yang akan menjalankan suatu tugas tertentu.

Fungsi dari alat pemeras kelapa ini adalah digunakan untuk menghasilkan santan yang semaksimal mungkin dalam waktu yang singkat (efektif dan efisien).

Berikut ini struktur fungsi berdasarkan unsur utama dalam alat pemeras kelapa 1. Rangka

2. Handwheel atau batang pemutar 3. Ulir

(36)

4. Nut.

5. Punch atau penekan 6. Dies dan Pipa Pengarah 7. Pelat Pengarah

8. Hopper atau penyaring 9. Dongkrak

10. Pegas

1. Fungsi bagian ditinjau dari rangka

E i E o

Rangka Rangka sebagai tempat

dudukan komponen

S I S o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa rangka harus kuat dan kokoh. Hasil pengelasan harus kuat.

Material yang digunakan adalah material yang tahan karat yaitu St-42

2. Fungsi bagian ditinjau dari Handwheel

E i E o

Handwheel Handwheel sebagai

transmisi gaya

S i S o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa transmisi gaya memberikan hasil yang maksimal.

Penempatan handwheel harus aman. Dudukan alat pemeras kelapa

Sebagai transmisi gaya

(37)

3. Fungsi bagian ditinjau dari Ulir

E i E o

Ulir Ulir digunakan utk menaikkan/

menurunkan Punch

M i M o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa proses pembuatan harus presisi anatar ulir dan nut.

Penempatan pada rangka harus tepat.

4. Fungsi bagian ditinjau dari Nut

E i E o

Ulir Ulir digunakan utk menaikkan/

menurunkan Punch

M i M o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa proses pembuatan harus presisi anatar ulir dan nut.

Penempatan pada rangka harus tepat.

Material yang digunakan adalah material yang tahan karat yaitu St-42 Untuk menaikan /

menurunkan Punch

Untuk menaikan / menurunkan Punch

(38)

5. Fungsi bagian ditinjau dari Punch

E i E o

Punch Punch sebagai pemeras

kelapa

S i S o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa punch harus kuat untuk menekan. Suaian antara punch dan hopper yang dipakai adalah suaian longgar.

Material yang digunakan adalah material yang tahan karat yaitu Stainless Steel

6. Fungsi bagian ditinjau dari Dies dan Pipa mengarah

E i E o

Dies Dies sebagai dudukan

punch

S i S o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa dies dan pipa pengarah harus kuat menahan tekanan dari punch pada saat proses pemerasan.

7. Fungsi bagian ditinjau dari Plat pengarah

E i E o

Punch Plat sebagai pengarah

dies

S i S o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa pelat pengarah harus tepat dalam mengarahkan dies pada saat prose penekanan atau pemerasan berlangsung .

Material yang digunakan adalah material yang tahan karat yaitu St-42 Sebagai pemeras kelapa Sebagai dudukan punch Sebagai pengarah dies

(39)

8. Fungsi bagian ditinjau dari Hopper

E i E o

Hopper Hopper sebagai tempat pemeras

kelapa

S i S o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa hopper harus kuat menahan tekanan dari punch dan dongkrak.

Pemasangan Punch dan hopper harus tepat.

Material yang digunakan adalah material yang tahan karat yaitu Stainless steel.

9.Fungsi bagian ditinjau dari Dongkrak

E i E o

Dongrak Dongkrak berfungsi untuk

membantu punch dalam memeras kelapa

S i S o

Perlu dicari prinsip solusi bahwa dongkrak dapat meberikan energi yang besar dalam proses pemerasan kelapa.

Kapasitas dongkrak yang digunakan 5 sampai 15 ton.

10.Fungsi bagian ditinjau dari Pegas

E i E o

Pegas Pegas berfungsi untuk

mengembalikan handle dongkrak. S i S o Tempat pemeras kelapa Membantu Punch dalam memeras kelapa Membantu Punch dalam memeras kelapa

(40)

Perlu dicari prinsip solusi bahwa pegas harus tidak mudah lelah,sehingga tuas/handle dongkrak kembali tepat ke posisi semula

Material yang digunakan adalah St-42

3.4 Prinsip Solusi Untuk Sub Fungsi

Setelah dibua t struktur fungsi kesuluruhan dan beserta sub fungsinya, maka selanjutnya dicari prinsip-prinsip solusi untuk memenuhi sub fungsi tersebut. Metode yang akan digunakan untuk mencari prinsip solusi adalah metode kombinasi, yaitu mengkombinasikan semua solusi yang ada dalam bentuk matrik.

Prinsip solusi diusahakan sebanyak mungkin, akan tetapi prinsip-prinsip solusi tersebut dianalisis lagi, dimana prinsip solusi yang kurang bermanfaat dapat dihilangkan atau diabaikan dengan tujuan agar dalam tahap perancangan konsep selanjutnya tidak terlalu banyak konsep yang harus dievaluasi lagi. Pada tabel 3.2 dapat dilihat prinsip solusi untuk sub fungsi alat pemeras kelapa.

(41)

NO BAGIAN UNSUR MESIN PERSYARAT AN FUNGSI BAGIAN/ SOLUSI UNTUK 1 2 3 4 5 A. Material Rangka - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses pengelasan Bahan dan bentuk yang digunakan untuk Rangka plat St 37 Kanal u St 37 Kanal c St 37 Plat St 42 Kanal u St 42 B Material Hand-wheel - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses pengelasan Bahan yang digunakan untuk Handwheel

Squre bar Hex bar Flat bar Squre

tube Pipa C Sinyal Ulir - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining Bahan yang digunakan untuk ulir dan

nut. Segitiga St 37 Segiempat St 37 Segitiga St42 Segiemp at St42 Segitiga SS42

(42)

D Sinyal Nut - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining Bahan yang digunakan untuk ulir dan nut. Segitiga St 37 Segiempat St 37 Segitiga St42 Segiemp at St42 Segitiga SS42 E Material Punch - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining - Tahan karat Bahan yang digunakan

untuk punch _Al _St-37 _Stainles

Steel Galvanis St-42 F Material Dies dan Pipa Pengarah - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining - Pipa tidak mudah bengkok Bahan yang digunakan untuk punch Al St-37 Stainles Steel Galvanis St-42

(43)

G Material Plat Pengarah - Presisi dan tepat dalam mengarahkan -Suain harus longgar Bahan yang digunakan untuk plat pengarah St-37 Galvanis St-42 Al Stainles Steel H Material Hopper - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining Bahan yang digunakan Untuk hopper

Al Stainles Kuningan Plastik

I Material Dongkrak - Kuat untuk

menahan beban tekanan

Kapasitas yang digunakan

(44)

J Material Pegas

- Bahan pegas harus kuat dan elastis

Bahan dan jenis yang digunakan

(45)

3.5 Variasi Prinsip Solusi

Setelah prinsip solusi subfungsi dibuat, maka perlu dilakukan variasi prinsip solusi. Disini prinsip solusi tadi akan dilihat apakah memenuhi beberapa aspek yang telah ditentukan, jika memenuhi dibari tanda ( + ) dan jika tidak diberi tanda ( - ),sehingga terbentuk suatu jalur kombinasi. Pada tabel 3.3 akan ditunjukkan variasi prinsip solusi dari alat pemeras kelapa.

3.6 Jalur Variasi Prinsip Solusi

Stelah dilakukan variasi prinsip solusi maka akan didapatkan beberapa jalur variasi prinsip solusi. Pada jalur variasi prinsip solusi akan didapatkan beberapa kombinasi dimana nantinya kombinasi yang terbaik akan digunakan untuk membuat alat pemeras kelapa. Jalur variasi prinsip solusi dapat dilihat pada tabel 3.4.

(46)

Tabel 3.3 Variasi Prinsip Solusi Alat Pemeras Kelapa

FTI PKSM UMB TEKNIK MESIN

Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi

Alat Pemeras Kelapa

Kriteria Pemilihan Keputusan

+ Ya ( + ) Solusi yang dicari - Tidak ( - ) Hapuskan Solusi ? Kurang Informasi ( ? ) Kumpulkan Informasi ! Periksa Spesifikasi ( ! ) Lihat Spesifikasi Sesuai dengan fungsi keseluruhan

Sesuai dengan daftar kehendak Dalam batas biaya produksi

Pengetahuan tentang konsep memadai Sesuai keinginan perancang

VARIAN PRINSIP SOLUSI

Memenuhi syarat keamanan

A B C D E F PENJELASAN

A1 + + + + - + +

A2 + + + - - + +

A3 + - + - - - -

A4 + + + + + + Bahan mudah didapat +

A5 + + + + - + +

B1 + - + - + + +

B2 + - + - + + +

B3 + - - - - + -

B4 + + + + - + +

B5 + + + + + + Rimgan dan Kuat +

C1 + - + + - + +

C2 + + + + + + +

C3 + - + + - + +

C4 + + + + + + Mudah di dapat +

(47)

VARIAN PRINSIP SOLUSI

A B C D E F PENJELASAN D1 + - + + - + + D2 + + + + + + + D3 + - + + - + + D4 + + + + + + Mudah di dapat + D5 + - - + - + - E1 - - + + - - - E2 - - + + - - -

E3 + + + + + + Bahan Anti karat + Kuat +

E4 - - + - - - - E5 - - + + - - - F1 - + + - - - - F2 + + + + - + + F3 + + - - - + - F4 + + + + - + + F5 + + + + + + + G1 + + + + + + + G2 + + - - + + + G3 + + + + + + +

(48)

VARIAN PRINSIP

SOLUSI

A B C D E F PENJELASAN G4 - - + + - - - G5 - - - + - + - H1 - - + + - - - H2 + + + + + + Anti karat + H3 - - + + - - - H4 - - + + - - - H5 - - + + - - - I1 + + + + + + + I2 + + + + + + + I3 + + + + + + + I4 + + + + + + + J1 + + - - + - - J2 + + + + + + + J3 + - + - - - - J4 + + - - - + - J5 + + + + + + +

(49)

NO BAGIAN UNSUR MESIN PERSYARAT AN FUNGSI BAGIAN/ SOLUSI UNTUK 1 2 3 4 5 A. Material Rangka - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses pengelasan Bahan dan bentuk yang digunakan untuk Rangka plat St 37 Kanal u St 37 Kanal c St 37 Plat St 42 Kanal u St 42 B Material Hand-wheel - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses pengelasan Bahan yang digunakan untuk Handwheel

Squre bar Hex bar Flat bar Squre

tube Pipa C Sinyal Ulir - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining Bahan yang digunakan untuk ulir dan

nut. Segitiga St 37 Segiempat St 37 Segitiga St42 Segiemp at St42 Segitiga SS42

(50)

D Sinyal Nut - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining Bahan yang digunakan untuk ulir dan nut. Segitiga St 37 Segiempat St 37 Segitiga St42 Segiemp at St42 Segitiga SS42 E Material Punch - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining - Tahan karat Bahan yang digunakan

untuk punch _Al _St-37 _Stainles

Steel Galvanis St-42 F Material Dies dan Pipa Pengarah - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining - Pipa tidak mudah bengkok Bahan yang digunakan untuk punch Al St-37 Stainles Steel Galvanis St-42

(51)

G Material Plat Pengarah - Presisi dan tepat dalam mengarahkan -Suain harus longgar Bahan yang digunakan untuk plat pengarah St-37 Galvanis St-42 Al Stainles Steel H Material Hopper - Dari bahan yang kuat - Bisa diproses machining Bahan yang digunakan Untuk hopper

Al Stainles Kuningan Plastik

I Material Dongkrak - Kuat untuk

menahan beban tekanan

Kapasitas yang digunakan

(52)

J Material Pegas

- Bahan pegas harus kuat dan elastis

Bahan dan jenis yang digunakan

Tabel 3.4 Jalur Variasi Prinsip Solusi Alat Pemeras Kelapa

Keterangan :

Varian 1 A2 - B1 - C1 - D1 - E3 - F2 - G1 - H2 - I1 - J2

(53)

3.7 Penilain Teknologi

Setelah kita dapatkan jalur variasi prinsip solusi maka langkah selanjutnya adalah memberikan penilaian terhadap beberapa kombinasi jalur variasi prinsip solusi. Pada tahap sebelumnya kita dapatkan 4 kombinasi variasi jalur prinsip solusi atau 4 varian. Berikut ini tabel penilaian teknologi pada masing- masing varian.

Tabel 3.5 Penilaian Teknologi Varian 1

No Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (Nilai) Sub Total (WixVi)

1 Pengoperasian mudah 0.1 Cycle time 7 0.7

2 Higienis 0.11 Tidak mudah karat 8 0.88

3 Indah dilihat 0.08 Penampilan bagus 6 0.48

4 Mudah dirakit 0.09 Kecepatan merakit 6 0.54

5 Jumlah komponen 0.05 Banyak komponen 7 0.35

6 Komponen mudah didapat 0.08 Banyak dipasaran 6 0.48

7 Murah 0.1 Budget 8 0.8

8 Aman 0.09 Tidak perlu safety

khusus

7 0.63

9 Perawatan mudah 0.07 Mudah dibongkar 7 0.49

10 Toleransi ukuran 0.09 Ketepatan ukuran 8 0.72

11 Komponen mudah dib uat 0.08 Fabrikasi mudah 7 0.56

12 Bentuk sederhana 0.06 Tidak Rumit 7 0.42

(54)

Tabel 3.6 Penilaian Teknologi Varian 2 No Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (Nilai) Sub Total (WixVi)

2 Higienis 0.11 Tidak mudah karat 8 088

khusus

8 0.72

11 Komponen mudah dib uat 0.08 Fabrikasi mudah 8 0.64

(55)

khusus

7 0.63

11 Komponen mudah dibuat 0.08 Fabrikasi mudah 7 0.56

(56)

khusus

8 0.72

11 Komponen mudah dibuat 0.08 Fabrikasi mudah 8 0.64

Jumlah Total 7.98

3.8 Memilih Kombinasi Terbaik

Pada penilaian teknologi kita dapatkan nilai keseluruhan varian konsep (Determining Overall Weighted Value / OWV ) dari masing- masing varian tersebut. Dari penilaian teknologi dapat dilihat bahwa pada alternative ke 4 (varian ke 4 ) mempunyai nilai yang tertinggi, selanjutnya diikuti oleh varian ke 2,

(57)

varian ke 3 dan terakhir varian ke 1. Sehingga dapat disimpulkan bahwa varian ke 4 merupakan alternative pilihan terbaik dari varian yang lainnya. Maka pada perancangan ALAT PEMERAS KELAPA ini dipakai rancangan varian ke 4.

(58)

BAB IV

PELAKSANAAN PERANCANGAN

4.1 Komponen Alat

Alat pemeras kelapa secara manual terdiri dari beberapa komponen-komponen utama yang mendukungnya. Adapun komponen-komponen yang dimaksud adalah sebagai berikut :

1. Rangka

Merupakan komponen yang berfungsi sebagai tempat dudukan komponen-komponen lainnya.

2. Handwheel (batang pemutar)

Bagian yang berfungsi untuk memutar ulir sehingga merubah gaya tangensial menjadi aksial.

3. Ulir dan Nut

Bagian yang berfungsi untuk meneruskan daya dari handwheel ke punch.

4. Punch

Komponen ini yang berfungsi untuk menekan kelapa yang akan diperas.

5. Hopper

Berfungsi sebagai tempat kelapa yang akan diperas.

6. Dongkrak

Komponen ini dimanfaatkan sebagai komponen pembantu dalam penekanan.

4.2 Perhitungan Teoritis

Pada laporan ini perhitungan teoritis dilakukan adalah dengan cara menentukan kekuatan masing- masing komponen, dimana sebelumnya dimensi masing- masing komponen telah ditentukan.

(59)

4.2.1 Perhitungan Handwheel (batang pemutar)

Handwheel yang digunakan berbentuk penampang segiempat dan bagian ujungnya berbentuk lingkaran dengan data sebagai berikut :

Gambar 4.1 Batang Pemutar

L segiempat = 820 [mm] L lingkaran = 70 [mm]

h = 32 [mm] D = 28 [mm]

Bahan handwheel = St 42 σ _b = 412,02 [N/mm2]

Momen Bengkok maksimum yang dapat ditahan oleh handwheel dihitung menurut rumus : B B b W M = σ dan 6 3 h W_b = 6 323 = b W W_b =5461,333333 [mm3] Sehingga, b b b W M =σ × 333333 , 5461 202 , 412 × = b M 56 , 2250178 = b M [Nmm]

Dengan demikian besarnya gaya (F) maksimal yang dapat ditahan oleh handwheel agar tidak bengkok yaitu

R F Mb = × R M F = b 410 56 , 2250178 = F

(60)

24039 , 5488

=

F [N]

Besarnya gaya maksimal yang dapat ditahan oleh handwheel adalah 5,488 [KN]

4.2.2 Perhitungan Ulir

Ulir yang digunakan adalah ulir segiempat dengan ukuran sebagai berikut :

Gambar 4.2 Ulir dan Nut

Bahan St 42 0 d = 30 [mm] d ₁ = 36 [mm] p = 6 [mm] t = 3 [mm] nut L = 65 [mm] σ = _t 412,02 [N/mm2] t d n W g 1 π τ = ...1 t g σ τ 2 1 = = 206,01 [N/mm2] 3 36 10 01 , 206 × × × × = π W 4627 , 698975 = W [N]

Jadi besarnya gaya aksial maksimal yang dapat ditahan oleh ulir adalah 6998,975 [KN]

Hubungan antara handwheel dan ulir

Hubungan antara handwheel dan ulir adalah adanya transformasi gaya dari gaya tangensial menjadi gaya aksial ,misalkaan kita asumsikan gaya yang

1

Khurmi,R.S.1882. A text Book of Machine Design. New Delhi : Eurasia Publishing House (Pvt) Ltd. Halaman 612

(61)

diberikan untuk memutar handwheel sebesar 30 [kg] dengan distribusi gaya sebagai berikut

Gaya tangensial (F) yang terjadi adalah

F = 30 x 9,81 F = 294,3 [N]

Batang pemutar aman karena F < Fizin (Pada 4.2.1) Gambar 4.3 Transformasi Gaya

Gaya Aksial (W) yang terjadi adalah

2 ) tan( d W T = θ+α ...2 µ θ = tan dimana µ =0,57 ...3 68314018 , 29 = θ o 2 1 0 d d d = + 2 36 30+ = d = d 33 [mm] d p π α = tan 33 6 tan π α = = α tan 3,31227120 2

(62)

400 3 , 294 × = T 117720 = T [Nmm] 2 800 ) 3122712 , 3 68314018 , 29 tan( 117720=W + 2617257 , 453 = W [N]

Batang Ulir aman karena gaya aksial yang terjadi lebih kecil dari aksial yg

diijinkan W < Wijin (pada 4.2.2)

4.2.3 Perhitungan Punch

Pada poros bertingkat

Punch yang digunakan terbuat dari bahan stainless steel dengan dimensi sebagai berikut : 1 d = 40 [mm] 2 d = 42,7 [mm] 1 L = 40 [mm] 2 L = 90 [mm] L = 30 [mm] perm d = 330 [mm] steel E = 2,2.106 [kg/cm2]

Gambar 4.4 Poros Bertingkat = 2,1582.105 [N/mm2]

Gaya buckling yang dapat terjadi pada batang bertingkat dihitung menurut rumus :                   ₋ − + = L L I I L L L L L EI F_bukling 2 1 2 1 2 2 2 2 sin 1 1 1 4 π π π ...4 4_{Nash,A,Wiliam.Strength of Material.Jakarta.hal : 274}

(63)

64 4 1 1 d I =π 64 4 2 2 d I =π 64 404 1 π = I 64 7 , 42 4 2 π = I 706 , 125663 1 = I [mm4] I₂ =163185,437 [mm4]                   ₋ − + × × × = 130 90 sin 1 706 , 125663 437 , 163185 1 130 40 130 90 1 130 4 437 , 163185 10 . 1582 , 2 2 5 2 π π π bukling F = bukling F 5160543,762 [N]

Besarnya gaya yang diizinkan agar tidak terjadi buckling jika angka keamanan yang kita gunakan 4 adalah

ν bukling F F = 4 2 5160543,76 = F 941 , 1290135 = F [N]

Pada piringan penekan dan Dies

Besarnya gaya yang dapat ditahan oleh piringan punch dan dies jika kita misalkan lendutan yang diinginkan sebesar 0,1 [mm] adalah :

EI Fl Y 3 3 max = 64 3304 × =π I I =582137609,6 [mm4] sehingga 3 5 145 6 , 582137609 10 1582 , 2 3 1 , 0 × × × × = F = F 12363305,32 [N]

Jadi besarnya gaya yang diizinkan pada punch dan dies setelah dibagi angka keamanan v = 4 adalah :

(64)

4 2 12363305,3 = F = F 3090826,33 [N]

Pada pipa penekan

Pipa penekan terbuat dari bahan Stainless steel, dengan data sebagai berikut : D = 45 [mm] d = 40 [mm] l = 280 [mm] 2 2 l I E F_bukling =π × × dimana

(

4 4

)

64 D d I = π −

(

4 4

)

40 45 64 − = π I 25284 , 75625 = I [mm4] 2 5 2 108 25284 , 75625 10 1582 , 2 × × × =π bukling F 11 , 3452635 = bukling F [N] 4.2.4 Perhitungan Hoper

Hopper yang digunakan untuk menyaring kelapa menggunakan bahan

stainless steel (St 42) dengan dimensi sebagai berikut :

hopper d = 350 [mm] penyaring d = 2 [mm] t_hopper = 1 [mm] t σ = 412,02 [N/mm2] Gambar 4.5 Hopper

(65)

Tekanan yang dapat ditahan oleh hopper adalah t pd t σ 2 = ...5 350 02 , 412 2 1× × = p F = p×A 3544 , 2 = p [N/mm2] F =2,3544×π×350×335 24 = p [kg/cm2] F =867247,3334 [N]

Tekanan yang dapat ditahan oleh hopper adalah sebesar 24 [kg/cm2] dan gaya sebesar 893 [KN] dengan asumsi hopper tersebut tertutup rapat, namun pada alat pemeras kelapa ini hopper yang digunakan mempunyai lubang- lubang seperti tampak pada gambar sehingga jika ada tekanan atau gaya yang diberikan hanya sedik it yang tertahan oleh hopper karena tekanan atau gaya tersebut akan terbebas keluar.

Sedangkan besarnya gaya yang ditahan oleh hopper penyaring adalah

A p F = × dimana : ang ut se A A A= _lim − _lub

(

)

      _× − × × = 2 2 4 17380 335 350 π π A = A 313750,8583 [mm2] sehingga F =2,3544×313750,8583 = F 738695,0207 [KN] 5

(66)

4.2.5 Perhitungan Pipa Pengarah

Pipa pengarah yang menempel pada dies akan mengalami bukling, adapun besarnya gaya yang dapat ditahan akibat bukling adalah

Bahan St 60 E = 2,1582 x 105 [N/mm2] D = 72 [mm] d = 62 [mm] l = 250 [mm]

(

4 4

)

64 D d I = π − ...6

(

4 4

)

62 72 64 − = π I = I 593835,6243 [mm4] 2 2 l I E F_bukling =π × × 2 5 2 250 6243 , 593835 10 1582 , 2 × × × =π bukling F 36 , 20238469 = bukling F [N]

Besarnya gaya yang diizinkan agar tidak terjadi buckling jika angka keamanan yang kita gunakan 4 adalah

ν bukling F F = 4 36 , 20238469 = F = F 5059617,34 [N]

4.2.6 Perhitungan kekuatan Lasan

Pada rancang bangun alat pemeras kelapa ini hampir seluruhnya penyambungan menggunakan las. Adapun kekuatan sambungan lasan antar bagian adalah sebagai berikut :

(67)

Bahan elektroda AWS E 6013 = y σ 50 Kpsi ……7 = y σ 344737,850 [KN/m2] = t σ 0,6σy ..….. 8 = t σ 2.06842,71[KN/mm2] = t σ 206,84271{N/mm2]

Gambar 4.6 La san Rangka

Kekuatan Las bagian 1 dan 2, 4 dan 5, 5 dan 6

Gambar 4.7 Bagian Lasan Rangka

Kekuatan las pada bagian tersebut besarnya sama dimana pada bagian ini hasil lasan akan mengalami tegangan tarik,adapun besarnya gaya yang dapat ditahan dihitung dengan rumus :

= t σ l t P dimana : t= 8 [mm] = l 85 [mm] 8 85 84271 , 206 × × = P 042 , 140653 = P [N] 653 , 140 = P [KN] 7 Lampiran 1 8_{Lampiran 2}

(68)

Kekuatan Lasan bagian 4 dan 2, = l 85 [mm] = b 140[mm] = e 310 [mm] = t 8 [mm]

Gambar 4.8 Lasan Bagian 4 dan 2

Pada bagian ini elektroda mengalami pembebanan eksentrik dimana besarnya gaya yang dapat ditahan dapat dihitunga dengan rumus berikut

θ τ τ τ τ τ_g= _g₁2+ _g₂2+2 _g₁ _g₂ cos ...9 y g σ τ =0,4 = g τ 137,89514 [N/mm2]

Besarnya tegangan geser pertama yang terjadi adalah

A P g1 = τ dimana : 2 2 t l A= × × 2 85 8 2 1= × × P g τ P g 3 1 1,039862913 10 − × = τ /[mm2]

Besarnya tegangan geser kedua yang terjadi adalah

g g I r e P ₂ 2 × × = τ dimana : 2 2 2 2 2      +       = l b r dan

(

)

(

)

      + + − + = l b l b l l b t Ig 2 12 2 3 2 9

(69)

2 2 2 2 140 2 85       +       = r

(

)

(

)

      × + + − × + = 85 2 140 85 140 85 12 85 2 140 8 2 3 g I 89169677 , 81 2 = r [mm] I_g =10421553,76[mm4] 76 , 10421553 89169677 , 81 310 2 × × = P g τ P g 3 2 2,435954041 10 − × = τ / [mm2] 2 cos r ri = θ r l 2 1 1= 89169677 , 81 2 85 cos × = θ 218978134 , 0 cosθ =

Besarnya gaya yang dapat ditahan pada pembebanan eksentris adalah

θ cos 10 435 , 2 10 039 , 1 2 ) 10 435 , 2 ( ) 10 039 , 1 ( 89514 , 137 3 2 3 2 3 3 P P P P − − − − ₊ _× ₊ _× _× _× _× × = 13806 , 48378 = P [N]

Kekuatan Las pada bagian Punch

Pada bagian As dan pipa, penyambungan dilakukan dengan menggunakan elektroda stainless steel. Adapun besarnya gaya ( P ) yang yang ditahan dapat di hitung dengan data berikut

t τ = 570 [N/mm2] D = 40[mm] t = 8 [mm] g τ = τ_t 2 1 g τ = 285 [N/mm2] A P g = τ dimana A=πDt 8 40 285× × × = π P 286513,25 = P [N]

(70)

4.2.7 Perhitungan Rangka

Pada bagian yang mengalami Tegangan tarik

Rangka terbuat dari St 37 dengan angka keamanan yang digunakan v =4, lebar rangka ditentukan sepanjang 120 [mm] dan tebal rangka sebesar 10 [mm], sehingga besarnya gaya yang dapat ditahan oleh rangka tersebut menurut perhitungan adalah σijin =90,7425 [N/mm 2 ] A F t = σ dimana : l t A= × 120 10 7425 , 90 × × = F 108891 = F [N] Gambar 4.9 Rangka

Pada bagian yang mengalami lendutan

Tempat dudukan Dies pada saat proses akan mengalami lendutan, dan dimisalkan lendutan maksimal yang boleh terjadi sebesar 0,1 [mm] maka

Momen inersia yang terjadi

12 3 bh I = 12 140 12× 3 = I = I 2744000 [mm4]

(71)

Gaya maksimal yang dapat ditahan oleh plat tersebut adalah : EI Fl Y 192 3 max = ... 10 2744000 2,1582.10 192 540 1 , 0 5 3 × × × = F 73388 , 72209 = F [N] 4.2.8 Perhitungan Pin

Pin yang digunakan akan mengalami gaya geser dengan analisa sebagai berikut : bahan St 60 t g σ τ 2 1 = g τ = 60 2 1_× [kg/mm2] g τ = 30 [kg/mm2] = 294,3 [N/mm2] Angka keamanan diambil v = 4

Gaya geser maksimum yang dapat ditahan oleh pin dengan dpin = 10 [mm]adalah

A F v g = τ 2 10 4 4 3 , 294 π F = = F 5778,566987 [N]

Gaya geser maksimum yang dapat ditahan oleh pin dengan dpin= 12 [mm]adalah

A F v g ₌ τ 2 12 4 4 3 , 294 π F = 10_{Lampiran 8}

(72)

=

F 8321,136461 [N]

4.2.9 Perhitungan Pegas Tarik

Pegas tarik yang dipasang pada tuas dongkrak berfungsi untuk mengembalikan tuas ke kondisi semula, pada saat tuas beroperasi, adapun data awal pegas yang ditentukan adalah sebagai berikut

D = 25 [mm] d = 2,3 [mm] δ = 170 [mm] n = 50 [lilitan] G = 79,3 x 103 [N/mm2] g τ = 800 [N/mm2] C = 10,86 11 3 , 2 25 ≈ = = d D

Gambar 4.11 Pegas Tarik

Gaya pegas yang bekerja dihitumng berdasarkan hubungan :

G d n FC . 8 3 = δ

Sehingga gaya nominal ( F ) yang bekerja pada pegas adalah :

n C G d F ₃ 8 . . δ = 50 11 8 10 3 , 79 3 , 2 170 3 3 × × × × × = F 23873028 , 58 = F [N]

Dengan memperhitungkan Faktor Wahl, dimana :

C C C K 0,615 4 4 1 4 + − − = 11 615 , 0 4 ) 11 ( 4 1 ) 11 ( 4 ₊ − − = K 130909091 , 1 = K

(73)

Gaya maksimum pada pegas dihitung berdasarkan hubungan : 2 . . max . . 8 d F _C_K g π τ =

Maka gaya maksimum ( Fmax ) yang dapat ditahan oleh pegas tarik adalah :

K C d F g . . 8 . . 2 max π τ = 13098 , 1 11 8 3 , 2 800 2 max × × × × = π F 5934496 , 133 max = F [N]

Gaya yang bekerja pada pegas lebih kecil dari gaya maksimum yang diizinkan, maka kekuatan pegas tarik AMAN

58,2387 [N] < 133,593 [N]

4.3 URUTAN PERANCANGAN

Tahapan-tahapan yang harus dilakukan dalam merancang alat pemeras kelapa adalah :

4.3.1 Pembuatan Rangka

Rangka yang digunakan berupa plat besi st 42 dengan tebal 10 & 12 [mm]. Plat besi tersebut terlebih dahulu dibersihkan dengan gerinda dengan tujuan untuk meratakan permukaan serta menghindari ketajaman pada masing- masing sisi. Berikut rangkaian kejanya :

v Melubangi plat pengarah

Plat berbentuk segi empat dengan dimensi : 140 x 180 [mm] dibuat lubang tepat pada pusatnya dengan diameter lubang 73 [mm]. Mesin yang digunakan adalah mesin bubut dan bor, dimana kecepatannya adalah

1000

dn v= π

v Membuat badan rangka

Masing- masing plat yang sudah ditentukan ukurannya, kemudian disetting dan dilas pada bagian sudut-sudutnya. Mesin las yang digunakan adalah mesin las

(74)

listrik dengan arus 100-110 [A], sedangkan elektroda yang digunakan adalah AWS E60XX.

Berikut ini urutan dalam pembuatan badan rangka :

a. Menyambung plat pengarah dengan plat horizontal

b. Memasang Rumah Dongkrak

c. Memasang plat vertikal, plat atas dan kaki

(75)

4.3.2 Pembuatan Ulir dan Nut

Ulir dan nut dibuat dengan dengan menggunakan mesin bubut, dimana kecepatannya

1000

dn

v= π dengan dimensi sebagi berikut

Gambar 4.13 Ulir dan Nut

4.3.3 Pembuatan Dies dan pipa pengarah

Dies dan pipa pengarah yang digunakan terbuat dari bahan st 42 dan st 60

Gambar 4.14 Dies dan Pipa Pengarah

4.3.4 Pembuatan Poros Bertingkat

Poros bertingkat dan punch terbuat dari bahan stainless stell st 42. Poros bertingkat dibuat dengan menggunakan mesin bubut, dimana kecepatannya adalah

1000

dn v = π .

Plat lingkaran punch terbuat dari bahan stainless steel yang dipotong dengan mesin potong tertentu. Adapun

bagian-bagian pada punch adalah - Plat lingkaran, dan

- Empat buah segitiga

(76)

4.3.5 Pembuatan hopper

Hopper yang dipakai berbentuk silider beralas yang memiliki banyak lubang diseluruh permukaannya dengan diameter lubang sebesar 2 [mm]dan jarak antar pusat lubang 5 [mm]. Adapun diameter hopper : 350 [mm], dengan tinggi : 345 [mm]

4.3.6 Pembuatan handwheel

Handwheel adalah sebuah batang yang berbetuk persegi panjang, yang dibuat silider dmasing- masing ujungnya,

(77)

BAB V

PEMBAHASAN PERANCANGAN

5.1 Pengoperasian Alat

Sesuai dengan mekanisme penggunaan alat pemeras kelapa, maka didalam pengoperasiannya dibutuhkan metode atau tahapan yang tepat. Tahapan-tahapan yang dimaksud meliputi persiapan sebelum dan selama proses pemakaian.

1. Persiapan awal

Sebelum pengoperasian alat, settinglah handle pemutar dan dongkrak yang berada dibawah dies pada kondisi awal. Siapkanlah kelapa parut yang telah dicampurkan dengan air kemudian masukkan kedalam hopper sampai memenuhi seluruh ruang didalamnya. Kemudian letakkan hopper tersebut dengan tepat diatas bak hopper.

2. Pengoperasian selama penggunaan

Setelah persiapan awal dilakukan, langkah berikutnya adalah mengoperasikan alat. Berikut adalah tahapan-tahapannya :

v Putarlah handle pemutar yang berada pada posisi diatas rangka secara manual dengan menggunakan tangan hingga batas maksimum pemutaran, kemudian

v Tekanlah dongkrak yang berada pada posisi paling bawah, secara manual dengan kaki hingga batas maksimum kerja dongkrak (yaitu ketika posisi stopper mengenai bagian bawah pada pelat pengarah)