BAB II TINJAUAN PUSTAKA. kandungan air 90% dan kaya akan Kalium, Kalsium, lodium, Sulfur, dan Khlor. Selain

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mesin Pengupas Nanas Nanas adalah buah tropis dengan daging buah berwarna kuning memiliki kandungan air 90% dan kaya akan Kalium, Kalsium, lodium, Sulfur, dan Khlor. Selain itu juga kaya Asam, Biotin, Vitamin B12, Vitamin E serta Enzim Bromelin. Mesin pengupas nanas yaitu suatu alat yang dapat membantu masyarakat atau industri dalam kegiatan pengupasan agar lebih mudah dalam proses pengerjaannya, sehingga kerja dari produsen akan lebih efisien, mudah dan mendapat hasil yang maksimal. ( Dzulqornaini,Achmad Heru Adiwibowo, Priyo. 2015, Rancang Bangun Mesin Pengupas Kulit Nanas Semi Otomatis ) Dari perkembangan zaman di era yang sudah maju ini banyak mesin pengupas nanas yang berbeda beda terutama pada bentuk desain, berikut ini beberapa jenis mesin pengupas nanas : Alat pengupas kulit nanas manual Alat ini digunakan untuk mengupas buah nanas secara manual yaitu dengan bantu tenaga manusia. 6

2 Gambar 2.1 alat pengupas manual Cara kerjanya yaitu pegang bagian tuas atau pegangan alat tersebut kemudian ujung alat atau bagian yang tajam taruh di atas nanas lalu dorong alat sambil diputar sampai bagian bawah nanas dan angkat alat tersebut sehingga daging nanas ikut terbawa ke atas, alat ini lebih simpel serta memiliki dimensi yang sangat kecil sehingga mudah di bawa kemana saja namun alat ini memiliki beberapa hal yang dapat mengurangi ke efisiensian dalam proses pengupasan selain waktu pengupasan juga banyak daging buah nanas yang terbuang serta hasil yang tidak maksimal Mesin pengupas nanas semi otomatis Mesin ini dirancang mengupas kulit buah nanas dengan tenaga penggerak yaitu tenaga listrik namun masih mengunakan bantuan tenaga manusia dalam proses pengupasannya. Gambar 2.2 mesin pengupas nanas semi otomatis 7

3 Keterangan gambar: 1. Rangka 10. Stang 19. Meja stainless 2. Motor 11. Sliding 20. Pemegang pisau 3. Pulley pada motor 12. Pisau hati nanas 4. V-belt 13. Pisau kulit nanas 5. Pulley pada poros 14. Tempat nanas 6. Poros 15. Tuas pengungkit 7. Pelatuk 16. Pegas 8. Bantalan 17. Tuas kiri 9. Rangka 18. Meja kayu Mesin pengupas kulit nanas semi otomatis ini akan berkerja ketika motor dialiri listrik sehingga motor ini akan memutar pulley yang ada pada ujung poros motor tersebut. Putaran pulley tersebut akan diteruskan oleh sabuk V (V-Belt) sehingga memutar pulley yang terpasang. Kemudian putaran poros ditahan oleh pelatuk an sehingga Pulley dan V-belt akan terus berputar apabila pelatuk an tersebut tidak digerakkan oleh tuas manual yang diinjak oleh kaki. Kemudian lengan menggrakkan sliding yang terpasang pisau pengupas dan pisau pengupas mampu mengupas kulit. 2.2 Mesin Pengupas Nanas Kapasitas 180 Kg/Jam Mesin pengupas nanas ini sama dengan mesin pengupas lainnya yaitu bertujuan untuk memudahkan masyarakat dan industri dalam proses pengelolahan buah nanas, namun mesin pengupas nanas yang di rancang ini memiliki beberapa hal yang berbeda dengan mesin pengupas yang lainnya. Mesin pengupas yang kami rancang ini mengunakan penggerak tenaga listrik dan semua dijalankan dengan otomatis serta kelebihan lainnya mesin ini lebih efisien waktu dan dapat menghasilkan hasil yang maksimal. 8

4 Dalam perancangannya komponen komponen yang ada di dalam mesin ini harus memenuhi beberapa elemen yang mana dalam pemilihan elemen-elemen untuk perancangan dan pembuatan mesin pengupas nanas ini juga harus memperhatikan kekuatan bahan, dan ketahanan dari berbagai komponen tersebut. Elemen mesin yang di butuhkan di antaranya adalah poros, motor penggerak, pulley, gear box, dan pisau pengupas Poros dan pasak Poros adalah salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin, poros berfungsi sebagai penerus daya. ( sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita) Gambar 2.3 poros Dalam perancangan sebuah poros ada beberapa hal yang harus di perhatikan dari segi kekuatan poros, kekakuan poros, putaran kritis, korosi, dan bahan poros. ( : sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita). ada beberapa hal yang dapat menentukan sebuah poros yaitu dengan menghitung beban puntirnya dan beban lenturnya : 9

5 a) Poros dengan beban puntir Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, berbagai macam faktor kemanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehiingga koreksi pertama dapat diambil kecil, jika faktor koreksi adalah fc maka daya perencana Pd (kw) sebagai patokan adalah: Pd = fcp(kw) (2.1) Jika momen puntir ( disebut juga sebagai momen rencana ) adalah T(kg.mm) maka Sehingga Pd = ( T 1000 )(2πn1 60 ) 102 T = 9, ( Pd/n1 ) (2.2) (2.3) Bila momen rencana T (kg.mm) di bebankan pada suatu diameter poros ds (mm)s maka tegangan geser τ (kg.mm 2 ) yang terjadi adalah τ= T 5,1 T = (πd 3 s 16) d3 s (2.4) Maka selanjutnya menghitung kekuatan tariknya τ a untuk menghitungnya dapat menggunakan τ a = σ B /(Sf 1 Sf 2 ) (2.5) Dari persamaan (2.4) diperoleh untuk menghitung diameter poros ds (mm) sebagai d s = [ 5,1 τ a K t C b T] 1/3 (2.6) 10

6 ( : sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita) Pasak adalah suatu elemen mesin yang di pakai untuk menetapkan bagian bagian mesin seperti roda gigi, sprocket, puli, dan kopling. ( : sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita) Gambar 2.4 macam macam pasak Dalam perencanaan pasak ada hal hal penting yang harus di perhatikan Sebagai contoh ambilah suatu poros yang dibebani dengan puntiran murni atau gabungan antara puntiran dan lenturan, dimana diameter poros dan pasak alurnya akan ditentukan. ( sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita) Jika momen rencana dari poros adalah T (kg mm), dan diameter poros d s (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah. F= T (d 2 2) (2.7) 11

7 jika gaya geser bekerja pada penampang mendatar b x l (mm 2 ) oleh gaya F (kg) dengan demikian tegangan geser yang ditimbulkan adalah τ k = F bl (2.8) Tegangan geser yang di izinkan τ ka (kg/mm 2 ), panjang pasak l1 (mm) yang di perlukan dapat di peroleh. τ k F b. l 1 (2.9) Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut diatas dikenakan pada luas permukaan samping pasak. kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan dengan t 1, dan kedalaman alur pasak pada naf dengan t 3. Abaikan pengurangan luas permukaan oleh pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini tekanan permukaan p (kg/mm 2 ) adalah p = F l (t 1 atau t 2 ) (2.10) Dari harga tekanan permukaan yang diijinkan Pa (kg), panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dari : p F l (t 1 atau t 2 ) (2.11) ( : sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita ) 12

8 2.2.2 Motor Motor Listrik adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai tenaga penggerak. Penggunaan motor elektrik disesuaikan dengan kebutuhan daya mesin. Gambar 2.5 motor listrik Jika n1 (rpm) adalah putaran dari poros motor listrik dan T (kg.mm) adalah torai pada poros motor listrik, maka besarnya daya P (kw) yang diperlukan untuk menggerakkan system adalah P = ( T 1000 )(2πn1 60 ) 120 (2.12) P = T 9,74 x 10 5 n 1 (2.13) Bantalan atau Bearing Bantalan adalah elemen yang menumpu poros berbeban.sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang 13

9 umur. ( sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita) Gambar 2.6 bantalan Bantalan diatas adalah bantalan gelinding dan bantalan memiliki umur nominal, Jika n (rpm) adalah putaran poros, C (kg) menyatakan beban nominal dinamisspesifik dan P (kg) beban akivalen dinamis. Maka factor kecepatan (fn) untuk bantalan bola adalah f n = ( 33,3 n ) 1/3 f n = ( 33,3 n ) 3/10 Factor umur adalah f h = f n ( C P ) Bantalan bola (2.14) Bantalan rol (2.15) Untuk kedua bantalan (2.16) Umur nominal Lh adalah Lh = 500 f h Lh = 500 f h Untuk bantalan bola (2.17) Untuk bantalan rol (2.18) 14

10 ( : sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita ) Sabuk atau V belt Sabuk-V terbuat dari karet yang mempunyai penampang trapezium, Tenonan tetoron atau semacam dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar sabuk ini berfungsi sebagai penerus gerakan dari poros atau pun transmisi. ( sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita ) Gambar 2.7 tipe sabuk Untuk menghitung Daya rencana (Pd) dapat dihitung seperti terdapat dalam P d = f c x P (kw) (2.19) Keterangan : P = daya (kw) Pd = daya rencana (kw) Untuk menghitung Momen rencana (T1) dapat dihitung T1 = 9,74 x 10 5 x ( P d n 1 )(kg.mm) (2.20) 15

11 Untuk menghitung Momen rencana (T2) dapat dihitung. T2 = 9,74 x 10 5 x ( P d n 2 )(kg.mm) (2.21) Keterangan : Pd = daya rencana (kw) n1 = putaran poros penggerak (rpm) n2 = putaran poros yang digerakan (rpm) Untuk menghitung diameter lingkaran jarak bagi puli (dp, Dp) dapat dihitung n1 n2 = ἰ = Dp dp = 1 u ; u = 1 i (2.22) Maka Dp = dp x i Keterangan dp = diameter jarak bagi puli kecil (mm) Dp = diameter jarak bagi puli besar (mm) i = perbandingan putaran Untuk menghitung kecepatan sabuk dapat dihitung v = d p n 1 60x ) Keterangan: V = kecepatan puli (m/s) dp = diameter puli kecil (mm) n1 = putaran puli kecil (rpm) Untuk menghitung panjang keliling (L) dapat dihitung L = 2C + π 2 ( D p + dp ) + 1 4C (D p - dp) 2 (2.24) 16

12 Untuk menghitung jarak sumbu poros (C) dapat dihitung C = b+ b2 8(D p d p ) 8 (mm) (2.25) Maka b = 2L 3,14(Dp + dp) Untuk menghitung sudut kontak (θ) dapat dihitung θ = (D p d p ) 2 c (2.26) Faktor koreksi (kθ) = 0,99 o ( sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita ) Pisau pengupas Mengupas adalah proses awal dalam mengolah makanan. Supaya proses ini berjalan lancar, kita membutuhkan pisau pengupas yang tepat. didalam mesin pengupas nanas ini terdapat elemen yang juga dibutuhkan pada proses pengupasan yaitu pisau pengupas, pisau pengupas ini berfungsi untuk mengupas buah yaitu memisahkan bagian kulit buah dengan bagian dagingnya. Gambar 2.7 pisau pengupas 17

13 Karena buah nanas yang memiliki daging yang tidak terlalu keras dan mudah sekali pecah jika mengalami benturan dan gesekan yang keras maka pisau pengupas ini membentuk huruf V agar pengupasannya bertahap dan menjaga buah nanas tetap berputar sehingga menghindari resiko buah nanas tersebut pecah. Untuk menentukan kekuatan pisau atau gaya yang di hasilkan yaitu bisa mencari gayanya dengan cara F = m x a (2.27) F = gaya (N) m = massa benda (kg) a = percepatan ( m / s) ( sularso, Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita ) Rangka dan Chasing Rangka adalah bagian utama dalam perancangan sebuah mesin, rangka suatu mesin harus memiliki kekuatan dan harus kokoh agar bisa menahan getaran getaran atau goncangan goncangan akibat pergerakan semua komponen. Sedangkan chasing adalah bagian pelindung komponen komponen mesin, Selain itu Casing sering terbuat dari baja yang memiliki ketebalan yang tipis atau sering disebut dengan pelat baja. 18

14 Gambar 2.8 rangka mesin Untuk menentukan kekuatan rangka maka F1 F2 A C D B σ ijin = M/E (2.28) Dimana σ ijin = tegangan ijin suatu bahan (N/mm 2 ) M E = momen lentur (N/mm) = modulus elastisitas (mm) 19

15 2.3 Konsep Desain Mesin Pengupas Nanas Desain Mesin Pengupas Nanas Gambar 2.7 Desain Mesin Pengupas Nanas Mesin pengupas nanas ini akan berkerja ketika motor dialiri listrik sehingga motor ini akan memutar pulley yang ada pada ujung poros motor tersebut. Putaran pulley tersebut akan diteruskan oleh sabuk V (V-Belt) sehingga memutar pulley yang terpasang. Kemudian dan akan menggerakan rel yang akan membawa nanas masuk kedalam mesin menuju pisau pengupas nanas dan setelah melalui pisau pengupas maka rel akan membawanya nanas menuju keluar kembali. 20

16 2.3.2 Proses Pengupasannya buah nanas Gambar 2.8 proses pengupasan Proses pengupasannya yaitu nanas di tempatkan antara rel atas dan rel bawah sehingga nanas terjepit dan tidak akan goyang karena nanas tertancap pada gear pemutar nanas yang menempel pada rel Saat rel bergerak menuju pisau pengupas bagian gear pemutar nanas akan ikut berputar karena gear pemutar nanas akan melewati lintasan gear yang membuat gear pemutar nanas dan buah nanas pun ikut berputar. Saat rel sudah sampai di pisau pengupas dan nanas dalam keadaan berputar maka inilah terjadinya proses pengupasan dimana terjadi gesekan antara buah nanas yang berputar dengan pisau pengupas yang mengakibatkan kulit buah nanas terkelupas. 21

17 2.3.3 Menentukan Kapasitas Untuk mengetahui jumlah kapasitasnya kami melakukan eksperimen teknik pengupasan mesin pengupas nanas.eksperimen pengupasan nanas ini menggunakan putaran dan waktu. Hasil eksperimen kami dalam pengupasan nanas yaitu untuk menentukan berat rata rata nanas kami melakukan pendataan sebagai berikut: no Buah nanas Berat (kg) 1 Nanas A 1 kg 2 Nanas B 1,2 kg 3 Nanas C 1,5 kg 4 Nanas D 1,3 kg Dari data diatas dapat di hitung berat rata ratanya dengan rumus nilai rata rata = jumlah nilai banyaknya data = (1+1,2+1,5+1,3) 4 = 1,25 kg berat buah nanas rata rata 1,25 kg untuk pengupasan 1 buah nanas membutuhkan 3 kali putaran dalam waktu 25 detik dengan kedalaman kupasnya sekitar 0,5 cm, Jadi untuk menentukan kapasitasnya dalam waktu satu jam yaitu 22

18 1 buah nanas dikupas dalam waktu 25 s 1 jam sama dengan 3600 s menentukan kapasitasnya 3600/25 = 144 s menentukan berat 144 s.1,25 kg =180 kg/jam jadi kapasitas mesin pengupas nanasnya adalah 180 kg/jam 23