DESAIN DAN UJI TEKNIS SISTEM MEKANIK MESIN SORTASI BUAH MANGGIS MUHARFIZA

Transkripsi

1 DESAIN DAN UJI TEKNIS SISTEM MEKANIK MESIN SORTASI BUAH MANGGIS MUHARFIZA SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 006

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Desain dan Uji Teknis sistem Mekanik Mesin Sortasi Buah Manggis adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir tesis ini. Bogor, 13 Oktober 006. Muharfiza F

3 ABSTRAK MUHARFIZA. F Desain dan Uji Teknis Sistem Mekanik Mesin Sortasi Buah Manggis. Dibimbing oleh SUROSO dan I WAYAN BUDIASTRA. Manggis merupakan salah satu produk perkebunan unggulan Indonesia dengan nilai ekspor yang mencapai US$9.31 juta pada tahun 003. Untuk tetap meningkatkan dan mempertahankan nilai ekspor ini diperlukan penanganan sortasi yang baik. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi dewasa ini, proses sortasi dan pemutuan buah manggis banyak dikembangkan secara otomatis menggunakan bantuan komputer. Ini didorong oleh terbatasnya kemampuan dan waktu manusia untuk dapat melakukan penyortiran serta berbedanya persepsi setiap penyortir. Pemutuan buah manggis yang sedang dikembangkan dewasa ini adalah pemutuan kualitas bagian dalam dari buah seperti tingkat kematangan, rasa maupun kerusakan. Hingga saat ini, alat sortasi manggis secara otomatis belum ada. Oleh itu diperlukan perekayasaan alat penyortir yang dapat bekerja secara otomatis dan akurat mulai dari pemasukkan buah sampai dengan penampungan hasil sortasi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang (kapasitas, daya, sistem transmisi dan poros), membangun (rangka, unit pengolahan citra, unit ultrasonik dan sistem transportasi) serta menguji sistem mekanik alat sortasi buah manggis. Sistem mekanik terdiri dari rangka, motor AC, mangkuk sebanyak buah, sistem transmisi dan rantai konveyor. Puli yang dipakai bertipe 16H dan 41H dengan nomor nominal sabuk gilir 350H untuk penggerak reducer dan 410H untuk penggerak konveyor, sedangkan untuk poros yang dipilih berbahan S45C dengan diameter 31.5 mm. Bahan yang digunakan untuk rangka utama dan pengolahan citra adalah rectangular tube 40 mm 40 mm dengan ukuran keseluruhan 400 mm 500 mm dan tinggi 1480 mm. Unit ultrasonik terbuat dari bahan aluminium dengan tebal 10 mm dan mempunyai ukuran 100 mm 400 mm dengan tinggi 500 mm. Sistem transportasi dirancang dari rantai RS40 serta sproket 40B60 dengan kecepatan pergerakan rantai m/s. Hasil analisa lenturan didapat lendutan yang terjadi sebesar 1.7 mm dengan lendutan ijin 6 mm pada titik P 3 dengan beban kg mm sehingga secara keseluruhan rangka mesin sortasi manggis ini aman dan layak untuk dipergunakan. Mesin sortasi manggis ini dapat menggiring manggis hingga ke akhir jalur transportasi sebanyak 600 buah per jam, daya yang dipakai Hp dengan putaran motor 1405 rpm sehingga diperlukan reducer 1:40 sebagai pereduksi.

4 DESAIN DAN UJI TEKNIS SISTEM MEKANIK MESIN SORTASI BUAH MANGGIS MUHARFIZA Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 006

5 Judul Penelitian Nama Mahasiswa NRP : Desain dan Uji Teknis Sistem Mekanik Mesin Sortasi Buah Manggis : Muharfiza : F Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. H. Suroso, M.Agr Ketua Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr Anggota Diketahui a.n. Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Sekretaris, Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Dr. Ir. H. Suroso, M.Agr Tanggal Ujian: 13 Oktober 006 Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS Tanggal Lulus:

6 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 Nopember 1979 dari ayah Rizal Saleh, SE dan ibu Hafnizar Hasan. Penulis merupakan putra pertama dari tiga bersaudara. Tahun 1997 penulis lulus dari SMU Negeri 57 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Universitas Syiah Kuala melalui jalur Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri (UMPTN). Penulis diterima pada Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Pertanian dan selesai pada tahun 003, ditahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa pascasarjana di Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian pada Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan Pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional (BPPS) tahun 004 selama 18 bulan dan bantuan dari PEMDA NAD pada tahun 004 dan tahun 005.

7 PRAKATA Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul Desain dan Uji Teknis Sistem Mekanik Mesin Sortasi Buah Manggis. Tesis ini merupakan hasil penelitian yang telah penulis laksanakan mulai bulan September 005 Juli 006. Perancangan dilakukan dengan menggunakan bantuan software komputer, perakitan dilakukan di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Departemen Pertanian RI di Serpong sedangkan untuk penyetelan dan pengujian dilakukan di Laboratorium Metatron Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini merupakan bagian dari Program Hibah Pasca yang terdiri dari beberapa bagian penelitian, penulis termasuk dalam bagian manufakturing dengan kegiatan merancang, merakit dan menguji transportasi mesin sortasi tersebut. Penulis menghaturkan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak Dr. Ir. H. Suroso, M.Agr selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Bapak Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahannya dari awal penelitian hingga selesainya penulisan tesis ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr selaku Penguji Luar Komisi yang telah banyak memberikan masukan dan pengayaan dalam tesis ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Bapak Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M. Agr yang telah banyak membantu penulis dalam memberikan masukan secara langsung maupun tidak langsung. Ucapan terima kasih juga penulis haturkan kepada Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional, yang telah memberikan biaya bantuan pendidikan pascasarjana (BPPS) selama 18 bulan, kepada Rektor Universitas Gunung Leuser serta kepada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, yang juga telah memberikan bantuan biaya penelitian dalam program Hibah Tim Pascasarjana hingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan ini. Ucapan terima kasih selanjutnya penulis haturkan kepada Bapak Sulyaden sebagai teknisi di Bengkel Departemen Teknik Pertanian IPB, kepada rekan-rekan penulis: Mas Wagimin, Mas Andre, B Ade, B Wein, B Samsul, B Din, P Sandra, B Ayus, B Can, C Mun, Bayu, Iqbal dan Mala yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian tesis ini, serta teman-teman di IKAMAPA yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Selanjutnya ucapan terima kasih yang teramat dalam penulis haturkan kepada istri penulis tercinta Yudia Handayani, SE yang selalu mendoakan, mencurahkan kasih sayang dan mendorong penulis untuk berhasil. Tidak lupa do a penulis kepada Ayahanda Rizal Saleh, SE dan Ibunda penulis Hafnizar Hasan yang telah melahirkan, membesarkan serta mendidik penulis juga kedua adik tercinta Drh. Dian Keumala dan Citra Dewi Keumala. Selanjutnya terima kasih kepada Mertua Penulis, Keluarga Besar di Jakarta dan Banda Aceh. Bogor, 13 Oktober 006 Muharfiza

8 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI x DAFTAR TABEL xiii DAFTAR GAMBAR xiv DAFTAR LAMPIRAN xv PENDAHULUAN Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 3 Manfaat Penelitian 3 TINJAUAN PUSTAKA Manggis 4 Mesin Sortasi 6 TAHAPAN PENELITIAN Identifikasi Masalah 8 Gagasan Awal 8 Pengembangan dan Penyempurnaan Gagasan 8 Analisis 9 Pelaksanaan 9 PENDEKATAN DESAIN Desain Fungsional 11 Rangka 11 Unit penggerak 1 Unit pengolahan citra 1 Unit ultrasonik 1 Unit pendoromg 1 Unit penampung 13 Desain Struktural 13 Unit penggerak 13 Konstruksi rangka 13 Unit pengolahan citra 14 Unit pengolahan ultrasonik 14 Unit penampung 14

9 xi METODOLOGI PENELITIAN 16 Waktu dan Tempat 16 Alat dan Bahan 16 Analisis Perencanaan 16 Perencanaan kapasitas 16 Perencanaan kebutuhan daya 16 Faktor keamanan 17 Perencanaan sistem transmisi sabuk gilir (timming belt) 19 Perencanaan poros dan pasak 3 Analisis lenturan (bending analysis) 9 Sistem transportasi buah 30 Uji Teknis 31 Analisa kapasitas mesin 31 HASIL PERANCANGAN Perencanaan Kapasitas 3 Perhitungan Daya yang Dibutuhkan 3 Perhitungan Transmisi Sabuk Gilir 3 Perhitungan sabuk gilir untuk menggerakkan reducer 33 Perhitungan sabuk gilir untuk menggerakkan konveyor 38 Perhitungan Poros dan Pasak 4 Perencanaan pemilihan poros dengan beban puntir 4 Perencanaan pemilihan pasak dan alur pasak 45 Analisa Lenturan 47 Perhitungan gaya akibat beban terpusat 49 Perhitungan momen jarak 50 Perhitungan kontrol tegangan dan lendutan 53 HASIL DAN PEMBAHASAN Daya Penggerak yang Digunakan 55 Transmisi Sabuk Gilir 56 Poros dengan Beban Puntir dan Pasak 58 Rangka Utama, Pengolahan Citra dan Ultrasonik 59 Bak Penampung 61 Mangkuk dan Sistem Transportasi 6 Penguat Tegangan Rantai 64 Rancangan Solenoid 65 Analisa Lenturan 65

10 xii Hasil Uji Teknis 67 SIMPULAN Simpulan 68 Saran 68 DAFTAR PUSTAKA 69

11 DAFTAR TABEL Halaman 1 Komposisi kandungan nilai gizi buah manggis per 100 gr 1 Perkembangan ekspor buah manggis Indonesia tahun Persyaratan mutu manggis segar 5 4 Baja paduan untuk poros 3 5 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros 4

12 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diameter poros standar 7 Faktor konsentrasi tegangan ß untuk pembebanan puntir statisdari suatu poros bulat dengan pengecilan diameter yang diberi filet 73 3 Faktor konsentrasi tegangan a untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi filet 73 4 Pemilihan untuk ukuran pasak dan alur pasak 74 5 Faktor koreksi K? 75 6 Daerah penyetelan jarak sumbu poros 75 7 Tipe, ukuran dan pemakaian sabuk gilir 76 8 Kapasitas daya yang ditransmisikan setiap inchi (5.4 mm) lebar sabuk gilir P o (kw) 77 9 Nomor nominal, jumlah gigi dan panjang untuk sabuk gilir standar Faktor koreksi untuk berbagai JGT (Jumlah Gigi Terkait) Motor listrik dan reducer 80 1 Rancangan rangka utama Rancangan unit pengolahan citra 8 14 Rancangan unit ultrasonik Rancangan dudukan solenoid Rancangan mangkuk Rancangan bak penampung Rancangan sistem transmisi Gambar sistem transportasi buah 88 0 As dan sproket tensioner 89 1 Mesin sortasi hasil rancangan 90 Gambar unit ultrasonik hasil rancangan 90 3 Gambar unit pengolahan citra hasil rancangan 91

13 xvi 4 Gambar solenoid 91 5 Gambar bak penampung mutu super dan mutu Gambar bak penampung mutu 9 7 Mangkuk dan sistem transportasi hasil rancangan 93 8 Poros dan sproket pengiring 93 9 Roda rotasional Roda statis 94

14 PENDAHULUAN Latar Belakang Potensi dan peluang pasar industri buah-buahan dewasa ini terus meningkat, hal ini disebabkan antara lain karena meningkatnya jumlah konsumen, pendapatan dan kesadaran masyarakat akan pentingnya gizi khususnya buah manggis seperti terlihat dalam Tabel 1. Untuk mengimbangi konsumsi ini dibutuhkan produk yang sesuai dengan keinginan konsumen yaitu berkualitas baik dan mutu buah yang seragam. Tabel 1 Komposisi kandungan nilai gizi buah manggis per 100 gr (Departemen Kesehatan. 1980) Jenis Gizi Air Kalori Karbohidrat Serat Kasar Lemak Protein Abu Kalsium Fosfor Zat Besi Vitamin B: Thiamin Vitamin B: Riboflamin Vitamin B: Niacin Vitamin C Nilai Gizi 79.7 gr 76 kal 18.6 gr 1.3 gr 0.8 gr 0.7 gr 0. gr 18 mgr 11 mgr 0.3 mgr 0.06 mgr 0.01 mgr 0.04 mgr mgr Salah satu tanaman yang mempunyai prospek baik dalam pemasaran dalam dan luar negeri adalah manggis. Produksi manggis Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan hingga tahun 003. Pada tahun 000 Indonesia mampu memenuhi pangsa ekspor sebesar kg, tahun 001 sebesar kg, tahun 00 sebesar kg, tahun 003 adalah titik tertinggi dalam volume ekspor buah manggis hingga mencapai kg sedangkan pada tahun 004 terjadi penurunan volume ekspor menjadi kg. Dari total produksi manggis yang dihasilkan oleh petani Indonesia, hanya sekitar 50% yang layak ekspor dibandingkan dengan Thailand dan Malaysia yang mencapai 83%. Hal ini disebabkan karena penanganan pasca panen mulai dari

15 pemetikan, penyortiran, penggunaan zat antitranspiran hingga pendistrubusian manggis yang belum maksimal sehingga tidak dapat memenuhi syarat ekspor. Tabel Perkembangan ekspor buah manggis Indonesia tahun (Badan Pusat Statistik. 005) Tahun Volume Nilai (kg) (US$) , , , , , Salah satu tahapan kegiatan pasca panen untuk memenuhi syarat ekspor komoditas buah-buahan adalah proses sortasi dan pemutuan. Proses sortasi dan pemutuan merupakan suatu proses pemisahan produk berdasarkan mutu yang diperoleh pada pencirian sifat fisik produk yang berhubungan dengan faktor mutu produk tersebut. Saat ini penyortiran buah dilakukan secara manual yaitu dengan perkiraan-perkiraan berdasarkan pengalaman. Pada umumnya buah yang disortir berdasarkan ukuran, berat dan warna buah sehingga mempunyai beberapa keterbatasan salah satunya adalah tidak dapat diketahuinya kualitas dalam dari buah tersebut. Tetapi untuk menyiasatinya, petani melakukan pengujian kualitas dalam buah secara destruktif yaitu dengan mengambil beberapa sampel secara acak yang kemudian dirusak untuk dapat mengetahui kualitas bagian dalamnya. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi dewasa ini, proses sortasi dan pemutuan banyak dikembangkan dengan sistem otomatisasi yaitu dengan menggunakan bantuan komputer. Hal ini disebabkan karena terbatasnya kemampuan dan waktu manusia untuk dapat melakukan penyortiran dan perbedaan persepsi setiap penyortir. Pemutuan buah yang sedang dikembangkan dewasa ini adalah pemutuan kualitas bagian dalam buah seperti tingkat kematangan, rasa maupun kerusakan. Hingga saat ini alat sortasi manggis secara otomatis belum ada sehingga diperlukan alat penyortir manggis yang dapat bekerja secara otomatis dan akurat mulai dari pemasukkan buah sampai dengan penampungan hasil sortasi sehingga dapat meningkatkan produktifitas dalam proses produksi.

16 3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem mekanik (kapasitas, daya, sistem transmisi dan poros), membangun (rangka, unit pengolahan citra, unit ultrasonik dan sistem transportasi) serta menguji sistem mekanik alat sortasi buah manggis. Manfaat Penelitian Penelitian ini bermanfaat sebagai pembuka wawasan bagi para perancang untuk dapat mengembangkan mesin sortasi khususnya buah manggis sehingga didapat hasil rancangan mesin sortasi buah manggis yang lebih kompleks dan akurat. Selain itu penelitian ini juga bermanfaat bagi eksportir dalam melakukan penyortiran buah untuk tidak dilakukan secara manual sehingga hasil penyortiran lebih akurat dan seragam sehingga dapat meningkatkan volume ekspor.

17 TINJAUAN PUSTAKA Manggis Menurut Juanda dan Cahyono (000). Tanaman manggis dalam tata nama tumbuhan atau taksonomi tumbuhan diklasifikasikan sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Gutiferanales Famili : Guttiferae Genus : Garcinia Spesies : Garcinia mangostana L. Manggis merupakan tanaman buah yang berupa pohon yang berasal dari hutan tropis yang teduh dikawasan Asia Tenggara, dari Asia Tenggara tanaman ini menyebar ke daerah Amerika Tengah dan daerah tropis lainnya seperti Srilanka, Malagasi, Karibia, Hawaii dan Australia Utara. Berdasarkan SNI , mutu buah manggis dikelaskan menjadi tiga yaitu mutu super, mutu 1 dan mutu (Tabel 3). Adapun dasar pengkelasan mutunya adalah dengan melihat keseragaman ukuran diameter buah, tingkat kesegaran warna kulit, kecacatan atau kebusukan buah, kelengkapan tangkai atau kelopak buah, kadar kotoran, keberadaan serangga dan warna daging buah.

18 5 Tabel 3 Persyaratan mutu manggis segar (Dewan Standar Nasional. 199) Jenis Uji Persyaratan Mutu Super Mutu 1 Mutu Keseragaman Seragam Seragam Seragam Diameter >65 mm mm <55 mm Tingkat Kesegaran Segar Segar Segar Warna Kulit Hijau kemerahan s/d merah muda Hijau kemerahan s/d merah muda Hijau mengkilat mengkilat mengkilat Buah Cacat atau Busuk 0% 0% 0% Tangkai dan atau Kelopak Utuh Utuh Utuh Kadar Kotoran ( b b ) 0% 0% 0% Serangga Hidup Tidak ada Tidak ada Tidak ada dan atau Mati Warna Daging Buah Putih bersih khas manggis Putih bersih khas manggis Putih bersih khas manggis Untuk standar kualitas buah manggis di Indonesia terdapat tujuh tahap indeks kematangan yaitu indeks, 0 dengan warna kulit buah kuning kehijauan, indeks 1 dengan warna kulit buah hijau kekuningan, indeks 3 dengan warna kulit merah kecoklatan, indeks 4 dengan warna kulit buah merah keunguan, indeks 5 dengan warna kulit buah ungu kemerahan dan indeks 6 dengan warna kulit buah ungu kehitaman (Direktorat Tanaman Buah, 00). Seperti ditampilkan dalam Gambar Gambar 1 SNI untuk indeks kematangan buah manggis.

19 6 Sedangkan Malaysia mempunyai enam tahap indeks kematangan buah manggis yaitu, indeks 0 dengan warna hijau dengan sedikit kemerahan, indeks 1 dengan warna merah kekuningan, indeks dengan warna merah, indeks 3 dengan warna cokelat kemerahan, indeks 4 dengan warna keunguan dan indeks 5 dengan warna ungu tua. Dewan Standar Nasional (199) telah melakukan standarisasi dalam penentuan diameter, yaitu dengan cara mengukur setiap panjang garis tengah yang tegak lurus pada tinggi buah manggis segar dari seluruh contoh uji dengan menggunakan alat pengukur diameter yang sesuai. Buah manggis digolongkan menjadi 3 standar yaitu <55 mm, mm dan >65 mm. Mesin Sortasi Selama ini penyotiran buah manggis khususnya dilakukan secara manual berdasarkan warna, berat dan ukuran dengan menggunakan tenaga manusia sehingga hasil penyortiran dari setiap buah mempunyai kecenderungan untuk tidak seragam karena asumsi setiap penyortir berbeda-beda, untuk penyortiran buah manggis secara manual dapat dilihat dalam Gambar. Gambar Penyortiran buah manggis secara manual Pantastico (1986) mengatakan bahwa mesin sortasi produk-produk pertanian telah banyak dikembangkan dengan tujuan untuk mengkelaskan produk pertanian sesuai dengan kelompoknya sehingga lebih seragam, presisi dan akurat. Alat sortasi dibedakan menjadi dua macam yaitu alat sortasi manual dan mekanis. Alat sortasi manual menggunakan bantuan tangan untuk memisahkan produk pertanian sedangkan sortasi mekanis menggunakan bantuan mesin.

20 7 Silanam et al (00) merancang mesin sortasi mangga berdasarkan berat. Mesin sortasi ini bertenaga motor transmisi untuk menggerakan unit penimbang yang berputar, mangga yang melebihi standar berat untuk unit penimbang akan dikeluarkan sedangkan yang lebih ringan akan dialirkan menuju kategori unit penimbang berikutnya dengan standar berat yang ditentukan. Rice Lake Weighing System yaitu sebuah perusahan penyortir buah-buahan tropis dapat memisahkan produk berdasarkan beberapa kriteria seperti berat, ukuran, bentuk dan warna. Sistem tersebut meliputi sabuk pengumpan, konveyor penimbang bergerak dan konveyor pengalih. Dalam sistem ini produk diletakan dan diatur jaraknya pada belt pengumpan oleh operator atau mekanisme proses sebelumnya. Pemutuan visual dapat dilakukan oleh mesin maupun secara manual oleh operator. Hasil dari pemutuan tersebut diumpankan ke sistem kontrol. Lokasi produk pada belt ditentukan dan dihubungkan dengan optical encoder. Produk dialirkan menuju konveyor penimbang bergerak dan ditimbang ketika sedang bergerak. Sistem kontrol menghubungkan informasi berat produk dengan informasi pemutuan visualnya, serta secara konstan menentukan status lokasi dari konveyor sortasi dengan mengacu pada posisi produk dan mengaktifkan mekanisme pengalihan yang sesuai pada posisi yang tepat dari konveyor sortasi seperti terlihat dalam. Mekanisme pengumpan memegang peranan penting dalam mengalirkan bahan untuk mengurangi kerusakan fisik. Sistem konveyor pada mesin sortasi buah CVS Unisorter yang dibangun oleh Rice Lake Weighing System Ltd dirancang dengan memaksimumkan rotasi dari ukuran buah. Roller yang digunakan terbuat dari plastik khusus yang lembut dan kuat. Sistem konveyor ini disesuaikan dengan konfigurasi kotak pencahayaan dan kamera untuk memperoleh hasil sortasi berdasarkan warna dan ukuran dimensi yang baik. Prathama (00) telah membangun sebuah mesin sortasi mangga menggunakan sistem deteksi pengolahan citra menggunakan pengendali mikro komputer. Mesin ini terdiri dari unit penyalur berjalan yang menggunakan konveyor, unit pengolahan citra yang menggunakan sensor yang dihubungkan dengan komputer, unit pendorong mangga yang telah disensor dan digerakan dengan solenoid.

21 TAHAPAN PENELITIAN Identifikasi Masalah Perekayasaan mesin sortasi yang terbaru yaitu mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra menggunakan mikrokomputer yang dirancang Prathama (00) belum dilengkapi dengan pengolahan ultrasonik. Oleh karena itu dirancanglah unit pengolahan ultrasonik sebagai uji kualitas buah bagian dalam serta dilakukan beberapa penyempurnaan seperti konveyor tipe mangkuk agar buah tidak menggelinding bebas dan lain sebagainya. Desain sistem mekanik mesin sortasi buah manggis yang diinginkan dapat melakukan penggiringan secara berkesinambungan sehingga didapat hasil penggiringan yang efisien. Gagasan Awal Melengkapi mesin sortasi yang sudah ada dengan pengolahan ultrasonik yang berfungsi sebagai penguji kualitas buah bagian dalam, sehingga rancangan ini diharapkan lebih kompak dan optimal dalam kinerjanya. Juga melakukan perubahan-perubahan desain seperti sistem transmisi (konveyor rantai) dan sistem transportasi (mangkuk). Mekanisme kerja mesin sortasi diawali dari penempatan posisi buah yang tepat secara manual yang kemudian ditranportasi hingga pada penampungan terakhir. Pengembangan dan Penyempurnaan Gagasan Perlunya alat pengolah ultrasonik sebagai pengujian kualitas buah bagian dalam, sehingga tidak perlu dilakukan pengujian secara destruktif dengan sample acak. Bahan-bahan yang akan dipergunakan dalam perakitan mesin sortasi ini yaitu besi berpenampang kubus yang dipergunakan sebagai rangka mesin, dudukan mangkuk konveyor dan rangka pengolahan citra, plat besi dengan ketebalan 1. mm sebagai penutup rangka bagian atas, plat aluminium dengan ketebalan 1 mm sebagai rangka ultrasonik. Konveyor rantai sebagai dudukan mangkuk, as, pillow block tipe P07, kamera CCD, unit ultrasonik, motor listrik 3 fasa, rpm reducer 1:40, timming belt (sabuk gilir) dan puli. Kontrol dengan sistem relay dan transistor sebagai saklar elektromekanik.

22 9 Analisis Dilakukan analisis pembuatan mesin yang mencakup perencanaan elemen mesin, ketersediaan komponen dipasaran maupun kendala yang mungkin saja terjadi dilapangan. Dilakukan dengan melakukan perencanaan dan pemilihan elemen, baik aspek mekanika, kebutuhan tenaga, ketersediaan komponen dipasaran maupun kendala-kendala yang mungkin saja terjadi dilapangan. Pelaksanaan Merupakan langkah untuk mewujudkan hasil rancangan kedalam bentuk fisik (prototipe). Untuk diagram alirnya dapat ditampilkan dalam Gambar 3. Prototipe atau bentuk fisik mesin sortasi dibuat berdasarkan rancangan unit sortasi yang sudah dipindahkan kedalam gambar teknik dan dilengkapi dengan semua informasi yang diperlukan.

23 10 Identifikasi masalah Gagasan awal Pengembangan dan penyempurnaan gagasan Perhitungan dan perencanaan elemen mesin (Analisis) PELAKSANAAN Hasil rancangan Mempersiapkan bahan dan peralatan pembuatan hasil rancangan Perakitan hasil rancangan Penyetelan dan modifikasi hasil rakitan Tidak Pengujian kinerja hasil rakitan (kapasitas) Sesuai Penyempurnaan hasil rakitan Mesin sortasi hasil rancangan Gambar 3 Diagram alir perencanaan dan pengujian mesin sortasi buah manggis.

24 PENDEKATAN DESAIN Perancangan mesin sortasi ini dimaksudkan untuk melakukan penggiringan buah manggis dengan perencanaan kapasitas sebanyak 600 buah per jam dengan asumsi bahwa penyortiran yang dilakukan secara manual antara buah per jam, tetapi penyortiran yang dilakukan secara manual hanya dapat memisahkan buah berdasarkan warna dan ukuran saja tanpa dapat mengetahui kualitas bagian dalamnya. Proses ini dilakukan dengan mengumpankan manggis ke atas konveyor berjalan (dalam perancangan ini digunakan konveyor termodifikasi yang terdiri dari rantai rol). Dalam pengelompokkan mutu didasarkan dengan SNI dengan kelompok mutu super, mutu 1 dan mutu. Cara pemisahan berdasarkan mutu dengan cara mendorong manggis yang terdapat di atas konveyor hingga menggelinding ke dalam unit penampungnya masing-masing, untuk mekanisme pendorongnya menggunakan aktuator. Agar buah manggis hasil grading super dan mutu 1 menggelinding dan tertampung dalam tempat penampungan, maka diperlukan beda kemiringan. Untuk itu kemiringan mulut penampung yang diperlukan adalah sebesar 15 o 35 o terhadap arah gerakan konveyor, sedangkan untuk buah dengan mutu akan melewati kedua unit pendorong sampai pada ujung konveyor dan tertampung kedalam bak penampungan dengan perbedaan ketinggian lebih rendah dari konveyor sebesar 50 mm dan dengan kemiringan yang sama. Desain Fungsional Bagian-bagian mesin sortasi yang akan didesain ini memiliki fungsi yang berbeda tetapi saling mendukung sehingga menjadi suatu sistem kerja yang berfungsi optimal sebagai mesin sortasi. Komponennya utamanya adalah rangka, mesin, unit pengolahan citra, unit pengolahan ultrasonik serta unit pendorong otomatis. Rangka Rangka mesin berfungsi menopang semua beban yang diletakkan di atasnya serta dapat menahan gaya-gaya yang terjadi akibat transmisi tenaga dan berat

25 1 beban, rangka bersifat statis dan portabel (mudah dipindahkan). Bahan utama rangka mesin ini menggunakan besi berpenampang kubus karena material ini mudah didapat, kuat dan mudah dibentuk. Unit penggerak Sumber penggerak utama mesin sortasi ini berasal dari motor listrik yang kemudian diturunkan kecepatan putarnya menggunakan gigi reducer yang ditransmisikan ke puli melalui sabuk gilir sebagai penggerak konveyor. Reducer digunakan untuk menurunkan putaran dari motor listrik sehingga kecepatan konveyor lebih rendah. Puli digunakan sebagai pemindah daya dari motor ke reducer dan ke konveyor. Unit pengolahan citra Unit pengolahan citra berbahan yang sama dengan rangka, unit ini terdiri dari dudukan kamera yang berfungsi sebagai tempat meletakan kamera, kamera CCD digunakan sebagai alat masukan citra yang berfungsi sebagai sensor dan menghasilkan keluaran berupa citra analog sehingga dibutuhkan proses digitasi dengan menggunakan image frame grabber. Unit ultrasonik Unit ultrasonik terdiri dari alat pembangkit, alat penerima, sensor dan ossiloscope. Unit ultrasonik ini berfungsi sebagai pengujian kualitas buah bagian dalam, untuk penempatan unit ini setelah unit pengolahan citra dan memerlukan posisi yang tepat serta kokoh karena ketika pengambilan data as tranducer dan receiver akan berputar sehingga bagian ujung tranducer serta receiver menyentuh buah kemudian tranducer memberikan getaran yang diterima oleh receiver, untuk rangka unit terbuat dari bahan aluminium sedangkan as terbuat dari kuningan dan pemegang tranducer serta receiver terbuat dari stainless steel. Unit pendorong Terbuat dari solenoid DC 1V. Solenoid merupakan gabungan antara spul yang dapat menginduksi sifat magnet batang lunak sehingga mampu menarik besi pejal. Solenoid berfungsi sebagai aktuator yang menggerakkan unit pendorong menarik dan melepas yang dikendalikan oleh komputer. Solenoid dipasangkan

26 13 pada dudukan hasil rekayasa, dimana bagian tengan dari solenoid terdapat besi pejal dengan panjang 40 mm dan berdiameter 10 mm. Pada besi pejal tersebut dikaitkan seutas benang nilon yang juga dikaitkan pada tuas pendorong mangkuk. Sistem kerja solenoid merupakan induksi magnet yang terjadi ketika diberikan arus listrik, sehingga besi tersebut akan tertarik kedalam bagian tengah solenoid yang juga menarik tuas pendorong sehingga ketika mangkuk melewati unit pendorong, maka tuas mangkuk akan terdorong oleh tuas pendorong yang menyebabkan mangkuk akan terdorong ke arah bak penampung. Kekuatan daya dorong solenoid disesuaikan dengan berat dan ukuran tuas. Unit penampung Unit penampung berfungsi sebagai penampung manggis hasil sortasi yang dilakukan oleh unit pendorong sesuai dengan mutu yang ditentukan. Unit penampung ini dipasang dengan posisi miring sehingga buah akan mudah menggelinding secara teratur, permukaan penampung dilapisi dengan busa dengan tujuan untuk mengurangi kerusakan buah akibat terjadinya benturan dengan penampung. Desain Struktural Pemilihan bahan-bahan yang akan digunakan sebagai komponen mesin ini merupakan hal yang paling mendasar. Pemilihan bahan didasarkan hasil analisa teknis dengan mempertimbangkan ketersediaannya serta memperhatikan segi ekonomis dan efisiensi kerja. Unit penggerak Unit ini merupakan bagian terpenting dalam permesinan dan unit ini terdiri dari penggerak, gigi reduksi, puli dan sabuk. Unit penggerak akan diletakkan pada bagian bawah meja penutup sehingga tidak mengganggu kinerja mesin dan ruang. Konstruksi rangka Rangka mesin terbuat dari besi berpenampang kubus dengan ukuran penampang 40 mm 40 mm dan ketebalannya 1. mm, penggunaan besi ini dengan pertimbangan kekuatan besi ini lebih baik dari pada besi siku, lebih kokoh, mudah dalam pengerjaan dan banyak tersedia dipasaran. Rangka total

27 14 mesin berukuran 400 mm 450 mm 155 mm dan pada bagian bawah diberikan roda dengan diameter 100 mm yang bertujuan agar mudah dipindahkan, dalam pembuatan rangka mesin ini dibutuhkan material kurang lebih 1 m batang besi. Penyambungan antar rangka akan menggunakan las listrik sedangkan penggerindaan dilakukan untuk menghaluskan hasil pengelasannya. Rangka bagian atas ditutup menggunakan plat dengan ketinggian 100 mm dengan ketebalan plat 1. mm, pemasangan dan penguatan plat dilakukan dengan menggunakan mur Ø 8 mm. Unit pengolahan citra Unit pengolahan citra mempunyai bahan rangka yang sama dengan rangka utama dengan ukuran 700 mm 300 mm 450 mm dan unit ini dimodifikasi tempat dudukannya agar lebih mudah dipindahkan. Tempat dudukan kamera pada unit ini terbuat dari plat setebal 1. mm sepanjang 00 mm dimana plat tersebut diberi lubang Ø 8 mm dengan jarak 0 mm tiap lubangnya dan pada setiap sudut rangka bagian atas unit ini dipasangkan lampu TL cerah dengan kekuatan masingmasing 7 watt. Unit pengolahan ultrasonik Unit pengolahan ultrasonik terdiri dari rangka, as penggerak, ulir penggerak, dudukan selongsong tranducer dan selongsong tranducer. Untuk rangka dan dudukan selongsong tranducer terbuat dari material aluminium dengan ukuran rangka 100 mm 415 mm 394 mm dengan ketebalan 10 mm sedangkan selongsong tranducer berukuran 40 mm 100 mm dengan ketebalan 0 mm. Aluminium dipilih karena selain mudah didapat dan murah, bahan ini juga mudah untuk dibentuk. As penggerak dan ulir penggerak berukuran Ø 15 mm berbahan kuningan yang kokoh dan mudah dibentuk, sedangkan untuk selongsong tranducer terbuat dari bahan stainless steel dengan Ø 70 mm panjang 110 mm dan ketebalan 1. mm. Unit penampung Unit penampung terbuat dari plat besi dengan ketebalan 1. mm yang pada bagian dalamnya dilapisi busa dan dibalut oleh kain kevlar dengan ketebalan 10 mm yang bertujuan untuk mengurangi terjadinya benturan antara buah dengan

28 15 plat penampung. Unit ini terdiri dari 3 buah, 1 buah dipasang pada akhir jalur konveyor untuk mutu dan dua buah dipasang sejajar pada sisi rangka pertengahan jalur konveyor untuk mutu super dan mutu 1, semua penampung mempunyai kemiringan yang dapat diatur yaitu antara 15 o 35 o. Semua penampung terintegrasi dengan rangka dan dapat dilipat sehingga kebutuhan ruang dapat diperkecil.

29 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan selama tiga bulan dimulai dari bulan September 005 sampai Juni 006 di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Departemen Pertanian RI dan di Bengkel Teknik Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Kegiatan penelitian meliputi perancangan mesin (desain), perakitan mesin, pengujian mesin dan pembuatan laporan. Alat dan Bahan Dalam penelitian ini alat yang digunakan adalah peralatan bengkel seperti, alat las, bor, grinda, alat bubut, pemotong, mistar ukur dan lain sebagainya. Bahan-bahan yang akan digunakan adalah plat besi, besi berpenampang kubus, plat aluminium, rantai, gir, nylon 50 mm, Pillow block P07 dan P03j, as baja, kuningan dan stainless steel, motor listrik 3 fasa, gigi reducer, sproket 40B60 dan 40B36, rantai RS40, roda statis dan rotasional, mur dan baut, dan lain sebagainya. Analisis Perencanaan Agar mesin dapat melakukan penyortiran buah manggis secara otomatis dan efisien maka perlu dilakukan beberapa pertimbangan dalam merancangnya: Perencanaan kapasitas Dalam mendesain alat sortasi ini direncanakan kapasitas penggiringan buah manggis sebanyak 600 buah per jam. Perencanaan kebutuhan daya Penggerak konveyor mangkuk ini direncanakan menggunakan sumber tenaga gerak motor listrik, agar efisien maka perlu direncanakan daya dan putaran yang dibutuhkan untuk melakukan penggiringan yang efisien. Secara umum motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang berupa tenaga putar didalam motor AC, kumparan motor tidak menerima

30 17 energi listrik langsung tetapi secara induksi seperti yang terjadi pada energi kumparan sekunder transformator. Oleh karena itu, motor AC dikenal dengan motor induksi. Sebenarnya motor induksi dapat di identifikasikan dengan transformator yang kumparan primer sebagai kumparan motor. Motor induksi polyphase banyak dipakai dikalangan industri, hal ini berkaitan dengan beberapa keuntungan dan kerugian yang ada, yaitu; Keuntungannya: harga relatif murah dan perawatannya mudah, sangat sederhana dan kuat, efisiensi tinggi pada kondisi putar normal. Sedangkan kerugiannya: kecepatan tidak dapat berubah, kopel awal mutunya rendah dibanding dengan motor DC shunt dan kecepatan tidak dapat diubah. Faktor keamanan Istilah faktor keamanan adalah faktor yang digunakan untuk mengevaluasi keamanan dari satu bagian mesin. Misalnya sebuah mesin diberi efek yang kita sebut sebagai F, kalau F dinaikkan sampai satu besaran tertentu maka akan mengganggu kemampuan bagian mesin. Kalau kita nyatakan batasan ini sebagai batas akhir, harga F sebagai F u, maka faktor keamanan dapat dinyatakan sebagai berikut: Fu FS... 1 F Bila F sama dengan F u maka FS 1 dan pada saat ini tidak ada keamanan. Akibatnya sering dipakai istilah batas keamanan (margin of safety). Batas keamanan ini dinyatakan dengan persamaan: M FS 1... Istilah faktor keamanan dan batas keamanan banyak dipakai, begitu juga istilah F u. Faktor keamanan untuk memperhitungkan ketidaktentuan yang mungkin terjadi atas beban yang bekerja pada bagian mesin tersebut. Salah satu cara memilih faktor keamanan adalah memperhitungkan faktor keamana total atau faktor keamanan menyeluruh. Faktor keamanan ini dipakai terhadap semua bagian mesin dan faktor yang tersendiri dipakai secara terpisah terhadap kekuatan dan terhadap beban atau terhadap tegangan yang terjadi akibat beban. F F F... 3 j s p

31 18 Dengan F s dipakai untuk memperhitungkan semua variasi atau ketidaktetapan yang menyangkut kekuatan F p dipakai untuk memperhitungkan semua variasi yang menyangkut beban. Kalau kita menggunakan suatu faktor keamanan seperti F s terhadap kekuatan, maka kekuatan yang didapat tidak akan pernah lebih kecil. Jadi harga terkecil dari kekuatan adalah: σ min F s σ... 4 jadi tegangan yang terbesar dapat dihitung : σ p F j σ atau Fp Fj F Dengan F j adalah komponen dari faktor keamanan total yang diperhitungkan secara terpisah terhadap ketidaktetapan yang menyangkut tegangan atau beban. Faktor keamanan dapat dengan cepat diperkirakan pada variasi lima ukuran yang akan dibahas berikut ini, faktor yang dipakai mengikuti aturan Thumb: FS FS FS FS FS FS... 5 material tegangan geometri analisakegagalan keandalan Perkiraan kontribusi untuk material, FS material FS 1.0 Jika properti material diketahui, jika secara experimental diperoleh dari pengujian spesimen. FS 1.1 Jika properti material diketahui dari buku panduan atau nilai fabrikasi. FS Jika properti material tidak diketahui. Perkiraan kontribusi untuk tegangan akibat beban, FS tegangan FS Jika beban dibatasi pada beban statik atau berfluktuasi, jika beban berlebih atau beban kejut dan jika menggunakan metoda analisa yang akurat. FS Jika gaya normal dibatasi pada keadaan tertentu dengan peningkatan 0% 50% dan metode analisa tegangan mungkin menghasilkan kesalahan dibawah 50%. FS Jika beban tidak diketahui atau metode analisa tegangan memiliki akurasi yang tidak pasti. Perkiraan kontribusi untuk geometri, FS geometri FS 1.0 Jika toleransi hasil produksi tinggi dan terjamin. FS 1.0 Jika toleransi hasil produksi rata-rata. FS Jika dimensi produk kurang diutamakan.

32 19 Perkiraan kontribusi untuk analisa kegagalan, FS analisa kegagalan FS Jika analisa kegagalan yang digunakan berasal dari jenis tegangan seperti tegangan uniaksial atau tegangan statik multiaksial atau tegangan lelah multiaksial penuh. FS 1. Jika analisa kegagalan yang digunakan adalah luasan teori yang sederhana seperti pada multiaksial, tegangan bolak-balik penuh dan tegangan rata-rata multiaksial. FS Jika analisa kegagalan adalah statis atau tidak mengalami perubahan seperti kerusakan pada umumnya atau tegangan rata-rata multiaksial. Perkiraan kontribusi untuk keandalan, FS keandalan FS 1. Jika suatu komponen tidak membutuhkan keandalan yang tinggi. FS Jika keandalan pada harga rata-rata 9% 98%. FS Jika keandalan diharuskan lebih tinggi dari 99%. Perencanaan sistem transmisi sabuk gilir (timming-belt) Puli adalah suatu bagian dari mesin yang berguna untuk mendistribusikan daya dari satu poros ke poros lain, sehingga mekanisme mesin dapat berjalan dengan baik. Pada umumnya puli terbuat dari baja, baja tuang, besi tuang dan aluminium. Berdasarkan kedudukan rodanya, puli dapat dibagi menjadi puli tetap dan puli bergerak. Puli tetap adalah puli yang rodanya berputar pada poros yang tidak bergerak, sedangkan pada puli bergerak rodanya berputar pada poros yang kedudukannya dapat bergeser naik turun. Dalam pemakaian, roda puli tetap dan bergerak umumnya di gabung menjadi suatu konstruksi dan biasanya digunakan roda puli dengan jumlah yang banyak untuk memperkecil daya yang dibutuhkan. Puli juga dapat digunakan bersama-sama dengan sabuk (belt) dalam berbagai mesin. Dua puli yang saling dihubungkan oleh sabuk dimana puli yang satu diputar oleh poros pendorong dan puli yang lain memutar poros lainnya. Dalam perancangan ini roda puli diputar oleh poros utama mesin motor, kemudian roda ini selanjutnya menggerakan roda puli lain yang akan memutar poros gigi reducer untuk menurunkan putaran dan reducer tersebut akan memutar

33 0 poros yang terdapat di atas untuk menggerakan konveyor. Kelebihan penggunaan puli yang pertama adalah biaya pembuatan dan perawatan relatif lebih murah, yang kedua adalah suaranya lebih halus dibandingkan dengan roda gigi/sproket dan yang ketiga adalah lebih mudah mentransmisikan daya yang letak porosnya berjauhan. Sedangkan kekurangan pengguanaan puli yang pertama adalah efesiensinya lebih kecil dibanding dengan roda gigi/sproket dan yang kedua adalah lebih mudah slip karena puli memakai transmisi sabuk. Dalam perancangan puli ini, penulis menentukan diameter puli untuk mendapatkan perbandingan putaran, sehingga putaran dari motor dapat disalurkan baik dibesarkan atau dikecilkan sesuai dengan perancangan dengan menggunakan persamaan dari Sularso dan Kiyokatsu Suga (1978): n n D p ; u... 6 d u i 1 p Dimana: n 1 putaran poros motor penggerak (rpm) n D p d p putaran poros yang digerakkan (rpm) diameter puli yang digerakkan (mm) diameter puli penggerak (mm) Jarak yang jauh antara dua buah poros sering tidak memungkinkan mentransmisikan langsung putaran atau daya menggunakan roda gigi, maka penggunaan sabuk luwes dan rantai yang dibelitkan di sekeliling puli dan sproket sangatlah berguna. Selain transmisi sabuk dan rantai juga terdapat transmisi kabel atau tali yang biasanya untuk tujuan khusus, kekurangan pada sabuk transmisi biasanya terjadi slip antara sabuk dan puli sehingga kecepatan putar pun tidak dapat disalurkan dengan baik. Sularso dan Kiyokatsu (1978) mengatakan bahwa transmisi dengan elemen mesin yang luwes dapat digolongkan atas transmisi sabuk, transmisi rantai, dan transmisi kabel/tali. Transmisi sabuk dapat dibagi atas tiga kelompok yaitu sabuk rata, sabuk penampang trapesium dan sabuk dengan gigi yang digerakkan dengan sproket. Sabuk rata dipasang pada puli silinder dengan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat sampai 10 m dengan perbandingan putaran antara 1 1 sampai 6 1. Sabuk dengan penampang trapesium dipasang pada puli dengan alur dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat sampai 5 m

34 1 dengan perbandingan putaran 1 1 sampai 7 1. Sedangkan untuk sabuk yang digerakkan dengan sproket dengan jarak pusat sampai sampai mencapai m dan meneruskan putaran secara tepat dengan perbandingan antara 1 1 sampai 6 1. Dalam perencanaan ini jenis sabuk yang akan di gunakan adalah sabuk gilir, sabuk gilir terbuat dari karet neopren atau plastik poliuretan sebagai bahan cetak dengan inti dari serat gelas atau kawat baja, serta gigi-gigi yang dicetak secara teliti dipermukaan sebelah dalam dari sabuk. Karena sabuk gilir dapat melakukan transmisi mengait seperti pada roda gigi atau rantai, maka gerakan dengan perbandingan putaran yang tetap dapat diperoleh. Untuk meneruskan beban berat atau untuk kondisi kerja pada temperatur tinggi, lingkungan asam, basa atau lembab dapat dipakai sabuk dari karet neopren. Sabuk poliuretan digunakan untuk transmisi beban ringan yang pada umumnya inti bagian dalamnya terbuat dari serat gelas atau kawat baja. Batas maksimum kecepatan sabuk gilir kurang lebih 35 m/s yang berarti lebih tinggi dari sabuk-v dan daya yang di transmisikan sampai dengan 60 kw. Sabuk gilir dibuat dalam dua tipe, yaitu jenis jarak bagi lingkaran dan jenis modul. Jarak bagi dinyatakan dalam inchi sedangkan modul dalam milimeter. Gambar 4 Sabuk gilir (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978). Dalam desain ini direncanakan menggunakan sabuk bergerigi (gilir/timming belt) untuk mentransmisikan daya dan putaran dari motor listrik ke reducer untuk menurunkan putaran motor dan dari reducer ke poros konveyor sebagai penggerak utama sistem transportasi. Untuk itu diagram alir perencanaan sabuk gilir ditampilkan dalam Gambar 5.

35 S T A R T b a 1. Daya ditransmisikan: P (kw) Putaran poros: n 1 (rpm) Perbandingan reduksi putaran l Jarak sumbu poros C (mm) 18. Lebar gigi puli W w (mm) 19. Batas lebar gigi puli W wlim (mm). Faktor koreksi f c 3. Daya Rencana P d (kw) 4. Momen puntir rencana T 1, T (kg mm) 5. Bahan poros Perlakuan panas 6. Diameter poros d s1, d s (mm) < 0. W w : W wlim 1. Penampang sabuk Panjang keliling (dalam jumlah gigi) Lebar sabuk Jumlah gigi puli penggerak dan yang digerakan Jarak sumbu poros 7. Pemilihan penampang sabuk 8. Jumlah gigi puli z 1, z Perbandingan reduksi i 9. Diameter puli d p, D p (mm) Diameter luar puli d k, D k (mm) Diameter naf puli d B, D B (mm) S T O P E N D 10. Panjang keliling L p (dalam jumlah jarak bagi) b 11. Nomor nominal dan panjang sabuk dalam perdagangan L 1. Jarak sumbu poros (dalam jarak bagi) C p, C (mm) 13. Daerah penyetelan SC i, SC t (mm) 14. Daya yang ditransmisikan per satuan lebar P o (kw) 15. Sudut kontak? ( o ) Jumlah gigi terkait (JGT) Faktor koreksi JGT f t 16. Faktor lebar gigi f w 17. Lebar gigi sabuk di pasaran W b (mm) a Gambar 5 Diagram alir perencanaan sabuk gilir untuk reducer dan konveyor.

36 3 Perencanaan poros dan pasak Poros adalah elemen mesin yang berputar yang digunakan untuk meneruskan daya dari suatu tempat ke tempat lainnya. Daya yang dikirimkan dilakukan oleh gaya tangensial dan torsi gabungan atau momen torsi, agar pengiriman daya dapat dilakukan maka harus terdapat elemen-elemen mesin lainnya yang mendukung seperti sabuk, roda gigi/pasak dan lainnya. Pada umumnya bahan yang digunakan untuk membuat poros adalah baja lunak, disamping kadang-kadang digunakan baja berkekuatan tarik tinggi seperti baja paduan (nikel, krom dan krom vanadium) seperti terlihat dalam Tabel 4 dan baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros dalam Tabel 5. Tabel 4 Baja paduan untuk poros (Sularso dan Kiyokatsu Suga. 1978) Standar dan macam Baja khrom nikel (JIS G 410) Baja khrom nikel molibden (JIS G 4103) Baja khrom (JIS G 4104) Baja khrom molibden (JIS G 4105) Lambang SNC SNC 3 SNC1 SNC SNCM 1 SNCM SNCM 7 SNCM 8 SNCM SNCM3 SNCM5 SCr 3 SCr 4 SCr 5 SCr1 SCr SCM SCM 3 SCM 4 SCM 5 SCM1 SCM SCM3 Perlakuan panas - - pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit pengerasan kulit Kekuatan tarik kg mm

37 4 Tabel 5 baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros (Sularso dan Kiyokatsu Suga. 1978) Standar dan macam Baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501) Batang baja yang difinis dingin (JIS G 313) Lambang S30C S35C S40C S45C S50C S55C S35C-D S45C-D S55C-D Perlakuan panas Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan Kekuatan tarik kg mm Keterangan ditarik dingin, digerinda, dibubut, atau gabungan antara hal-hal tersebut Poros dibentuk melalui proses rolling panas dan diselesaikan proses akhir melalui proses grinding untuk mendapatkan kekasaran permukaan yang sekecilkecilnya. Poros mempunyai putaran kritis, putaran tersebut terjadi bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Fungsi poros adalah meneruskan daya bersama-sama dengan putaran, peran utama dalam transmisi ini dipegang oleh poros. Poros diklasifikasikan menjadi 3 bagian menurut pembebanan, yaitu; poros transmisi: poros semacam ini dapat menerima beban puntir murni dan daya yang di transmisikan melalui kopling, puli sabuk atau sproket rantai. Spindel: merupakan poros transmisi yang relatif pendek dan beban utamanya berupa putaran. Gandar: merupakan poros yang tidak terdapat beban puntir bahkan terkadang tidak boleh berputar, poros ini biasanya digunakan pada poros ban depan dan belakang pada sepeda motor. Jika poros hanya menerima beban puntir, maka diameter poros perancangan (d s ) dapat diperoleh dari persamaan berikut: T J τ r π J d 3 s 4

38 5 d r s... 7 dimana: T Torsi (Nmm) t Tegangan geser (N/mm ) J Momen inersia polar (mm 4 ) r Jari-jari poros (mm) Jika poros hanya menerima beban lentur, maka diameter poros perancangan (d s ) dapat diperoleh dengan persamaan: M I I σ r b π 64 s 4 d...8 dimana: M Momen lentur (Nmm) s b Tegangan lentur (N/mm ) I Momen inersia terhadap sumbu rotasi (mm 4 ) y Jarak sumbu netral ke diameter terluar (y) d r s Sedangkan jika poros menerima beban kombinasi, beban torsi dan beban lentur maka diameter poros perancangan (d s ) dapat diperoleh dengan persamaan: 1 τ + max σ 4τ...9 dimana: s : Tegangan lentur atau tarik (N/mm ) t : Tegangan geser (N/mm ) Untuk itu diagram alir dalam merencanakan poros dengan beban puntir dapat dilihat dalam Gambar 6.

39 6 S T A R T a 1. Daya ditransmisikan: P (kw) Putaran poros: n 1 (rpm). Faktor koreksi f c 13. Diameter poros d s (mm) Bahan poros, Pelakuan panas Jari-jari filet dari poros bertangga Usuran pasak dan alur pasak 3. Daya Rencana P d (kw) S T O P 4. Momen puntir rencana T (kg mm) E N D 5. Bahan poros, perlakuan panas, kekuatan tarik s B (kg/mm ) Apakah poros bertangga atau beralur pasak Faktor keamanan Sf 1, Sf 6. Tegangan geser poros yang diizinkan t a (kg/mm ) 7. Faktor koreksi untuk momen puntir K t Faktor lenturan C b 8. Diameter poros d s (mm) 9. Jari-jari filet dari poros bertangga r (mm) Ukuran pasak dan alur pasak 10. Faktor konsentrasi tegangan pada poros bertangga ß, pada pasak a 11. Tegangan geser t (kg/mm ) < τ a Sf 1. : c b K t τ α atau β a Gambar 6 Diagram alir perencanaan poros dengan beban puntir. Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagianbagian mesin pada poros seperti roda gigi, sproket, puli, kopling dan lain-lain.

40 7 Pasak pada umumnya dapat digolongkan atas beberapa macam seperti dalam Gambar 7. Gambar 7 Macam-macam pasak. Menurut letaknya pada poros, pasak dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak benam dan pasak singgung yang umumnya berpenampang segi empat. Dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus, pasak benam prismatis ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur. Selain itu ada juga jenis pasak tembereng dan pasak jarum. Pasak luncur memungkinkan pergeseran aksial roda gigi pada porosnya seperti pada seplain. Yang paling umum digunakan adalah pasak benam yang dapat meneruskan momen yang besar, sedangkan untuk momen dengan tumbukkan dapat dipakai pasak singgung. Pasak benam mempunyai bentuk penampang segi empat dimana terdapat bentuk prismatis dan tirus yang kadang-kadang diberi kepala untuk memudahkan pencabutannya. Kemiringan pada pasak tirus umumnya sebesar 1/100 dan pengerjaan harus hati-hati agar naf tidak menjadi eksentrik. Pada pasak yang rata, sisi sampingnya harus pas dengan alur pasak agar pasak tidak menjadi goyah dan rusak. Ukuran dan bentuk standar pasak dapat dilihat dalam lampiran 4, pada umumnya bahan pasak diambil yang mempunyai kekuatan tarik lebih dari 60 kg/mm atau lebih kuat dari porosnya. Untuk diagram alir perencanaan pasak dapat ditampilkan dalam Gambar 8.

41 8 S T A R T b a 1. Daya ditransmisikan: P (kw) Putaran poros: n 1 (rpm) 14. Harga terbesar dari antara l 1 dan l L (mm). Faktor koreksi f c 15. Panjang pasak L k (mm) 3. Daya Rencana P d (kw) 4. Momen puntir rencana T (kg mm) 5. Bahan poros, perlakuan panas, kekuatan tarik s B (kg/mm ) Apakah poros bertangga atau beralur pasak Faktor keamanan Sf 1, Sf 6. Tegangan geser poros yang diizinkan t a (kg/mm ) > 16. b/d s: L k/d s: Usuran pasak b h Panjang pasak l k (mm) Bahan pasak, perlakuan panas S T O P 7. Faktor koreksi untuk momen puntir K t Faktor lenturan C b E N D 8. Diameter poros d s (mm) 9. Gaya tangensial F (kg) 10. Pasak: lebar b tinggi h Kedalaman alur pasak poros t 1 Kedalaman alur pasak naf t 11. Bahan pasak, perlakuan panas Kekuatan tarik s B (kg/mm ) Faktor keamanan Sf 1, Sf 1. Tekanan permukaan pasak yang diizinkan p k (kg/mm ) Tegangan geser pasak yang diizinkan t ka (kg/mm ) 13. Panjang pasak dari tegangan geser yang diizinkan l 1 (mm) Panjang pasak dari tekanan permukaan yang diizinkan L (mm) b a Gambar 8 Diagram alir perencanaan pasak dan alur pasak

42 9 Analisis lenturan (bending analysis) Menurut Nash (197) bending dapat didefinisikan sebagai sebuah batang yang diberikan sebuah maupun banyak gaya yang diletakkan pada sebuah bidang dan ditahan oleh sumbu longitudinal. Untuk model pembebanan dapat dibagi dalam dua jenis yaitu beban terpusat dan beban terbagi rata, untuk beban terpusat dapat dilihat dalam Gambar 9. P Gambar 9 Model bending untuk beban terpusat. Sedangkan untuk model beban terbagi rata dapat dilihat dalam Gambar 10. O w lb ft M O Gambar 10 Model bending untuk beban terbagi rata. Menurut Canonica (1991) kita dapat memeriksa gaya-gaya dalam N, L dan M yang bekerja pada sebuah batang dari suatu struktur jika: Batang mempunyai cukup kekuatan untuk memikul gaya yang bekerja tanpa hancur/patah. Batang mempunyai cukup kekakuan, sehingga deformasi/perubahan bentuk tidak membuat struktur sia-sia. Batang cukup mempunyai stabilitas, ini berarti bahwa batang tidak runtuh tiba-tiba akibat gaya yang bekerja pada batang tersebut. Jika ingin memeriksa bahwa batang mempunyai cukup kekuatan, kita harus membandingkan gaya-gaya yang ada dalam batang dengan ketahanan/kekuatan bahan dari batang. Menurut Canonica (1991) dalam merencanakan sebuah rangka kita perlu mengetahui syarat-syarat perencanaannya, yaitu; Kita harus tahu dari perhitungan statika distribusi gaya-gaya dalam M, L dan N. Kita tahu dari peraturan-peraturan

43 30 tegangan izin σ, τ dan modulus elastisitas (E) dari bahan yang telah kita pilih untuk rangka. Kita harus menentukan/menghitung ukuran rangka. Kemudian syarat-syarat yang harus kita penuhi adalah: Rangka harus cukup kuat M σ σ W...10 τ τ...11 Dimana: s lenturan (kg/cm ) t tegangan geser (kg/cm ) W M modulus ketahanan (N) momen (N) Lendutan pada rangka harus kecil l Ymax Dimana: Y max lendutan (cm) Rangka harus cukup stabil l panjang rangka (m) ω F flens σ...13 Dimana:? koefisien tekuk F flens gaya pada flens (kg/cm ) Perhitungan biasanya menentukan ukuran rangka M W perlu...14 σ Jika satu dari syarat-syarat lainnya tidak terpenuhi, maka ukuran rangka harus dirubah. Sistem transportasi buah Konveyor dipergunakan sebagai tempat transportasi bahan dari satu tempat ketempat lain. Dalam perkembangannya, konveyor dapat dimodifikasi bentuknya bermacam-macam sesuai dengan kebutuhan dan keperluan desain. Dalam perencanaan ini konveyor yang digunakan adalah konveyor termodifikasi dari rantai rol dan wadah dudukan manggis merupakan hasil modifikasi yang

44 31 berbentuk mangkuk sehingga lebih stabil dipergunakan dalam menggiring objek berbentuk bulat karena mempunyai luasan permukaan yang cukup. Uji Teknis Uji teknis di maksudkan untuk melihat kemampuan dari mesin hasil rancangan yang meliputi kapasitas mesin. Analisa kapasitas mesin Parameter jumlah buah manggis diperlukan untuk menghitung kapasitas penyortiran dan waktu yang dibutuhkan untuk satu jam siklus proses transportasi dengan persamaan: n q...15 t dimana: q : kapasitas kerja (buah/jam) n : jumlah buah hasil sortasi t : waktu yang diperlukan untuk satu proses sirkulasi transportasi (jam)

45 HASIL PERANCANGAN Perencanaan Kapasitas Kapasitas yang direncanakan adalah 600 buah per jam dengan kecepatan putar poros penggerak konveyor sebesar 5 rpm. Dari perencanaan daya tersebut maka dibutuhkan motor listrik sebagai penggerak utama, dipilih motor listrik karena mempunyai daya dan putaran yang rendah serta tidak menimbulkan suara yang mengganggu seperti halnya pada motor bakar. Karena direncanakan kapasitas penyortiran yang kecil maka dipergunakan motor listrik dengan daya dan putaran rendah, karena putaran yang diinginkan sebesar 5 rpm maka diperlukan perbandingan putaran pada puli dan penggunaan pereduksi putaran. Putaran dari reduksi direncanakan 1:40 sesuai dengan kecepatan putar yang diinginkan, gambar teknik motor dan reducer dapat dilihat dalam Lampiran 11. Perhitungan Daya yang Dibutuhkan Daya adalah hal terpenting dalam sebuah perencanaan, karena daya berhubungan dengan kemampuan motor penggerak untuk menggerakkan alat. Untuk itu diasumsikan beban objek yang akan digerakkan adalah sebesar 300 kg dan putaran yang diinginkan sebesar 5 rpm, maka dapat diperhitungkan daya yang dibutuhkan sebesar: W π N P watt kw Maka dalam perencanaan ini direncanakan membutuhkan motor penggerak berdaya sebesar kw. Perhitungan Transmisi Sabuk Gilir (timming-belt) Transmisi sabuk yang bekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murah harganya, sederhana konstruksinya dan

46 33 mudah untuk mendapatkan perbandingan putaran yang diinginkan. Namun demikian, transmisi sabuk tersebut mempunyai kekurangan dibandingkan dengan transmisi rantai dan roda gigi yaitu ada terjadinya slip kecil antara sabuk dan puli. Karena itu macam transmisi sabuk biasa tidak dapat dipakai bila dikehendaki putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap. Perhitungan sabuk gilir untuk menggerakkan reducer Dalam perencanaan ini diasumsikan putaran n rpm dan n 550 rpm, bahan yang digunakan adalah S45C dengan kekuatan tarik sebesar 58 kg/mm. Diameter poros penggerak diasumsikan 0 mm dan diameter poros yang digerakkan sebesar 30 mm, untuk jarak sumbu antara poros penggerak dan yang digerakkan diasumsikan sebesar 60 mm sedangkan untuk batasan diameter luar puli adalah 100 mm dan lebar puli adalah 35 mm, untuk f c sebesar 1, Sf 1 6 dan Sf. sedangkan K t sebesar 1.5 dan C b sebesar 1.7, maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut: Daya rencana untuk sabuk gilir: P d f c P kw momen rencana untuk poros penggerak dapat dihitung sebagai berikut: T Pd n kg mm momen rencana untuk poros yang digerakkan dapat dihitung sebagai berikut: T P n d kg mm

47 34 Untuk tegangan geser yang diizinkan adalah: τ a σ B Sf 1 Sf kg mm sehingga didapat diameter poros puli penggerak adalah: d s1 5.1 KtCbT1 τ a mm 0 mm diameter poros puli yang digerakkan adalah: d s 5.1 KtCbT τ a mm 5 mm nilai d s1 0 dan d s 5 yang dipilih berdasarkan Lampiran 1. Berdasarkan fungsinya pada lampiran 7 dipilih penampang sabuk gilir tipe H karena sabuk berpenampang ini dipergunakan untuk pemakaian penting seperti mesin perkakas, mesin tekstil dan lain-lain. Penampang sabuk H mempunyai jarak bagi (p) sebesar 1.70 mm. Dan berdasarkan lampiran 8 direncanakan jumlah gigi puli penggerak (z 1 ) sebesar 16, maka jumlah gigi puli yang digerakkan adalah: n z z1 n

48 35 dengan perbandingan reduksi (i): i z z maka diameter lingkaran jarak bagi puli penggerak adalah: p d p π z mm sedangkan diameter naf puli penggerak adalah: d B 5 ds ( 0) mm dengan daerah diameter poros (mm), d s1 0 mm sehingga diasumsikan baik. Sedangkan diameter lingkaran jarak bagi puli yang digerakkan adalah: p D p π z mm sedangkan untuk diameter naf puli yang digerakkan adalah: D B 5 ds ( 5) mm dengan daerah diameter poros 0 40 (mm), d s 5 mm sehingga diasumsikan baik.

49 36 sebesar: Oleh karena itu didapat panjang keliling sabuk gilir dalam jumlah jarak bagi L p ( z z ) 1 z1 + z C p C p ( 41 16) Oleh karena itu, berdasarkan lampiran 9 untuk penampang H diambil nomor nominal sabuk yaitu 350H, jumlah gigi 70 dan panjang jarak bagi mm, untuk itu jarak bagi gigi (C p ) adalah: C p 1 z1 + z L 4 + z1 + z L 9.86 ( z z ) mm sedangkan untuk jarak sumbu poros adalah: C C p p mm 9.86 ( 41 16) pada Lampiran 6 berdasarkan nomor nominal sabuk, didapat nilai untuk daerah penyetelan jarak sumbu poros yaitu:? C i 7 mm dan? C t 6 mm. Pada lampiran 8 (penampang H), untuk kapasitas daya yang ditransmisikan setiap inchi (5.4 mm) lebar sabuk gilir (P o ) diperoleh: z 1 16, Sehingga: P P o o P o.9 kw untuk 1400 rpm P o 3.31 kw untuk 1600 rpm 50 untuk 1400 rpm + selisih Po 1600 dan Po 1400 rpm 00

50 kw untuk sudut kontak? ( o ) adalah: θ 180 o 180 o o ( D d ) p C p ( ) 58.6 dan untuk jumlah gigi terkait yaitu: JGT θ 360 z f t 1 jika JGT nilainya kurang dari 6 maka perlu dilakukan koreksi. Faktor koreksi f t diberikan dalam lampiran 10, nilai JGT yang kecil dapat memperkecil umur sabuk serta dapat mengikis bahan dasar dan mengeluarkan intinya sehingga dapat menimbulkan suara yang mengganggu. Kemudian faktor lebar gigi (f w ) adalah: f w Pd P f o t untuk mencari lebar gigi sabuk dipasaran adalah: W b f w mm

51 38 sedangkan lebar gigi pulinya adalah: W 1. 3 w W b mm Untuk batasan lebar puli penggerak adalah 35 mm, sedangkan lebar puli perhitungan adalah 33.0 mm maka perencanaan untuk sabuk gilir ini dapat diterima dan aman untuk digunakan. Perhitungan sabuk gilir untuk menggerakkan konveyor Dalam perencanaan ini diasumsikan putaran n 1 13 rpm, diameter poros penggerak 0 mm dan diameter poros yang digerakkan sebesar 31.5 mm dengan asumsi putaran yang dinginkan n 5 rpm. Jarak sumbu antara poros penggerak dan yang digerakkan diasumsikan sebesar 335 mm sedangkan untuk batasan diameter luar puli adalah 100 mm dan lebar puli adalah 35 mm, maka dapat dilakukan perhitungan sebagai beikut: Daya rencana untuk sabuk gilir: P d f c P kw momen rencana untuk poros penggerak dapat dihitung sebagai berikut: T Pd n kgmm momen rencana untuk poros yang digerakkan dapat dihitung sebagai berikut: T P n d kgmm

52 39 untuk itu tegangan geser yang diizinkan adalah: τ a σ B Sf 1 Sf kg mm Untuk diameter poros puli penggerak d s1 diasumsikan sebesar 0 mm dan diameter poros puli yang digerakkan d s diasumsikan sebesar 31.5 mm yang dipilih berdasarkan lampiran 1. Berdasarkan fungsinya pada lampiran 7 dipilih penampang sabuk gilir tipe H yang mempunyai jarak bagi (p) sebesar 1.70 mm. Dan berdasarkan lampiran 8 dipilih jumlah gigi puli penggerak (z 1 ) sebesar 16, maka jumlah gigi puli yang digerakkan adalah: n z z1 n dengan perbandingan reduksi (i): i z z maka diameter lingkaran jarak bagi puli penggerak adalah: p d p π z mm

53 40 sedangkan diameter naf puli penggerak adalah: d B 5 ds ( 0) mm dengan daerah diameter poros (mm), d s1 0 mm sehingga diasumsikan baik. Untuk diameter lingkaran jarak bagi puli yang digerakkan adalah: p D p π z mm sedangkan untuk diameter naf puli yang digerakkan adalah: D B 5 ds ( 31.5) mm dengan daerah diameter poros 0 40 (mm), d s 31.5 mm sehingga diasumsikan baik. Oleh karena itu panjang keliling sabuk gilir dalam jumlah jarak bagi adalah: L p ( z z ) 1 z1 + z C p C p ( 41 16) sehingga, berdasarkan lampiran 9 untuk penampang H diambil nomor nominal sabuk yaitu 410H, jumlah gigi 8 dan panjang jarak bagi mm, sehingga didapat jarak bagi gigi (C p ) sebagai berikut:

54 41 C p 1 z1 + z L 4 + z1 + z L 9.86 ( z z ) mm 1 sedangkan jarak sumbu poros adalah: C C p p mm ( 41 16) berdasarkan nomor nominal sabuk pada lampiran 6, didapat nilai untuk daerah penyetelan jarak sumbu poros yaitu:? C i 7 mm dan? C t 6 mm. Pada lampiran 8 (penampang H), untuk kapasitas daya yang ditransmisikan setiap inchi (5.4 mm) lebar sabuk gilir (P o ) diperoleh: z 1 16, Sehingga: P P o o P o.9 kw untuk 1400 rpm P o 3.31 kw untuk 1600 rpm 50 untuk 1400 rpm + selisih Po 1600 dan Po 1400 rpm kw untuk sudut kontak? ( o ) adalah: θ 180 o 180 o o ( D d ) p C p ( ) dan untuk jumlah gigi terkait yaitu: JGT θ 360 z 1

55 f t 1 jika JGT nilainya kurang dari 6 maka perlu dilakukan koreksi. Faktor koreksi f t diberikan dalam lampiran 10, nilai JGT yang kecil dapat memperkecil umur sabuk serta dapat mengikis bahan dasar dan mengeluarkan intinya sehingga dapat menimbulkan suara yang mengganggu. Oleh karena itu faktor lebar gigi (f w ) adalah: f w Pd P f o t untuk mencari lebar gigi sabuk dipasaran digunakan sebagai berikut: W b f w mm untuk lebar gigi pulinya adalah: W 1. 3 w W b mm Untuk batasan lebar puli penggerak adalah 35 mm, sedangkan lebar puli perhitungan adalah 33.0 mm maka perencanaan untuk sabuk gilir ini dapat diterima dan aman untuk dipergunakan. Untuk gambar teknik sistem transmisi dapat dilihat dalam Lampiran 18. Perhitungan Poros dan Pasak Perencanaan pemilihan poros dengan beban puntir Dalam perhitungan ini direncanakan putaran poros konveyor yaitu sebesar 50 rpm, untuk bahan poros direncanakan S45C dengan kekuatan tarik sebesar 58 kg/mm. Untuk faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan sebesar 1 karena daya yang akan ditransmisikan merupakan daya rata-rata yang akan diperlukan,

56 43 Sf 1 yang dipilih sebesar 6 karena bahan poros yang direncanakan adalah S-C dengan pengaruh masa sedangkan untuk nilai Sf dipilih sebesar. dengan batasan pemilihan antara 1.3 sampai 3.0. Untuk daya penggerak diasumsikan sebesar 0.37 kw dengan putaran 50 rpm. Nilai K t dipilih sebesar 1.5 karena direncanakan pada momen puntir akan terjadisedikit tumbukan dan kejutan sementara untuk nilai C b digunakan sebesar 1.7 karena diperkirakan pada poros akan terjadi sedikit pemakaian beban lentur, maka perhitungannya adalah: Daya rencana untuk poros, P d f c P kw jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T maka, T P d n kgmm sehingga tegangan geser yang diizinkan didapat, τ a σ B Sf 1 Sf kg mm maka didapat diameter poros sebesar, d s 5.1 KtCbT τ a mm

57 44 Berdasarkan lampiran 1 dipergunakan nilai d s sebesar 31.5 mm. Untuk itu anggaplah diameter bagian yang menjadi tempat bantalan sebesar 35 mm, maka didapat: jari-jari filet: 1.75 mm sehingga didapat ukuran nominal pasak, d b s mm 10 8 filet: d h s mm maka ukuran alur pasak berdasarkan lampiran 4 adalah: konsentrasi tegangan pada poros bertangga: jari jari filet d s maka nilai β 1. (dalam lampiran ) diameter yang menjaditempatbantalan d s kemudian untuk konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak didapat: filet , maka α. 3 (dalam lampiran 3) 31.5 d s Karena momen rencana T kg mm dibebankan pada diameter poros d s 31.5 mm, maka tegangan geser yang terjadi adalah sebesar: 5.1T τ 3 d s kg mm

58 45 keputusan: Harga yang dihitung dibandingkan dengan harga patokan untuk mengambil Karena nilai untuk dipergunakan τ Sf a α C τ b K t τ a Sf lebih besar dari C b K t τ maka poros tersebut baik dan aman α Perencanaan pemilihan pasak dan alur pasak Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagianbagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling dan lain sebagainya. Momen diteruskan pada poros ke naf atau dari naf ke poros, direncanakan bahan yang digunakan untuk pasak adalah S55C-D dengan tegangan tarik maksimum sebesar 7 kg/mm dengan direncanakan putaran poros sebesar 50 rpm dan daya 0. 5 kw. Daya rencana untuk pasak adalah: P d f c P kw maka momen rencana dapat dihitung sebagai berikut: 5 Pd T n kgmm Sehingga tegangan geser poros yang diizinkan adalah: τ a σ B Sf 1 Sf kg mm

59 46 Diameter poros d s adalah: d s 5.1 KtCbT τ a mm berdasarkan lampiran 1 pergunakan nilai d s sebesar 31.5 mm, sehingga gaya tangensial yang terjadipada poros adalah: F T d s 9740 ( 31.5 ) kg Dari lampiran 4 untuk pasak dan alur pasak dipilih ukuran nominal pasak 10 8 yang didasarkan atas perhitungan diameter poros yang dipakai. penampang pasak (b h): 10 8 kedalaman alur pasak pada poros t 1 : 5 mm kedalaman alur pasak pada naf t : 3.3 mm Jika bahan pasak adalah S55C-D yang dicelup dingin dan dilunakkan mempunyai kekuatan tarik s B sebesar 7 kg/mm. Direncanakan faktor keamanan pasak Sf k1 sebesar 6 dan Sf k sebesar, maka tegangan geser pasak yang diizinkan adalah: τ ka σ B Sf Sf k1 k kg mm untuk tekanan permukaan yang diizinkan (p a ) diambil sebesar 8 kg/mm F τ k dan B l 1 F p a t l

60 47 Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya 5 35% dari diameter poros, maka panjang pasak dari tegangan geser yang diizinkan adalah: F l1 dan B τ k mm l p F a t mm Harga yang terbesar antara l 1 dan l adalah l sehingga nilai ini digunakan sebagai L (mm), maka: L mm Sedangkan untuk panjang pasak sebaiknya antara dari diameter poros d s. Karena lebar dan tinggi pasak telah distandarkan, maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikan panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata pada permukaannya. Maka panjang pasak (l k ) dapat direncanakan dengan 1 d s sehingga; l k 1 d s mm Karena b dan l k 31.5 d d s s maka persyaratan 0.5 b 0.35 dan: l k d 1. 5 terpenuhi, oleh karena itu d s perencanaan pasak untuk poros ini adalah baik dan aman dalam penggunaannya. Analisa Lenturan Perhitungan ini dimaksudkan untuk mengetahui kekuatan rangka dalam menopang beban diatasnya, dalam perhitungan ini diasumsikan beban yang ditopang merupakan beban terpusat dengan asumsi total beban sebesar 50 kg, karena rangka terdiri dari buah balok maka diasumsikan untuk setiap balok tumpuan menerima beban setengah dari beban totalnya dengan perincian sebagai berikut: 1. P 1 30 kg yang terdiri dari poros Ø 31.5 mm, sproket B40/60 yang digerakkan serta pillow block P07 serta beberapa mur dan baut. s

61 48. P 40 kg yang merupakan rangka image processing serta beberapa peralatan yang diasumsikan akan dipasang seperti kamera CCD, lampu, kabel, mur, baut dan lain-lain. 3. P 3 5 kg diasumsikan sebagai beban unit ultrasonik serta beberapa perlengkapan lainnya seperti tranducer, kabel dan lain-lain. 4. P 4 30 kg, sama halnya dengan beban P 1 yang terdiri dari poros Ø 31.5 mm, sproket B40/60 penggerak serta pillow block P07 dan beberapa mur serta baut. Rangka ini mempunyai panjang total 400 mm yang terdiri dari A ke P 1 dengan jarak 300 mm, P 1 ke P dengan jarak 300 mm, P ke P 3 dengan jarak 300 mm, P 3 ke P 4 dengan jarak 150 mm dan P 4 ke B dengan jarak 50 mm. Untuk diagram peletakkan beban dapat dilihat dalam Gambar 11. P 1 P P 3 P 4 A O B 300 mm 600 mm 900 mm 150 mm 400 mm Gambar 11 Diagram peletakkan beban

62 49 Perhitungan gaya akibat beban terpusat P 1 P P 3 P 4 A 300 mm O B R A 600 mm R B 900 mm 150 mm L 400 mm Gambar 1 Diagram peletakan gaya beban terpusat P 1 30 kg P 40 kg P 3 5 kg P 4 30 kg SM A 0 ( P ) + ( P 600) + ( P 900) + ( P 150) ( R 400) B ( P ) + ( P 600) + ( P 900) + ( P ) R B L ( ) + ( ) + ( 5 900) + ( ) 50 kg 400 SM B 0 ( L) + { P ( L L ) + P ( L L ) + P ( L L ) + P ( L )} R A L4 { P ( L L ) + P ( L L ) + P ( L L ) + P ( L L )} R A L { 30 ( ) + 40 ( ) + 5 ( ) + 30 ( ) } kg

63 50 Perhitungan momen jarak SM 1 0 ( 0 x 300) sejauh A P 1 R A xm 0 M R Jika: A x M 75 ( 0) x 0 mm x 300 mm 0 kgmm M 75 ( 300) kgmm SM 0 ( 0 x 300) sejauh P 1 P R A ( x) P1 x M 0 ( x) P x M RA 1 Jika: M 75 ( ) ( 30 0) x 0 mm x 300 mm kgmm M 75 ( ) ( ) kgmm SM 3 0 ( 0 x 300) sejauh P P 3 R A ( + x) P ( x) P x M ( x) P ( + x) P x M RA Jika: M 75 ( ) 30( ) ( 40 0) x 0 mm kgmm M 75 ( ) 30( ) ( ) x 300 mm kgmm

64 51 SM 4 0 ( 0 x 150) sejauh P 3 P 4 R A ( + x) P ( x) P ( x) P x M ( x) P ( x) P ( + x) P x M RA Jika: M 75 ( ) 30( ) 40( ) ( 5 0) x 0 mm x 150 mm kgmm ( ) 30( ) 40( ) ( 5 150) M kgmm SM 5 0 ( 0 x 50) sejauh P 4 B R A ( + x) P ( x) P ( x) P ( 150+ x) P x M ( x) P ( x) P ( x) P ( + x) P x M RA Jika: x 0 mm ( ) 30( ) 40( ) 5( ) ( 30 0) M x 50 mm 3 kgmm ( ) 30( ) 40( ) 5( ) ( 30 50) M 75 0 kgmm Untuk diagram gaya lintang dan momen lentur dapat dilihat dalam Gambar 13

65 5 P 1 P P 3 P 4 A O B R A 300 mm 600 mm R B 900 mm 150 mm L 400 mm Gaya Geser 30 kg 75 kg 40 kg 5 kg 30 kg 50 kg Momen Lentur kg mm kg mm kg mm kg mm Gambar 13. Diagram gaya geser dan momen lentur

66 53 Perhitungan kontrol tegangan dan lendutan Untuk perhitungan ini diasumsikan nilai modulus elastisitas baja (steel) sebesar E kg/mm, kekuatan tarik besi rangka S30C s 48 kg/mm, momen maksimum M max kg mm, tegangan ijin baja s ij kg/mm (diolah dari Sunggono, 1995). Dimana profil rangka 40 mm 40 mm, maka momen tahanan: 1 W bh mm 3 Sehingga untuk kontrol lendutan didapat nilai tegangan yang terjadi pada rangka: σ M max max W kg mm Karena s max kg/mm sedangkan s ij kg/mm, maka persyaratan σ max σ ij terpenuhi oleh karena itu rangka hasil rancangan dapat menahan tegangan yang terjadi. Untuk momen inersia yang terjadi: 1 I x bh mm 4 Diasumsikan lendutan yang terjadi pada titik P 3 karena momen yang terbesar terjadi pada momen P 3, sehingga besar lendutan yang terjadi adalah: 5 Pmax l y 384 EI 4 jika P max M E max

67 54 maka: kg mm 3 5 Pmax l y 384 EI lendutan ijin: 1.7 mm y mm ( ) ( 400) 5 (.1 10 ) ( ) l Karena y 1.7 mm sedangkan y 6 mm, maka persyaratan y y dapat terpenuhi, oleh karena itu rangka yang dirancang aman untuk dipergunakan karena lendutan yang terjadi berada dibawah ambang lendutan ijin.

68 Gambar 14. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar mesin sortasi buah manggis hasil rancangan dapat dilihat dalam Bak penampung mutu super Bak penampung mutu 1 Unit pengolahan citra Mangkuk dan sistem transportasi Solenoid DC1V Bak penampung mutu Reducer 1: 40 Unit pengolahan ultrasonik Gambar 14 Mesin sortasi hasil rancangan. Daya Penggerak yang Digunakan Setelah dilakukan perhitungan kebutuhan daya, maka dibutuhkan daya penggerak sebesar 0.1 HP dengan putaran yang diinginkan sebesar 5 rpm. Karena sulit didapat motor penggerak dengan daya tersebut maka dipilih motor penggerak 3 fasa dengan putaran 1405 rpm berdaya 0.5 HP, motor listrik dipilih karena banyak dipasaran, murah dan tersedia daya yang kecil. Karena putaran motor terlalu besar oleh karena itu digunakan perbandingan putaran menggunakan puli dan pereduksi putaran dengan perbandingan putaran 1:40 sehingga didapatkan kecepatan putar rantai konveyor yang diinginkan yaitu 5 rpm dengan menggunakan perbandingan reduksi, seperti ditampilkan dalam Gambar 15 serta dalam Lampiran 11. Untuk mendapatkan perbandingan putaran penggerak reducer diasumsikan putaran motor penggerak (n 1 ) 1405 rpm, diameter puli penggerak (d p ) 60 mm dan diameter puli yang digerakkan (D b ) 160 mm, sehingga didapat perbandingan putaran puli untuk menggerakkan reducer (n ) sebagai berikut:

69 56 n D 1 p n n d n 60 n p rpm sehingga didapat putaran puli untuk menggerakkan reducer sebesar rpm, karena reducer mempunyai perbandingan 1:40 maka keluaran reducer sebesar rpm. Untuk mendapatkan perbandingan putaran penggerak konveyor diasumsikan putaran reducer (n 1 ) rpm, diameter puli penggerak (d p ) 60 mm dan diameter puli yang digerakkan (D b ) 160 mm, maka kecepatan putar rantai konveyor adalah: n D 1 p n n d n 60 n p 4.93 rpm sehingga didapat kecepatan putar konveyor sebesar 4.93 rpm 5 rpm. Gambar 15 Motor listrik dan reducer yang dipilih. Transmisi Sabuk Gilir Berdasarkan hasil perhitungan dalam merencanakan sabuk gilir, untuk sabuk gilir penggerak reducer dipilih dengan nomor nominal 350H yang mempunyai panjang jarak bagi sabuk mm, lebar 5.4 mm dan sabuk tersebut mempunyai gigi sebanyak 70 buah. Untuk puli hasil perhitungan didapat puli penggerak mempunyai diameter 60 mm dengan jumlah gigi sebanyak 16 buah sedangkan untuk puli yang digerakkan mempunyai diameter 160 mm dengan jumlah gigi sebanyak 41 buah untuk lebar puli yang dihitung 33.0 dengan jarak sumbu poros antara dan mm (Gambar 16).

70 57 Sabuk gilir 350H Puli penggerak (d p ) Ø 60 mm, 16 gigi. Gambar 16 Transmisi sabuk gilir penggerak reducer. Sedangkan hasil perhitungan sabuk gilir penggerak konveyor dipilih sabuk dengan nomor nominal 410H dengan jumlah gigi 8 buah dan panjang sabuknya mm serta lebar gigi sabuk 5.4 mm. Untuk puli hasil perhitungan didapat jumlah gigi puli penggerak sebanyak 16 dengan diameter 60 mm dan dan puli yang digerakkan sebanyak 41 dengan diameter 160 mm seperti terlihat dalam Gambar 17. Puli yang digerakkan (D p ) Ø 160 mm, 41 gigi Pasak pengunci puli Puli yang digerakkan (D p ) Ø 160 mm, 41 gigi Puli penggerak (d p ) Ø 60 mm, 16 gigi Sabuk gilir 410H Gambar 17 Transmisi sabuk gilir penggerak konveyor. Kesulitan dalam desain ini ditemui ketika mencari puli gigi 16 dan gigi 41 yang membutuhkan waktu karena sulit mencari puli yang dimaksud, untuk pemasangan ke poros motor serta reducer tidak mengalami kesulitan. Puli dibuatkan lubang poros sesuai dengan diameter poros motor dan reducer yaitu 5 mm, untuk lebar

71 58 gigi puli yang didapat di pasaran adalah 33.0 mm sesuai dengan hasil perhitungan. Poros dengan Beban Puntir dan Pasak Poros dipergunakan sebagai penumpu sproket pengiring dan penerus putaran, agar sproket tidak bergeser ketika terjadi hentakan diperlukan pemasangan pasak. Dalam perhitungan poros dengan beban puntir dipilih poros dengan bahan S45C yang mempunyai kekuatan tarik 58 kg/mm kemudian untuk diameter poros sebesar 31.5 mm dengan jari-jari filet 1.75 mm. Untuk pasak yang direncanakan berukuran 10 mm 8 mm dengan alur pasak 10 mm 8 mm 1.14 (filet) yang berbahan S55C-D (dicelup dingin tanpa dilunakkan) dengan kekuatan tarik sebesar 7 kg/mm dan panjang pasak aktif 31.5 mm dengan panjang pasak minimum mm. Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya 5 35% dari diameter poros, maka panjang pasak dari tegangan geser yang diizinkan. Untuk panjang pasak sebaiknya antara dari diameter poros d s. Karena lebar dan tinggi pasak telah distandarkan, maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikan panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata pada permukaannya. Dalam perakitan ini digunakan bahan poros, pasak dan alur pasak yang sesuai dengan hasil perhitungan. Gambar poros dan pasak hasil perancangan dapat dilihat dalam Gambar 18. Poros 31.5 mm Pasak Gambar 18 Poros dan pasak hasil rancangan

72 59 Rangka Utama, Pengolahan Citra dan Ultrasonik Rangka mesin sortasi ini dipilih pipa persegi dengan ukuran 40 mm 40 mm dengan ketebalan pipa 1.3 mm. Pipa ini dipilih karena mempunyai kekuatan yang cukup untuk menopang beban yang diletakkan di atasnya selain itu pipa persegi juga murah dan mudah didapatkan serta mudah dalam pengerjaannya. Rangka utama yang didesain untuk mesin sortasi ini berukuran panjang 400 mm dan lebarnya 500 mm serta tingginya 700 mm dengan dipasangkan roda pada 4 buah penumpu dimaksudkan untuk mempermudah alat untuk pindah, yang terdiri dari buah roda statis dan buah roda dinamis yang dapat berputar 360 o. Seperti terlihat dalam Gambar 19, sedangkan untuk gambar tekniknya dapat dilihat dalam Lampiran 1. Rangka utama Roda rotasional Roda statis Gambar 19 Rangka utama. Sedangkan rangka pengolahan citra mempunyai lebar 500 mm dan panjang 340 mm serta tinggi 780 mm. Pada bagian atas alat dipasangkan penyetel ketinggian kamera dan pada bagian bawahnya dipasangkan plat berwarna putih yang menyatu pada rangka dengan cara dibuatkan mur yang berguna selain sebagai penguat juga sebagai alas ketika akan dilakukan pengambilan data, rangka ini juga mudah dipindahkan sehingga mudah untuk dilakukan penyetelan ketika

73 60 akan dilakukan pengambilan data citra seperti ditampilkan dalam Gambar 0, untuk gambar tekniknya ditampilkan dalam Lampiran 13. Dudukan kamera CCD Kamera CCD Rangka pengolahan citra Plat latar belakang citra Gambar 0 Rancangan unit pengolahan citra. Rangka unit ultrasonik terbuat dari aluminium dengan ketebalan 10 mm, aluminium dipilih karena mudah dalam penggunaannya, murah, banyak didapat di lapangan serta tahan karat. Tetapi aluminium terlalu lunak sehingga pada setiap sudut rangka perlu dibuatkan penguat yang berbentuk L. Rangka ini berukuran lebar 400 mm, panjang 100 mm dan tinggi 500 mm, unit ini terdiri dari motor penggerak, dudukan tranducer serta poros penggerak dan rantai. Dudukan tranducer digunakan pipa stainless steel dengan diameter 30 mm dan panjang 45 mm dengan jarak minimum antara tranducer 5 mm dan maksimum 10 mm, sedangkan poros penggerak tranducer dan ulir penggerak tranducer dipergunakan kuningan yang kuat dan tahan karat dengan diameter 15 mm, jarak antar ulir (pitch) sebesar 1 mm dengan panjang bagian yang diulir 15 mm. Gambar unit ini seperti ditampilkan dalam Gambar 1, sedangkan untuk gambar tekniknya ditampilkan dalam Lampiran 14.

74 61 Poros penggerak berulir Rantai penggerak tranducer Dudukan tranducer Rangka unit ultrasonik Sproket penggerak tranducer Motor penggerak tranducer Gambar 1 Rancangan unit ultrasonik Bak Penampung Bak penampungan ini terdiri dari tiga bak yang terpisah menjadi dua, untuk mutu super dan mutu 1 menjadi satu unit yang dipasangkan tepat berhadapan dengan unit solenoid sedangkan mutu terpisah sendiri yang dipasangkan pada bagian akhir dari aliran transportasi buah. Bak ini terbuat dari plat besi dengan ketebalan 1. mm dengan ketinggian 960 mm, panjang keseluruhan 800 mm serta lebar mulut pemasukan 40 mm (untuk mutu super dan mutu 1), tempat ini dipasang dengan kemiringan antara o (untuk mutu ) yang bertujuan agar buah hasil penyortiran dapat bergelinding bebas. Akibat menggelindingnya buah maka akan terjadi benturan antara buah dengan plat penampung, untuk mengurangi benturan antara buah dengan dinding plat dilakukan pelapisan plat menggunakan busa yang dibalut dengan kain kevlar dengan ketebalan 10 mm seperti ditampilkan dalam Gambar, untuk gambar tekniknya dapat dilihat dalam Lampiran 17.

75 6 Penampung ganda mutu super dan mutu 1 Mulut penampung Penampung tunggal mutu Kaki penyanggah Gambar Rancangan bak penampung. Mangkuk dan Sistem Transportasi Mangkuk adalah salah satu bagian yang terpenting dalam desain alat ini, mangkuk difungsikan sebagai tempat menggiring buah yang dipasangkan pada rantai penggiring (transportasi). Mangkuk mempunyai diameter dalam 36 mm dan diameter luar 50 mm serta ketebalan 14 mm, mangkuk terbuat dari bahan nylon berwarna putih yang dibubut sesuai dengan desain yang di harapkan sehingga buah tidak akan terjatuh ketika dilakukan penggiringan, mangkuk berjumlah buah dengan jarak antar mangkuk 00 mm. Mangkuk dipasangkan pada dudukan mangkuk dengan ketinggian 90 mm menggunakan mur 3 mm dan dipasangkan pada rantai pengiring tipe RS40 yang mempunyai panjang total 4400 mm dan menggunakan sproket penggiring tipe B40/60 dengan kecepatan putar rantai 5 rpm, untuk jelasnya seperti ditampilkan dalam Gambar 3. Sistem tranportasi rantai dipilih karena rantai memiliki ketepatan putar yang baik bila dibandingkan dengan sabuk dan mudah dipasangkan niple sebagai tempat memasang mangkuk, selain itu rantai juga lebih tahan lama dan tahan terhadap panas serta gesekan. Rantai perlu dilakukan perawatan seperti pelumasan menggunakan oli.

76 63 Sproket 40B/60 Poros Ø 31.5 mm Pillow block P07 Gambar 3 Rancangan poros dan sproket transportasi. Dudukan mangkuk terbuat dari dua tingkat yang digabungkan menjadi satu menggunakan las titik dan engsel kupu-kupu dengan ketinggian 90 mm, pada tingkat pertama berbahan besi model-u dengan tinggi 50 mm dan lebar 0 mm dengan ketebalan 1 mm. Untuk tingkat ke dua berbahan besi persegi dengan tinggi 40 mm, lebar 0 mm dan tebal 1 mm antara kedua tingkat dilas sebuah tuas yang berdiameter 3 mm dan panjang 100 mm yang berfungsi sebagai tuas pengungkit yang dilas pada bagian bawah tingkat pertama dan pada tuas tersebut dipasangkan per agar ketika tuas didorong oleh solenoid maka akan kembali lagi pada posisi semula. Kemiringan yang terjadi ketika pendorongan antara 0 o 45 o dimana buah dapat terjatuh ketika didorong dengan sudut antara 15 o 40 o tergantung dengan ukuran buah, semakin kecil buah maka semakin besar sudut yang diperlukan agar buah dapat terjatuh. Untuk menyatukan mangkuk pada rantai pengiring maka pada dudukan mangkuk bagian bawah dilubangi sebagai tempat mur dan pada rantai pengiring diberikan nipel berbentuk L pada setiap sepuluh mata rantai (00 mm). Untuk gambar mangkuk dapat ditampilkan dalam Gambar 4, untuk gambar teknik mangkuk dan sistem transportasinya dapat dilihat dalam Lampiran 16 dan 19.

77 64 Mangkuk Ø dalam 36 mm dan Ø luar 50 mm, tebal 14 mm, kedalaman 1 mm Engsel kupukupu Dudukan mangkuk tingkat Tuas pengungkit mangkuk Dudukan mangkuk tingkat 1 Per pembalik ke posisi semula Gambar 4 Mangkuk hasil rancangan. Penguat Tegangan Rantai Bagian ini didesain hanya sebagai penguat tegangan rantai dan sebagi dudukan penggiring mangkuk khususnya ketika akan dilakukan pengambilan data ultrasonik, karena dalam pengambilan data ini posisi buah manggis harus tepat sehingga data yang didapat lebih akurat. Penguat tegangan rantai ini dipasangkan tepat dibawah unit ultrasonik. Penguat tegangan rantai terdiri dari poros dengan diameter 1 mm dengan panjang 50 mm, sproket dengan ukuran B40/36 yang dipasangkan pada bagian tengah poros, sedangkan pillow block J03 dipasangkan pada setiap ujung poros sebagai media poros untuk berotasi. Gambar penguat tegangan rantai ini dapat dilihat dalam Gambar 5. Pillow block j03 Sproket 40B/36 Poros Ø 1 mm Gambar 5 Rancangan penguat tegangan rantai

78 65 Rancangan Solenoid Solenoid berfungsi sebagai pendorong tuas mangkuk ketika melewati bagiannya, posisi solenoid diletakkan pada bagian depan mulut pemasukkan mutu super dan mutu 1 sedangkan untuk mutu penggiringnya langsung menjatuhkan buah ke bak penampungan pada bagian akhir proses transportasi. Solenoid yang digunakan adalah solenoid DC1V 1 kg dengan panjang tuas tarikan 7 mm, solenoid ini dipakai karena selain murah, bentuknya lebih kecil, suara hentakannya tidak terlalu besar dan mempunyai kekuatan tarik magnet yang cukup kuat. Solenoid dipasangkan pada platform solenoid yang dirancang sesuai dengan kebutuhan, mekanisme kerja solenoid ini adalah menarik tuas tarikan karena adanya gaya induksi magnet yang kemudian juga menarik tuas pengungkit sehingga tuas pengungkit mangkuk akan terdorong yang menyebabkan buah akan terjatuh dan tertampung dalam bak penampungan. Gambar rancangan solenoid dapat dilihat dalam Gambar 6 serta gambar tekniknya dapat ditampilkan dalam Lampiran 15. Tuas penendang pengungkit mangkuk Plat penahan Solenoid DC1V Dudukan solenoid Gambar 6 Rancangan dudukan solenoid Analisa Lenturan Dari hasil perhitungan gaya akibat beban terpusat didapat bahwa beban yang terjadi pada titik R A sebesar 75 kg sedangkan dititik R B sebesar 50 kg, nilai R A terbesar karena beban yang terjadi lebih cenderung mendekati pada titik R A sehingga semua beban tertumpu pada titik tersebut. Pada perhitungan momen

79 66 jarak pada setiap beban didapat pada A ke P 1 dengan jarak 300 mm terjadi pembebanan kg mm, P 1 ke P dengan jarak 300 mm terjadi pembebanan kg mm, P kep 3 dengan jarak 300 mm terjadi pembebanan sebesar kg mm, P 3 ke P 4 dengan jarak 150 mm terjadi pembebanan sebesar kg mm dan dari P 4 ke B dengan jarak 50 mm sebesar 0 atau sama dengan tidak terjadi pembebanan, ini menunjukkan terjadinya keseimbangan pada momen jarak tersebut. Titik P 3 mempunyai nilai yang terbesar karena pada titik P terjadi pembebanan yang terberat dan titik beban cenderung merata karena jarak setiap titik yang sama, sedangkan pada titik P 4 mempunyai jarak yang terjauh dengan P 3 sehingga beban P 1 dan P terpusat pada titik P 3. Dalam mengontrol tegangan dan lendutan dipergunakan persamaan Canonica dengan beberapa persyaratan yang harus dipenuhi seperti rangka harus cukup kuat, lendutan pada rangka harus kecil dan rangka harus cukup stabil. Dimana didapat momen tahanan pada rangka sebesar mm 3 sehingga didapat tegangan yang terjadi pada rangka sebesar kg/mm sedangkan tegangan yang diijinkan sebesar 50 kg/mm hal ini menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi masih dibawah tegangan yang diijinkan sehingga secara teoritis tidak akan terjadi keretakkan atau kegagalan pada rangka. Momen inersia yang terjadi pada rangka sebesar mm 4 dan beban merata maksimum sebesar kg/mm, sehingga didapat lendutan yang terjadi sebesar 1.7 mm sedangkan lendutan yang diijinkan sebesar 6 mm ini menunjukkan bahwa rangka dapat menopang beban yang terjadi, sehingga tidak akan terjadi perpatahan pada rangka.

80 67 Hasil Uji Teknis Uji teknis dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas transportasi buah menggunakan persamaan (15) yang dilakukan selama 15 menit dengan 3 kali pengulangan waktu, dimana n jumlah buah hasil transportasi dalam satu menit. Sehingga didapat jumlah buah hasil transportasi yang sampai ke mutu per menit sebesar 10 buah, maka dalam satu jam didapat: n q t buah jam

81 SIMPULAN Simpulan 1. Sistem mekanik alat sortasi buah manggis telah dirancang dan dibangun, sistem mekanik ini terdiri dari rangka, motor penggerak, mangkuk, sistem transmisi dan konveyor rantai.. Hasil perhitungan daya yang didapat untuk menggerakkan mesin terlalu kecil dan sulit didapat sehingga dipilih daya yang sedikit lebih besar yaitu 0.5 HP dengan putaran 1405 rpm, untuk itu diperlukan reducer 1:40 sebagai pereduksi putaran. 3. Puli penggerak reducer dan konveyor yang dipakai bertipe 16H dan 41H dengan nomor nominal sabuk gilir 350H untuk penggerak reducer dan 410H untuk penggerak konveyor, sedangkan untuk poros yang dipilih berbahan S45C dengan diameter 31.5 mm. 4. Bahan yang untuk rangka utama dan pengolahan citra adalah rectangular tube berpenampang 40 mm 40 mm dengan ukuran keseluruhan 400 mm 500 mm dan tinggi 1480 mm. Unit ultrasonik terbuat dari bahan aluminium dengan ketebalan 10 mm dengan ukuran 100 mm 400 mm dan tinggi 500 mm. Sistem transportasi di rancang dari rantai RS40 serta sproket 40B Momen yang terbesar terjadi pada R A 75 kg, nilai momen jarak yang terbesar terjadi pada titik P ke P 3 sepanjang 300 mm sebesar kg mm. Tegangan pada rangka kg/mm dan lendutan sebesar 1.7 mm nilai tersebut berada dibawah ambang toleransi sehingga rangka tersebut kuat dan aman untuk dipergunakan. 6. Berdasarkan hasil pengujian didapat bahwa mesin sortasi manggis ini dapat mentransport buah ke dalam bak penampung ke mutu sebanyak 600 buah dalam waktu satu jam. Saran 1. Mesin perlu disempurnakan terutama pada sistem transmisinya agar suara bising dapat dikurangi.. Perlu disempurnakan dengan penambahan komponen pengumpan otomatik.

82 DAFTAR PUSTAKA Abdullah, Irwanto A, Siregar N Energi dan Listrik Pertanian. Jurusan Teknik Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Biro Pusat Statistik Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia. Jilid I. BPS Jakarta. Indonesia. Boothroyd G Fundamentals of Metal Machining and Machine Tools. International Student Edition. McGraw-Hill Book Co. Singapore. Canonica Lucio Memahami Mekanika Teknik. Angkasa. Bandung. Dewan Standar Nasional Indonesia Standar Mutu Buah Manggis SNI Jakarta. Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI Daftar Komposisi Bahan Makanan. Bharata Karya Aksara. Jakarta. Direktorat Tanaman Buah. 00. Buku Lapangan Komoditas Manggis. Jakarta; Direktorat Tanaman Buah, Direktorat Jenderal Bina Produksi Hortikultura. Juanda D, Cahyono Manggis, Budidaya dan Analisis Usaha Tani. Jakarta: Kanisius. Gere JM, SP Timosenko Mechanic of Materials. 4 th Publishing Company. USA. edition. PWS Granet Irving Statics and Strength and Strength of Materials. CBS College Publishing. USA. Nash William A Theory and Problems of Strength of Materials. nd edition. McGraw-Hill Book Company. USA. Pantastico EB Fisiologi Pasca Panen Penanganan dan Pemanfaatan Buah-buahan dan Sayur-sayuran Tropika dan Sub Tropika. Kamaryani, penerjemah; Yogyakarta: Gajahmada University Press. Polak Peter Designing for Strength. The MacMillan Press Ltd. Oxford. England. Prathama YG. 00. Desain Sistem Mekanik dan Uji Teknis Mesin Sortasi Mangga Berdasarkan Pengolahan Citra Menggunakan Pengendali Mikrokomputer [skripsi]. Bogor: Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Rice Lake Weighing System Product Information for Sortation/Classifier System. Canada: RLWS.

83 70 Rudyana D Desain dan Uji Teknis Unit Pemasukan pada Alat Sortasi Buah Jeruk [skripsi]. Bogor: Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Rukmana Rahmat Budidaya Manggis. Kanisius. Yogyakarta. Rukmana Rahmat Bibit Manggis. Kanisius. Yogyakarta. Satuhu S Penanganan Manggis Segar untuk Ekspor. Penebar Swadaya. Jakarta. Salim A Mesin Penggiling Cabai Kering dengan Sistem Disc dan Pen. [skripsi]. Jakarta: Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara. Siemens AG Basic of General Motion Control-Siemens Technical Education Program (STEP) 000 Series. Washington DC: Siemens. Silanam K, Narongsak S, Sthit S. 00. Mango Sorter Machine. Bangkok, Thailand: Institute for Scientific and Technological Research and Services, King Mongkut s University of Technology Thonburi. Siegling Transilion, Conveyor and Processing Belts. 00. Calculation Methods- Conveyor Belts. Germany: STCPB Ausgabe. Siswadi, Sarjono W, Wigroho HY, Ervianto WI Analisis Struktur Statik Tertentu. Universitas Atma Jaya. Yogyakarta. Spotts M F Design of Machine Elements. 5 th edition. Prentice-Hall of India Private Limited. New Delhi. India. Sularso, Kiyokatsu S Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramitha. Sunggono V K H Teknik Sipil. Penerbit Nova. Jakarta. Weighing Sytem Ltd Product Information for CVS Unisorter. Stoke, Nelson, New Zealand: WS. Wigroho HY Analisis Struktur Statik Tidak Tertentu. Universitas Atma Jaya. Yogyakarta.

84 LAMPIRAN

85 7 Lampiran 1 Diameter poros standar (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) satuan (mm) 4 10 * (105) *5.6 6 *6.3 7 * *11. 1 * (15) 16 (17) * * * * * * * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar. Bilangan didalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding

86 73 Lampiran Faktor konsentrasi tegangan ß untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan pengecilan diameter yang diberi filet (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) Lampiran 3 Faktor konsentrasi tegangan a untuk pembebanan puntir statis dari suatu poros bulat dengan alur pasak persegi yang diberi filet (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978)

87 Lampiran 4 Pemilihan untuk ukuran pasak dan alur pasak (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) 74

88 75 Lampiran 5 Faktor koreksi K? (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) D p d p C Sudut kontak puli kecil? ( o ) Faktor koreksi K? Lampiran 6 Daerah penyetelan jarak sumbu poros (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) Nomor nominal sabuk Panjang Keliling Sabuk Ke sebelah dalam dari letak standar?c i A B C D E Ke sebelah luar dari letak standar?c t (umum untuk semua tipe)

89 Lampiran 7 Tipe, ukuran dan pemakaian sabuk gilir (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) 76

90 77 Lampiran 8 Kapasitas daya yang ditransmisikan setiap inchi (5.4 mm) lebar sabuk gilir P o (kw) (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) Penampang H Putaran puli kecil (rpm) Jumlah gigi Diameter puli

91 Lampiran 9 Nomor nominal, jumlah gigi dan panjang untuk sabuk gilir standar (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) 78

92 79 Lampiran 10 Faktor koreksi untuk berbagai JGT (Jumlah Gigi Terkait) (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1978) Jumlah Gigi Terkait f t

93 LAMPIRAN 11 sampai dengan 0 gambar tidak dapat dibuka karena programnya corel draw

94 90 Lampiran 1 Mesin sortasi hasil rancangan Lampiran Unit ultrasonik hasil rancangan

95 91 Lampiran 3 Unit pengolahan citra hasil rancangan Lampiran 4 Solenoid

96 9 Lampiran 5 Bak penampung mutu super dan mutu 1 Lampiran 6 Bak penampung mutu

97 93 Lampiran 7 Mangkuk dan sistem transportasi hasil rancangan Lampiran 8 Poros dan sproket pengiring

98 94 Lampiran 9 Roda rotasional Lampiran 30 Roda statis