PERANCANGAN PEMBUATAN MESIN PEMECAH KEMIRI DENGAN KAPASITAS 20 KG PER JAM

Transkripsi

1 KARYA AKHIR PERANCANGAN PEMBUATAN MESIN PEMECAH KEMIRI DENGAN KAPASITAS 0 KG PER JAM OLEH : ANDI LAEDAN KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 009

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuahan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan anugrah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya Akhir ini dengan judul PERANCANGAN PEMBUATAN MESIN PEMECAH KEMIRI DENGAN KAPASITAS 0 KG PER JAM. Penyusunan laporan Karya Akhir ini dilakukan guna untuk menyelesaikan Studi di Program Studi Teknologi Mekanik Industri Universitas Sumatera Utara, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan. Dalam kegiatan penulis untuk menyelesaikan Karya Akhir ini, penulis telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Zaman Huri, MT, sebagai Dosen Pembimbing penulis.. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU. 3. Bapak dan Mama tercinta yang senantiasa memberikan dukungan semangat dan materi serta mendoakan penulis. 4. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 5. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, kak Sonta, bang Syawal, bang Izhar Fauzi, bang Yono, bang Rustam dan bang Marlon. 6. Rekan mahasiswa stambuk 0, 03 dan 04, Putra CS.SST,,Dani Sihombing.SST, Tamba Tambunan.SST, Arwindren.SST, dan serta rekan-

3 rekan stambuk yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu yang sudah banyak membantu. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini. Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan, mengucapkankan terima kasih dan hanya Tuhan Yang Maha Esa yang dapat memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya. Medan, Oktober 009 Penulis ANDI LAEDAN Nim:

4 DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1. Data Perencanaan Perancangan Tujuan dan Manfaat 1.4 Metologi Perancangan 1.5 Sistematika Penulisan 3 BAB II LANDASAN TEORI.1 Berbagai macam system pemecah kemiri Pemecah dengan Dipukul 4.1. Pemecah dengan Dijatuhkan Pemecah dengan Dilempar Pemecah dengan Dirol 6. Tahapan-tahapan Dalam Perencanaan 6.3 Bagian Utama Mesin 8.4 Dasar Perencanaan Elemen Mesin Perencanaan Daya Motor Perencanaan Poros Macam-macam Poros Bahan Poros Perencanaan Sabuk dan Puli Perencanaan Bantalan Baut

5 BAB III Prosedur Pengujian 3.1 Tempat dan Waktu Pengujian 4 3. Pengujian Alat Uji Spesifikasi Perangkaian Komponen Prinsip Kerja Mesin 6 BAB IV Analisa Perhitungan Elemen Mesin dan Perawatan Mesin 4.1 Daya Motor Penggerak 7 4. Sistim Transmisi Sabuk dan Puli Dimensi Hopper Dimensi Rol Pemecah Bantalan Maintenance Pengertian dan Tujuan Utama Perawatan Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin 37 BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Saran 39 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

6 Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Kemiri merupakan salah satu rempah-rempah yang menjadi bahan dalam proses industri makanan dan kosmetik. Sebelumnya proses pemecahan kulit kemiri dilakukan secara manual. Untuk itu dibuatlah mesin pemecah kemiri untuk mempermudah dan mempercepat proses tersebut agar dapat meningkatkan efisiensi kerja dengan harapan mesin dapat mencapai efisiensi tinggi berupa berupa hasil buah yang sempurna dan terpisah dengan baik dari kulitnya. Cara memecahkan kemiri berawal dari cara manual yang kemudian diaplikasikan menjadi suatu mesin dengan gerekan yang hampir sama secara konstan dan kontinu. Ada berbagai macam metode yang dipakai untuk memecahkan kemiri dengan kapasitas yang besar tetapi dengan hasil yang baik. 1. Data Perencanaan Perancangan Pada tugas akhir ini perencanaan meliputi : Kapasitas mesin 0 kg/jam Perencanaan system pemecah Gambar 1.1 Mesin Pemecah Kemiri

7 1.3 Tujuan dan Manfaat Adapun Tujuan dan manfaat dibuat Tugas Akhir ini : Sebagai syarat untuk menyelesaikan masa perkuliahan Program Studi Diploma IV Program Studi Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara Mengaplikasikan Ilmu yang didapat selama perkuliahan yang digunakan dalam perencanaan alat pemecah kemiri Mengetahui Proses kerja dari Alat Pemecah Kemiri Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis pekerjaan yang ada di lapangan 1.4 Metologi Perancangan Studi literatur Pengujian sebelum perencanan A Perencanaan proses pembuatan alat Analisa hasil pengujian Kesimpulan Gambar 1. DiagramMetologi Perancangan

8 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dilakuakan sebagai berikut : Bab I berisi tentang latar belakang, perencanaan dan tujuan pembuatan mesin pemecah kemiri Bab II berisi tentang landasan teori proses pemecah kemiri dan pemilihan mekanisme sebelum perencanaan Bab III berisi tentang perencanaan mesin pemecah kemiri beserta elemenelemen mesin Bab IV berisi tentang pengujian alat dan analisa hasil uji Bab V berisi tentang kesimpulan

9 Bab II Landasan Teori.1 Adapun berbagai macam sistem pemecah kemiri sebagai berikut :.1.1 Pemecah dengan Dipukul Memecah kemiri dengan dipukul adalah cara yang paling mendekati dengan cara manual yang biasanya dilakukan yaitu dengan memukul kemiri secara langsung dengan suatu gerakan baik rotasi maupun translasi. Memecah dengan gerakan rotasi dimana terdapat rol pemukul yang bergerak rotasi merupakan suatu mekanisme yang lebih baik daripada menggunakan manual ditinjau dari segi efisiensi waktu, kapasitas dan factor pekerja. Sama seperti mekanisme pemecah biji-bijian lainnya, mekanisme pemecah ini yaitu berupa sebuah rol pemecah dengan pasangannya dimana setiap rol pemecah dan pasangannya mempunyai beberapa gigi. Untuk menghasilkan energi kinetik maka rol harus berputar dengan kecepatan tertentu sehingga energi tersebut lebih besar daripada ketangguhan kulit kemiri, dengan kulit dari biji kemiri baru dapat pecah. Kelebihan dari sistem ini adalah karena dapat didesain dengan dimensi yang kompak dibandingkan dengan sistim yang lain meskipun mempunyai kapasitas yang sama. Syarat biji kemiri sebelum masuk kedalam sistem pemecah ini adalah harus dikeringkan terlebih dahulu atau didinginkan sampai temperature ± -4 C agar membantu didalam proses lepasnya kulit kemiri dengan buahnya setelah dipecahkan. Kekurangan dari mekanisme ini adalah biji kemiri harus dipilah terlebih dahulu dengan ukuran yang sama besar, karena adanya penyetelan celah antara rol pemukul dengan pasangannya.

10 .1. Pemecah dengan Dijatuhkan Pemecah dengan dijatuhkan adalah merupakan salah satu mekanisme lain di dalam pemecah biji kemiri. Cara ini juga mengatasi rendahnya kapasitas suatu proses produksi. Mekanisme ini berupa suatu bucket elevator yang membawa kemiri dengan jumlah tertentu sampai dengan ketinggian tertentu kemudian dijatuhkan tnpa ada gaya awal (hanya gaya gravitasi) hingga kemiri jatuh ke suatu alas yang keras. Pecahnya kulit kemiri karena ada energi potensial yang dihasilkan karena kemiri jatuh dari ketinggian tertentu. Syarat awal dari mekanisme ini adalah kemiri harus didinginkan terlebih dahulu sampai ± -4 C sampai dengan -6 C. Kekurangan dari mekanisme ini adalah mempunyai dimensi yang paling besar diantara mekanisme yang lain meskipun mempunyai kapasitas yang sama. Sedang kelebihannya adalah karena kemiri tidak harus dipilah berdasarkan ukurannya..1.3 Pemecah dengan Dilempar Mekanisme ini adalah untuk mengantisipasi besarnya dimensi mesin pemecah dengan mekanisme dijatuhkan yaitu dengan pemberian gaya awal pada kemiri sehingga kemiri menubruk suatu dinding hingga pecah. Pemberian gaya awal pada kemiri adalah memberi kecepatan awal dengan cara melontarkannya, sehingga kekurangan dari mekanisme ini adalah kapasitas yang tidak terlalu besar dibandingkan dengan mekanisme yang lain karena adanya peletakan kemiri yang terbatas pada sayap pelempar agar mendapatkan hasil yang maksimal dan dimensi yang lebih kompak

11 dibanding mekanisme denagn dijatuhkan. Syarat kemiri sebelum dipecah adalah kemiri harus didinginkan terlebih dahulu sampai ±-4 sampai dengan -6 C..1.4 Pemecah Dengan Dirol Memecah dengan cara ini sama dengan cara menekan. Kemiri dimasukan kedalam celah rol dengan lebar tertentu dengan kecepatan putar tertentu sehingga menghasilkan gaya tekan ke kulit kemiri. Pecahnya kulit kemiri disebabkan karena besar gaya tekan lebih besar daripada kekerasan permukaan kemiri... Tahapan-Tahapan Dalam Perancangan Hasil pertama dari sebuah rancangan mesin tidaklah pernah sempurna. Langkah demi langkah harus dijalani sebelum hasil yang ideal tercapai. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam pengembangan lanjut sebuah rancangan mesin mencapai taraf tertentu adalah : hambatan yang timbul, cara mengatasi efek samping yang tidak terduga, kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakaian dan kemampuan untuk mengatasi saringan, hal mana akan memperlancar pengembangan itu sendiri. Dalam mendisain tidak mungkin mengingat semua pokok-pokok utama secara serentak. Secara bertahap mengumpulkan pokok-pokok utama dan pengalaman-pengalaman. Menurut G. Neimann ada beberapa tahapan dalam perancangan, yaitu : 1. Mula pertama, tugas disain yang bagaimanakah harus dipenuhi? Faktorfaktor utama apa yang sangat menentukan untuk konstruksi? Bahan-bahan,

12 jumlah produk, cara produksi, bahan setengah jadi manakah yang patut dipertimbangkan.. Menentukan ukuran-ukuran utama dengan perhitungan kasar. 3. Menentukan alternatif-alternatif dengan sketsa tangan. 4. Memilih bahan. Bahan-bahan umumnya yang mudah didapat dipasaran seperti baja karbon diprioritaskan pemakaiannya. 5. Bagaimana memproduksi. Konstruksi dan cara pembuatan elemen-elemen tergantung dari jumlah produk yang akan dihasilkan. 6. Mengamati disain secara teliti. Setelah menyelesaikan disain berskala, konstruksi diuji berdasarkan pokok-pokok utama yang menentukan dengan cara yang teliti. Adapun hal-hal yang harus diperhatikan adalah: a. Perubahan sebuah pokok utama dapat mengubah disain secara menyeluruh. b. Mengubah konstruksi sebuah disain sebelum diproduksi adalah jauh lebih menghemat waktu bila dibandingkan dengan perubahan-perubahan yang dilakukan waktu atau setelah produksi berjalan. c. Hasil konstruksi yang matang biasanya dicapai setelah dilakukan bermacam-macam disain dan perbaikan-perbaikan. d. Konstruksi yang terbaik merupakan hasil kompromi dari berbagai ragam tuntutan para pemakai. 7. Merencanakan sebuah elemen; gambar kerja bengkel (workshop blue print). Pokok-pokok utama yang harus diperhatikan dalam meneliti gambar kerja adalah sebagai berikut :

13 a. Ukuran: apakah elemen tersebut lengkap dan jelas ukurannya? Apakah ukuran-ukuran tersebut sudah termasuk bagian yang terpotong dalam proses pembuatan? b. Toleransi dan simbol pengerjaan c. Nama bahan dan jumlah produk d. Apakah disain ini mengikuti standar dan norma yang berlaku? e. Keterangan mengenai metode-metode khusus pengerasan (hardening), celup dingin (quenching), pelapisan permukaan, semprot pasir (sand blastin) dan sebagainya yang akan dialami elemen-elemen tersebut. 8. Gambar lengkap dan daftar elemen. Setelah semua ukuran-ukuran elemen dilengkapi, baru dibuat gambar lengkap dengan daftar elemen-elemen..3. Bagian Utama Mesin Rancangan mesin pemecah kemiri yang dimaksudkan adalah rancangan bagian utama mesin, rancangan bentuk dan dimensi yang ditetapkan berdasarkan beberapa pertimbangan diantaranya kemudahan dalam pengoperasian, bahan teknik yang tersedia dan kekuatan bahan yang digunakan. Bagian utama mesin adalah bagian yang sangat penting dalam mendukung fungsi mesin. Hal ini dapat dirinci sebagai berikut : 1. Kerangka Mesin Kerangka mesin terbuat dari besi siku, kerangka mesin berfungsi sebagai tempat dudukan mesin dan bagian lain yang diatasnya. Jika kerangka sebuah mesin tidak kuat kemungkinan besar akan mempengaruhi kinerja mesin, maka dalam perancangan mesin pemecah kemiri ini kerangka mesin yang dipakai terbuat dari besi siku 30 x 30, dengan ketebalan mm.

14 PAND. DEPAN PAND. SAMPING Gambar.1 Rangka mesin. Corong Masuk Corong masuk digunakan sebagai tempat masukkan bahan baku. Berfungsi sebagai pengarah bahan baku agar tepat jatuh pada rumah screw press. Dalam memasukan bueh kemiri kedalam corong masuk sebaiknya dilakukan secara bertahap untuk menghindari penumpukan bahan baku pada saluran pemasukkan yang dapat menggangu kinerja mesin. Corong masuk terbuat dari besi plat dengan ketebalan mm yang terletak pada bagian puncak mesin. Gambar. Corong Masuk

15 3. Poros Dan Ruang Rol Pemecah Kemiri Untuk menggerakkan dan mentransmisikan daya biasanya digunakan poros. Didalam merencanakan poros ada beberapa kriteria yang harus dimiliki poros diantaranya poros harus tahan terhadap puntiran, lenturan dan lendutan. Screw Press digunakan untuk mengepress buah kemiri agar kemiri lepas dari kulitnya. PAND. DEPAN PAND. SAMPING Gambar.3Poros dan Rol Pemecah Kemiri 4. Corong Keluar Setelah buah kemiri dipress maka kemiri akan keluar melalui corong pengeluaran. Corong pengeluaran terbuat dari plat aluminium dengan ketebalan mm. Gambar.4 Corong Keluar

16 .4. Dasar Perencanaan Elemen Mesin.4.1. Perencanaan Daya Motor Untuk menghitung daya motor terlebih dahulu mendefinisikan daya yaitu : Daya = usaha kerja waktu Daya motor dihitung dengan ; P= T.ω Atau P=. π. n T. 60 ( R.S.Khurmi,Machine Design,hal:1 ) Dimana : P = Daya yang diperlukan ( watt ) T = Torsi (N.m ) ω = Kecepatan sudut ( rad / s ) n = Putaran motor (rpm ) Maka daya rencana : Pd = P. f c ( Sularso, Elemen Mesin, hal:7 ) Dimana : Pd = Daya rencana ( Watt ) P = Daya yang diperlukan (Watt ) f = Faktor koreksi c.4. Perencanaan Poros Poros adalah salah satu elemen mesin terpenting. Penggunaan poros antaralain adalah meneruskan tenaga poros penggerak,poros penghubung dan sebagainya. Definisi poros adalah sesuai dengan penggunaan dan tujuan penggunaannya. Dibawah ini terdapat beberapa definisi dari poros : Shaft, adalah poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari mesin ke mekanisme lainnya.

17 Axle, adalah poros yang tetap tapi mekanismenya yang berputar pada poros tersebut. Juga berfungsi sebagai pendukung. Spindle, adalah poros pendek terdapat pada mesin perkakas dan mampu/sangat aman terhadap momen bending. Line shaft (disebut juga power transmission shaft ) adalah suatu poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang bergerak dan berfungsi memindahkan daya motor penggerak ke mekanisme tersebut. Flexible shaft, adalah poros yang berfungsi memindahkan daya dari dua mekanisme dimana perputaran poros membentuk sudut dengan poros lainnya. Daya yang dipindahkan relative kecil. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan poros antara lain : 1. Kekuatan poros, suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau bending ataupun kombinisi antara keduanya. Kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil atau bila poros memiliki alur pasak.. Kekakuan poros, meskipun poros memiliki kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena itu selain kekuatan, kekakuan poros harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

18 3. Putaran kritis, adalah bila putaran suatu mesin dinaikan maka pada putaran tertentu akan terjadi getaran yang besar. Sebaiknya direncanakan putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis. 4. Korosi, bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. 5. Bahan poros, poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja yang ditarik dingin dan difiris. Poros yang dipakai untuk putaran tinggi dan beban berat umumnya terbuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan..4..1macam-macam Poros Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut : 1. Poros Transmisi Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi, puli sabuk atau sproket, rantai dan lain-lain.. Poros Spindel Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

19 3. Poros Gandar Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga..4.. Bahan Poros Poros untuk umunya biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang di- kill ( baja yang dideoksidasikan dengan ferosilikon dan dicor ; kadar karbon terjamin) (JIS G313). Meskipun demikian bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa didalam terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya bertambah besar. Untuk mengetahui jenis baja karbon yang sering dipakai untuk poros dapat dilihat pada tabel.1.

20 Tabel.1. JIS G313 Batang baja karbon difinis dingin (sering dipakai Untuk poros ) Sumber: (sularso;elemen Mesin; hal:330 ) Didalam perancangan mesin pemecah kemiri ini bahan poros yang dipakai adalah dengan menggunakan bahan S50C, karena jenis ini digunakan untuk konstruksi umum, dengan kekuatan tarik ( σ B ) 6 Kg/ mm². Pada tabel. menjelaskan macam-macam jenis baja karbon cor. Tabel.. Baja karbon JIS G 4051 Sumber: (Sularso; elemen mesn;, hal: 330)

21 Poros berfungsi untuk memutar piringan penumbuk. Untuk itu poros harus direncanakan mampu untuk menahan beban-beban yang dialami oleh poros tersebut. Diameter poros harus juga diperhitungkan terhadap beban-beban yang akan dialami poros. Maka perencanaan diameter poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut : 16. T τ = π. 3 d s Supaya konstruksi aman maka τ izin ( τ ) τ (kg/mm ) a timbul 16. T τ a π. d 3 s d s 16. T π. τ a 1 3 d s 1 3 5,1. T τ a Dimana : d s = Diameter poros (mm) T = Torsi (kg.mm) τ a = Tegangan izin (kg/mm ) Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak (kw), maka berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa diambil kecil. Jika faktor koreksi adalah f c, maka daya perencana adalah : Pd = f c. P Dimana P d = Daya perencana (kw)

22 Harga f c dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel.3. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan Daya yang Akan Ditransmisikan f c Daya rata-rata yang diperlukan 1, -,0 Daya maksimum yang diperlukan 0,8-1, Daya normal 1,0-1,5 Sumber: (Sularso;Elemen Mesin; Hal: 7) Untuk menghitung Torsi T (kg.mm) dapat dihitung dari daya perencana (kw) sebagai berikut : T = Pd ω T = Pd πn T = 9, Pd n 1 ( Sularso, Elemen Mesin, hal: 7 ) Dimana : T = Momen Puntir rencana ( kg.mm) Pd = Daya rencana (watt ) n 1 = Putaran motor ( rpm) Tegangan geser yang diizinkan : τ = / Sf xsf ( Sularso, Elemen Mesin, hal: 8 ) a σ B 1 Dimana : τ a = Tegangan geser izin ( kg/mm² ) σ B = Kekuatan tarik ( kg/mm² ) Sf 1 = Faktor keamanan untuk baja karbon, yaitu 6,0

23 Sf = Faktor keamanan untuk baja karbon dengan alur pasak dengan harga 1,3 3,0 Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros : d 5 5,1 = K tcbt τ a 1/ 3 Dimana : d 5 = Diameter poros ( mm ) K = Faktor koreksi untuk momen puntir : t = 1,0 (jika beban halus) = 1,0-1,5 (Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan) = 1,5-3,0 (Jika beban dikenakan dengan kejutan) C = Faktor lenturan b = 1, -,3 (jika tidak ada beban lentur maka Cb = 1) T = Momen puntir.4.3 Perencanaan Sabuk Dan Puli Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-v karena mudah penggunaannya dan harganya murah, tetapi sabuk ini sering terjadi slip sehingga tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat. Sabuk terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Dalam gambar.7 diberikan berbagai proposi penampang sabuk-v yang umum dipakai.

24 (Sularso:Elemen Mesin:Hal 164) Gambar.5 Ukuran penampang sabuk-v Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya motor kebagian poros. Pemilihan sabuk dan puli dilakukan agar tidak terjadinya kehilangan gaya-gaya yang ditransmisikan. Untuk mengetahui diameter puli digunakan rumus: N d 1 p = ( Sularso,Elemen Mesin, hal:166 ) N D p Dimana : N 1 = Putaran poros penggerak (rpm ) N = Putaran poros yang digerakkan ( rpm) d p = Diameter puli penggerak (mm) D p = Diameter poros yang digerakkan (mm) Untuk menghitung panjang keliling sabuk digunakan : L = π C + 1 ( d + D ) + ( D d ) p p p p Jarak sumbu poros adalah : 4C b + C = b 8( D p d p ) 8 Dimana : b = L -3,14 ( D p + d p ) ( Sularso,Elemen Mesin, hal:170 ) ket : L = panjang keliling sabuk (mm) C = jarak sumbu poros (mm)

25 .4.4. Perencanaan Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak balik dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan pondasi pada gedung. A. Klasifikasi Bantalan Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros a. Bantalan Luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara pelapisan pelumas. b. Bantalan Gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat.. Atas dasar arah beban terhadap poros a. Bantalan Radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros. b. Bantalan Radial. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

26 c. Bantalan Gelinding Khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros. Bantalan yang digunakan untuk mesin tepung beras ini adalah bantalan gelinding. Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari segi gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur. 3. Gambar sket dari bantalan Gambar.6. Jenis jenis bantalan gelinding Gambar.7. Sket bantalan Bantalan berfungsi sebagai dudukan poros dan untuk mendukung poros akibat gaya tegangan sabuk dan beban yang diberikan terhadap poros. Beban radial bantalan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : F = x. V. F r + y. Fa (Joseph E.Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, hal: 58 ) e Ket : F e = Beban radial ekivalen ( N )

27 F = Beban radial yang bekerja ( N ) r F = Beban aksial yang bekerja ( N ) a V = Faktor rotasi X = Faktor radial Y = Faktor aksial Maka beban nominal dinamis spesifik ( C ) dapat dihitung dengan rumus: L C =W / k ( R.S. Khurmi, Machine Design, hal: 909) Dimana : C = Beban nominal dinamis spesifik L = Umur bantalan W = Ekivalen beban dinamik K = 3, untuk bantalan peluru 10/3, untuk bantalan rol.4.5 Baut Baut disini berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan pada motor penggerak tetapi selain itu berfungsi juga untuk pengikat poros terhadap puli. Jika momen rencana dari poros adalah T (kg.mm) dan diameter poros adalah ds (mm), maka gaya tangensial F (kg) Pada permukaan poros adalah : T F = ( d s / ) Tegangan geser yang ditimbulkan adalah : F τ k= π / 4 d Dimana : τ k = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm ) d = Diameter luar baut (mm)

28 Tegangan geser izin didapat dengan : τ ka = σ b S S fk1 fk Dimana : Sfk 1 = Faktor keamanan (umumnya diambil 6) Sfk = Faktor keamanan = 1,0-1,5 (jika beban dikenakan perlahan-lahan) = 1,5-3,0 (jika beban dikenakan tumbukan ringan) =,0-5,0 (jika beban dikenakan secara tiba-tiba dengan tumbukan berat) Dari tegangan geser izin, panjang pasak yang diperlukan dapat diperoleh dengan : τ ka F π / 4 d Gaya keliling F (kg) yang sama seperti diatas dikenakan pada luas permukaan samping pasak. Maka tekanan permukaannya adalah : F P = d t 1 Dimana : P = Tekanan permukaan (kg/mm ) t = kedalaman baut pada poros (mm) dari harga tekanan permukaan yang di izinkan, panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dengan : F P a = d t 1 Dimana : P a = Tekanan permukaan izin (kg/mm )

29 BAB III PROSEDUR PENGUJIAN 3.1. Tempat Dan Waktu Pengujian Pengujian dilakukan ditempat pembuatan alat yaitu dibengkel las Jl. Mangaan 8 Link. 17 mabar-medan. 3.. Pengujian Alat Dalam uji fungsi, bagian utama yang akan diuji yaitu sistem transmisi yang telah dibuat. Cara pengujian adalah : 1. Memastikan baut pengikat puli dalam sistem transmisi terpasang dengan baik.. Memastikan puli dan sabuk terpasang dengan baik untuk menghindari slip. 3. Menghidupkan motor listrik. 4. Mengamati kerja listrik, poros, puli, bantalan, sabuk V, dan melihat apakah semua komponen tersebut bekerja dengan baik. 5. Mengamati dan lihat dengan teliti putaran pulinya terjadi slip atau sliding. 6. Menghitung kapasitas yang dihasilkan mesin permenit, perjam dan seterusnya. 7. Bila semua komponen bekerja dengan baik dan sistem transmisi bisa bekerja sehingga dapat mereduksi kecepatan dengan baik.

30 3.3. Uji Spesifikasi Uji spesifikasi dilakukan untuk mengetahui dimensi alat, komponen yang dipakai, bahan yang dipakai, kekuatan bahan dan hasil yang dicapai oleh sistem pembuatan tepung tapioka tersebut. Cara pengujian, yaitu : 1. Mengukur dan mencatat seluruh bagian alat dan dicocokkan dengan gambar kerjanya.. Mencatat semua komponen yang dipakai, baik yang dibuat sendiri maupun komponen jadi yang dibeli beserta bahan komponen tersebut. 3. Mencatat proses perancangan, proses pembuatan dan proses perakitan komponen menjadi mesin pemecah kemiri. 4. Membuat kesimpulan pengujian spesifikasi sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan Perangkaian Komponen Perangkaian komponen ini dimaksud sebagai komponen transmisi yang meliputi puli dan sabuk. Puli dengan diameter 3 inchi dipasang pada poros motor penggerak, kemudian diikat dengan baut. Puli dengan diameter 10 inchi dipasang pada poros screw press diikat dengan menggunakan baut. Menghubungkan komponen yang telah dirangkai pada dudukannya masing-masing dan dihubungkan dengan menggunakan belt yang telah direncanakan, seperti yang ditunjukan pada gambar 3.1.

31 Gambar 3.1. Perangkaian komponen 3.5. Prinsip Kerja Mesin Prinsip kerja dari mesin ini adalah sebagai berikut : 1. Tahap pertama buah kemiri dimasukkan ke corong pemasukkan.. Didalam corong pemasukan dilakukan pemasukan bahan baku secara bertahap, masuk kedalam ruang rol pemecah. Hal ini perlu dilakukan karena untuk menghindari penumpukan bahan baku pada saluran pemasukan sehingga mengakibatkan berkurangnya tingkat efisiensi serta terganggunya kinerja mesin. 3. Buah kemiri masuk kedalam screw press. Didalam ruang rol pemecah bahan baku akan dilontarkan dan akan tertumbuk oleh papan press. 4. Selanjutnya buah kemiri yang tertumbuk akan keluar melalui corong keluar. 5. Setelah proses pemecahan selesai, selanjutnya dilakukan pemisahan buah kemiri dari pecahan kulitnya secara manual.

32 BAB IV ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN DAN PERAWATAN MESIN 4.1. Daya Motor Penggerak Motor merupakan pusat dari gerakan dalam keseluruhan sistem, maka dari pada itu harus diperhatikan dan diperhitungkan dengan teliti dan benar agar sistem yang kita rancang dapat berjalan sesuai dengan yang kita harapkan. Diketahui daya elektro motor Diketahui putaran elektro motor = 750 Watt = 1400 rpm Maka untuk perhitungan torsi didapat : T = 9, ,750 = 51.7 kg.mm 1400 Untuk perhitungan daya motor adalah sebagai berikut : P =. π. n T. 60 = 51,7.3, = 50,5 60 = 750 (Watt ) = 0,750 kwh Gambar 4.1 Motor Listrik

33 4.. Sistem Transmisi Sabuk Dan Puli Sistem transmisi pada mesin pemecah kemiri adalah dengan puli, dengan putaran motor 1400 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang : 1. puli motor penggerak Ø 3 ( 76,6 mm). puli pada screw press Ø 10 ( 54,4 mm) Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada masingmasing puli adalah sebagai berikut : d 1 n = n1 x ( Khurmi,1980.hal 675 ) d Dimana : d 1 = diameter puli penggerak n 1 = putaran puli penggerak d = diameter puli yang digerakkan n = putaran puli yang digerakkan Putaran puli pada screw press adalah : n = n 1 x d d 1 = ,4 = 41 rpm Diameter puli diatas merupakan (dk) diameter luar puli, maka untuk menentukan diameter nominal puli (dp) adalah : dp1 = dk1 t = 54,4 11 = dp = 76, ,6 mm = 43.4mm

34 Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : 43, v = π = 17,83 m/s Jarak poros rencana diambil kali diameter puli besar, maka C = 43,4 = 486,8 mm rencana Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut : π 1 L = 486,8 + (43,4 + 76,6) + (43,4 76,6) 4 486,8 = 1490,53 mm Dari tabel lampiran 1 dapat dipilih panjang sabuk standart adalah 59 inchi, maka jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut : C = 400, , (43,4 76,6) = 1008,54 mm Dimana untuk b = 1490,53 3,14(43,4 + 76,6) = 400, 4 mm Menurut Sularso, Elemen Mesin Dp dp L 43,4 76,6 C, 1490, , 54, baik Dk + dk C >, 4.3 Dimensi Hopper Mesin pemecah kemiri didesain dengan operator 1 orang saja, sehingga dimensi Hopper harus semaksimal mungkin dapat merampung biji kemiri yang ada. Untuk itu akan dicari luasan volume dari kemiri dan Hopper. Data awal : Kapasitas : 0 kg/jam Diameter maksimal kemiri : 3 cm

35 Kemiri diasumsikan berbentuk bola Berat 1 buah kemiri adalah 10 gr Untuk memenuhi kapasitas, harus dilakukan x peruangan ke dalam hopper. Perhitungan volume biji kemiri : 4 v π.r 3 = 3 V = 14,14 cm 3,jadi volume 1 buah biji kemiri adalah 14,14 cm 3 Untuk 0kg kemiri 0kg v = 14,14.10% 10gr V = 33,94 lt atau 34 lt,volume total untuk 0 kg kemiri adalah 34 lt. Tetapi karena hopper didesain untuk 4x penuangan maka hopper tidak boleh lebih kecil dari 8,5 lt. Desain hopper : a b d e PAND. DEPAN PAND. SAMPING Gambar 4. Dimensi Hopper

36 Keterangan : a = panjang atas = cm b = lebar atas = cm c = tinggi = 0 cm d = panjang bawah = 15 cm e = lebar bawah = 9 cm A = luasan atas = a x b = 484 cm B = Luasan bawah = d x e = 135 cm 4.4 Dimensi Rol Pemecah Rol pemecah didesain berdasarkan kapasitas yang ada sehingga jumlah gigi yang dipakai untuk memecah cukup 10 buah. Desain rol pemecah : D = diameter luar rol = 10, cm d = diameter dalam rol = 10 cm l = panjang rol = 19 cm PAND. DEPAN PAND. SAMPING Gambar 4.3 Dimensi Rol Pemecah

37 Sehingga massa rol pemecah ; m = 7380.[0,5π.(0,10-0,1 )0,19] m = 0,4 kg Untuk gigi pemecah didesain : Panjang = 19 cm Lebar Tebal = 1 cm = 1cm Sehingga massa 10 buah gigi adalah : m = (0,01.0,01.0,19) m = 1,48 kg Dengan begitu massa total rol pemecah : = 0,4 kg + 1,48 kg = 1,88 kg 4.5. Poros Analisa Kekuatan Poros Pada Motor Poros pada motor penggerak berdiameter 4 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik ( σ ) = 48 kg/mm, maka adalah : σ B 48 σ a = = = 4 kg/mm, τ a = 0,5 4 = kg/mm Sf 1 Sf 6 Torsi (kg.mm) adalah : B σ a T = 9, ,750 = 51,7 kg.mm 1400

38 Tegangan geser yang timbul : 5,1. T 5,1 51,7 τ = = = 0,19 kg/mm d s Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ a > τ 4.6. Dimensi Bantalan Dalam mesin ini bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding. Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil bila dibandingkan dengan bantalan luncur. Bila diketahui gaya radial dari poros sebesar 59,7 (N). Maka momen geser bantalan dapat ditentukan sebagai berikut : M t = F. f.( D / ) Dimana : M t = Momen geser bantalan ( N.mm). F = Gaya radial ( N ) f = Koefisien geser bantalan = 0,0015 untuk bola bantalan tunggal D = Diameter poros (mm) Maka : M t = 59,7. 0,0015. ( 4/ ) M t = 9,53 (N.mm) Akibat gaya gesek yang timbul maka akan menyebabkan sebagian daya akan turut hilang. Maka besar daya yang hilang adalah : P =. N.(π / 60) loss M t

39 Dimana : P loss = Daya hilang (Watt) Maka : loss M t = Momen geser bantalan (N.mm) N = Putaran poros (rpm) P = 9, (. π / 60) P loss = 1396,4 (Watt) Beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah : F = X.F + Y.F e r a Dimana : F e = Beban radial ekivalen (N) X = Faktor radial = 0,6 F r = Beban radial yang bekerja (N) Y = Faktor aksial = 0,5 Bila beban aksial (Fa), maka : Fa = Fa = 0,47.Fr K 0,47.59,7 1,5 Fa = 185,71 ( N) F a = Beban aksial yang bekerja (N) Jadi beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah : F e = 0,6. 59,7 + 0,5.185,71 F e = 66135,04 (N)

40 Bila diasumsikan kehandalan bantalan yang bekerja sebesar 95 % dengan pemakaian direncanakan selama 1800 jam, maka dapat ditentukan umur bantalan yang digunakan sebesar : R = exp L 6,84L 10 1,17 Dimana : R = Kehandalan Bantalan ( R = 0,95) L = Umur bantalan yang direncanakan L 10 = Umur penilaian bantalan Maka : 0,95 = exp ,84L 10 1,17 L 10 = 678,7 0, L 10 = 333,34 jam 1,17 Maka umur bantalan yang dapat dipergunakan sebesar 333,34 jam Maintenance Pengertian Dan Tujuan Utama Perawatan Untuk dapat mencapai jumlah produksi yang maksimum maka perlu sekali dibutuhkan kesiapan mesin yang digunakan seoptimal mungkin. Agar mesin dapat siap pakai dan tidak mengganggu dalam sistem produksi maka diperlukan suatu cara yang disebut pemeliharaan. Suatu mesin tidak mungkin tidak mengalami kerusakan, tetapi usia kegunaannya dapat diperpanjang dengan melakukan kegiatan perawatan.

41 Perawatan dapat diartikan sebagai suatu kegiatan yang bertujuan untuk memelihara dan menjaga setiap komponen-komponen mesin atau peralatan agar dapat tahan lama sehingga dapat mencapai hasil produksi yang maksimum. Tujuan utama sistem perawatan adalah sebagai berikut : 1. Agar mesin ataupun peralatan yang digunakan dalam keadaan siap pakai secara optimal untuk menjamin kelancaran proses kerja mesin.. Untuk memperpanjang usia dari pada mesin. 3. Untuk menjamin keselamatan operator dalam menggunakan mesin atau peralatan. 4. Untuk mengetahui kerusakan mesin sedini mungkin sehingga dapat mencegah kerusakan yang lebih fatal. Perawatan yang dilakukan terhadap mesin pemecah kemiri ini dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut : 1. Perawatan secara rutin Perawatan dilakukan secara terus menerus, misalnya setiap hari atau setelah selesai menggunakan/memakai mesin. Pada mesin ini kegiatan perawatan secara rutin yang dilakukan adalah pembersihan dan pelumasan pada bagian yang berputar.. Perawatan secara periodik Perawatan secara periodik adalah kegiatan yang dilakukan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya seminggu sekali, sebulan sekali, dan setahun sekali. Pada mesin ini, kegiatan perawatan secara periodik adalah tegangan sabuk, poros rol pemecah. Sehingga mesin pemecah kemiri ini dapat bekerja secara optimal.

42 4.7.. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin Perawatan utama yang dilakukan pada bagian-bagian utama mesin adalah sebagai berikut : 1. Puli dan Sabuk Bagian yang memerlukan perawatan pada puli adalah memeriksa kekencangan baut pengikat puli, mengecek secara visual kesejajaran antara puli. Periksa tegangan sabuk serta kerusakan yang terjadi pada sabuk, apabila sabuk sudah rusak sebaiknya diganti dan apabila tegangan sabuk kendor maka harus dikencangkan kembali.. Poros Untuk poros, kegiatan perawatan yang dilakukan adalah memeriksa keseimbangan terhadap bearing (bantalan). 3. Bantalan/Bearing Lakukan pengecekan pada bantalan, jika bantalan sudah aus harus diganti walaupun belum mencapai umur jam kerja. Hal yang sangat penting terhadap perawatan bantalan adalah mengenai pelumasan, karena pelumasan pada bantalan untuk mengurangi gesekan dan tingkat keausan antara elemen gelinding dan rumah bantalan, mereduksi panas yang terjadi akibat gesekan, dan mencegah korosi. Cara pelumasan yang dipakai disini dengan pelumasan grease/gemuk. Pada bantalan ini dianjurkan dengan cara manual karena konstruksinya lebih sederhana dan semua gemuk yang bermutu baik dapat memperpanjang umur bantalan. Pemberian gemuk dilakukan dengan mengisi bagian dalam bantalan secukupnya.

43 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Bedasarkan perhitungan dan perencanaan yang dilakukan maka hasil kesimpulanya sebagai berikut : 1. Spesifikasi Perencanaan a. Material yang digunakan Buah Kemiri b. Kapasitas mesin 0 kg / jam c. Sistem transmisi Sabuk dan Puli. Konstruksi alat a. Daya motor 1 Hp b. Putaran motor penggerak 1400 rpm c. Putaran poros screw press 41 rpm 3. Sistem transmisi a. Sistem transmisi Sabuk dan Puli b. Ukuran puli 10" diporos rol pemecah dan 3" diporos motor penggerak c. Panjang sabuk 1490,53 mm

44 4. Poros dan bantalan a. Diameter poros rol pemecah 5 mm b. Bantalan poros Bantalan gelinding No Saran 1. Lakukan inspeksi mesin sebelum dan sesudah pengoperasiannya.. Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban. 3. Memperhitungkan kekuatan mesin dan komponen mesin untuk memastikan mesin bekerja dalam keadaan maksimal. 4. Sewaktu mengadakan pembersihan, pembongkaran serta pemasangan komponen mesin ini, pastikan motor terbebas dari arus listrik.

45 DAFTAR PUSTAKA Khurmi, R.S dan Gupta, JK. A Text Book of Machine Design. New Delhi Eurasia Publishing House (prt) Ltd Niemenn, G, Elemen Mesin. Surabaya: Erlangga. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita: Jakarta, Shygley, Joseph E; 1986; Perencanaan Teknik Mesin jilid 1 & ; Jakarta; Erlangga. Sitinjak. K, Dkk, Teknologi Pasca Panen. Medan: Universitas Sumatera Utara. Teknologi Tepat Guna. Menteri riset dan teknologi.

46 LAMPIRAN Gambar 1. Mesin Pemecah Kemiri Gambar. Puli 10inchi pada rol pemecah Gambar 3. Motor Listrik

47 Gambar 4. Corong Masuk Gambar 5. Corong Keluar