i
PENGAWETAN IKAN
Disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan studi
Jenjang Diploma III Jurusan Teknologi Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Sains & Teknologi AKPRIND
Disusun oleh:
Afif Abyan Wahyu Arifin 181.33.1045 Handika Prasetya Utama 181.33.1024 Jefri Imam Permadi 181.33.8005
M. Budi Ashari 181.33.1038
PROGAM STUDI DIPLOMA III JURUSAN TEKNOLOGI MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
2021
ii
PENGAWETAN IKAN
Disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan studi
Jenjang Diploma III Jurusan Teknologi Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Sains & Teknologi AKPRIND
Afif Abyan Wahyu Arifin 181.33.1045 Handika Prasetya Utama 181.33.1024
Jefri Imam Permadi 181.33.8005
M. Budi Ashari 181.33.1038
Telah diujikan
Hari : Selasa
Tanggal : 24 Agustus 2021 Dihadapan Tim Penguji:
1. Agus Duniawan, S.T., M.Eng ………..
2. Ir. Bambang Wahyu Sidharta, M.Eng ………..
3. Ir. H. Saiful Huda, M.T., M.E ………..
Mengetahui:
Ketua Jurusan
Menyetujui:
Doesn Pembimbing
Dr. Hadi Saputra S.T.,M.Eng NIK. 11.0759.66 E
Ir. H. Saiful Huda, M.T.,M.E.
NIK. 88.0256.361 E
iii
Kami menyatakan dengan ini bahwa tugas akhir dengan judul
RANCANG BANGUN MESIN PEMECAH ES BATU UNTUK PENGAWETAN IKAN
Yang dibuat untuk melengkapi sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Ahli Madya Teknik pada progam Diploma III Jurusan Teknologi Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta. Sejauh yang kami ketahui bukan merupakan duplikasi dari Tugas Akhir yang telah dipublikasikan atau pernah digunakan untuk mendapat gelar Ahli Madya Teknologi Mesin dilingkungan Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta maupun perguruan tinggi atau instasi manapun, kecuali informasi yang tercantum sebagai mestinya.
Yogyakarta, 12 Juni 2021 Penulis
Afif Abyan Wahyu Arifin Handika Prasetya Utama
Jefri Imam Permadi M. Budi Ashari
iv
Puji Syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan Ramat dan hidayat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan laporan tugas perancangan mesin.
Tugas Perancangan Mesin ini diwajidkan untuk semua mahasiswa teknik mesin di Institut Saind & Teknologi AKPRIND Yogyakarta. Tugas ini syarat untuk mengambil kerja praktek dan syarat untuk untuk mengambil Tugas Akhir di Falkultas Industri Jurusan Teknik Mesin Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Dalam menyelesaikan Laporan Tugas Perancangan Mesin ini penyusun mengucapkan terimakasih kepada pihak yang telah banyak membantu sehingga selesainya perancangan mesin ini di antaranya:
1. Kedua Orang Tua dan kakak,adik saya yang selalu memberikan semangat dalam segala proses pembelajaran di perkuliahan maupun saat praktek, semoga kesehatan dan rahmat tuhan selalu menyertainya.
2. Bapak Dr. Edhy Sutanta, S.T.,M.Kom selaku Rektor Institut Sains &
Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
3. Bapak Dr. Hadi Saputra S.T.,M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
4. Bapak Ir. Saiful Huda, M.T.,M.E selaku dosen pembimbing yang sudah membimbing kami.
5. Bapak Tri yang telah membantu dalam pembuatan alat dan semua pihak yang membantu terselesainya Tugas Perancangan Mesin.
Penyusun sangat menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Perancangan Mesin ini masih banyak kekurangannya, oleh karena itu penyusun
v
Yogyakarta, 12 Juni 2021
Tim Penyusun
vi
HALAMAN SAMPUL ……… i
LEMBAR PENGESAHAN ………. ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ……… iii
KATA PENGANTAR ………. iv
DAFTAR ISI ……… vi
DAFTAR GAMBAR ………... ix
DAFTAR TABEL ……… x
INTISARI DAN ABSTRAK ………... xi
BAB I PENDAHULUAN ……… 1
1.1 Latar Belakang ………... 1
1.2 Rumusan Masalah ……….. 1
1.3 Batasan Masalah ………. 2
1.4 Tujuan ………. 2
1.5 Manfaat ………... 2
BAB II LANDASAN TEORI ……….. 4
2.1 Tinjauan Pustaka ……… 4
2.2 Perhitungan Perancangan ………... 5
2.2.1 Perencanaan Kapasitas ……… 6
2.2.2 Pisau ……… 6
2.2.3 Energi Yang Dibutuhkan ……… 8
2.2.4 Poros ………... 8
2.2.5 Bantalan ……….. 13
vii
2.2.8 Rangka ……… 24
2.2.9 Pengelasan Baja Karbon dan Baja Tahan Karat ………. 26
BAB III METODE PERANCANGAN ……….. 27
3.1 Diagram Alir Perancangan ………. 27
3.2 Desain Perancangan ………... 31
3.3 Porses Pembuatan Setiap Komponen ………. 32
3.4 Rancangan Fungsional Utama ……… 33
BAB VI PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ……… 36
4.1 Perhitungan ………. 36
4.1.1 Posisi Penghancuran Es Balok ……….. 36
4..1.2 Percobaan Gaya Geser ……….. 36
4.1.3 Perancanaan Kapasitas ……….. 38
4.1.4 Daya Pemotongan Pada Pisau ………... 39
4.1.5 Perencanaan Daya Motor………..……… 41
4.1.6 Poros ………. 41
4.1.7 Perencanaan Pulley dan V-Belt ……… 42
4.1.8 Rangka ……….. 45
4.2 Pembahasan Dan Perawatan ………...… 49
4.2.1 Hasil ……….. 49
4.2.2 Pembahasan ………... 49
4.2.3 Perawatan ……….. 51
viii
5.2 Saran ………... 56 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
ix
Gambar 2.1 Bantalan Luncur ……… 14
Gambar 2.2 Bantalan radial ujung dan radial tengah ……… 14
Gambar 2.3 Macam-macam bantalan luncur ………. 15
Gambar 2.4 Puli ………. 17
Gambar 2.5 Konstruksi dan ukuran penampang sabuk-V ………. 18
Gambar 2.6 Perhitungan Panjang Keliling Sabuk-V ………. 20
Gambar 2.7 Kontruksi Sabuk-V ……….. 22
Gambar 2.8 Ukuran Penampang Sabuk-V ………... 22
Gambar 2.9 Motor Bakar ………. 23
Gambar 2.10 Sistem Pembebanan ………. 25
Gambar 2.11 Skema Pengelasan Baja Karbon Dengan Baja Tahan Karat Dengan Metode Buttering ……… 26
Gambar 3.1 Diagram Alir (Flow Chart) ………. 27
Gambar 3.2 Komponen Mesin Pemecah Es Balok ……… 31
Gambar 4.1 Posisi Penghancuran Es Balok ………... 36
Gambar 4.2 Percoban Gaya Geser Es Batu ………... 37
Gambar 4.3 Diagram pemilihan sabuk V ……….. 43
Gambar 4.4 Rencana Rangka Mesin ………. 45
Gambar 4.5 Ilustrasi Pembebanan Pada Rangka ………... 45
Gambar 4.6 Dimensi Rangka ………. 47
x
Tabel 2.1 Ukuran standar bantalan bola ……… 16
Tabel 2.2 Panjang Sabuk-V Standar ……….. 21
Tabel 2.3 Diagram pemilihan sabuk-V ………...………... 23
Tabel 2.4 Faktor – faktor koreksi daya ……….. 24
Tabel 3.1 Daftar Komponen Mesin Pemecah Es Balok ……… 32
Tabel 4.1 Jadwal Pemeliharaan Mottor Bensin ………. 52
xi
AFIF ABYAN WAHYU ARIFIN1, HANDIKA PRASETYA UTAMA2, JEFRI IMAM PERMADI3, M. BUDI ASHARI4,
Ir. SAIFUL HUDA, M.T., M.E.5
JURUSAN D3 TEKNOLOGI MESIN, INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA
Email: afifabyan848@gmail.com; Handika274@gmail.com;
jefrimam@gmail.com; m.budiashari@gmail.com
ABSTRAK
Potensi laut di Indonesia salah satunya di Yogyakarta di pesisir pantainya sangatlah besar. Hampir sepanjang pantai di Yogyakarta ditumbuhi hutan lindung serta pada umumnya pantai curam dengan batu-batu terjal dan berkarang. Meskipun demikian ada beberapa pantai berpasir dan memiliki air yang relatif tenang dan memiliki potensi hasil laut yang melimpah. Di pesisir pantai Yogyakarta kebanyakan nelayan masih menggunakan cara manual dalam memecah es balok untuk pengawetan ikan, untuk memudahkan nelayan dalam memecah es balok maka dibuatlah mesin pemecah es batu ini untuk pengawetan ikan.
Metode yang dipakai adalah metode penelitian yang dimulai dari desain dan kemudian pembuatan alat. Pada proses pembuatan alat, terdapat proses pemilihan bahan, pemotongan, pembubutan, dan pengelasan. Alat pemecah es batu kemudian diuji dan hasilnya menunjukkan bahwa mesin bekerja dengan baik dan kekasaran hasil pemecahannya sesuai dengan yang diinginkan.
Spesifikasi mesin pemecah es batu ini menggunakan motor bensin dengan tenaga 6 hp sebagai penggerak utama. Diameter pulli pada motor 76,2 mm dan diameter pulli pada pisau 203,2 mm, diameter poros pisau 32 mm. ukuran panjang rangka mesin 850 mm dan lebar 570 mm. pisau pada mesin pencacah ini berjumlah 13 buah dengan bahan stainless steel. Berdasarkan dari hasil uji coba yang sudah dilakukan dengan es balok dengan ukuran 18x18x100 cm dan berat 20 kg membutuhkan waktu pencacahan selama 1 menit.
KATA KUNCI: Mesin pemecah es batu, es balok, pengawetan ikan
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebanyakan masyarakat dipesisir pantai Yogyakarta berprofesi sebagai nelayan karena potensi hasil lautnya yang melimpah, namun hasil tangkapan nelayan seperti ikan, udang, kerang dan sebagainya mudah mengalami pembusukan. Oleh karena itu es batu sangat berperan penting sebagai bahan pengawetan. Sebagian besar para nelayan di Yogyakarta masih banyak menggunakan cara manual dalam memecah es batu, tentu itu akan memakan banyak waktu dan tenaga.
Dari permasalahan tersebut kami memiliki ide untuk membuat mesin pemecah es batu yang bisa digunakan dan dimanfaatkan oleh nelayan guna memudahkan proses pemecahan es batu untuk pengawetan ikan, sehingga akan menghemat waktu dan tenaga yang dikeluarkan.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang timbul dalam melakukan perancangan dan pembuatan untuk pengawetan ikan yaitu:
a. Bagaimana desain rancangan dari mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan?
b. Bagaimana membuat mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan?
c. Bagaimana kinerja mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan?
d. Bagaimana perawatan mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan?
1.3 Batasan Masalah
Keterbatasan yang ada pada penulisan melewati waktu, pengalaman dilapangan, kemampuan maupun disiplin ilmu, maka penulisan membatasi permasalahan yang akan dikaji. Pembatasan dibatasi hanya yang berkaitan dengan mesin Pemecah Es Batu. Dalam pengerjaan penulisan mencangkup tiga bahasan pokok yaitu:
a. Cara kerja mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan.
b. Perhitungan mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan.
c. Cara perawatan mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam melakukan perancangan mesin mesin pemecah es batu ini adalah:
a. Dapat membuat desain dan mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan.
b. Mengetahui langkah-langkah pembuatan mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan.
c. Mengetahui kinerja mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan.
d. Mengetahui cara perawatan mesin pemecah es batu untuk pengawetan ikan.
1.5 Manfaat
Adapun manfaat yang ingin dicapai dari perancangan mesin mesin pemecah es batu ini adalah:
a. Bagi mahasiswa
1. Sebagai suatu penerapan teori dan praktek kerja yang didapatkan selama dibangku kuliah.
2. Menambah pengetahuan tentang cara merancang dan membuat suatu karya teknologi yang bermanfaat.
3. Menambah wawasan dan analisis dalam pemilihan bahan dalam pembuatan mesin pemecah es untuk pengawetan ikan.
b. Bagi masyarakat
1. Diharapkan dengan adanya mesin pemecah es ini dapat digunakan dan dimanfaatkan dengan baik oleh nelayan di pesisir pantai Yogyakarta untuk pengawetan ikan guna meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil tangkapan.
2. Mempercepat waktu pemecahan es batu agar lebih cepat dan efisien.
4 2.1 Tinjauan Pustaka
Es batu balok merupakan salah satu bentuk es batu yang memiliki banyak ukuran dan biasanya digunakan untuk mengawetkan bahan makanan seperti seafood (ikan, udang, dll.), daging dan minuman-minuman. Es batu balok tidak
disarankan untuk digunakan dalam pencampuran makanan maupun minuman karena es batu balok dikhususkan untuk mendinginkan dan mengawetkan saja.
Dengan adanya es balok, dapat mendinginkan dan mengawetkan makanan dan minuman secara alami, bahkan hemat energi (Azizul Latif, 2019)
Proses pengawetan ikan dengan cara pendinginan dapat mempertahankan masa kesegaran (shelf life) ikan selama 12-18 hari, tergantung jenis ikan, cara penanganan, tingkat kesegaran ikan yang akan diinginkan dan suhu yang digunakan. Pendinginan ikan merupakan salah satu proses yang umum digunakan untuk mengatasi pembusukan ikan, baik selama penangkapan, pengangkutan, maupun penyimpanan sementara sebelum diolah menjadi produk lain. Pengawetan atau pengolahan hasil perikanan bertujuan untuk menghambat atau menghentikan kegiatan zat-zat dan mikroorganisme yang dapat menimbulkan pembusukan (kemunduran mutu) dan kerusakan (Moeljanto, 2002)
Dari uraian di atas, perlu di rancang dan dikembangkan sebuah mesin pemecah es batu yang efisien sehingga dapat mempermudah dalam pemecahan balokan-balokan es batu yang di gunakan sebagai pengawetan hasil laut. Mesin
pemecah es batu adalah sebuah mesin yang di gunakan untuk memecah balok-balok es batu yang besar menjadi ukuran yang lebih kecil.
Mesin pemecah es batu adalah sebuah alat yang digunakan untuk memudahkan dalam memecah es batu. System pemecah mesin ini menggunakan motor penggerak. Pada saat mesin dihidupkan atau distart, maka motor penggerak akan berputar memutar pulley penggerak pada mesin, setelah itu putaran dari mesin tersebut diteruskan ke pulley yang digerakkan melalui perantara sabuk, karena putaran mesin sudah di transfer ke pulley, maka pisau akan bergerak, dan pisau akan berputar karena antara pisau dan pulley dihubungkan dengan sebuah poros. Akibat dari putaran tersebut maka es batu yg dimasukan ke mesin akan dapat terpecah.
Di pesisir pantai Yogyakarta kebanyakan nelayan masih menggunakan cara manual dalam memecah es balok untuk pengawetan ikan, untuk memudahkan nelayan dalam memecah es balok maka dibuatlah mesin pemecah es balok ini untuk pengawetan ikan. Cara kerja dari mesin ini yaitu, mesin dihidupkan kemudian es balok dimasukan ke dalam hoper maka es balok akan hancur oleh pisau pemecah, dan pecahan es akan keluar melalui lubang hoper bagian bawah.
2.2 Perhitungan Perancangan
Perhitungan Perancangan bertujuan untuk mengenali kebutuhan mesin, mekanisme yang digunakan, analisis gaya, pemilihan material, dan rancangan ukuran elemen elemen mesin.
2.2.1 Perencanaan Kapasitas
Untuk kapasitas yang dihasilkan untuk perencanaan sebesar (Q kg/jam) dan sekali pemotongan dimasukan satu balok sekaligus, dan efisiensi pemotongan sebesar 75%, maka didapat perhitungan kapasitas pemasukan per menit (Qm).
Persamaan yang digunakan untuk melakukan perhitungan kapasitas perencanaan adalah sebagai berikut:
……… (2.1) Dimana: Q = Kapasitas yang di rencanakan
Wm = Berat Es Balok
N = Jumlah pemasukan es balok 2.2.2 Pisau
Pisau merupakan bagian terpenting dari mesin pemecah es batu ini. Pisau pada mesin pemecah es batu ini terbuat dari pipa baja diameter 6 inchi, dengan panjang paku memecah es batu 5 cm sejumlah 13 biji.
Gaya pemotong pada pisau dapat dicari dengan rumus:
𝐹 = 𝐴. 𝑓𝑠……… (2.2) Keterangan: F = Gaya potong (N)
A = Luas penampang (𝑚2)
Fs = tegangan geser bahan yang akan dipotong (es balok)
a. Kecepatan linear pisau
𝑣 =
𝜋.𝑑.𝑛60.1000
………... (2.3)
Keterangan: v = kecepatan linear pisau (m/s) d
=
diameter lintasan pisau (mm) n = jumlah putaran pisau (rpm)b. Torsi pada pisau
T = F.r ………. (2.4) Keterangan: T= torsi yang terjadi pada pisau (Nmm)
F = gaya potong (N)
r = jari-jari lintasan pisau (mm) c. Daya pada pisau
T = 9,74 x 105𝑃𝑑
𝑛1
………. (2.5)
keterangan: P = daya pemotongan pada pisau (kw) T = torsi (kg.mm)
n = putaran pisau (rpm) d. Daya pencacahan
P = F.v ……… (2.6) Keterangan: P = daya motor (kg m/s)
F = gaya yang digunakan mencacah (m/det) v = kecepatan linear pisau (m/s)
e. Rencana putaran pisau
n
pisau= 𝐿𝑚𝑡𝑚 . 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑖𝑠𝑎𝑢x1 putaran ……….. (2.7) dimana: n = jumlah putaran yang diperlukan untuk satu kali pemasukan
bahan
Lm = Luas bahan yang akan dimasukan (mm2 /pemasukan) tm = Luas rata-rata hasil pemotongan (mm2)
2.2.3 Energi Yang Dibutuhkan
Untuk memecah es batu memerlukan energi yang besar dimana besarnya tekanan lebih besar daripada kekuatan material tersebut sedangkan untuk memecah dengan memberikan tekanan, energi yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
………... (2.8) Keterangan: P = tekanan (Pa)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2) 2.2.4 Poros
Poros adalah sebuah elemen mesin berputar yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari tempat yang satu ke tempat yang lain. Daya dihantarkan poros oleh beberapa gaya tangensial dan torsi (momen torsi). Untuk memindahkan daya dari poros yang satu ke poros yang lain diperlukan alat transmisi daya, sepert pulley, roda gigi, dan lain-lain. Alat transmisi daya ini memberikan gaya-gaya yang mengakibatkan bending pada poros. Dengan kata lain, sebuah poros digunakan untuk transmisi torsi dan momen bending. Pulley atau roda gigi ini dipasang dan disambung oleh pasak pada poros.
Kata poros mencakup beberapa variasi seperti shaft atau axle (as).
Shaft merupakan poros yang berputar dimana akan menerima beban puntir,
lenturan atau puntiran yang bekerja sendiri maupun gabungan. Sedangkan, axle (as) merupakan poros yang diam atau berputar yang tidak menerima beban puntir.
Jenis poros yang penting untuk diketahui ada dua macam, yaitu:
a. Poros transmisi, disini poros mentransmisikan daya antara sumber dan mesin yang digerakkan. Poros transmisi meneruskan atau membawa bagian mesin, seperti pulley, roda gigi, dan lain-lain, oleh karena itu poros menerima bending sebagai tambahan puntiran.
b. Poros mesin, disini poros dirakit menjadi satu kesatuan dari bagian mesin itu sendiri. Poros engkol (crank shaft) adalah contoh dari poros mesin.
Untuk merencanakan suatu poros maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
a. Kekuatan poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau gabungan antara puntir dan lentur, juga ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan. Maka suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas.
b. Kekakuan poros
Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan getaran dan suara, karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.
c. Korosi
Baja tahan korosi dipilih untuk poros. Bila terjadi kontak fluida yang korosi maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros
supaya tidak terjadi korosi yang dapat menyebabkan kekuatan poros menjadi berkurang.
d. Bahan poros
Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan finishing, baja konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot dari “kill” (baja yang dioksidasikan dengan ferrosilicon dan dicor, kadar karbon terjamin). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang. Poros-poros untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.
Tegangan-tegangan yang terjadi dalam poros adalah sebagai berikut:
1) Tegangan geser akibat transmisi torsi (akibat beban torsional) 2) Tegangan bending (tarik atau tekan) akibat gaya aksi
elemen mesin seperti roda gigi, pulley dan lain-lain juga termasuk juga berat poros itu sendiri.
3) Tegangan akibat kombinasi beban torsional dan bending.
Menurut kode American Society of Mechanical Engineers (ASME) untuk desain poros transmisi, tegangan kerja maksimum yang diijinkan dalam bentuk tarik atau tekan adalah:
1) 112 MPa untuk poros tanpa pasak.
2) 84 MPa untuk poros dengan pasak.
Berdasarkan spesifikasi fisik poros, tegangan tarik yang diijinkan (σt) diambil 60% dari batas elastis tarik (σel), tetapi tidak boleh
𝜏 = 0,3 𝜎
𝑒𝑒atau 0,18 𝜎
𝑢melebihi 36% tegangan tarik ultimate (σu). Dengan kata lain, tegangan tarik yang diijinkan adalah:
𝜎𝑡 = 0,6 𝜎𝑒𝑒 atau 0,36 𝜎𝑢
Tegangan geser maksimum yang diijinkan adalah:
1) 56 MPa untuk poros tanpa pasak 2) 42 MPa untuk poros dengan pasak
Berdasarkan spesifikasi fisik poros, tegangan geser yang diijinkan (τ) diambil 30% dari batas elastis tarik (σel), tetapi tidak boleh melebihi 18% tegangan tarik ultimate (σu).
Dengan kata lain, tegangan geser yang diijinkan adaah
e. Pemilihan Bahan Poros
Poros merupakan sebuah komponen dari mesin pemecah es batu. Poros ini berfungsi sebagai pemutar pisau pemukul, selain itu poros juga berfungsi sebagai tempat dudukan pulley. Poros penggerak ini berbentuk silinder.
Perhitungan poros dapat diketahui dengan melihat dari pembebanan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002)
1) Torsi pada poros
……… (2.9) Keterangan: T = Torsi pada poros (N.m)
P = Daya (Watt)
n = Putaran poros (rpm)
2) Momen
……… (2.10)
Keterangan: M= Momen (Kg.mm) F= Gaya yang terjadi (Kg) L= Jarak terhadap gaya (mm) 3) Torsi equivalen
………. (2.11)
Keterangan: Te = Torsi equivalen (Kg.mm) M = Momen bending (Kg.mm) T = Torsi (Kg.mm)
4) Tegangan geser izin
……… (2.12) Keterangan:
σ
b = Tegangan tarik bahanSf1 = faktor keamanan bahan Sf2 = faktor pengaruh bahan 5) Perhitungan diameter poros
d
s=[
5,1𝑎
𝐾
𝑡𝐶
𝑏𝑇]
1/3………
(2.13) Keterangan: 𝑎 = tegangan geser izinKt = Faktor koreksi momen puntir Cb = Faktror koreksi lenturan T = Momen Rencana
2.2.5 Bantalan
Bantalan adalah suatu elemen mesin yang yang menumpu poros beban, sehingga putaran atau gerakan bolak-balik dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umurnya. Bantalan harus cukup kokoh memungkinkan poros serta elemen mesin lainya bekerja dengan baik maka system kerja seluruh unit mesin akan menurun atau tidak dapat bekerja dengan sempurna.
Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur. Elemen gelinding seperti bola atau rol dipasang atara cincin luar dan dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan melakukan gerakan gelinding sehingga gesekan akan jauh lebih kecil.
Dalam memilih bantalan yang akan digunakan, perlu diperhatikan hal- hal sebagai berikut:
a. Besar kecilnya diameter poros b. Jenis bahan yang dikenakan
c. Besar-kecilnya beban yang dikenakan d. Ketelitian elemen mesin
e. Kemudahan perawatanya
Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros 1) Bantalan gelinding
2) Bantalan luncur
b. Atas dasar arah beban terhadap poros 1) Bantalan aksial
2) Bantalan radial
3) Bantalan gelinding khusus
Gambar 2.1 Bantalan Luncur (Sumber : Sularso, 2004)
Gambar 2.2 Bantalan radial ujung dan radial tengah (Sumber : Sularso, 2004)
Gambar 2.3 Macam-macam bantalan luncur (Sumber : Sularso, 2004)
Umur normal (L) (90% dari jumlah sample, setelah berputr satu juta putaran tidak memperlihatkan kerusakan karena kelelahan gelinding) dapat ditentukan. Jika beban normal dinamis spesifik (C), putaran poros (n) dan beban ekivalen dinamis (P) diketahui maka factor kecepatannya (fn).
Tabel 2.1 Ukuran standar bantalan bola (Sumber : Sularso, 2004)
2.2.6 Puli dan Sabuk-V a. Puli
Puli dan sabuk-v merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. Bentuk puli adalah bulat dengan ketebalan tertentu, di tengah- tengah puli terdapat lubang poros Puli pada umumnya dibuat
dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30.
Gambar 2.4 Puli
Perkembangan yang pesat dalam bidang penggerak pada berbagai mesin yang menggunakan motor listrik telah membuat arti sabuk untuk alat penggerak menjadi berkurang. Akan tetapi, sifat elastisitas daya dari sabuk untuk menampung kejutan dan getaran pada saat transmisi membuat sabuk tetap dimanfaatkan untuk mentransmisikan daya dari penggerak pada mesin perkakas. Beberapa kelebihan puli :
1) Bidang kontak sabuk-puli luas, tegangan puli biasanya lebih kecil sehingga lebar puli bisa dikurangi.
2) Tidak menimbulkan suara yang bising dan lebih tenang.
b. Sabuk - V
Sabuk atau belt terbuat dari karet dan mempunyai penampung trapesium. Tenunan, teteron dan semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan pada alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang membelit akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji,
yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah.
Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari sabuk-V jika dibandingkan dengan sabuk rata. Gambar 2.5 di bawah ini menunjukan berbagai porsi penampang sabuk-V yang umum dipakai.
Gambar 2.5 Konstruksi dan ukuran penampang sabuk-V (Sularso, 2004) 1) Pemilihan Puli dan Sabuk
Pemilihan puli V-belt sebagai elemen transmisi didasarkan atas pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :
a) Dibandingkan roda gigi atau rantai, penggunaan sabuk lebih halus, tidak bersuara, sehingga akan mengurangi kebisingan.
b) Kecepatan putar pada transmisi sabuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan belt.
c) Karenan sifat penggunaan belt yang dapat selip, maka jika terjadi kemacetan atau gangguan pada salah satu elemen tidak akan menyebabkan kerusakan pada elemen lain
2) Rumus Perhitungan Puli dan Sabuk
Perencanaan puli dan sabuk-V haruslah menggunakan suatu perhitungan. Rumus perhitungan puli dan sabuk-V antara lain untuk menentukan; perbandingan transmisi, kecepatan sabuk, dan panjang sabuk. Rumus perhitungan tersebut adalah sebagai berikut (Sularso, 1994):
1) Perbandingan transmisi
𝑛1 𝑛2 = 𝑑2
𝑑1 ……… (2.14)
Dengan: 𝑛1: Putaran poros pertama (rpm) 𝑛2: Putaran poros kedua (rpm) 2) Daya yang ditrasnmisikan
Daya = (T1 – T2) v ……….. (2.15) Keterangan: T1 = Tegangan sabuk pada sisi tarik (N)
T2 = Tegangan sabuk pada sisi kendor (N) v = kecepatan sabuk (m/s)
3) Sudut kontak (Sularso, 2004) θ = 180° −57 ( 𝐷𝑝− 𝑑𝑝)
𝐶 ………. (2.16)
Keterangan: θ = sudut kontak Dp = Diameter Puli Besar dp =Diameter Puli Kecil
C = Jarak Sumbu Poros 4) Panjang sabuk
………. (2.17) Keterangan: r1 = Jari jari pulley 1
r2 = Jari jari pulley 2
x = Jarak antara pusat pulley
Gambar 2.6 Perhitungan Panjang Keliling Sabuk-V (Sumber : Sularso, 2004)
Keterangan : γ = sudut kontak antara sabuk dan puli (°) C = jarak pusat puli (mm)
dp = diameter puli kecil (mm) Dp= diameter puli besar (mm)
Tabel 2.2 Panjang Sabuk-V Standar (Sumber : Sularso, 2004)
Gambar 2.7 Kontruksi Sabuk-V (Sumber: Sularso, 2004) Keterangan: 1. Terpal
2. Bagian Penarik 3. Karet Pembangkit 4. Bantal Karet
Gambar 2.8 Ukuran Penampang Sabuk-V (Sumber: Sularso, 2004)
Tabel 2.3 Diagram pemilihan sabuk-V (Sumber: Sularso, 2004)
2.2.7 Motor Penggerak
Tenaga penggerak biasanya menggunakan motor listrik ataupun motor bensin. Dimana motor penggerak berfungsi sebagai sumber energi (daya) mesin yang ditransmisikan melalui pulley dan sabuk dan untuk menggerakan motor penggerak tersebut diperlukan sumber listrik ataupun bahan bakar.
Gambar 2.9 Motor Bakar
Jika P adalah daya yang dibutuhkan untuk menggerakan poros, maka berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam suatu
perencanaan. Untuk mencari daya motor bensin agar dapat menggerakan poros maka digunakan persamaan :
Pd = fc . P ……….……… (2.18)
Dimana: fc = faktor koreksi
P = Daya pemotongan pisau
Tabel 2.4 Faktor – faktor koreksi daya Daya yang ditranmisikan Fc Daya rata- rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan Daya normal
1.2 – 2.0 0.8 – 1.2 1.0 – 1.5 Sumber : Kiyokatsu Suga dan Sularso, 1997 2.2.8 Rangka
a. Dudukan rangka
Rangka adalah komponen inti dari sebuah alat atau mesin karena rangka menunjang alat-alat yang ada di dalamnya. Jenis rangka yang digunakan adalah baja kanal U 4x6 cm. Desain suatu struktur teknik memerlukan sebuah analisa terkait beban yang bekerja pada batang-batang penyusun struktur tersebut sehingga dapat dipastikan bahwa batang tersebut mampu menahan beban ini.
Rangka biasanya panjang dan lurus. Perancangan suatu rangka harus mempertimbangkan dua hal penting, yaitu gaya geser (shear) dan momen lentur (bending) yang dihasilkan oleh beban yang bekerja. Setiap rangka yang dikenai beban baik beban terpusat atau beban terdistribusi merata atau kombinasinya pasti akan selalu mengalami geseran akibat dari gaya geser (shear) dan mengalami lenturan akibat dari momen lentur (bending).
I = 𝑏 ℎ
12 (b2 + h2)
Dimana : b = Lebar rangka h = tinggi rangka
Gambar 2.10 Sistem Pembebanan Rumus yang digunakan:
ΣMRA = 0 ΣMRB = 0 ΣMY = 0
b. Momen Inersia Pada Rangka
……….... (2.19)
c. Tegangan Tarik Pada Rangka Ꝺ = 𝑀 𝑐
𝐼 ………. (2.20)
Dimana: M = Momen Bending c = Jarak titik berat
I = Momen Inersia Rangka
2.2.9 Pengelasan Baja Karbon dan Baja Tahan Karat
Baja tahan karat dan baja karbon sering digunakan dalam konstruksi secara bersama-sama untuk disambung dengan menggunakan sistem penyambungan dengan pengelasan, contohnya seperti pada konstruksi kontainer untuk menampung bahan yang korosif dibuat dari bahan baja tahan karat sedangkan untuk konstruksi penyangga pada bagian luar menggunakan baja karbon sehingga baja karbon ini harus disambung dengan baja tahan karat menggunakan cara pengelasan (Saiful, Joko, Yunianto, 2006).
Cara pengelasan baja carbon dengan baja tahan karat yaitu baja karbon di lapisi dulu (buttering) menggunakan elektroda berbeda, biasanya yang mengandung Ni yang cukup, kemudian disambung dengan baja tahan karat.
Buttering adalah teknik pengelasan dimana dilakukan penambahan material
dalam rangka untuk mencapai sifat yang diinginkan atau dimensi yang diinginkan. Berikut adalah skema pengelasan baja karbon dengan baja tahan karat dengan metode buttering.
Gambar 2.11 Skema Pengelasan Baja Karbon Dengan Baja Tahan Karat Dengan Metode Buttering
27 3.1 Diagram Alir Perancangan
Gambar 3.1 Diagram Alir (Flow Chat) Mulai
Analisis masalah
Mencari Referensi Perancangan Konsep
Pembuatan Desain
Analisis & Perhitungan
Persiapan Bahan
Pembuatan Alat
Pengujian Alat Evaluasi Kerja
Berhasil
Pembuatan Laporan
Selesai Tidak
Ya
1. Analisi Masalah
Analisis masalah adalah kemampuan untuk mengenal elemen elemen situasi dalam permasalahan dan memahami komponen mana saja yang kritis;
kemampuan untuk mengenal aktivitas kritis yang dilakukan agar dapat mengurutkan (breakdown) proses proses aktivitas tersebut dalam beberapa komponen aktivitas.
2. Mencari Referensi
Referensi (rujukan) merupakan segala bentuk dari teori atau juga argumentasi yang dapat di gunakan untuk menunjang suatu ide atau dapat juga gagasan, teori atau juga argumentasi guna untuk dapat mempertegas apa maksud yang ingin kita sampaikan dengan menggunakan tulisan atau dapat menggunakan lisan. Tujuan dari referensi dapat digunakan sebagai suatu bahan untuk dapat menunjang suatu argument atau pun teori yang di kemukakan di dalam bentuk tulisan.
3. Perancangan Konsep
Yang menjelaskan tentang konsep dasar dari perancangan ini yang memiliki acuan dasar berupa pembuatan desain, pembuatan rangka, poros, dan perhitungan.
4. Pembuatan Desain
Dari desain yang telah dibuat, di analisas untuk mengetahui berbagai kemungkinan dalam pengerjaannya, apakah bisa digunakan, apa saja kendalanya, bagaimana cara mengatasinya, kemudian alternatif yang dapat digunakan.
5. Analisis & Perhitungan
Analisis data adalah sebuah proses untuk memeriksa, membersihkan, mengubah, dan membuat pemodelan data dengan maksud untuk menemukan informasi yang bermanfaat sehingga dapat memberikan petunjuk bagi peneliti untuk mengambil keputusan terhadap pertanyaan-pertanyaan penelitian.
6. Persiapan bahan
Bahan yang belum ada perlu disediakan sebaik mungkin karena ini menyangkut kesiapan alat. Apabila ada satu bahan yang belum tersedia maka akan menggangu waktu penyelesaian alat tersubut.
7. Pembuatan Alat
Membuat suatu produk atau alat yang memerlukan peralatan dan pemesinan yang dapat dipergunakan dengan tepat dan ekonomis. Pemilihan mesin atau proses yang tepat sangat menentukan hasil dari produk yang akan dibuat. Pemilihan peralatan dalam memproses produk tersebut disesuaikan dengan jumlah dan spesifikasi yang dipenuhi oleh komponen alat kerja tersebut.
8. Pengujian Alat
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan alat uji yang telah di buat, apakah sudah memenuhi persyaratan. Pengujian dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan hasil yang baik.
9. Evaluasi Kerja
Evaluasi kerja adalah jika alat tersebut mengalami masalah maka akan dilakukan kembali pengakajian ulang analisis dan perhitungan.
10. Berhasil
Jika tidak berhasil maka melakukan evaluasi kerja, menganalisis dan menghitung kembali perhitungan.
Jika alat tersebut telah diuji dan tidak mengalami masalah, maka alat tersebut dinyatakan berhasil dan dilanjutkan ke pembuatan laporan.
11. Pembuatan laporan
Untuk memenuhi syarat menyelesaikan studi di Jurusan Teknologi Mesin D3, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
12. Selesai
Jika alat dan laporan sudah dikumpulkan dan telah disahkan oleh jurusan.
3.2 Desain Perancangan
Gambar 3.2 Komponen Mesin Pemecah Es Balok (Sumber: Dokumen Pribadi) Keterangan gambar:
1. Rangka atas 2. Rangka bawah 3. Hooper
4. Pisau penghancur 5. Motor bensin 6. Pulley 8 inch 7. Pulley 3 inch 8. V belt type A-50 9. Bearing UCF 207
1
2 3
4
5 6
8 9
10
11
12 13
7
10. Plat dudukan bearing 11. Roda
12. Penutup v belt 13. Handle
Tabel 3.1 Daftar Komponen Mesin Pemecah Es Balok
No Komponen Mesin Bahan Proses
Pembuatan Harga 1 Rangka mesin Baja siku 5x5 medium A
dan kanal U 4x6 medium B Buat Rp. 1.000.000
2 Baja plat hooper Metal Buat Rp. 500.000
3 Motor bakar 6 Hp Beli Rp. 1.500.000
4 Pulley Besi cor Beli Rp. 280.000
5 Bearing UCF 207 Metal Beli Rp. 150.000
6 Tabung dudukan
pisau 6 inch Metal Beli Rp. 400.000
7 V-Belt tipe A-50 Rubber Beli Rp. 70.000
8 Cat rangka mesin Beli Rp. 200.000
9 Baut dan mur Metal Beli Rp. 50.000
10 Poros/As Metal Buat Rp. 100.000
11. Mata pisau
ø10mm Stainless steel Buat Rp. 100.000
12 Roda Ruber Beli Rp. 150.000
Total Rp. 4.500.000
3.3 Proses Pembuatan Setiap Komponen
Karena akan menjadi sebuah pertimbangan efektivitas dan efisiensi, pemilihan alat pemecah es balok menjadi salah satu faktor yang begitu penting.
Dari pengamatan yang dilakukan di lapangan masih dilakukannya pekerjaan dengan cara manual, yaitu pada saat memecahkan es balok, sehingga memakan waktu yang begitu lama dan jumlah yang di pecahkan sedikit, dengan waktu satu
menit menghasilkan 3kg pecahan es balok sehingga dianggap kurang efektif dan efisien. Maka rancangan alat yang akan dibuat merupakan alat pemecah es balok dengan efisiensi kapasitas alat 15kg per menit.
Motor bakar bensin sebagai sumber tenaga penggerak. Motor yang digunakan memiliki mekanisme sederhana, perawatan yang mudah dan aman bagi lingkungan sehingga sesuai di lapangan kerja. Proses pemasukan es balok pada hooper dilakukan secara manual.
3.4 Rancangan Fungsional Utama
Fungsi utama dari rancangan alat ini adalah sebagai penghancur es balok sampai menjadi bongkahan es yang kecil. Alat yang dirancang akan diaplikasikan untuk menghancurkan es balok yang akan dimulai dari hopper dengan kapasitas lubang hopper 23cm x 20cm. Adapun bagian-bagian komponen penyusun utama nya yaitu:
1. Hopper
Berfungsi sebagai tempat untuk memasukan es balok menuju pisau pemecah, dengan ukuran lebih besar daripada ukuran es balok yaitu dengan Panjang 23 cm dan lebar 21 cm.
2. Pisau Pemecah
Berfungsi sebagai pemecah es balok menjadi bongkahan kecil, dengan diameter tabung dudukan pisau 6 inch dan diameter mata pisau 10mm . 3. Motor bensin
Berfungsi sebagai sumber tenaga yang mengubah energi kimia bahan bakar/kalor menjadi energi mekanik, yang menggerakkan pulley dan pisau pemecah.
4. Pulley
Pulley adalah perangkat mekanis yang digunakan untuk meningkatkan
keluaran torsi dan mengurangi kecepatan (RPM) dari sebuah motor.
Pemilihan pulley dilakukan berdasarkan perhitungan putaran yang dibutuhkan untuk disalurkan menuju pisau dengan rasio 1 : 2,67.
5. Rangka
Ukur terlebih dahulu sesuai ukuran kemudian potong baja siku dengan gerinda. Las baja yang di potong kemudian dibentuk dan disesuaikan dengan desain rangka.
6. Poros
Pada proses pembuatan Poros, disini pembuatannya dilakukan dengan menggunakan proses pembubutan konvesional. berikut ini adalah proses pembuatan poros:
a) Mempersiapkan mesin bubut dan peralatan pendukung lain yaitu: jangka sorong, pahat bubut rata, cekam bor untuk kepala lepas, center bor.
b) Mencekam benda kerja sedemikian rupa agar dapat mengerjakan sisi kanan benda kerja. Penjepitan benda kerja diupayakan center/tidak oleng dan harus mempertimbangkan jarak bebas terhadap gerakan pahat agar tidak menabrak cekam mesin bubut pada saat proses pengerjaan.
c) Memasang pahat bubut sedemikian rupa agar posisi ujung sisi sayat setinggi titik center benda kerja dan pengaturan posisi eretan atas menyesuaikan agar ujung sisi sayat pahat bubut dapat menjangkau jarak pembubutan yang diinginkan tetapi masih aman terhadap tabrakan dengan cekam mesin
d) Periksa dan posisikan tuas pengatur putaran sesuai hasil perhitungan rpm benda kerja, demikian juga tuas pengatur gerakan feeding mesin sesuai untuk memperoleh kualitas permukaan yang diinginkan.
e) Melakukan pembubutan muka, Penyayatan dapat dilakukan secara manual maupun dengan menggerakan eretan atas secara otomatis.
f) Melakukan pembubutan rata
g) Lakukan hingga bentuk dan ukuran sesuai yang diinginkan.
7. Plat Hopper
Ukur plat sesuai desain untuk membuat hooper input dan output, lakukan pemotongan dengan gerinda. berikan rangka silang (x) di bawah plat kemudian dilas.
36 4.1 Perhitungan
4.1.1 Posisi Penghancuran Es Balok
4.1 Posisi Penghancuran Es Balok
Pada gambar diatas diketaui bahwa pisau akan melakukan kontak dengan es balok dengan sudut 45o, sehingga es balok mudah untuk dihancurkan dan membutuhkan daya yang seminimal mungkin.
4.1.2 Percobaan Gaya Geser
Sebelum pembuatan mesin, terlebih dahulu dilakukan proses percobaan untuk mengetahui besarnya gaya geser pada saat proses penghancuran es batu tanpa menggunakan mesin. Percobaan dilakukan dengan metode seperti pada gambar dibawah ini:
Ø 32mm
Ø
Gambar 4.2 Percoban Gaya Geser Es Batu
Metode Percobaan: proses pertama yaitu meletakan es batu diatas timbangan, selanjutnya paku dengan ujung yang lancip diletakan di atas es batu, kemudian paku ditekan hingga es batu pecah. Selama penekanan jarum penujuk akan bergerak, ketika es batu pecah maka jarum akan berhenti dititik maksimalnya dan kembali ke posisi semula.
Besarnya jarum penunjuk dititik maksimalnya merupakan tegangan geser es batu.
Dari percobaan tersebut didapatkan gaya potong es batu terbesar sebesar 6 kg untuk ukuran es batu 1x1 cm. Berdasarkan data yang diperoleh, maka dapat dihitung besarnya tegangan geser ( ) menggunakan rumus sebagai berikut:
Dimana:
= Tegangan geser es batu F = Gaya potong
A = Luasan es batu
Sehingga didapatkan:
=
𝐹𝐴
= 𝑚 . 𝑔
𝑠 . 𝑠
= 6𝑘𝑔 . 9,81 𝑚/𝑠² 0,01 . 0,01 𝑚
=
58,86 𝑁0,0001 𝑚
= 588600 Pa = 6 kg/cm2
maka diketahui tegangan geser es batu (
) sebesar 6 kg/cm2 4.1.3 Perencanaan KapasitasKapasitas yang direncanakan: 900kg/jam a. Kapasitas es balok per menit (Qm)
Rumus yang akan digunakan adalah:
Qm = 𝑄
𝑊𝑚 . 𝑁 . 75% . 60𝑠
Dimana: Q = Kapasitas yang di rencanakan Wm = Berat Es Balok
N = Jumlah pemasukan es balok Maka:
Qm = 𝑄
𝑊𝑚 . 𝑁 . 75% . 60𝑠
= 900𝑘𝑔
20 . 1 . 0,75 .60
= 900
900= 1 es balok/menit
4.1.4 Daya Pemotongan Pada Pisau a. Spesifikasi es balok
Panjang x Lebar x Tinggi = 1000 mm x 180 0mm x 180 mm
Berat = 20 kg
b. Rencana putaran pisau (n)
Karena hasil potongan es batu tidak beraturan maka dianggap potongan es batu adalah 8 mm2.
npisau = 𝐿𝑚
𝑡𝑚 .𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑖𝑠𝑎𝑢
x 1 putaran
dimana:
Nm = jumlah putaran yang diperlukan untuk satu kali pemasukan bahan
Lm = luas bahan yang akan dimasukan (mm2 /pemasukan) tm = luas rata-rata hasil pemotongan (mm2)
sehingga:
npisau = 𝐿𝑚
𝑡𝑚 .𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑖𝑠𝑎𝑢
x 1 putaran
= 1000 𝑚𝑚 . 180 𝑚𝑚
82. 3 x 1 putaran
=937,5 putaran
c. Gaya potong efektif pisau (F) F = x A
Dimana: = tegangan geser es batu A = luas penampang maka:
F = x A
= 6 kg/cm2 x 18 cm x 18 cm = 1944 kg/cm2 = 19,44 kg/mm2 d. Torsi (T)
Persamaan yang digunakan T = F x r
Dimana:
T = torsi (kg.mm)
F = gaya efektif pisau memotong (kg)
r
= jari-jari terhadap sumbu poros (mm) Jari - jari pisau: 110mmsehingga:
T = F x r
= 19,44 kg/mm2 x 110 mm = 2138,4 kg/mm
e. Daya Pemotongan Pisau (P)
Dimana: T = Torsi
n = Putaran Mesin maka:
= 2138,4 𝑘𝑔/𝑚𝑚 . 937,5 𝑟𝑝𝑚 9,74 . 105
= 2004750
974000 = 2,05 kW = 2,7 hp
4.1.5 Perencanaan Daya Motor (Pd)
Berdasarkan perhitungan diatas maka dapat dihitung dengam persaman:
Pd = fc . P Dimana:
fc = faktor koreksi = 1,5
P = Daya pemotongan pisau Maka:
Pd = fc . P
= 1,5 x 2,05 kW = 3,075 kW = 4,1 hp
Jadi, daya motor yang dibutuhkan adalah 4,1 hp. Motor penggerak tersedia dipasaran dan mendekati daya yang dibutuhkan mesin pemecah es batu adalah motor bensin dengan daya 6 hp
4.1.6 Poros
Poros berfungsi meneruskan putaran dari motor penggerak menuju ke poros pisau. Bahan poros pada pisau adalah baja S 40 C. Pembebanan pada poros berupa beban puntir akibat putaran motor dan daya motor, sedangkan untuk spesifikasi lainnya ditunjukkan berikut:
1) Tegangan tarik bahan (σb) : 55 kg/mm2 2) Faktor keamanan : Sf1 = 6; Sf2 = 2 3) Faktor koreksi (𝑓c) : 2,0
4) Faktor Koreksi : Puntiran Kt =2, Lenturan Cb= 1,5 5) Daya pemotongan pisau (P) : 2,05 kW
a. Daya Rencana (Pd) Pd = 𝑓c . P (kW)
= 2,0 . 2,05kW
= 4,1 Kw
b. Momen Rencana(T) T = 9,74 x 105 𝑃𝑑
𝑛1
= 9,74 x105 x 4,1𝑘𝑊
937,5 𝑟𝑝𝑚
=
4259 kg.mmc. Tegangan geser yang diizinkan (
a)
a = σ𝑏𝑆𝑓1 . 𝑆𝑓2
= 55 𝑘𝑔/𝑚𝑚
2
6 . 2
= 4,58 kg/mm2
d. Rencana Diameter Poros (ds)
= [ 5,1
4,58𝑘𝑔/𝑚𝑚2. 2. 1,5. 4259𝑘𝑔. 𝑚𝑚]1/3 = 24,15 mm
jadi diameter poros minimal adalah 24,15 mm 4.1.7 Perencanaan Pulley dan V-Belt
Perencanaan dilakukan untuk mendapatkan diameter pulley yang sesuai kebutuhan putaran untuk mesin, ukuran nominal dari sabuk V,
kemampuan transmisi daya sebuah sabuk V. Daya yang sudah diketahui adalah sebagai berikut:
1. Daya Rencana(P) = 4,1 kW = 5,4 hp 2. Putaran Motor (n1) = 2500 rpm 3. Putaran poros pisau (n2) = 937,5 rpm 4. Diameter pulley pengerak (d1) = 3 inch = 76,2 mm a. Pemilihan Jenis Sabuk
Berdasarkan diagram pemilihan sabuk V dan data yang sudah diketahui, maka dipilih sabuk tipe A.
Gambar 4.3 Diagram pemilihan sabuk V
b. Perhitungan Pulley Pada Poros Pisau
Perhitungan pulley dihitung menggunakan persamaan berikut:
𝑛1 𝑛2
=
𝑑2𝑑1
Maka:
2500 𝑟𝑝𝑚
937,5 𝑟𝑝𝑚
=
𝑑276,2 𝑚𝑚
𝑑
2=
2500 𝑟𝑝𝑚 . 76,2 𝑚𝑚 937,5 𝑟𝑝𝑚=
203,2 mm = 8 inchic. Rancangan Perhitungan Panjang Sabuk (L)
Diketahui: Jari jari pulley 1 = 38,1 mm Jari jari pulley 2 = 101,6 mm Jarak antara pusat pulley = 420 mm Untuk menghitung panjang sabuk maka menggunakan persamman berikut:
L = π (r1 + r2) + 2x + (𝑟1− 𝑟2)²
𝑥
Dimana: r1 = Jari jari pulley 1 r2 = Jari jari pulley 2
x = Jarak antara pusat pulley Maka:
L = 3,14x(38,1mm+101,6mm)+(2x420mm)+ (38,1𝑚𝑚− 101,6𝑚𝑚)²
420 𝑚𝑚
= 1288 mm = 50,7 inchi
Sehingga panjang sabuk yang digunakan adalah 50 inchi.
4.1.8 Rangka
Rangka mesin Pengancur Es Batu pada perancangan ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 4.4 Rencana Rangka Mesin
Sedangkan ilustrasi pembebanan pada rangka A-B adalah sebagai berikut:
Gambar 4.5 Ilustrasi Pembebanan Pada Rangka
𝑃1 = Berat rangka x gravitasi
= 75 kg . 9,81 m/s
= 735,75 N
a. Reaksi Tumpuan B ƩM = 0
= (𝑅𝐴 . 0) – (𝑃1 . 0,425 m) + ( 𝑅𝐵 . 0,85 m) 𝑅𝐵 = 735,75 N . 0,425 m
0,85 m
𝑅𝐵 = 367,875 N b. Reaksi Tumpuan A
ƩY = 0
=𝑅𝐴 - 𝑃1 + 𝑅𝐵 = 0 𝑅𝐴 = 𝑃1 – 𝑅𝐵
= 735,75 N – 367,875 N
= 367,875 N
Tinjauan batang 0 ≤ x ≤ 0,425 m ; M = 367, 875 N X = 0 → v = 367,875 N . 0 = 0 N
X = 0,425 m → v = 367,875 N. 0,425 m= 156,34 Nm Tinjauan batang 0 ≤ x ≤ 0,9 ; m = 367, 875 N
X = 0,425 m → v = (367,875 N . 0,425 m) - [735,75 N . (0,425 m - 0,425 m)]
= 156,34 Nm
X = 0,85 m → v = (367,875 N . 0,85 m) – [735,75 N. (0,85 m – 0,425)]
= 0 N
SFD (Shear Force Diagram)
BMD (Bending Momen Diagram)
c. Analisa Rangka Pemecah Es Batu
Rangka menggunakan kanal U st 37 (kekuatan tarik = 37 kg/mm2) dengan dimensi sebagai berikut:
Gambar 4.6 Dimensi Rangka
1) Momen Inersia Pada Rangka (I) I = 𝑏 ℎ
12
(b
2+ h
2)
Dimana : b = Lebar rangka h = tinggi rangka sehingga:
Iluar
=
40 𝑚𝑚 . 60 𝑚𝑚12 (40 mm2 + 60 mm2) = 1040000 mm4
Idalam
=
36,5 𝑚𝑚 . 53 𝑚𝑚12 (36,5 mm2 + 53 mm2)
= 667604 mm4
I =
Iluar-
Idalam=
1040000 mm4 - 667604 mm4 = 372396 mm42) Tegangan Tarik Pada Rangka
Tegangan tarik yang terjadi pada rangka menggunakan persamaan berikut:
σ = 𝑀 𝑐
𝐼
Dimana: M = Momen Bending = 156,34 Nm = 159 kg.mm c = Jarak titik berat
I = Momen Inersia Rangka σ = 𝑀 𝑐
𝐼 = 159 kg.mm . 40 mm 372396 𝑚𝑚4
= 0,017 kg/mm2
Jadi, 0,017 kg/mm2 < 37 kg/mm2
4.2 Pembahasan Dan Perawatan 4.2.1 Hasil
Berdasarkan dari percobaan yang sudah dilakukan dengan mesin pemecah es batu ini didapatkan hasil pemecahan es batu dengan ukuran berat 20 kg, panjang 1000 mm, tinggi 180 mm, dan lebar 180 mm membutuhkan waktu pemecahan selama 1 menit. Perbandingan waktu yang dibutuhkan dalam pemecahan es balok yang semulanya masih menggunakan metode manual membutuhkan waktu 1 menit untuk memecahkan 3 kg es balok.
4.2.2 Pembahasan
Terciptanya mesin ini bermula dari ide yang muncul ketika berkunjung di Pantai Depok Yogyakarta, terlihat para nelayan sebagian memecah es batu untuk pengawetan ikan dengan metode manual. Dari masalah tersebut kami memiliki ide untuk membuat mesin pemecah es batu ini yang bertujuan untuk mempermudah dalam pencacahan es batu. Setelah mendapat ide kami menggambar desain mesin tersebut menggunakan software Autodesk Inventor 2021.
Berdasarkan dari desain yang sudah dirancang menghasilkan sebuah mesin pemecah es batu dengan spesifikasi dan ukuran sebagai berikut ini:
a. Dudukan rangka
Berukuran 85 cm x 57 cm b. Dimemsi mesin
Mesin pemecah es batu memiliki dimensi sebagai berikut:
1. panjang = 1200 mm 2. lebar = 750 mm 3. tinggi = 118cm
Sedangkan hoper memiliki ukuran panjang 1250 mm, lebar 230 mm, tinggi = 210 cm dengan kemiringan 45°
c. Bearing
Yang digunakan adalah bearing F207 dengan diameter poros 32 mm d. Poros dudukan pisau
Dengan ukuran 400 mm x 32 mm e. Pulley poros pisau
Dengan ukuran diameter pulley 8 inch f. Pisau
Dengan ukuran tabung diameter 6 inchi dan dimeter pisau luar yang berputar 220 mm serta memiliki 13 mata pisau.
g. Motor Bensin
Motor bensin yang digunakan yaitu bertenaga 6 hp h. Pulley Motor Bensin
Pulley dengan ukuran diameter 3 inchi
i. V-belt
Menggunakan v - belt dengan kode B50 j. Tutup Pulley Dan Vbelt
Dengan ukuran Panjang 34 cm, radius penutup pulley besar 12 cm, dan tebal 1,2 mm.
k. Roda
Roda yang digunakan roda trolley dengan ukuran 4 inch.
4.2.3 Perawatan
a. Perawatan Motor Bakar
Suatu mesin terdiri atas berbagai sistem penunjang misalnya: Sistem bahan bakar, sistem pelumasan, sistem pengapian dan kelistrikan.
Kerjasama dari seluruh sistem ini akan membuat mesin bekerja sesuai dengan yang dikehendaki, bahkan beberapa modifikasi yang dilakukan pada salah satu sistem saja dapat merubah kinerja suatu mesin ,entah itu meningkat atau menurun. Setiap sistem dalam mesin terbagi lagi atas beberapa sub – sistem dimana setiap sub – sistem terbagi atas banyak komponen yang bekerja mendukung sistem agar berfungsi dengan baik. Salah satu cara untuk menjaga komponen – komponen dalam suatu sistem tetap berfungsi dengan baik yaitu dengan memberikan perawatan yang intensif dan melakukan perbaikan secara berkala jika diperlukan. Begitu pula yang terjadi pada sistem bahan bakar sistem ini akan bekerja dengan baik jika kita memberikan perawatan yang intensif. Sistem bahan bakar merupakan satu daya utama dalam usaha penbangkitan daya motor, maka perawatan dan perbaikan mutlak diperlukan. Berikut akan dijelaskan penbahasan mengenai sistem bahan bakar dan cara perawatan yang sebaiknya dilakukan.
Tabel 4.1 Jadwal Pemeliharaan Mottor Bensin JENIS AWAL 20 JAM
ATAU 1 BULAN
50 JAM ATAU 3 BULAN
100 JAM ATAU 6 BULAN
300 JAM ATAU 1 TAHUN
Oli Mesin • ✓ ✓
Saringan Udara
• O
Saringan Bensin
O
Busi O
Jarak Klep
~ Saringan
Bensin
~ Tangki &
Saluran Bensin
O PERIKSA / GANTI SETELAH 2 TAHUN
• Periksa O Bersihkan
✓ Ganti ~ Periksa & Sesuaikan
• Selalu perhatikan dan bersihkan bagian mesin yang terlihat kotor/berdebu.
• Untuk pemakaian rutin/komersial, pengawasan atas jam kerja mesin harus lebih ketat dan terpantau dengan baik.
• Penggantian suku cadang tertentu sebaiknya menghubungi pusat- pusat service yang ditentukan.
b. Mur dan Baut
Untuk prawatan mur dan baut guna menghidari korosi permanen, maka bersikan mur dan baut secara berkala menggunakan WD 400 sehingga karat pada ulir baut dan mur hilang. Setelah kering gunakan pelumas oli untuk mencegah timbulnya korosi.
c. Pisau
Perawatan pisau yaitu apabila sesudah melakukan pencacahan lebih baik pisau segera dibersihkan cukup menggunakan air dan lap, lap pisau dan rangka hingga sisa kotoran bersih, apabila sudah bersih olesi dengan minyak goreng guna mencegah korosi.
d. Pulley / V-belt
Dibagian perawatan vbelt lakukan pemeriksaan v belt dari kemungkinan aus, getas, dan kurang lentur. Setel ketegangan v belt apabila sudah kendor. V belt yang kendor bisa menyebabkan penerusan putaran tidak maksimal (terjadi slip). Bila slip, otomatis semua komponen yang digerakkan tidak akan bekerja maksimal.
54 BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Mesin pemecah es batu berfungsi untuk mempermudah dalam pemecahan balokan-balokan es batu menjadi ukuran yang lebih kecil untuk di gunakan sebagai pengawetan hasil laut.
1. Desainnya sangat sederhana yang dimana desain mesin pemecah es batu ini terdiri dari rangka atas, rangka bawah, hopper, pisau penghancur, motor bensin, pulley 8 inch dan 6 inch, v-belt, bearing, plat dudukan bearing, handle (pegangan), roda – roda yang berada disetiap sudut
rangka agar mudah untuk dipindahkan, motor bensin untuk menggerakan pisau, dan penutup v-belt.
2. Mesin pemecah es batu ini dibuat menggunakan besi kanal U yang digunakan sebagai dudukan rangka berukuran 850 mm x 570 mm, kemudian bagian rangka menggunakan besi siku 5x5 dengan ketinggian bagian depan 370 mm dan bagian belakang memiliki tinggi 510 mm untuk bagian lurus dan 400 mm untuk bagian miring, menggunakan hoopper yang berbahan plat besi dengan ketebalan 1,5 mm yang dilas dirangka dengan kemiringan 450.
Kemudian penutup v-belt menggunakan plat besi 1 mm yang dibentuk setengah lingkaran dengan diameter 240 mm, poros menggunakan ukuran 32 mm dengan panjang 400 mm, untuk mata pisau terbuat dari stainless steel, bantalan menggunakan F207, pulley menggunakan
ukuran 8 inch dan 3 inch, v-belt menggunakan type A50, penutup v-belt dan pulley menggunakan besi plat dengan ketebalan 1 mm.
3. System pemecah mesin ini menggunakan motor penggerak. Pada saat
mesin dihidupkan atau distart, maka motor penggerak akan berputar memutar pulley penggerak pada mesin, setelah itu putaran pada mesin tersebut diteruskan diteruskan ke pulley yang digerakan melalui perantara sabuk, karena putaran mesin sudah di transfer ke pulley, maka pisau akan bergerak, dan pisau akan berputar karena antara pisau dan pulley dihubungkan dengan sebuah poros. Akibat dari putaran tersebut
maka es batu yang dimasukkan ke mesin akan terpecah.
4. Cara perawatan mesin pemecah es batu ini dibagi menjadi 5, yaitu:
a. Perawatan motor bensin
Pada bagian perawatan motor bensin dibagi menjadi 3 yaitu:
1) Melakukan pengecekan oli pelumas secara berkala dengan cara mengecek stik ketinggian oli.
2) Membersihkan saringan udara.
3) Membersihkan busi dengan menggunakan amplas untuk membersihkan sisa-sisa kerak pembakaran.
b. Pearwatan pisau dan rangka
Setelah melakukan pemecahan es batu lebih baik pisau dan rangka segera dilap menggunakan kanebo, agar terhindar dari korosi.
c. Perawatan V-belt
Lakukan pemeriksaaan berkala pada V-belt dari kemungkinan aus, getas dan kurang lentur.
d. Perawatan baut dan mur
Untuk menghindari karat permanen bersihkan baut dan mur secara berkala dengan cara merendam mur dan baut pada minyak tanah atau bensin.
e. Perawatan bantalan
Sebelum dan setelah berfungsinya bantalan sebaiknya dilumasin dengan oli pelumasan.
5.2 Saran
Dalam pelaksanaan dan perancangan mesin pemecah es batu ini terdapat hal-hal yang perlu disempurnakan, antara lain:
1. Untuk meningkatkan ketahanan mesin pemecah es batu terhadap korosi dapat dilakukan dengan mengganti hopper menggunakan bahan stainless steel.
2. Pada saat melaksanakan proses penghancuran es batu sebaiknya operator memperhatikan faktor keamanan supaya terhindar dari kecelakaan kerja.
Aizul Latif. 2019. RANCANG BANGUN MESIN PENGHANCUR ES BATU SEBAGAI PENDINGIN IKAN (BAGIAN STATIS).
https://repository.unej.ac.id/bitstream/handle/123456789/89931/Azizul%2 0Latif-151903101004.pdf?sequence=1&isAllowed=y (diakses tanggal 10 Juni 2021)
Dionisius. 2015. Pulley dan Belt.
http://teknikmesinmanufaktur.blogspot.com/2019/07/pulley-dan- belt.html?m=1 (diakses tanggal 21 juni 2021)
Evi Kurniawati. 2015. TINJAUAN ES BALOK SEBAGAI BAHAN UNTUK PENGAWETAN IKAN.
https://pdfcoffee.com/es-balok-pdf-free.html (diakses tanggal 10 Juni 2021) G. Takeshi Sato and N. Sugiarto Hartanto, 1999. Menggambar Mesin Menurut
Standar ISO: PT Pradnya Paramita. Jakarta.
Huda, Saiful., Waluyo, Joko., Yunianto. A. 2006. Pengaruh Buttering Pada Kualitas Hasil Pengelasan Dissimilar Bahan Baja Lunak AISI 1020 Dengan Baja Tahan Karat AISI 304. Jurnal Teknologi Academia ISTA, Vol. 11
Khusnia Khusnia. 2021. Penulisan Daftar Pustaka yang Baik & Benar.
https://akupintar.id/info-pintar/-/blogs/penulisan-daftar-pustaka-yang-baik- benar-2021-2 (diakses tanggal 28 juni 2021)
Sularso, Suga, 1992. Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta : Pradnya Paramita.
Teguh Muljana. 2017. TEGANGAN GESER Pengertian Tegangan Geser Prinsip Tegangan Geser. https://docplayer.info/30731758-X-tegangan-geser- pengertian-tegangan-geser-prinsip-tegangan-geser-tegangan-geser.html (diakses tanggal 21 juni 2021)
