BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR

commit to user

13

BAB III

PERENCANAAN DAN GAMBAR

3.1 Diagram Alir Proses Perancangan

Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan diperlukan suatu diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan.

Proses perancangan rangka mesin perontok padi terlihat pada diagram sebagai berikut :

Gagal

Berhasil

Gambar 3.1 Diagram alir proses perencanaan dan gambar Mulai

Pembelian Komponen Dan Peralatan

Kesimpulan Perhitungan

Perakitan Proses Pembuatan

Gambar Sketsa

Selesai

Analisa Dan Perbaikan

Uji Kinerja Studi Literatur

commit to user

Memulai mengerjakan proyek akhir dengan melakukan studi literatur tentang perontok padi, setelah melakukan studi literature ini kemudian melakukan perencanaan mekanikal, dengan demikian dapat dilakukan sketsa prototipe dan pemilihan material bahan dan komponennya. Setelah melakukan sketsa kemudian menggambar global secara 3D, jika disetujui maka kemudian menggambar detail bagian-bagian prototipe secara 2D untuk dipakai pada proses produksi. Setelah desain disetujui dan komponen terkumpul maka sudah dapat melakukan proses pembuatan, setelah rangka selesai dibuat maka komponen pendukung lainnya dapat dipasangkan. Setelah semua terpasang maka dapat dilakukan uji prototipe, jika sudah sesuai yang diinginkan maka memulai mengerjakan laporan, jika masih terjadi error maka harus menganalisa ulang pada perancangan mekanikal. Setelah semua selesai maka mendapatkan hasil prototipe dan laporan.

3.2 Bagian-Bagian Mesin Perontok Padi

Mesin ini mempunyai bagian utama sebagai berikut :

Keterangan =

1. Penyangga mesin perontok padi. 5. Tutup Silinder Perontok.

2. Motor bensin. 6. Silinder Perontok.

3. V-Belt. 7. Roda.

4. Pulley transmisi.

Gambar 3.2 Desain rancangan 3D mesin perontok padi

commit to user 3.3 Prinsip Kerja Mesin Perontok Padi

Prinsip keja mesin perontok padi adalah dengan memukul bagian tangkai padi (jerami) sehingga bulir-bulir padi akan terlepas/rontok. Setelah itu padi/gabah tersebut akan masuk kedalam tempat yang telah disiapkan.

Cara kerja mesin perontok padi ini adalah menggunakan tenaga dari motor bensin. Daya dari motor bensin ini kemudian ditransmisikan dengan pulley dan sabuk menuju pulley bagian atas, pada pulley atas memakai perbandingan diameter pulley untuk mengatur kecepatan putaran yang dihasilkan. Putaran dari pulley akan diteruskan dengan poros yang akan memutarkan silinder dan gigi perontok.

3.4 Perencanaan Konstruksi

Dalam pembuatan mesin perontok padi, rangka merupakan bagian yang penting untuk menopang semua komponen. Oleh karena itu, rangka harus didesain sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil konstruksi yang kuat dan aman.

Gambar 3.3 Konstruksi rangka mesin perontok padi 3.4.1 Perencanaan rangka bagian atas

Perhitungan perencanaan rangka bagian atas adalah sebagai berikut:

Data-data yang diketahui antara lain:

- Massa 1 buah poros silinder perontok = 11 kg - Massa 1 buah pulley = 0,5 kg - Massa 2 buah bearing = 0,5 kg

- Massa 1 buah chasing = 8 kg

commit to user Massa total = 11 kg + 0,5 kg + 0,5 kg + 8 kg

= 20 kg . 9,8 m/s²

= 196 N

Konstruksi rangka bagian atas ditunjukkan pada gambar 3.4.

Gambar 3.4 Konstruksi rangka bagian atas.

1. Analisa pada batang A-B

Gaya yang bekerja pada batang dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Gaya yang bekerja pada batang A-B.

a. Kesetimbangan gaya luar.

 ∑F_x = 0  R_Ax = 0

 ∑Fy = 0  RAy + RBy = 0,36 N/mm . 550 mm = RAy + RBy = 198 N

 ∑MA = 0  0,36 N/mm . 550 mm . 550 mm/2 – RBy . 550 mm = 0 RBy = 99 N

RAy = 198 N - RBy

= 198 N – 99 N

= 99 N

A B

0,36 N/mm

550 mm

A

B 550 mm

x

x R_Ax

R_Ay R_By

commit to user

b. Persamaan kesetimbangan gaya dalam potongan x-x.

Gambar 3.6 Reaksi gaya dalam potongan x-x.

Potongan kanan (BA) Nx = 0

Vx = 99 N + 0,36 N/mm . x

Mx = 99 N . x 0,36 N/mm . x . (x/2) c. Nilai gaya dalam.

Tabel 3.1 Kesetimbangan gaya dalam titik B  A rangka bagian atas.

Potongan Posisi Titik Gaya Dalam

Gaya Normal Gaya Geser Moment Lentur x-x

(BA)

x = 0 B NB = 0 VB= 99 N MB = 0

x = 275 A N_A = 0 V_A= 99 N M_A = 13612,5 N.mm d. Diagram gaya dalam.

Diagram NFD, SFD dan BMD seperti terlihat pada Gambar 3.7.

NFD

SFD

BMD

Gambar 3.7 NFD, SFD dan BMD Nx

Mx

Vx

x

99 N 99 N

13612,5 N.mm

R_By = 99 N B

A B

+

0,36 N/mm

+ +

commit to user 2. Tegangan pada rangka.

Rangka yang dipakai pada mesin poles poros engkol ini adalah besi

hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm, dapat dilihat pada gambar 3.8.

b b’

l’

l

Gambar 3.8 Penampang besi hollow a. Momen inersia ( I )

I= t I= 3 I= 3 I= 3

I= 3 x 34314,56 I= 102943,7 mm⁴ b. Jarak titik berat ( y )

Y = = = = 7,22 mm

c. Momen maksimum ( Mmax ) = 13612,5 N.mm d. Faktor keamanan (Sf) = 3

e. Tegangan yield pada st37 (σy) = 240 N/mm² (karena Sf = 3) Maka Tegangan tarik ijin (σijin) = = 80 N/mm²

f. Tegangan tarik rangka (σ)=

commit to user

=

= 0,95 N/mm²

Data hasil karena

σ

_ijin >

σ

maka pemilihan rangka dengan bahan besi hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm aman untuk menahan beban.

3.4.2 Perencanaan rangka bagian bawah (dudukan motor)

Perhitungan gaya yang bekerja pada rangka bagian bawah (dudukan motor) adalah sebagai berikut:

Data-data yang diketahui yaitu:

- Massa 1 buah motor bensin = 15 kg - Massa 1 buah pulley = 0,3 kg Massa total = 15 kg + 0,3 kg

= 15,3 kg

= 15,3 kg . 9,8 m/s²

= 153 N/mm

Rangka bagian bawah dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Rangka bagian bawah mesin perontok padi

1. Analisa pada batang A-B

Gaya yang bekerja pada batang dapat dilihat pada Gambar 3.10.

550 mm A B

commit to user v

Gambar 3.10 Gaya yang bekerja pada batang A-B a. Kesetimbangan gaya luar.

 ∑Fx = 0  R_Ax = 0

 ∑Fy = 0  RAy + RBy = 153 N

 ∑MA = 0  -RBy . 550 + 153 . 275 R_By = 76,5 N

R_Ay = 76,5 N

b. Kesetimbangan gaya dalam potongan x-x.

Gambar 3.11 Reaksi gaya dalam potongan x-x Potongan kanan (BC)

Nx = 0 Vx = -76,5 Mx = 76,5 . x

c. Kesetimbangan gaya dalam potongan y-y.

Gambar 3.12 Reaksi gaya dalam potongan y-y A

C

B 153 N

275 mm 275 mm

Nx

Mx

R_By = 76,5 N B x

y

y

x

x RAx

R_Ay

RBx

Vx

Nx

Mx

R_By = 76,5 N B x

Vx

153 N

275 mm

commit to user Potongan kanan (CA)

Nx = 0

Vx = -76,5 + 153 = 76,5

Mx = 76,5 . x + (-153) . (x-275)

= 0 d. Nilai gaya dalam.

Tabel 3.2 Kesetimbangan gaya dalam pada potongan keseluruhan.

Potongan Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen Lentur x-x

(BC)

X = 0 B N_B = 0 V_B = -76,5 N M_B = 0 Nmm X = 275 C N_C = 0 V_C = -76,5 N M_C = -21037,5

Nmm y-y

(CA)

X = 275 C N_C = 0 V_C = 76,5 N M_C = 21037,5 Nmm X = 550 A NA = 0 VA = 76,5 N MA = 0 Nmm e. Diagram gaya dalam.

Diagram NFD, SFD dan BMD seperti terlihat pada Gambar 3.13.

NFD

SFD

BMD

Gambar 3.13 NFD, SFD dan BMD 2. Tegangan pada rangka.

Rangka yang dipakai pada mesin poles poros engkol ini adalah besi hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm, dapat dilihat pada gambar 3.14.

+

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

-

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

= 76,5 N

-76,5 N

21037,5 Nmm

A B C

commit to user

b b’

l’

l

Gambar 3.14 Penampang besi hollow e. Momen inersia ( I )

I=

t

I= 3

I= 3

I= 3

I= 3 x 34314,56 I= 102943,7 f. Jarak titik berat ( y )

Y = = = = 7,22 mm

g. Momen maksimum ( Mmax ) = 21037,5 N.mm h. Faktor keamanan (Sf) = 3

i. Tegangan yield pada st37 (σy) = 240 N/mm² (karena Sf = 3) Maka Tegangan tarik ijin (σijin) = = 80 N/mm²

j. Tegangan tarik rangka (σ)=

commit to user

=

= 1,47 N/mm²

Data hasil karena

σ

ijin >

σ

maka pemilihan rangka dengan bahan besi hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm aman untuk menahan beban.

3.5 Perencanaan Pengelasan

Perhitungan berdasarkan tipe pengelasan seperti pada Gambar 3.15 di bawah ini.

Gambar 3.15 Bentuk pengelasan

Dari data hasil perhitungan diatas diambil beban terberat untuk dilakukan perhitungan yaitu :

Data : b = 34 mm e = 550 mm t = 0,707 s

l = 40 mm P = 196 N

- safety factor = 4

= = 92,5 N/mm² - Throat area (A)

A = t( 2 l + b)

= 0,707s (2×40+34)

= 80,6 s

- Gaya geser langsung = =

commit to user

= N/mm²

- Menghitung momen bending (M) M = P×e = 196×550 = 107800 N.mm - Section modulus (Z)

Z =

=

= 0,707 s (1360+385,3)

= 1233,92 s mm³ - Bending stress

M =

= =

N/mm²

- Resultan dari gaya geser maksimum

= 92,5

=

92,5

=

92,5

=

92,5

=

t

=

=

0,47 mm

Jadi tebal pengelasannya sebesar 0,50 mm.