BAB III PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA

Transkripsi

1 BAB III PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA 3.1 Identifikasi Masalah Berdasarkan analisis pada bab sebelumnya, ada beberapa masalah yang ditemukan, yaitu proses pengiriman sampah plastik keluar masih dirasakan kurang efisien dalam pemanfaatan tempat dan biaya yang dikeluarkan. 3.2 Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan dengan beberapa metoda, diantaranya yaitu dengan penyebaran quisioner, interview, serta dokumentasi. Data yang diambil dari pengepul sampah plastik ditunjukkan dalam quisioner, dengan hasil bahwa mesin pencacah sampah plastik ini sangat dibutuhkan sekali oleh para pengepul sampah plastik. Untuk lebih jelas, hasil pengisian quisioner dapat dilihat pada lampiran. 3.3 Perancangan QFD 1. Inventaris Permintaan Kualitas Customer ( PKC ) Dalam menginventaris kebutuhan pelanggan, langkah pertama yang dilakukan adalah menyebarkan kuisioner kepada pelanggan yakni sebanyak 25 34

2 buah yang terdiri dari kuisioner yang bersifat umum dan khusus. Langkah selanjutnya melakukan rekapitulasi hasil kuisioner yang masuk, kemudian diteliti dan dilakukan pengecekan terhadap kuisioner yang diberikan. Tabel 3,1 Inventaris Permintaan Kualitas Customer (PKC) No Permintaan Kualitas Customer Vote 1 Aman 24 2 Harga Mesin Ekonomis 15 3 Kuat 16 4 Tahan Karat 10 5 Menggunakan Motor Penggerak Listrik 17 6 Kapasitas Mesin 18 7 Jumlah dan posisi pisau ditentukan 15 8 Kemampuan memotong plastik tipis dan besar 20 9 Mudah dan Murah biaya Perawatannya Bisa mencacah sampah jadi kecil-kecil 23 Dari beberapa Kuisioner yang masuk ada beberapa Kuisioner yang tidak dapat diolah karena ketidak tahuan customer dalam mengisi dan memberikan jawaban atas Kuisioner yang diberikan. Table 3.1 merupakan inventarisasi permintaan customer sesungguhnya. 2. Pengelompokan Permintaan Kualitas Customer Langkah selanjutnya adalah mengelompokkan atas permintaan kualitas customer. Hal ini bertujuan untuk menyederhanakan berbagai keinginan customer atau mengelompokkan permintaan yang sejenis. Tabel 3.2 menunjukkan pengelompokan permintaan kualitas customer. 35

3 Tabel 3.2 Pengelompokan Permintaan Kualitas Customer No Jenis Kelompok 1 Safety 2 Ekonomis 3 Dimensi 4 Fungsi 3. Pengelompokan Umum Permintaan Kualitas Customer (PKC) Pada tahap ini adalah mengelompokkan permintaan kualitas customer pada jenis kelompok yang telah ditetapkan. Gambar berikut menunjukkan jenis dan pengelompokan permintaan kualitas customer. Gambar 3.1 Pengelompokan Kategori Safety Gambar 3.2 Pengelompokan Kategori Ekonomis 36

4 Gambar 3.3 Pengelompokan Dimensi Gambar 3.4 Pengelompokan Fungsi 4. Prioritas Permintaan Kualitas Customer Pada tahap ini adalah menentukan prioritas permintaan kualitas customer dengan cara melihat hasil kuisioner yang paling banyak dipilih oleh pelanggan untuk menentukan prioritas primer, sedang untuk menentukan skunder dan yang paling sedikit untuk menentukan tersier. Table berikut merupakan hasil prioritas permintaan kualitas customer berdasarkan hasil kuisioner. 37

5 Tabel 3.3 Prioritas Permintaan Kualitas Customer ( PKC ) No Permintaan Kualitas Customer ( PKC ) Tidak Terstruktur Voice Keterangan Persentase 1 Aman 24 Primer 96% 2 Harga Mesin Ekonomis 15 Skunder 60% 3 Kuat 16 Skunder 64% 4 Tahan Karat 10 Skunder 40% 5 Menggunakan Motor Penggerak Listrik 17 Primer 68% 6 Kapasitas Mesin 18 Primer 72% 7 Jumlah dan posisi pisau ditentukan 15 Skunder 60% 8 kemampuan memotong plastik tipis dan besar 20 Primer 80% 9 Mudah dan Murah biaya Perawatannya 16 Skunder 64% 10 Bisa mencacah sampah jadi kecil-kecil 23 Primer 92% Kesepakatan : Primer : Skunder : 9 16 Tersier : Penilaian Permintaan Kualitas Customer (PKC) Pada tahap ini akan dilakukan pembandingan antara permintaan kualitas customer yang ada. Penilaian dilakukan dengan cara memberikan nilai 3 jika hasil perbandingan dinyatakan lebih penting, 2 jika hasil penilaiannya adalah sama penting dan 1 jika hasilnya adalah kurang penting. Table 3.4 berikut merupakan hasil penilaian permintaan kualitas customer yang ada. 38

6 Tabel 3.4 Penilaian Permintaan Kualitas Customer ( PKC ) 6. Penyusunan Performance Kualitas Konstruksi (PKK) Langkah kedua dalam Substitute Quality Characteristic ( SQC ) adalah pertimbangan performance kualitas konstruksi (PKK). Dalam penyusunan performance kualitas konstruksi yaitu dengan menterjemahkan permintaan kualitas customer oleh desainer. Table 3.5 berikut menggambarkan performance kualitas konstruksi yang diinginkan. Tabel 3.5 Performance Kualitas Konstruksi Permintaan Kualitas Performance Kualitas Konstruksi Customer (PKK) (PKC) Keterangan Aman Dilengkapi dengan penutup atau cover pada bagian yang berbahaya. PKK1 Harga Mesin Ekonomis Harga Maksimal 10 Juta Rupiah PKK2 Kuat Pisau mampu memotong plastik yang tebal PKK3 Tahan Karat Pisau dikeraskan/hardening PKK4 39

7 Menggunakan Motor Penggerak Listrik Motor listrik dengan Daya Motor 3 PK PKK5 Kapasitas Mesin Kapasitas kg/jam PKK6 Jumlah dan posisi pisau ditentukan kemampuan memotong plastik tipis dan besar Mudah dan Murah biaya Perawatannya Bisa mencacah sampah jadi kecil-kecil Pisau Tetap 4 dan Pisau Putar 6 Posisi pisau yang saling menyilang Baja yang mampu memotong plastik dengan ketebalan mm Spare part mudah ditemui dipasaran dan terjangkau. PKK7 PKK8 PKK9 PKK10 7. Strukturisasi Performance Kualitas Konstruksi Pada tahap ini adalah pembuatan strukturisi performance kualitas konstruksi dengan mengacu pada prioritas PKK yang didapat dari customer melalui SQC. Table 3.6 berikut menunjukkan strukturisasi performance kualitas konstruksi. Tabel 3.6 Strukturisasi Performance Kualitas Konstruksi Level Performansi Keterangan Primer Dilengkapi dengan penutup atau cover pada bagian yang berbahaya. PKK1 Skunder Harga Maksimal 10 Juta Rupiah PKK2 Skunder Pisau mampu memotong plastik yang tebal PKK3 Skunder Pisau dikeraskan/hardening PKK4 Primer Motor listrik dengan Daya Motor 3 PK PKK5 Primer Kapasitas kg/jam PKK6 Skunder Pisau Tetap 4 dan Pisau Putar 6, Posisi pisau yang saling menyilang PKK7 Primer Baja yang mampu memotong plastik dengan ketebalan mm PKK8 Skunder Spare part mudah ditemui dipasaran dan terjangkau. PKK9 Primer Ukuran cacahan plastik mm PKK10 40

8 8. Optimasi dan Matrik Atap Pada tahap ini dibuat arah optimasi desain yang dilakukan. Setiap performansi kualitas konstruksi dibuat arah optimasinya dan bagaimana hubungan antara performace kualitas konstruksi. Arah maksimalisasi ditandai dengan tanda panah ke kanan dan arah minimalisasi dengan tanda panah ke kiri. Sedangkan hubungan antara PKK diberi tanda ++ untuk hubungan yang positif sekali, tanda + untuk hubungan yang positif, tanda - untuk hubungan yang negative, tanda - - untuk hubungan yang negative sekali. Gambar 3.5 dibawah menunjukkan optimasi dan matrik atap. Gambar 3.5 Optimasi dan Matrik Atap 41

9 9. Matrik Hubungan antara PKC dan PKK Langkah selanjutnya adalah menilai matrik Hubungan antara PKC dan PKK dengan cara memberikan nilai 9 untuk hubungan yang kuat, nilai 3 untuk hubungan tengah dan nilai 1 untuk hubungan lemah. gambar 3.6 berikut menunjukkan matrik hubungan kedua pihak. Gambar 3.6 Matrik Hubungan antara PKC dan PKK 42

10 10. Ranking PKK Langkah selanjutnya adalah penentuan ranking PKK. Gambar 3.7 berikut menunjukkan ranking PKK dengan melihat matrik perbandingan antara PKC dan PKK. Gambar 3.7 Penentuan Ranking PKK 43

11 11. Rumah Kualitas ( HoQ ) House of Quality ( HoQ ) dibangun berdasarkan matrik-matrik optimasi dan lain-lain yang telah dibuat sebelumnya. Sehingga bila digabungkan maka akan tampak seperti gambar berikut ini. Gambar 3.8 House of Quality 44

12 Setelah mendapatkan jumlah nilai masing-masing kolom performansi kualitas konstruksi, maka dilakukan perankingan terhadap nilai-nilai tersebut.. Tabel berikut adalah urutan ranking dan prioritas yang didapat. Tabel 3.7 Urutan Ranking dan Prioritas Perioritas Performansi Kualitas Konstruksi PKK Ranking 1 Pisau mampu memotong plastik yang tebal PKK7 1 2 Motor listrik dengan Daya Motor 3 HP PKK5 2 3 Kapasitas kg/jam PKK1 3 4 Baja yang mampu memotong plastik dengan ketebalan PKK mm 5 Ukuran cacahan plastik mm PKK Pisau dikeraskan/hardening PKK Dilengkapi dengan penutup atau cover pada bagian PKK3 7 yang berbahaya. 8 Harga Maksimal 10 Juta Rupiah PKK6 8 9 Pisau Tetap 4 dan Pisau Putar 6, Posisi pisau yang PKK10 9 saling menyilang 10 Spare part mudah ditemui dipasaran dan terjangkau. PKK Pengembangan Konsep Sasaran dari pengembangan konsep suatu produk ini adalah untuk melihat sejauh apakah produk yang akan dibuat sudah memenuhi kebutuhan konsumen. Dalam pengembangan konsep ini penulis akan menawarkan beberapa konsep yang masing-masing masih dalam bentuk sket dan penjelasan sederhana. a) Konsep Referensi Berdasarkan hasil pencarian melalui internet, ditemukan beberapa jenis mesin penghancur /pencacah plastik dengan spesifikasi yang berbeda-beda dengan 45

13 sistem potong kebanyakan menggunakan pisau. Secara keseluruhan sistem tersebut tidak dapat dianalisis, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dan spesifikasi berikut : Spesifikasi mesin penghancur plastik 200 kg / jam Kapasitas : 200 kg / jam Power : 16 HP Dimensi mesin : 100x100x150 cm Jumlah pisau : 4 pisau duduk, 9 pisau putar Cutting size0 mm Bahan : plat mild steel Gambar 3.9 Mesin Penghancur Plastik Multiguna (Sumber: Mesin pengancur plastik multiguna ini bisa menghancurkan berbagai sampah plastik, baik berupa botol, kresek, bekas timba, dan lain-lain, 46

14 menggunakan sistem potong pisau kuku macan, sehingga bisa digunakan untuk berbagai jenis bahan plastik. Sistem potong pada mesin terdiri dari 9 pisau gerak bertingkat dan 4 pisau diam yang masing-masing berada di kedua sisi rongga mesin. 9 pisau gerak tersebut bentuk kontruksinya menyerupai kuku macan, sehingga karena hal ini sistem pisau nya disebut sistem pisau kuku macan. Kelebihan lain mesin ini yaitu bisa digunakan dalam sistem basah maupun kering. Sehingga jika menggunakan sistem basah, mesin berkerja sekaligus mencuci bahan plastik yg kotor. Kapasitas yang tersedia: 100 kg / jam, 200 kg / jam,300 kg / jam, 400 kg / jam. Harga hanya Rp. 12 juta, 15juta, 18juta, 20 juta. b) Konsep Terbaru Pengembangan konsep terbaru mesin pencacah sampah plastik yang dilakukan sebagai berikut : 1) Pengembangan Konsep Pertama Mesin yang dirancang pada konsep ini menggunakan prinsip memotong dengan sistem pencacah berupa pisau potong berputar yang dipasang pada poros penggerak dengan elemen pengikat yang dapat dilepas pasang sehingga dapat diperbaiki dengan mudah jika mengalami kerusakan (aus). Namun dikarenakan jumlah pisau yang banyak,waktu yang digunakan untuk memasang pisau juga lebih banyak. Sistem penggerak yang dipilih untuk digunakan pada konsep ini adalah dengan menggunakan rantai dan sproket. 47

15 Sket konsep pertama dari Mesin Pencacah Sampah Plastik: Gambar 3.10 Sket Konsep Pertama 2) Pengembangan Konsep Kedua Mesin yang dirancang pada konsep kedua ini menggunakan sistem pencacah berupa pisau potong yang terdiri dari pisau putar dan pisau tetap. Pisau putar dipasang pada poros penggerak dengan elemen pengikat yang dapat dilepas pasang sehingga apabila terjadi kerusakan (aus) pada pisau dapat diasah dengan mudah dan dipasang kembali dengan mudah. Pisau tetap dipasang pada dinding cover dengan elemen pengikat yang dapat dilepas pasang dan dapat digeser (sesuai dengan jarak) dengan mudah. Sistem penggerak yang digunakan pada konsep ini adalah dengan menggunakan puli dan sabuk. Dengan sistem ini diharapkan dapat mencacah sampah plastik dengan baik. 48

16 Berikut ini sket konsep kedua dari Mesin Pencacah Sampah Plastik : Belt Gambar 3.11 Sket Konsep Kedua 3) Pengembangan Konsep Ketiga Mesin yang dirancang pada konsep ketiga ini menggunakan system mencakar. sistem pencacah berupa pisau potong berputar yang terikat pada poros penggerak dan pisau tetap yang terikat pada dinding cover. Pengikatan pisau ini agak sulit untuk dilepas pasang dan dalam penyetingan diperlukan ketelitian yang tinggi. Sistem penggerak yang digunakan pada konsep ini adalah rantai dan sproket dikarenakan untuk mencacah dengan konsep ini diperlukan daya yang lebih tinggi. Dengan sistem ini juga diharapkan dapat mencacah sampah plastik dengan baik. 49

17 Sket konsep ketiga dari Mesin Pencacah Sampah Plastik : Gambar 3.12 Sket Konsep Ketiga 13. Pemilihan Konsep Dalam melakukan pemilihan konsep, maka dibutuhkan beberapa kriteria yang diperlukan untuk memudahkan proses pemilihan ini. Untuk kriteria-kriteria yang diperlukan dan ditetapkan adalah sebagai berikut: 1. Mudah digunakan 2. Dapat dilakukan proses manufaktur 3. Biaya manufaktur rendah 4. Mudah dalam perakitan 5. Material mudah diperoleh 6. Perawatan mudah 7. Ergonomis 8. Rancangan sederhana 50

18 Kriteria-kriteria tersebut diatas kemudian dilakukan penilaian dengan membandingkan data-data tersebut kedalam suatu tabel matrik yang didalamnya membandingkan antara pengembangan konsep pertama, pengembangan konsep kedua, serta pengembangan konsep ketiga serta konsep referensi. Ketiga konsep tersebut akan dilakukan perbandingan dengan menggunakan sistem matrik yang disebut juga dengan matrik penyaringan konsep. Tabel yang telah dibuat tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 3.8 Penyaringan Konsep Kriteria Konsep I II III Referensi Mudah dioperasikan Dapat dilakukan proses manufaktur Mudah dalam perakitan Biaya manufaktur rendah Material mudah diperoleh Perawatan mudah Ergonomis Rancangan sederhana Jumlah Jumlah Jumlah Total nilai Rangking Dilanjutkan? Tidak Ya Tidak - Setelah dilakukan penilaian dengan menggunakan tabel matrik penyaringan konsep maka, didapat hasil-hasil sebagai berikut : bahwa konsep dua (system 51

19 menggunting) merupakan konsep yang terbaik dibandingkan dengan konsep pertama dan ketiga. 14. Penilaian Konsep Pada tahap ini, penulis akan menentukan bobot relative dari masing-masing kriteria dan memberikan penjelasan lebih rinci pada perbandingan konsep. Pemberian bobot didasarkan atas daftar prioritas kebutuhan atau permintaan pelanggan dan kebutuhan perusahaan itu sendiri (Made Londen Batan, 2007 ) Penilaian ini dilakukan untuk mendapatkan konsep yang terbaik dari kedua konsep tersebut yang nantinya akan dikembangkan lebih lanjut. Penilaian konsep dilakukan dengan memberikan bobot pada masing-masing kriteria dan sebagai referensinya adalah konsep rangking 1(satu) pada tahap penyaringan konsep. Untuk Pemberian bobot dimulai dengan angka terendah yaitu 1(satu) dan nilai tertinggi yaitu 5(lima). Pengelompokan rate dan batasan dapat dilihat pada uraian dibawah ini. a. Rating 1 diberikan jika konsep yang dikembangkan sangat kurang baik dibandingkan dengan referensi b. Rating 2 diberikan jika konsep yang dikembangkan kurang baik dibandingkan dengan referensi c. Rating 3 diberikan jika konsep yang dikembangkan sama baik dibandingkan dengan referensi d. Rating 4 diberikan jika konsep yang dikembangkan lebih baik dibandingkan dengan referensi 52

20 e. Rating 5 diberikan jika konsep yang dikembangkan sangat baik dibandingkan dengan referensi Langkah selanjutnya adalah memasukan masing-masing rating kedalam tabel berikut ini. Tabel 3.9 Matrik Penyaringan Konsep Kriteria Kriteria Seleksi Bobot Rating Nilai Bobot Rating Nilai Bobot Mudah dioperasikan 5% 3 0,15 3 0,15 Dapat dilakukan proses manufaktur 10% 3 0,3 3 0,3 Biaya Manufaktur rendah 15% 3 0,45 3 0,45 Mudah dalam Perakitan 15% 3 0,45 5 0,75 Material mudah diperoleh 5% 3 0,15 3 0,15 Perawatan mudah 15% 3 0,45 4 0,6 Ergonomis 20% 3 0,6 4 0,8 Rancangan sederhana 15% 3 0,45 5 0,75 Total nilai 100% Rangking Dilanjutkan? Konsep Referensi 3 2 No II 3,95 1 Dikembangkan Dengan mengacu pada hasil tabel 3.9 diatas bahwa konsep yang lebih unggul yang menempati rangking 1(satu) adalah konsep 2, sehingga Konsep yang akan dikembangkan tersebut adalah konsep yang dapat dilihat pada gambar berikut ini. 53

21 Gambar 3.13 Mesin Pencacah Sampah Plastik yang akan dikembangkan 3.4 Analisa Perhitungan 1. Gaya pemotongan Untuk mendapatkan gaya memotong, telah dilakukan uji coba pemotongan sebanyak 10 kali dengan menggunakan gunting yang tajam, timbangan dan bahan plastik. Proses uji coba dilakukan langsung di atas timbangan. Material plastik yang diuji memiliki ketebalan 2mm. 54

22 Gaya tangan Ftg Gaya potong Fgt A Material plastik plastik l 1 =52 l 2 =18 Gambar 3.14 Uji Coba Pemotongan Hasil uji coba gaya untuk memotong (F tg ) dapat dilihat pada tabel 3.10 berikut ini: Tabel 3.10 Hasil Uji coba Pemotongan dengan Timbangan Proses Angka timbangan (kg)

23 Berdasarkan hasil uji coba yang telah dilakukan, angka timbangan yang diambil sebagai gaya tangan (F tg ) adalah angka yang tertinggi, jadi (F tg ) yang diambil adalah 7 kg. Jadi, gaya pemotongan (F gt ) = Ftg.l1 l2 = 7x52 18 = 20.2 kg 21 kg. 2. Penentuan jumlah putaran yang dibutuhkan poros pencacah (n 2 ) Berangkat dari kapasitas yang telah diketahui yaitu kg/jam, maka dapat dihitung putaran yang dibutuhkan untuk mencacah sampah plastik. Kapasitas Mesin : kg/jam 30 kg Jadi kapasitas per menitnya adalah 60 = 0,5 kg/menit Untuk mendapatkan jumlah putaran pada poros pencacah dilakukan uji coba pemotongan pada lembaran plastik seberat 0,5 kg dengan ketebalan plastik 0,3~2 mm. Uji coba yang dilakukan menggunakan plastik dengan ketebalan 2mm. Hasil uji coba: jumlah potongan untuk plastik 2 mm Jumlah potongan untuk plastik 0,3 mm = 132 potongan = 132 x = 924 potongan Jadi, putaran pada poros pencacah (n 2 ) yaitu: 56

24 3. Penentuan momen puntir yang dibutuhkan (Mp 2 ) Gambar 3.15 Momen Puntir yang Terjadi pada Poros Pencacah Data yang diketahui: Fgt = 21 kg r = 135 mm Konstruksi mata potong 2 pisau pada satu baris. Jadi momen puntir yang dibutuhkan (Mp 2 ) = 2 x Fgt x r = 2 x 21 x 135 = 5670 kg.mm = Nmm = 56,7 Nm 4. Penentuan daya motor yang dibutuhkan (P 2 ) Data yang diketahui: Mp 2 = 56,7 Nm n 2 = 308 rpm Maka, daya motor yang dibutuhkan (P) = Mp 2.n = 56,7 x = 1,828 kw = 1828 watt. 57

25 5. Penentuan motor yang akan digunakan Data yang diketahui: n 2 = 308 rpm Untuk mendapatkan putaran yang sama dengan kebutuhan sangatlah sulit, maka dari itu dicari putaran motor yang mendekati dengan kebutuhan. Berdasarkan survei, putaran motor yang tersedia dipasaran yang mendukung dengan kebutuhan adalah: Putaran (n 1) = 1450 rpm ratio yang digunakan = = n 1 n = 4,7 4 Mp 2 = Nmm Berdasarkan ratio yang ada dapat dicari asumsi momen puntir dan daya yang akan digunakan, yaitu: Mp 1 Mp 2 = 1 4 maka, Mp 1 = Mp 2 4 = = Nmm = 14,17 Nm P = = Mp 1.n ,17 x = 2,152 kw = 2152 watt 58

26 Diketahui bahwa 1pk = 746 watt, maka: = 2,8 pk 3 pk. Jadi motor yang digunakan adalah 3 pk dengan spesifikasi: Putaran (n 1 ) = 1450 rpm Daya motor(p) = 3pk x 746 = 2238 watt. Momen puntir(mp 1 ) = 9550 x P = 9550 x 2238 n = Nmm. 6. Penentuan poros pencacah F A F N F N F B Ftr 25 36, ,5 500 Gambar 3.16 Gaya-gaya yang Terjadi pada Poros Pencacah Kasus pembebanan yang diterima oleh poros pencacah pada mesin pencacah sampah plastik adalah kasus pembebanan dinamis berulang atau kasus II. 7. Gaya yang bekerja pada sabuk Untuk menghitung diameter poros yang akan digunakan, sebelumnya perlu dihitung besar gaya yang bekerja pada sabuk(belt). 59

27 Gaya yang bekerja pada belt adalah gaya tarik (F tr ). Gaya tarik efektif (F tr ) untuk menggerakkan puli yang digerakkan adalah: Ftr = Mp Ød 1 Pencacah Ftr Mp 1 = Nmm Ød 1 = 100 mm Penggerak Gambar 3.17 Gaya Tarik yang Bekerja pada Sabuk Data yang diketahui: Mp 1 = Nmm, dimana Mp 1 merupakan momen puntir bekerja pada motor, dan Ød1 = 100 mm (asumsi diameter poros puli) Maka dapat diketahui besar gaya tarik yang terjadi pada sabuk, yaitu: Ftr = Mp Ød1 = = 294,78 N Jadi, gaya tarik (Ftr) yang terjadi pada sabuk adalah 294,78 N. 60

28 1) Analisis gaya-gaya dan momen yang terjadi pada poros a. Perhitungan gaya-gaya pada poros Diketahui data: Bahan Poros yang digunakan St.42 (tabel Kekuatan Bahan) α 0 = 0,69 τbij = 32 N/mm 2 (32-47) Mp = Ftr = F N = Nmm 294,78 N 210 N α = 10 F U = F N cos α = 210 cos 10 = 206,8 N F R = F N sin α = 210 sin 10 = 36,46 N Ftr x Ftr y F Ay F Ax F U1 F R1 F U2 F R2 F Bx F By Gambar 3.18 Kesetimbangan Gaya-gaya 61

29 Kesetimbangan gaya-gaya: F x =0 ; Ftr x F Ax F R1 F R2 + F Bx = 0 294,78 F Ax 36,46 36,46 + F Bx = 0 - F Ax + F Bx = -221,86N... (1) F y = 0 ; -Ftr y + F Ay F U1 F U2 + F By = 0-294,78 + F Ay 206,8 206,8 + F By = 0 F Ay + F By = 708,38 N.... (2) Sumbu x-z: Diagram Benda Bebas (DBB): F Ax F R1 F R2 Ftr x F Bx Gambar 3.19 Diagram Benda Bebas (sumbu x-z) Dari DBB tersebut, dapat dianalisis kesetimbangan gaya-gaya yang terjadi pada sumbu x-z untuk mendapatkan nilai F Ax dan F Bx, yaitu: M A = 0 ; Ftr x (36,5) + F R1 (118) + F R2 (288) F Bx (406) = 0 294,78(36,5)+36,46(118) + 36,46(288) F Bx (406) = , , , F Bx = , F Bx = 0 - F Bx = , F Bx = 62,96 N 62

30 Substitusi nilai F Bx = 62,96 N ke pers.1 - F Ax + F Bx = -221,86 N - F Ax = -221,86 62,96 F Ax = 284,82 N Diagram Gaya Geser: Gambar 3.20 Diagram Gaya Geser (sumbu x-z) Diagram Momen Bengkok: Gambar 3.21 Diagram Momen Bengkok (sumbu x-z) Mb maks yang terjadi pada sumbu x-z = N Sumbu y-z: Diagram Benda Bebas (DBB): Ftr y F U1 F U2 F Ay F By Gambar 3.22 Diagram Benda Bebas (sumbu y-z) 63

31 Dari DBB tersebut, dapat dianalisis kesetimbangan gaya-gaya yang terjadi pada sumbu y-z untuk mendapatkan nilai F Ay dan F By, yaitu: M A = 0 ; -Ftr y (36,5) + F U1 (118) + F U2 (288) F By (406) = 0-294,78(36, ,4( ,4288) F By (406) = , , ,4 406 F By = , F By = 0 F By = 73201, F By = 180,29 N Substitusi nilai F By = 180,29 N ke pers.2 F Ay + F By = 708,38 N F Ay = 708,38 180,29 F Ay = 528,09 N Diagram Gaya Geser: Gambar 3.23 Diagram Gaya Geser (sumbu y-z) Diagram Momen Bengkok: Gambar 3.24 Diagram Momen Bengkok (sumbu y-z) Mb maks yang terjadi pada sumbu y-z = N 64

32 b. Momen pada poros Mb total = (Mb x z ) 2 + (Mb y z ) 2 = (11936) 2 + (21275) 2 = Nmm Jadi, momen bengkok total yang terjadi (Mb total) = 24394,54 Nmm Momen Gabungan (M R ) M R antara momen bengkok dan momen puntir: M R = Mb 2 + 0,75(α0. Mp) 2 = 24394, ,75(0, ) 2 = Nmm c. Diameter poros (d): d 3 M R 0,1. τ bij ,85 0, mm ø35 mm (aman) d. Tegangan yang terjadi pada poros Dari analisis gaya yang terjadi, tegangan yang terjadi adalah tegangan gabungan, yaitu tegangan bengkok maksimum dan tegangan puntir. Tegangan bengkok izin σ bij St.42 = 32 N/mm 2 Tegangan bengkok maksimum: σb = Mb max Wb = 24394,54 0,1 (d) 3 = 24394,54 0,1 (35) 3 = 5,68 N/mm 2 65

33 Tegangan Puntir: τ p = Mp Wp = = ,2 (d) ,2 (35) 3 = 6,61 N/mm 2 Tegangan gabungan: σ gab = σb 2 + 3(α 0. τ p ) 2 σ bij = 5, (0,69. 6,61 ) 2 = 9,72 N/mm 2 32 N/mm 2 8. Penentuan ukuran puli yang digunakan Berangkat dari ratio yang telah ditetapkan yaitu 1 : 4, maka penulis melakukan pemilihan ukuran puli yang akan digunakan. Pencacah n 2 = 363 rpm Mp 2 = Ratio 1 : 4 Penggerak n 1 = 1450 rpm Mp 1 = Gambar 3.25 Perbandingan Puli Pencacah dan Penggerak 66

34 1) Pemilihan Penampang puli Dari data sebelumnya didapat daya motor dan putaran motor serta putaran yang di inginkan untuk mencacah, yaitu: Daya (P) = 2238 watt = 2,23 kw Putaran (n 1 ) = 1450 rpm Putaran (n 2 ) = 363 rpm Asumsi; Data lain yang harus diasumsikan adalah jarak sumbu poros C (mm) dan panjang keliling sabuk L (mm), yaitu: Jarak sumbu poros (C) = 500 mm Panjang keliling sabuk (L) = 800 mm Untuk mendapatkan penampang sabuk V yang sesuai diperlukan daya rencana (P d ) dan putaran poros penggerak (n 1 ). Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang akan diteruskan dengan factor koreksi dalam tabel 5.1 pada lampiran I (f c = 1,3). Maka, daya rencana P d = f c. P = 1, = 2,89 kw Dari tabel 5.3 (lampiran II), jenis puli yang digunakan adalah Type A; dari tabel 5.4 (lampiran II), diameter puli yang dianjurkan d = 95 mm; dari tabel 5.2 (lampiran II), didapat: k = 4,5; ko = 8 ; e = 15 dan f =

35 2) Diameter Puli Diameter jarak bagi (d) : a. Puli kecil : d p = d = 95 mm b. Puli besar : D p = D = d. n 1 = n = 380 mm Diameter dalam (d in ) : a. Puli kecil : d B = d ( 2 ko ) = 95 ( 2. 8 ) = 79 mm b. Puli besar : D B = D ( 2 ko ) = 380 ( 2. 8 ) = 364 mm Diameter luar (D): a. Puli kecil : d k = d + ( 2 k ) = 95 + ( 2. 4,5 ) = 104 mm b. Puli besar : D k = D + ( 2 k ) = ( 2. 4,5 ) = 389 mm 3) Kecepatan V = π.d.n = π = 7, 21 m/dt Syarat V < 30 m/dt = 7,21 m/dt < 30 m/dt.(baik) 4) Gaya Keliling Ft = 102. P d v = 102.2,89 7,21 = 40,88 kg 5) Panjang Sabuk Mempertimbangkan konstruksi yang di inginkan, jarak antara pusat puli tidak lebih dari 500 mm. 68

36 L = 2C + π 2 (D + d) + (D d)2 4c L = π 2 ( ) + (380 95) L = , ,61 L = 1786,73 mm Dari data tersebut di dapat nomor sabuk : 1786,73 25,4 = 70,34 inchi 71 Karena nomor sabuk pada umumnya dalam inchi maka nomor sabuk yang digunakan = 71 (Sularso,1997) Sehingga penjang sabuk yang sebenarnya : L = 71 x 25,4 = 1803,4 mm 6) Jarak sumbu poros sebenarnya b = 2L π (D+d) b = ,14 ( ) b = 2113,74 mm maka panjang jarak sumbu poros sebenarnya : C = b+ b2 8(D d) 2 8 C = 2113, ,742 8(380 95) 2 8 C = 508,46 mm 69

37 7) Sudut kontak = π = π (D d) c (380 95) 500 = 147,35 0 8) Kapasitas daya tiap sabuk Untuk harga Po 1 dan Po 2 di dapat dari tabel 5.5. (Sularso, 1997) Dan dari tabel tidak ada untuk putaran 1450 rpm, maka di ambil putaran yang mendekati yaitu 1400 rpm, dari data di tabel didapat: Penampang A ; Po 1 = 0,31, standar. Po 2 = 0,18,harga tambahan karena perbandingan putaran ( n 1 n 2 = = 4) Maka Po = Po 1 + Po 2 = 0,31 + 0,18 = 1,49 kw 9) Jumlah Sabuk yang digunakan N = P d P o.k o = 2,89 1,49.0,917 = 2,1 2 Maka jumlah sabuk yang digunakan 2 buah. 10) Lebar puli B = 2f + ( N-1) e = (2-1) 15 = 35 mm 70

38 11) Daerah penyetelan jarak sumbu poros Untuk menentukan daerah penyetelan sumbu poros di peroleh dari tabel 5.8, dimana ΔCt adalah panjang maksimum dan ΔCi adalah panjang minimum sehingga: C + Ct Ci = C Maka daerah penyetelan jarak sumbu poros = 488,46 ~ 558,46 mm. Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, didapat kesimpulan sebagai berikut: Sabuk : Type A No.71 dengan L = 1803 mm Jarak sumbu poros : C = 488,46 558,46 mm Ukuran puli : ød = 95 mm ød = 190 mm B = 35 mm 3.5 Analisa Software Untuk memastikan bahwa produk yang dirancang aman, maka untuk sistem pencacah dianalisis menggunakan softwere Solid work. Pada gambar analisa dengan menggunakan software solidwork, warna merah menunjukkan daerah rawan atau titik kritis. Alat potong hasil rancangan setelah dianalisis seperti gambar 3.26, dengan diberikan beban yang besar hanya mengalami sedikit titik kritis pada bagian lubang pengikatnya. Hal ini menunjukkan bahwa rancangan alat potong ini aman untuk digunakan pada beban yang berat. 71

39 Gambar 3.26 Analisis Alat Potong dan Poros Utama Untuk poros pencacah hasil rancangan, setelah dianalisis dengan diberikan beban terlihat jelas tidak terdapat warna merah yang menandakan titik kritis pada poros akan tetapi ada kemungkinan akan mengalami bengkok seperti yang terlihat pada gambar Untuk penggunaan sekala kecil pada mesin pencacah sampah plastik poros pencacah ini cukup aman untuk digunakan. Gambar 3.27 Assembly Alat Potong 3.6 Analisa RULA Mesin Pencacah Sampah Plastik RULA (Rapid Upper Limb Assessment) merupakan suatu tool yang berbentuk survey untuk mengidentifikasikan pekerjaan yang menyebabkan resiko cedera kumulatif (Cummulative Trauma Disorders/CTD) melalui analisis postur, gaya, dan penggunaan otot. Tool ini merupakan screening tool yang mendetail 72

40 untuk menguji kecenderungan pekerja terhadap resiko cedera pada postur, gaya, penggunaan otot, dan pergerakan pekerja pada saat melakukan pekerjaannya. Hasil analisis akan mengindikasikan derajat kencenderungan pekerja mangalami resiko tersebut dan menyediakan metode untuk prioritas kerja untuk membantu dalam investigasi pekerjaan lebih lanjut. Tool ini tidak memberikan rekomendasi yang spesifik terhadap modifikasi pekerjaan. Tool ini dirancang untuk menjadi survey yang mudah digunakan dan cepat yang dapat menjawab keperluan akan analisis yang lebih detail. Analisa RULA dilakukan pada kondisi operator sedang memasukkan sampah plastik kedalam mesin pencacah. A Upper Arm 4 Lower Arm 2 Muscl Force Wrist Wrist 2 B 4 Neck 1 Trunk Leg 1 Gambar 3.28 Skema penilaian risiko dengan RULA 73

41 Dari hasil analisis RULA didapat score C adalah 5 dan score D adalah 2, sehingga didapat nilai total score adalah 4. Ini berarti bahwa sikap kerja berada diantara range gerakan yang ditentukan. Akan tetapi untuk kerja berulang-ulang investigasi lebih lanjut diperlukan. Untuk mengatasi masalah berulang diatas, disarankan agar operator memasang meja atau landasan sebagai pijakan agar kondisi operator tidak banyak menunduk. Hal ini akan mengurangi tingkat risiko cidera otot. 3.7 Hasil Akhir Analisa Dari beberapa analisa yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Konsep mesin dengan sistem menggunting dipilih sebagai konsep yang lebih unggul dari 3 konsep yang dikembangkan setelah melalui tahapan pemilihan dan penilaian konsep. Sistem pencacah pada konsep ini berupa pisau potong yang terdiri dari 6 pisau putar dan 4 pisau tetap yang digerakkan dengan motor penggerak. Sistem penggerak yang digunakan pada konsep ini adalah dengan menggunakan puli dan sabuk. 2. Berdasarkan atas permintaan customer, mesin pencacah sampah plastik ini dibuat dengan dimensi 500x700x1000mm dan cutting size (hasil pemotongan) mm, bahan pisau potong yang digunakan untuk mencacah adalah baja pegas. Mesin ini dioperasikan dengan menggunakan energi motor listrik dengan kapasitas mesin 25~30kg/jam dan kemampuan mencacah plastik dengan ketebalan 0.2~2mm. 74

42 3. Berdasarkan analisa perhitungan didapat data sebagai berikut: No Item Analisa Hasil analisa 1 Kapasitas Motor 3 HP 2 Jenis Sabuk Panjang sabuk 3 Spesifikasi Puli 4 Spesifikasi Poros Pencacah V-Belt Type A No mm ød = 95 mm ød = 380 mm B = 35 mm Ø30mm Bahan St Berdasarkan analisa software solidwork dengan menggunakan Simulation Express pada alat potong dan poros pencacah, bentuk, dimensi dan material yang digunakan masuk dalam kategori AMAN untuk kapasitas mesin 25 kg. 5. Berdasarkan analisa RULA, bentuk dan dimensi hasil rancangan sudah sesuai dengan nilai-nilai ergonomis tapi perlu perbaikan, karena sikap kerja berada diantara range gerakan yang ditentukan akan tetapi untuk kerja berulang-ulang investigasi lebih lanjut diperlukan. 75