TUGAS AKHIR PERANCANGAN MESIN PEMECAH TEMPURUNG KEMIRI DENGAN METODE VDI 2221

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERANCANGAN MESIN PEMECAH TEMPURUNG KEMIRI DENGAN METODE VDI 2221 Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1) DISUSUN OLEH : NAMA : HARNI PURWANINGSIH NIM : JURUSAN : TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008 i

2 LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Harni Purwaningsih N.I.M : Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Teknik Industri Judul Skripsi : PERANCANGAN MESIN PEMECAH TEMPURUNG KEMIRI DENGAN METODE VDI 2221 Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. Penulis, Harni Purwaningsih ii

3 LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN MESIN PEMECAH TEMPURUNG KEMIRI DENGAN METODE VDI 2221 DISUSUN OLEH : NAMA : HARNI PURWANINGSIH NIM : JURUSAN : TEKNIK MESIN Mengetahui Pembimbing Koordinator Tugas Akhir ( Ir. Ruli Nutranta, M.Eng ) (Nanang Ruhyat, ST.MT) iii

4 ABSTRAK Pembuatan mesin pemecah tempurung kemiri merupakan suatu hal yang penting. Selama ini, kemiri banyak digunaka untuk industri kosmetik, bahan makanan/bumbu, dan farmasi. Oleh karena itu perlu dibuat suatu perencanaan yang baik, efisien dan ekonomis untuk memproduksi mesin tersebut dangan optimal. Dengan perancangan yang baik akan didapatkan kualitas produksi yang baik. Dalam perancangan menggunakan metode VDI 2221 ini dilakukan dengan melalui beberapa tahap, yaitu : pembuatan daftar kehendak, penjabaran struktur fungsi dari komponen utama mesin, pembuatan gambar prinsip solusi, pembuatan gambar varian, pembuatan tabel hasil evaluasi varian, dan yang terakhir adalah pemilihan varian terbaik dari tabel hasil evaluasi varian. Dari keempat varian yang sudah dievaluasi, diperoleh varian pertama dengan total nilai evaluasi 7,135 sebagai pilihan terbaik. Mesin pemecah ini menggunakan motor penggerak yang berdaya 4103 Watt, dengan putaran poros yang dihasilkan adalah 1440 rpm. Daya tersebut akan diteruskan oleh puli yang berdiameter luar 163,4 mm melalui sabuk V (Type B) yang akan menggerakkan poros dengan material S 45 C dengan diameter 32 mm dan juga ikut menggerakkan komponen dari pemecah mesin ini. iv

5 KATA PENGANTAR Alhamdulillahi robbil alamin Puji syukur kehadirat Allah SWT, yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-nya serta kesempatan yang baik dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan Perancangan Mesin Pemecah Kemiri Dengan Metode VDI 2221 sebagai bahan Tugas Akhir yang merupakan salah satu syarat menempuh ujian akhir kesarjanaan di jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Mercu Buana. Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa di dalam penyusunan skripsi ini, masih banyak terdapat kekurangan serta masih jauh dari kesempurnaan, hal ini disebabkan karena berbagai keterbatasan yang penulis hadapi oleh karena itu saran dan kritik dari semua pihak demi perbaikan dan penyempurnaan penulisan skripsi ini baik sekarang ataupun dimasa yang akan datang sangat penulis harapkan dan akan diterima dengan penuh ketulusan. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin menyampaikan ucapan rasa syukur dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. ALLAH S.W.T atas segala berkah, rahmat dan karunia-nya tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 2. Kedua orang tua dan adik-adik saya yang tercinta yang selama ini telah mendukung sepenuhnya baik moril maupun materiil. 3. Ir. Ruli Nutranta, M. Eng Selaku Dosen Fakultas teknologi Industri, program studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana dan Selaku dosen pembimbing dalam penyusunan skripsi yang saya tulis. 4. Nanang Ruhyat, ST. MT Selaku Dosen Koordinator Tugas Akhir dan Kepala Program studi Fakultas teknologi Industri, program studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana 5. Seluruh dosen Fakultas teknologi Industri, program studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah banyak memberikan ilmu kepada penulis. v

6 6. Terima kasih kepada Kakak tercinta Lia Nurliah yang tiada henti memberikan dukungan dan mendoakan saya dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Teman-teman kuliah PKSM program studi Teknik Mesin angkatan VIII, yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu terima kasih selalu memberikan motivasi dalam penyusunan skripsi yang saya tulis ini. 8. Seluruh rekan kerja di Product Quality Monitoring PT Astra Honda Motor yang selalu memberi motivasi yang sangat berarti, terima kasih untuk semuanya. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat dan hidayah-nya kepada mereka yang telah banyak membantu penulis dalam pembuataan skripsi ini. Dan semoga rancangan alat ini bisa bermanfaat bagi mahasiswa Teknik Mesin dan dunia industri untuk pengembangan selanjutnya. Jakarta, Juli 2008 Penulis (Harni Purwaningsih) Jangan bersedih sekalipun hartamu sedikit atau keadaanmu buruk, karena harga diri yang kau punya adalah sesuatu yang lain. Awali setiap pertemuan dengan senyum. J vi

7 DAFTAR ISI Halaman Judul... Halaman Pernyataan... Halaman Pengesahan... Abstraksi... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Tabel... Daftar Gambar... i ii iii iv v vii xi xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Perancangan Metodologi Perancangan Sistematika Penulisan... 4 BAB II METODE PERANCANGAN SISTEMATIS Penjabaran Tugas Perancangan Konsep Abstraksi vii

8 2.2.2 Pembuatan Struktur Fungsi Struktur Fungsi Keseluruhan Sub Fungsi Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi Pemilihan Kombinasi yang Sesuai Pembuatan Varian Konsep Evaluasi Perancangan Wujud Perancangan Terinci BAB III KONSEP PERANCANGAN 3.1 Daftar Kehendak Daftar Kehendak Mesin Pemecah Kulit Kemiri Struktur Fungsi Fungsi Keseluruhan Fungsi Komponen Utama Mencari dan Memilih Prinsip Solusi Untuk Setiap Sub Fungsi Utama Memilih Variasi Struktur Fungsi Mengkombinasikan Prinsip Solusi Hasil Kombinasi Prinsip Solusi Hasil Evaluasi Varian Memilih Variasi Kombinasi yang Terbaik viii

9 BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN 4.1 Perhitungan dan Perancangan Cara Perhitungan Komponen Rancangan Motor Penggerak Perhitungan Puli Perhitungan Sabuk-V Perhitungan Bantalan Luncur Perhitungan Pasak Perhitungan Masing Masing Komponen Perancangan Motor Penggerak Perhitungan Puli Perhitungan Sabuk-V Perhitungan Poros Perhitungan Bantalan Perhitungan Pasak Perhitungan dan Perencanaan Baut Komponen Rancangan Sistem Penggerak Puli Puli I Puli II Sistem Transmisi dari Motor Listrik Bantalan Luncur ix

10 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran x

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Daftar Pengecekan Untuk Pedoman Spesifikasi Tabel 2.2 Korelasi Harga Kuantitatif dengan Nilai Nominal Tabel 3.1 Daftar Kehendak Mesin Pemecak Kemiri Tabel 3.2 Prinsip Solusi Sub Fungsi Tabel 3.3 Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi Tabel 3.4 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi I Tabel 3.5 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi II Tabel 3.6 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi III Tabel 3.7 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi IV Tabel 3.8 Tabel Hasil Evaluasi Varian I Tabel 3.9 Tabel Hasil Evaluasi Varian II Tabel 3.10 Tabel Hasil Evaluasi Varian III Tabel 3.11 Tabel Hasil Evaluasi Varian IV Tabel 4.1 Berat Jenis Bahan Tabel 4.2 Faktor Koreksi (fc) Tabel 4.3 Batang baja Karbon difinish dingin Tabel 4.4 Diameter Minimum Puli yang Diijinkan (mm) Tabel 4.5 Faktor Koreksi (KO) Tabel 4.6 Faktor Koreksi yang Akan ditransaksikan (fc) Tabel 4.7 Sifat-sifat Bahan Bantalan Luncur Tabel 4.9 Tegangan Maksimum yang Diijinkan dari Bantalan Luncur 50 xi

12 Tabel 4.10 Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin dengan Sifat-sifat Mekanis Standar Tabel 4.11 Ukuran-ukuran Utama Dalam (mm) Tabel 4.12 Baja Karbon Konstruksi Mesin dan Baja Batang yang Difinis Dingin Untuk Poros xii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prosedur pemecahan masalah secara umum... 6 Gambar 2.2 Tahap-tahap perancangan sistematis menurut VDI Gambar 2.3 Tahap- tahap perancangan dengan konsep Gambar 2.4 Pembuatan Sub Fungsi Gambar 3.1 Struktu Fungsi Gambar 3.2 Varian I Gambar 3.3 Varian II Gambar 3.4 Varian III Gambar 3.5 Varian IV Gambar 4.1 Gambar Motor Listrik Gambar 4.2 Gambar Bentuk Puli Gambar 4.3 Gambar Ukuran Penampang Sabuk V Gambar 4.4 Gambar konstruuksi Sabuk V Gambar 4.5 Gambar Bantalan Luncur xiii

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Tanaman kemiri bisa disebut tanaman serba guna karena hampir semua bagian tanaman ini bermanfaat untuk industri kosmetik, farmasi dan bumbu masak. Melihat daya guna tanaman tersebut komoditi ini berpeluang untuk dikembangkan. Pertumbuhan penduduk yang meningkat dengan tekad back to nature yang dikampanyekan masyarakat terhadap pemakaian bahan makanan, kosmetika dan obat-obatan merupakan faktor yang menyebabkan permintaan komoditas kemiri meningkat. Peningkatan permintaan kemiri tidak diiringi dengan peningkatan produksi kemiri. Petani kemiri sangat dirugikan setiap tahunnya dalam jumlah besar karena petani umumya menjual kemiri dalam bentuk gelondong dan harganya relatif murah. Jika dibandingkan dengan penjualan kemiri yang telah terkelupas, perbedaan harganya sangat mencolok sehimgga kerugian petani sangat besar. Dilihat dari harga jual, harga kemiri gelondong adalah Rp 2000-Rp 2500/kg sedangkan harga daging kemiri utuh adalah Rp 8000-Rp 8500/kg dan harga daging yang tidak utuh adalah Rp 7000-Rp 7500/kg. Adapun data yang di dapat dari Dinas Perkebunan Jawa Tengah mengenai statistik produksi perkebunan kemiri selama tahun 2002 di wilayah Jawa Tengah sebesar 3,95 ton, dengan 1 rata-rata panen per hektar adalah 496 kg/ha. Pengolahan hasil panen kemiri oleh para petani umumnya masih dilakukan dengan cara tradisional yaitu dengan dipukul menggunakan palu kemudian dikupas sehingga menghasilkan kupasan kemiri yang tidak baik, kemungkinan hasil pecahan tidak utuh, terkontaminasi dengan kotoran dan lain-lain. Disamping itu dibutuhkan tenaga kerja khusus yang berpengalaman dan terampil, selain itu akan membutuhkan waktu yang tidak sedikit sehingga kurang efisien. Namun dengan adanya mesin pemecah tempurung kemiri ini dirasa akan mempermudah dan memperlancar kegiatan panen para petani kemiri. Dengan adanya peluang pasar akan permintaan mesin pemecah tempurung kemiri dan dari pertimbangan-pertimbangan di atas maka penulis terdorong untuk

15 2 membuat suatu perancangan mesin pemecah tempurung kemiri dengan metode VDI Rumusan Masalah Didalam merancang suatu mesin pemecah tempurung kemiri yang memenuhi harapan, penulis dihadapkan pada permasalahan yang ada, yaitu : 1. Bagaimana merancang suatu mesin pemecah tempurung kemiri yang efektif dan efisien. 2. Bagaimana menghasilkan mesin yang memanfaatkan hitungan teoritis berdasarkan hitungan ilmu yang terkait dengan memperhitungkan faktor-faktor kekuatan, keamanan, desain dan faktor lain yang mendukung. Dengan adanya mesin pemecah tempurung kemiri ini diharapkan membantu mempermudah dan memperlancar para petani dalam melakukan proses produksi buah kemiri pasca panen sehingga kupasan buah kemiri yang dihasilkan baik, utuh dan tidak terkontaminasi dengan kotoran lain, selain itu tidak membutuhkan waktu yang lama dalam prosesnya sehingga efisien. 1.3 Batasan Masalah Meningat luasnya konsep didalam perancangan alat ini, maka penulis hanya membahas tentang : 1. Perencanaan pehitungan komponen meliputi : a. Poros. b. Puli, dan c. Sabuk penggerak. 2. Tidak melakukan perhitungan pada bagian pemecah dan pengupasan serta bagian kerangka badan mesinnya sendiri. 3. Spesifikasi motor listrik yang digunakan disesuaikan dengan spesifikasi mesin yang dibuat. 4. Bahan-Bahan besi konstruksi yang digunakan banyak di pasaran, sebatas yang penulis ketahui.

16 3 5. Data-data yang dibutuhkan diperoleh dari hasil perhitungan dan pengamatan langsung di lapangan. 6. Bahan tidak diuji performance dan tidak melihat produk planning secara detail. Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menggunakan konsep menurut VDI 2221 ( Verign Deustscher Ingenieure, Persatuan Insinyur Jerman ). 1.4 Tujuan Perancangan Adapun maksud dan tujuan dari perancangan ini adalah selain sebagai pemenuhan syarat dalam mencapai gelar sarjana Starta Satu (S1) PKSM Universitas Mercu Buana, yaitu : 1. Berawal dari penanganan buah kemiri pasca panen yang masih sangat tradisional yaitu dengan cara menumbuk manual satu per satu buah kemiri yang akan dikupas yang dirasa sangat tidak efektif maka dirancanglah suatu mesin pemecah tempurun kemiri dengan tenaga motor listrik yang penggunannya dan pemeliharaannya relatif mudah. 2. Mesin ini bisa digunakan tak terbatas untuk buah kemiri saja tetapi bisa digunakan pula untuk buah pala dan buah hasil perkebunan lainnya yang mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan buah kemiri gelondong. 1.5 Metodologi Perancangan Metoda penulisan yang digunakan oleh penulis dalam menyusun tugas akhir ini dilakukan melalui dua metoda, yaitu : A. Metoda Penulisan 1) Penelitian kepustakaan Metoda ini digunakan penulis untuk mengumpulkan data-data sekunder yaitu dengan cara membaca buku-buku dan mengambil intisari yang berhubungan dengan tugas akhir.

17 4 2) Penelitian Lapangan Metoda ini digunakan penulis untuk mengumpulkan data-data premer, yaitu dengan cara mengadakan pengamatan langsung pada industri tersebut. 3) Diskusi Metoda ini dipakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan data-data sekunder dengan mengadakan diskusi dengan temanteman dan orang yang memiliki wawasan tentang pembuatan mesin tersebut. B. Metoda Perhitungan Dengan mengacu pada data-data dari hasil-hasil perhitungan dan pengamatan langsung di lapangan sebagai dasar perhitungan yang tidak lepas dari pembatasan masalah Sistematika Penulisan Penelitian ini disusun dalam sistematika penulisan dengan urutan seperti yang ditulis berikut ini : Bab I Pendahuluan Pendahuluan terdiri dari latar belakang, pembatasan masalah, perumusan masalah, ruang lingkup, tujuan dan manfaat penulisan, metode penulisan dan sistimatika penulisan. Bab II Landasan Teori Bab ini berisi tentang mengenai proses perancangan, aliran kerja pada proses perancangan, klasifikasi tugas, perancangan konseptuak, abstraksi, pembuatan struktur fungsi, pemilihan kombinasi, pembuatan varian konsep, evaluasi, perancangan wujudm dan perancangan detail. Bab III Metedologi Perancangan Bab ini berisi tentang dastar periksa, daftar kehendak, abstraksi, struktur fungsi, prinsip solusi untuk sub fungsi, kombinasi prinsip solusi, memilih kombinasi terbaik, evaluasi, serta wujud perancangan, dan prinsip solusi.

18 5 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan Bab ini berisi tentang perhitungan komponen-komponen mesin sesuai dengan batasan-batasan yang telah ditentukan oleh penulis. Bab V Kesimpulan dan Saran Pada bab ini berisi jawaban dari masalah yang diajukan penulis, yang diperoleh dari penelitian untuk ditujukan kepada pihak terkait, dalam hal ini pada masyarakat sehubungan dengan hasil penelitian.

19 6 BAB II METODE PERANCANGAN SISTEMATIS Metode perancangan sistematis pada dasarnya adalah metode pemecahan suatu masalah teknik yang menggunakan tahap demi tahap analisis dan sintesis. Analisis adalah penguraian suatu sistem yang kompleks menjadi elemenelemennya dan mempelajari karakteristik masing-masing elemen tersebut beserta korelasinya, sedangkan sintesis adalah penggabungan elemen-elemen yang telah diketahui karakteristikya untuk menciptakan suatu sistem baru. Pada metode perancangan sistematis, suatu tahap merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya dan menjadi acuan bagi tahap berikutnya. Dengan tahaptahap itu informasi yang bersifat kuantitatif diproses menjadi data yang bersifat kualitatif, dengan kata lain hasil suau langkah baru selalu lebih nyata dari pada langkah-langkah sebelumnya. Dalam kenyataannya kondisi ini tidak selalu tercapai sehingga seringkali dibutuhkan pengulangan kerja (iterasi). Prosedur pemecaha masalah secara umum dapat ditunjukkan pada skema pada gambar 2.1 di bawah ini. Tugas (problem) Konfrontasi Informasi Definisi Kreasi Evaluasi Penyelesaian Keputusan Gambar 2.1 Prosedur pemecahan masalah secara umum

20 7 Merancang dapat dikatakan sebagai usaha untuk memenuhi suatu permintaan degan cara yang dianggap paling baik yang memungkinkan untuk dilakukan. Merancang nerupakan kegiatan teknik yang meliputi berbagai kehidupan manusia, bergantung pada penemuan dan hukum-hukum dari ilmu pengetahuan dan teknologi. Merancang juga dapat membuat suatu keadaan yang dapat mengaplikasikan hukum-hukum tersebut menjadi suatu produk yang berdaya guna. Dalam merancang banyak melibatkan berbagi disiplin ilmu seperti matematika, fisika, thermodinamika, mekanika, teknik produksi, ilmu ligam dan lain sebagainya. Selain itu dalam merancang perlu juga dipelajari adanya keterkaitang yang ada pada sistem benda teknik yang akan dirancang. Kaitan-kaitan tersebut pada umumnya dapat berupa : a. Kaitan Fungsi (Funcional Interrelationship) Maksudnya adalah keterkaitan antara masukan dan keluaran dari suatu sistem untuk melakukan kerja tertentu yang berhubungan dengan lingkungan sekitarnya. b. Kaitan Kerja (Physical Interrelationship) Maksudnya adalah adanya hubungan dimana kerja yang dilakukan adalah bagian dari proses fisika. Proses fisika ini berdasarkan pada efek fisik. Adapun efek fisika dapat digambarkan secara kuantitatif, artinya hkum fisika menentukan banyaknya efek fisika yang terlibat. Fenomena kimia dan biologi termasuk didalamnya. c. Kaitan Bentuk (Form Interrelationship) Maksudnya adalah perwujudan nyata dari bentuk dasar dan bahan menjadi suatu struktur bangunan lengkap dengan penataan lokasi serta pemilihan gerak kinematika. d. Kaitan Sistem (System Interrelationship) Maksudnya adalah bentuk teknik hasil rancangan merupakan suatu sistem yang berinteraksi dengan sistem yang menyeluru, yaitu lingkungan yang ada di sekitarnya.

21 8 Langkah-langkah dalam metode perancangan sistematis dapat dikelompokkan menjadi empat (4) tahap utama, yaitu ; Penjabaran Tugas, Perancangan konsep, Perancangan Wujud dan Perancangan Terinci. Tahap-tahap utama tersebut dibahas pada sub bab berikut beserta diagram alirnya. Penjabaran tugas Menguraikan spesifikasi Tugas Spesifikasi Menentukan masalah-masalah yang penting Membuat struktur fungsi Mencari prinsip-prinsip solusi Mengkombinasi kedalam variant konsep Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis Konsep Perancangan tugas Perancangan konseptual Optimalisasi prinsip Mengembangkan rancangan awal dan rancangan bentuk Memilih rancangan awal yang terbaik Evaluasi terhadap kriteria Rancangan awal Mengoptimalkan dan melengkapi rancangan bentuk Memeriksa kesalahan dan harga efektif Menyiapkan daftar bawah dan dokumen produksi Rancangan yang pasti Detail akhir Melengkapi gambar-gambar detail dan dokumen produksi Memeriksa seluruh dokumen Dokumentasi Perancangan wujud Perancangan rinci Optimalisasi rancangan dan bentuk Solusi Gambar 2.2 Tahap-tahap perancangan sistematis menurut VDI 2221

22 9 2.1 Penjabaran Tugas (Clarification of The Task) Tahap ini meliputi pengumpulan informasi tentang syarat-syarat yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Informasi ini akan menjadi acuan penyusunan spesifikasi. Spesifikasi adalah daftar yang berisi persyaratan yang diharapkan dapat dipenuhi oleh konsep yang dibuat. Pada saat membuat daftar persyaratan, hal yang penting adalah membedakan sebuah persyaratan, apakah sebagai suatu tuntutan (demand) atau keinginan (wishes). Demand adalah persyaratan yang harus dipenuhi pada setiap kondisi, atau dengan kata lain apabila persyaratan itu tidak dapat dipenuhi maka perancangan dianggap tidak benar. Wishes adalah persyarata yang diinginkan apabila memungkinkan. Jadi, misalnya suau persyaratan membutuhkan biaya yang cukup tinggi tanpa memberikan pengaruh teknik yang besar maka persyaratan tersebut dapat diabaikan. Untuk mempermudah penyusunan spesifikasi, dapat dilakukan dengan meninjau aspek-aspek tertentu, seperti aspek geometri, kinematika, gaya, energi dan sebagainya. Selanjutnya dari aspek-aspek tersebut dapat diauraikan syaratsyarat yang bersangkutan. Daftar aspek-aspek beserta penguraiannya ditunjukkan pada tabel 2.1 Daftar spesifikasi sebaiknya ditulis dalam bentuk kuantitatif bila memungkinkan. Untuk produk yang membutuhkan perawatan daftar spesifikasi perlu didokumentasikan untuk digunakan apabila ada kerusakan dan akan diperbaiki. Format dan daftar spesifikasi ditunjukkan pada tabel 2.1 berikut ini.

23 10 Tabel 2.1 Daftar pengecekan untuk pedoman spesifikasi Judul Utama Contoh Contoh Geometri Lebar, tinggi, panjang, diameter, jarak, jumlah. Kinematik Tipe gerakan, arah gerakan, kecepatan, percepatan. Gaya Arah gaya, besar gaya, frekuensi, berat, deformasi, kekuatan, elastisitas, gaya inersia, resonansi. Energi Output, efisiensi, kerugian energi, gesekan, ventilasi, tekanan, temperatur, pemanasan, pendinginan, pemasokan, kapasitas, konvensi. Material Aliran dan transportasi material, pegaruh fisika dan kimia pada awal dan akhir produk, material tambahan. Sinyal Input, output, bentuk, display, peralatan kontrol. Keselamatan Sistem proteksi langsung, keselamatan operasional dan lingkungan. Ergonomik Hubungan operator mesin, tipe pengoperasian, penerangan dan pengoperasian bentuk. Produksi Batasan pabrik, kemungkinan dimensi maksimum, produksi yang dipilih. Kontrol kualitas Kemungkinan dilakukan kalibrasi dan standarisasi. Perakitan Aturan khusus, istalasi, pondasi. Perawatan Jangka waktu servis, penggantian dan reparasi, pengecatan, pembersihan. Biaya Biaya maksimum produksi Jadwal Tanggal penyerahan 2.2 Perancangan Konsep Perancngan konsep mencakup tahap-tahap yang diperlihatkan pada gambar 2.3 dan akan dibahas pada sub bab berikut ini.

24 11 Spesifikasi Abstraksi untuk menentukan masalah-masalah yang penting Informasi Menetapkan struktur fungsi, fungsi keseluruhan sub fungsi Definisi Mencari prinsip solusi untuk memenuhi sub fungsi Mengkombinasikan prinsip solusi untuk menentukan fungsi keseluruhan Memilih kombinasi yang cocok Menyatukan menjadi konsep varian Perancangan konseptual Kreasi Evaluasi analisa Mengevaluasi konsep varian terhadap kriteria teknis dan ekonomis Konsep Keputusan Gambar 2.3 Tahap-tahap perancangan dengan konsep Abstraksi Tujuan abstraksi adalah mengetahui masalah utama yang dihadapi dalam perancangan. Prinsipnya adalah mengabaikan hal-hal yang bersifat khusus dan memberikan penekanan pada hal-hal yang bersifat umum dan perlu. Dengan demikian daftar spesifikasi yang sudah dibuat analisa dan dihubungkan dengan fungsi yang diinginkan serta kendala-kendala yang ada. Abstraksi dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Mengesampingkan persyaratan-persyaratan yang tidak mempunyai pengaruh besar terhadap produk.

25 12 2. Mengubah data kuantitatif menjadi data kualitatif. 3. Generalisasi (pengambilan kesimpulan umum) atas langkah sebelumnya. 4. Merumuskan masalah utama Pembuatan Struktur Fungsi Struktur Fungsi Keseluruhan (Overall Function) Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara keseluruhan. Struktur fungsi ini digambarkan dengan blok diagram yang menunjukkan hubungan antara input dan output dimana input dan output tersebut berupa aliran energi, material atau sinyal Sub Fungsi Apabila fungsi keseluruha cukup rumit, maka cara untuk mengatasinya adalah dengan membagi beberapa sub fungsi pada gambar 2.4 di bawah ini. Overall function Sub function Sub function Sub function Sub function Sub function Sub function Gambar 2.4 Pembuatan Sub Fungsi Pembagian ini akan memberi keuntungan :

26 13 1. Memberikan kemungkinan untuk melakukan pencarian solusi lebih lanjut. 2. Memberikan beberapa buah kemungkinan solusi dengan melihat kombinasi solusi sub fungsi. Pada saat pembuatan struktur fungsi, harus dibedakan antara perancangan murni (original design) dengan perancangan ulang (adaptive design). Pada perancangan murni yang menjadi dasar struktur fungsi adalah spesifikasi dan masalah utama, sedang pada perancangan ulang perancangan dimulai dari struktur fungsi yang kemudian dianalisis. Analisis ini akan memberikan kemungkinan bagi pengembangan variasi solusi sehingga diperoleh solusi baru. Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi Dasar-dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsip solusi pada masing-masing sub fungsi. Dalam tahap ini dicari sebanyak mungkin variasi solusi. Ada beberapa metode yang dapat dipakai, antara lain : a. Metode Konvensional Pencarian dalam literatur, text book, jurnal teknik dan brosur yang dikeluarkan oleh perusahaan, menganalisa gejala alam atau perilaku makhluk hidup dengan membuat analogi atau model dimana model ini diharapkan dapat mewakili karakteristik produk. b. Metode Intuitif Pencarian solusi untuk masalah yang rumit bisa juga diperoleh dari intuisi atau suara hati. Solusi ini datang setelah periode pencarian dan pemikiran yang panjang. Solusi ini ada kemungkinan untuk dikembangkan dn diperbaiki. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengembangkan kemampuan intuisi ini, antara lain dengan cara berdiskusi dengan orang lain. c. Metode dengan pemikiran Diskusi Pencarian solusi ini dilakukan dengan cara menyimpang dari kebiasaan pemikiran yang biasa.

27 14 Solusi ini diperoleh dengan cara mempelajari proses fisika, mencari sistematika dengan bantuan klasifikasi ataupun dengan memakai bantuan katalog. Pemilihan Kombinasi Yang Sesuai Bila kmbinasi yang ada terlalu banyak maka waktu untuk memih kombinasi terbaik menjadi lama. Agar tidak terlalu lama maka bila memungkinkan jumlah kombinasi harus dikurangi. Prosedur yang dapat dilakukan adalah dengan mengeliminasi dan memilih yang terbaik. Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan adalah : a. Kesesuaian dengan fungsi keseluruhan. b. Terpenuhinya demand yang tercantum dalam daftar spesifikasi. c. Dapat dibuat atau diwujudkan. d. Informasi atau pengetahuan tentang konsep yang bersangkutan memadai. e. Kebaikan dalam hal kinerja dan kemudahan produksi. f. Faktor biaya. Apabila kombinasi yang ada masih cukup banyak, maka usaha selanjutnya adalah pemilihan kombinasi terbaik dengan memperhatikan : a. Segi keamanan dan kenyamanan. b. Kemungkinan pengembangan lebih lanjut. Pembuatan Varian Konsep Sebuah konsep apabila mungkin harus memenuhi beberapa persyaratan seperti keamanan, kenyamanan, kemudahan produksi, kemudahan dirakit, kemudahan perawatan dan lain sebagainya. Informasi lebih lanjut sangat diperlukan untuk pembuatan varian konsep yang akan dilakukan. Informasi ini dapat diperoleh dari : 1. Gambar atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian. 2. Perhitungan kasar berdasarkan asumsi yang dipakai.

28 15 3. Pengujian awal berupa pengujian model untuk menentukasn sifat utama atau pendekatan kuantitatif untuk pernyataan kualitatif mengenai kinerja dari suatu produk jadi. 4. Kontruksi model untuk visualisasi dan analisis. 5. Analogi model dan simulasi yang sering dilakukan dengan bantuan komputer. 6. Penelitian lebiah lanjut dari literatur. Evaluasi Evaluasi berarti menentukan nilai, kegunaan atau kekuatan yang dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal. Dalam keteknikan, salah satu metode yang biasa digunakan adalah Metode VDI Secara garis besar langkah yang ditempuh adalah sebagi berikut : 1. menentukan kriteria (Indentification of evaluation criteria) yang didasarkan pada spesifikasi yang dibuat. 2. Pemberian bobot kriteria evaluasi (Wighing of evaluation criteria) merupakan kriteria yang yang dipilih yang mempunyai tingkat pengaruh yang berada tingkat varian konsep. Sebaiknya evaluasi dititik beratkan pada sifat utama yang diinginkan dan solusi akhir. 3. Menentukan parameter kriteria evaluasi (Compiling parameter) diman perbandingan setiap variasi konsep dapat dilihat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang dipakai oleh varian konsep. 4. memasukkan nilai parameter (Assesing value) dimana sebaiknya harga yang dimasukkan adalah harga nominal, tetapi bila hal ini tidak dimungkinkan maka VDI 2225 memberikan harga korelasi dan garha kualitatif tersebut, contoh ditunjukkan pada tabel 2.2 (Ref ; G. Pahl W. Bits; hal : 350). 5. Memperlihatkan ketidakpastian evaluasi (Evaluation uncertainities) yaitu kesalahan evaluasi bisa disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya : a. Kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi. b. Kesalahan perhitungan parameter. Dalam hal ini kerja yang dilakukan oleh suatu tim akan memberikan kemungkinan keslahan yang lebih kecil dibandingkan dengan kerja perorangan.

29 16 Perancangan Wujud Tahap perancangan ini meliputi beberapa langkah perancangan, yaitu : 1. Langkah-langkah penguraian ke modul-modul (modul structur) 2. Pembentukan lay-out awal (preliminary lay-out) 3. penentuan lay-out jadi (definity lay-out) Perancangan wujud dimulai dari konsep produk teknik. Kemudian dengan menggunakan kriteria teknik dan ekonomi perancangan dikembangkan dengan menguraikan struktur fungsi kedalam struktur modul untuk memperoleh elemenelemen pembangun struktur fungsi yang memungkinkan dapat dimulainya perancanganyang lebih terinci. Hasil tahap ini berupa lay-out, yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dengan bentuk elemen suatu produk dan bahannya, pembuatan prosedur produksi serta membuat solusi untuk fungsi tambahan. Hasil ini kemudian dianalisa untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang kekuatan, getaran, kinematika, dinamika, pemilihan material, proses dan sebagainya. Langkah ini dapat menjadi umpan balik pada langkah sintesis untuk pencarian alternatif solusi yang lebih baik. Analisa diikuti evaluasi dimana dapat timbul kemungkinan perlu dibuat model atau prototype untuk dapat mengukur kinerja, kualitas, kemudahan dan nenerapa kriteria lain dari hasil perancangan. Perancangan Terinci Tahap ini merupakan akhir dari metode perancangan sistematis yang berupa presentasi hasil perancangan dalam bentuk gambar lengkap (susunan dan detail) daftar komponen, spesifikasi bahan, toleransi, perlakuan panas, perlakuan terhadap permukaan bahan (heat and surface treatment) dan sebagainya yang secara keseluruhan merupakan dokumen lengkap untuk pembuatan mesin atau sistem teknik lainnya. Pada akhir tahap ini dilakukan evaluasi kembali untuk melihat apakah produk mesin atau sistem teknik tersebut benar-benar sudah memenuhi spesifikasi dan semua gambar dokumen produk lainnya telah selesai dan lengkap.

30 17 BAB III KONSEP PERANCANGAN 2.3 Daftar Kehendak Tahap pertama adalah pengumpulan ide-ide yang dikehendaki yang keadaannya belum teratur, ide-ide tersebut adalah sebagai berikut : 1. Dapat memecah kemiri dengan hasil baik. 2. Mudah dipindah-pindahkan. 3. Tinggi tidak lebih dari 0.9 m (900mm). 4. Panjang tidak lebih dari 1.1 m (1100mm). 5. Lebar tidak lebih dari 0.6 m (600mm). 6. Hemat energi. 7. Mudah pengoperasiannya. 8. Dapat dijalankan oleh satu operator 9. Petunjuk pengoperasiannya mudah dipahami. 10. Mudah mendapatkan suku cadang pengganti. 11. Kapasitas tidak lebih dari 30 kg/jam. 12. Tahan korosi. 13. Mudah dalam perawatan dan pembersihannya. 14. Aman digunakan. 15. Komponen mudah dicari di pasaran. 16. Hanya dapat digunakan untuk hasil panen yang berkulit relatif keras seperti kemiri, yang juga bisa difungsikan untuk memecah hasil panen yang mempunyai karakteristik yang sama seperti buah pala, melinjo, kopi. 17. Saat proses memasukkan kemiri atau hasil panen lain yang akan di pecah kulitnya, operator tidak perlu merunduk. 18. Mekanisme pemecah tidak rumit. 19. Rangka mesin yang kokoh. 20. Cepat pembuatannya. 21. Dibuat dalam negeri. 22. Biaya pembuatan murah. 23. Tidak menyita tempat atau area kerja.

31 Multi fungsi. 25. Alat mudah dipindahkan. 26. Dapat dibawa dengan truk kecil. 27. Dapat langsung dierbaiki langsung ditempat. 28. Mempunyai keindahan bentuk dan warna. 29. Bebas polusi. 30. Komponen pelengkap mudah dicari dan diganti bila mengalami kerusakan. 31. Bagian bersudut tidak tajam. 32. Energi mudah didapat dan harus ada energi pengganti. 33. Rangka kuat, tahan karat dan kokoh. 34. Komponen ringkas dan ringan. 35. Tahan aus. 36. Rangka penyangga dilengkapi dengan roda agar mudah dipindahkan. 37. Pengendalian dengan tombol. 38. Dapat dikembangkan atau dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan. 39. Dapat dibuat massal. 40. Tidak menuntut proses produksi yang rumit. 41. Dalam pembuatannya menyerap banyak tenaga kerja. 42. Dapat dibuat dibengkel menengah. 43. Ketergantungan dengan teknologi luar seminimal mungkin. 44. Mudah dirakit dan dibongkar. 45. Dapat diangkut dengan kendaraan niaga. 46. Biaya investasi. 47. Biaya pembuatan tidak mahal. 48. Menggunakan komponen standar. 49. Tidak mudah rusak. Seluruh data dari daftar kehendak yang perlu yang berkaitan dengan tugas dari alat tersebut, yaitu tujuan pemecahan yang baik, sifat yang baik didefinisikan secara lengkap dan jelas menjadi daftar kehendak seperti pada tabel 3.1 berikut ini: 2.4 Daftar Kehendak Mesin Pemecah Kulit Kemiri.

32 19 Tabel 3.1 Daftar Kehendak Mesin Pemecah Kemiri FAKTOR D/W PERSYARATAN D Ukuran mesin tidak terlalu besar Geometri D Kapasitas mesin tidak lebih dari 30 kg/jam D Arah gerakan berupa rotasi Kinematika D Kecepatan putaran pemecah tetap W Gaya pemecah berasal dari motor Gaya dan Momen W Gaya dan momen yang digunakan seefisien mungkin D Energi dan daya yang digunakan sekecil mungkin W Daya motor < 500 Watt Energi dan Daya D Menggunakan motor listrik sebagai penggerak W Sumber energi dapat diganti Fungsi D Memecah kemiri, pala, melinjo dan buah sejenis D Bahan rangka tahan karat, kuat dan kokoh Bahan Mesin / Material D Bahan mesin mudah didapat D Tanda-tanda pengoperasian mudah dimengerti Sinyal W Sinyal yang diberikan berupa energi listrik W Pengendalian dengan menggunakan tombol W Dioperasikan oleh satu orang operator D Rangka tidak rumit D Mudah dalam pengoperasiannya Ergonomi W Memenuhi kriteria keindahan D Tidak menyita tempat/area D Pengoperasiannya tidak membahayakan operator D Bagian-bagian berbahaya harus terlindungi Keamanan D Aman bagi operator W Aman bagi konstruksi keseluruhan D Dapat dibuat secara massal D Tidak menuntut proses produksi yang rumit D Rangka kuat dan kokoh Produksi D Dibuat di dalam negeri D Biaya pembuatan relatif murah W Cepat dalam pembuatannya W Ketergantungan terhadap teknologi luar tidak ada Kontrol kualitas W menggunakan komponen yang standar W Mesin mudah dirakit Perakitan D Suku cadang mudah didapat W Rangka konstruksinya kokoh W Mesin mudah dibawa dan tahan goncangan Transportasi W Dapat diangkut dengan kendaraan niaga

33 20 FAKTOR D/W PERSYARATAN D Perawatan mudah Perawatan W Perawatan cukup satu minggu sekali D Apabila terjadi kerusakan dapat diperbaiki di tempat D Dapat dioperasikan setiap saat selama diperlukan Kemampuan operasi D Dapat dioperasikan oleh satu orang operator D Dapat dipindahkan W Memenuhi kriteria keindahan Estetika W Bagian sudut tidak tajam D Bebas polusi Lingkungan D Material komponen penyusun tidak membahayakan lingkungan Biaya D Biaya pembuatan relatif murah Keterangan : D : Demans (keharusan) yaitu permintaan yang merupakan kehendak yang harus dipenuhi. W : Wishes (keinginan) yaitu harapan yang merupakan kehendak yang akan diambil bilamana memungkinkan. 3.3 Struktur Fungsi Struktur fungsi didefinisikan sebagai hubungan secara umum antara input dan output suatu sistem teknik yang akan menjalankan suatu tugas tertentu. Tujuan struktur fungsi adalah untuk mendapatkan definisi yang jelas dari subsistem yang telah ada atau terhadap subsistem yang baru dikembangkan, sehingga keduanya dapat diuraikan secara terpisah. Struktur fingsi di sini adalah menguraikan fungsi keseluruhan menjadi subfungsi- subfungsi. Pembuatan subfungsi diaksudkan untuk membagi pelaksanaan kerja system ke dalam bentuk yang lebih kecil agar komponen sistem dapat terlihat dalam satuan kerja yang lengkap. Kombinasi- kombinasi subfungsisubfungsi in akan menghasilkan varian struktur fungsi.

34 21 Mengubah energi input Menjadi energi mekanik Penerus dan pereduksi daya Material Celah bak penampung Memecah material Mengeluarkan material Gambar 3.2 Struktur Fungsi Fungsi Keseluruhan Fungsi ini digambarkan dengan diagram blok yang menunjukkan hubungan antara masukan dan keluara, dimana masukan dan keluaran tersebut berupa aliran energi, material dan sinyal. Energi Sinyal Material Memecah kulit buah kemiri, pala, komi, melinjo Energi 1 Sinyal 1 Mengel arka Material 1 Gambar 3.1 Fungsi Keseluruhan Mesin Pemecah Kemiri Fungsi keseluruhan, materi dicampur mulai dari input berupa material terpisah dengan hasil output berupa hasil buah kemiri gelondong Fungsi Komponen Utama

35 22 Fungsi Multi Mesin Pemecah ini adalah untuk memecah buah kemiri dengan diameter antara mm. Struktur fungsi berdasarkan unsur utama dalam alat ini sebagi berikut : 1. Rangka 2. Hoper 3. Silinder Pemecah 4. Sirip Pemecah 5. Pemecah 6. Poros I 7. Poros II 8. Poros III 9. Saluran Keluar 10. Tutup Atas 11. Dudukan Motor 12. Motor Listrik 13. Alarm 1. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Rangka Ei Rangka Si Tempat penyangga seluruh komponen mesin Eo Rangka sebagai tempat penyangga seluruh komponen mesin So Perlu dicari prinsip solusi bahwa hasil rangka harus kuat dan kokoh., pengelasan juga harus kuat. 2. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Hoper Ei Hoper Si Tempat masuk buah kemiri yang akan dihancurkan Eo Hoper sebagai tempat masuk buah kemiri yang akan dihancurkan So

36 23 Perlu dicari prinsip solusi bahwa hoper harus tahan karat, pengelasan bagus dan mudah perakitannya. 3. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Silinder Pemecah Ei Silinder Pemecah Si Tempat dudukan sirip pemecah Eo Silinder pemecah sebagai dudukan untuk sirip pemecah So Perlu dicari prinsip solusi bahwa silinder pemecah tahan karat, kuat menyangga sirip pemecah. 4. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Sirip Pemecah Ei Sirip Pemecah Si Untuk penghancur kulit buah kemiri Eo Sirip pemecah sebagai alat penghancur kulit buah kemiri So Perlu dicari prinsip solusi bahwa siri pemecah tahan karat dan kuat terhadap beban berulang dari buah kemiri. Material yang digunakan adalah Steel Strip. 5. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Pemecah Ei Pemecah Si Alat penyapu untuk memecah buah kemiri Eo Pemecah sebagai alat penyapu untuk memecah buah kemiri So Perlu dicari prinsip solusi bahwa pemecah bisa mengarahkan buah kemiri yang masuk melalui hoper ke silinder pemecah. Material dari pemecah juga harus tahan karat.

37 24 6. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Poros I Ei Poros I Si Untuk meneruskan putaran dari motor ke poros II Eo Poros I untuk meneruskan putaran dari motor ke poros II So Perlu dicari prinsip solusi bahwa Poros I harus memiliki toleransi suaian dengan pasangannya sesuai standar ISO. Material harus memiliki ketahanan terhadap beban puntir. Material yang digunakan S 45 C. 7. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Poros II Ei Poros II Si Untuk meneruskan putaran dari poros II ke poros III Eo Poros II untuk meneruskan putaran dari poros I ke poros III So Perlu dicari prinsip solusi bahwa Poros II harus memiliki toleransi suaian dengan pasangannya sesuai standar ISO. Material harus memiliki ketahanan terhadap beban puntir. Material yang digunakan S 45 C. 8. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Poros III Ei Poros III Si Untuk meneruskan putaran dari poros II ke poros III Eo Poros II untuk meneruskan putaran dari poros II ke pemecah So Perlu dicari prinsip solusi bahwa Poros III harus memiliki toleransi suaian dengan pasangannya sesuai standar ISO. Material harus memiliki ketahanan terhadap beban puntir. Material yang digunakan S 45 C.

38 25 9. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Saluran Keluar Ei Saluran Keluar Si Tempat keluarnya buah kemiri setelah diproses Eo Saluran keluar sebagai tempat keluarnya kemiri setelah diproses So Perlu dicari prinsip solusi bahwa Saluran Keluar harus tahan karat. Material yang dipakai adalah pipa standar dengan ukuran diameter Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Tutup Atas Ei Tutup Atas Si Sebagai penutup poros II Eo Tutup Atas sebagai penutup poros II (untuk keselamatan) So Perlu dicari prinsip solusi bahwa Tutup Atas harus menutup semua bagian poros II dan roda gigi kerucut antara poros II dan III untuk menjaga keselamatan operator dari putaran poros. Material yang digunakan plat ST 37 dengan tebal 0.8mm. 11. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Dudukan Motor Ei Dudukan Motor Si Tempat penopang motor penggerak Eo Dudukan motor sebagai tempat penopang motor penggerak So Perlu dicari prinsip solusi bahwa dudukan motor harus kuat menahan beban motor dan bisa disetel tinggi rendahnya.

39 Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Sumber Energi (Motor Listrik) Motor Listrk Motor listrik sebagai Sumber Sumber Energi energi penggerak Mesin Mi Mo Si So AC. Perlu dicari prinsip solusi bahwa Motor adalah jenis dinamo dengan arus 13. Fungsi Bagian Ditinjau dari Unsur Sinyal (Alarm) Ei Eo Sebagai tanda bahaya/over load Mo Mi Alarm sebagai penanda Alarm bahaya/mesin over load Perlu dicari prinsip solusi bahwa Alarm dapat mengeluarkan suara yang nyaring dan cahaya yang mencolok untuk tanda bahaya/mesin over load Mencari dan Memilih Prinsip Solusi untuk Setiap Sub Fungsi Utama Setiap sub fungsi dalam strutur fungsi harus dicari prinsip solusinya. Dalam pembahasan ini akan diuraikan tentang prinsip solusi berdasarkan unsur utama yang telah disebutkan di atas. Berikut ini adalah Tabel 3.2, prinsip solusi yang akan memberikan beberapa alternatif komponenkomponen yang dapat digunakan.

40 Tabel 3.2 Prinsip Solusi Subfungsi 27

41 Memilih Variasi Kombinasi Yang Terbaik Karena jumlah variabel kombinasi yang cukup banyak, harus dilakukan seleksi sehingga gambar-gambar perencanaan dan kalkulasi tidak dibuat untuk kalkulasi yang kurang baik. Variasi-variasi kombinasi tersebut dikaji dan diseleksi berdasarkan kriteria-kriteria, sebagai berikut: Sesuai dengan fungsi kebutuhan. Sesuai dengan daftar kehendak, Secara prinsip dapat diwujudkan. Dalam batas biaya produksi. Pengetahuan tentang konsep memadai. Kesesuaian dengan keinginan perencanaan. Memenuhi syarat keamanan. Pengkajian variasi-variasi kombinasi untuk mendapatkan kombinasi terbaik di dalam tabel lembar seleksi seperti yang dapat dilihat pada tabel berikut :

42 Tabel 3.3 Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi 29

43 Mengkombinasikan Prinsip Solusi Setelah prinsip solusi subfungsi dibuat, maka perlu dilakukan kombinasi sehingga terbentuk suatu sistem yang saling menunjang. Kombinasi prinsip solusi akan dibagi dalam empat varian yang dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

44 Tabel 3.4 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi I 31

45 Tabel 3.5 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi II 32

46 Tabel 3.6 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi III 33

47 34 Tabel 3.7 Gambar Jalur Variasi Prinsip Solusi IV Hasil Kombinasi Prinsip Solusi Berikut adalah hasil kombinasi dari pemilihan empat prinsip solusi yang sudah dilakukan yang menghasilkan empat varian sebagai berikut:

48 35

49 36

50 37

51 38

52 Hasil Evaluasi Varian Berikut adalah hasil penilaian dari evaluasi empat varian terhadap kriteria dan parameter yang telah ditentukan. Dari penilaian ini dapat disimpulkan pemilihan terbaik adalah varian yang mempunyai nilai total tertinggi diantara varian yang lain. Tabel 3.8 Tabel Hasil Evaluasi Varian I Varian 1 Sub Total No. Kriteria Wi Parameter Vi (Bobot) (Nilai) (WixVi) 1 Bentuk Komponen sederhana 0.05 Komponen tidak rumit Aman dalam operasi 0.15 Tidak melukai operator Perawatan mudah 0.09 Mudah dibersihkan Aman dalam konstruksi 0.15 Faktor keamanan Mudah dirakit 0.08 Pemasangan cepat Murah 0.1 Biaya pembuatan Mudah dalam operasi 0.08 Petunjuk pengoperasian Komponen mudah didapat 0.05 Memenuhi standar & murah Komponen mudah dibuat 0.15 Mudah dlm pembuatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.1 Ketepatan ukuran Jumlah Total Catatan: Untuk Wi Untuk Vi: Range: 0,05 s/d 0,15 Range: 1 s/d 4 : Kurang 0,05 0,15 semakin besar bobotnya Range: 5 s/d 7 : Sedang Range: 8 s/d 10 : Baik Tabel 3.9 Tabel Hasil Evaluasi Varian II Varian 2 Sub Total No. Kriteria Wi Parameter Vi (Bobot) (Nilai) (WixVi) 1 Bentuk Komponen sederhana 0.05 Komponen tidak rumit Aman dalam operasi 0.15 Tidak melukai operator Perawatan mudah 0.09 Mudah dibersihkan Aman dalam konstruksi 0.15 Faktor keamanan Mudah dirakit 0.08 Pemasangan cepat Murah 0.1 Biaya pembuatan Petunjuk 7 Mudah dalam operasi 0.08 pengoperasian

53 40 8 Komponen mudah didapat 0.05 Memenuhi standar & murah Komponen mudah dibuat 0.15 Mudah dlm pembuatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.1 Ketepatan ukuran Jumlah Total Catatan: Untuk Wi Untuk Vi: Range: 0,05 s/d 0,15 Range: 1 s/d 4 : Kurang 0,05 0,15 semakin besar bobotnya Range: 5 s/d 7 : Sedang Range: 8 s/d 10 : Baik Tabel 3.10 Tabel Hasil Evaluasi Varian III Varian 3 Sub Total No. Kriteria Wi Parameter Vi (Bobot) (Nilai) (WixVi) 1 Bentuk Komponen sederhana 0.05 Komponen tidak rumit Aman dalam operasi 0.15 Tidak melukai operator Perawatan mudah 0.09 Mudah dibersihkan Aman dalam konstruksi 0.15 Faktor keamanan Mudah dirakit 0.08 Pemasangan cepat Murah 0.1 Biaya pembuatan Mudah dalam operasi 0.08 Petunjuk pengoperasian Komponen mudah didapat 0.05 Memenuhi standar & murah Komponen mudah dibuat 0.15 Mudah dlm pembuatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.1 Ketepatan ukuran Jumlah Total Catatan: Untuk Wi Untuk Vi: Range: 0,05 s/d 0,15 Range: 1 s/d 4 : Kurang 0,05 0,15 semakin besar bobotnya Range: 5 s/d 7 : Sedang Range: 8 s/d 10 : Baik Tabel 3.11 Tabel Hasil Evaluasi Varian IV Varian 3 Sub Total No. Kriteria Wi Parameter Vi (Bobot) (Nilai) (WixVi) 1 Bentuk Komponen sederhana 0.05 Komponen tidak rumit Aman dalam operasi 0.15 Tidak melukai operator Perawatan mudah 0.09 Mudah dibersihkan Aman dalam konstruksi 0.15 Faktor keamanan 6 0.9

54 41 5 Mudah dirakit 0.08 Pemasangan cepat Murah 0.1 Biaya pembuatan Mudah dalam operasi 0.08 Petunjuk pengoperasian Komponen mudah didapat 0.05 Memenuhi standar & murah Komponen mudah dibuat 0.15 Mudah dlm pembuatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.1 Ketepatan ukuran Jumlah Total Catatan: Untuk Wi Untuk Vi: Range: 0,05 s/d 0,15 Range: 1 s/d 4 : Kurang 0,05 0,15 semakin besar bobotnya Range: 5 s/d 7 : Sedang Range: 8 s/d 10 : Baik Memilih Variasi Kombinasi yang Terbaik Karena jumlah kombinasi ada empat macam, maka harus dilakukan seleksi. Sehingga gambar- gambar perancangan akhir yang dibuat nanti benarbenar mendekati tuntutan desain. Pengkajian variasi- variasi kombinasi untuk mendapatkan kombinasi terbaik disajikan dalam tabel 3.3. Dari tabel pemilihan variasi struktur fungsi, dapat dikembangkan menjadi beberapa alternatif jalur variasi prinsip solusi yang dapat dilihat pada tabel 3.4, 3.5, 3.6. dan 3.7. Kemudian jalur variasi prinsip solusi tersebut diberi penilaian sebagai mana diperlihatkan pada tabel 3.8, 3.9, 3.10 dan Dari hasil analisa dan penilaian- penilaian di atas dapat disimpulkan bahwa pada alternatif 1 (varian 1) mempunyai nilai yang tertinggi. Sehingga alternatif 1 merupakan pilihan yang terbaik di antara alternatif yang lain. Sehingga pada perancangan Mesin Pemecah Tempurung Kemiri dengan Metode VDI 2221 ini dipilih rancangan alternatif 1.

55 42 BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN 4.1 Perhitungan dan Perancangan Perhitungan Komponen Rancangan Pada rancangan mesin pemecah kemiri ini ada beberapa komponen yang perlu dilakukan perhitungan, yaitu organ penggerak yang digunakan pada rancangan ini yang terdiri dari: motor listrik, puli, dan sabuk V; yang kesemuanya akan dihitung secara mendasar saja Motor Penggerak Motor penggerak yang digunakan adalah jenis motor dinamo dengan arus AC, yang mempunyai spesifikasi : Daya motor : P (Watt) Putaran poros motor : n (rpm) Momen puntir motor : Mp = 60. P 2pn = N. m Perhitungan Puli Perhitungan ini dapat dilakukan untuk mendapatkan diameter lingkaran jarak bagi (dp) dan diameter luar (Dk), serta rasio kecepatan puli yang berdasarkan pada type sabuk V yang digunakannya. Cara caranya antara lain : 1. Menentukan diameter lingkaran jarak bagi untuk puli penggerak (dp) dan puli yang digerakkan (Dp) dalam mm. - Puli 1 (dp 1 ) =... - Puli 2 (Dp 2 ) = dp 1 x i (mm) Dengan : i = perbandingan reduksi untuk kecepatan masing-masing puli (rpm). 2. Mementukan diameter luar puli penggerak (dk) dan puli yang digerakkan (Dk) dalam mm.

56 43 - Puli 1 (dk 1 ) = dp 1 + tebal penampang sabuk yang digunakan - Puli 2 (Dk 1 ) = Dp + tebal penampang sabuk yang digunakan 3. Kecepatan Puli, N (rpm) - Kecepatan Puli 1, n 1 = 1440 rpm - Kecepatan Puli 2, n 2 = n. 1 dp Dp Tegangan sentrifugal dan pelek puli 2, ft (N/mm 2 ) ft = p.v g Dengan : (N/mm 2 ) p = berat jenis bahan puli 2 (N/mm 2 ) tabel 4.1 g = gaya gravitasi v = kecepatan pelek Tabel 4.1 Berat Jenis Bahan Bahan Berat Jenis (N/mm 2 ) Bahan Berat Jenis (N/mm 2 ) Besi Cor 0,0782 Seng 0,07082 Besi Tempa 0,07632 Timah Putih 0,11183 Baja 0,07749 Kaleng 0,07279 Kuningan 0,07897 Alumunium 0,00264 Tembaga 0, Perhitungan Sabuk-V Dalam langkah kerjanya mesin terjadi dua kali proses reduksi, maka perhitungan dilakukan untuk menentukan type serta panjang sabuk-v yang digunakan pada masing-masing proses reduksinya. 1. Daya yang ditransmisikan, Pt (W) Pr = fe x P

57 44 Dengan : P = Daya (Watt) Catatan : 1 Hp = 746 Watt Tabel 4.2 Faktor koreksi (fc) Mesin yang digerakkan Penggerak Momen puntir puncak 200% Motor arus bolak-balik (momen normal sangkar bajing, sinkron), motor arus searah (lilitan shunt) Jumlah jam kerja tiap hari Momen puntir puncak > 200% Momen arus bolak-balik (momen tinggi, fase tunggal, lilitan seri), motor arus searah ( lilitan kompon, lilitan seri), mesin torak, kopling tak tetap Jumlah jam kerja tiap hari 3-5 jam 8-10 jam jam 3-5 jam 8-10 jam jam Variasi beban sampai kecil Variasi beban kecil Variasi beban sedang Pengaduk zat cair, kipas angin, blower (sampai 7.5 kw), pompa sentrifugal, konveyor tugat ringan Konveyor sabuk (pasir, batubara), pengaduk, kipas angin (lebih dari 7.5 kw), mesin torak, peuncur, mesin perkakas, mesin percetakan Konveyor (ember, sekrup), pompa torak, kompresor, mesin giling, palu, pengocok, rootsblower, mesin tekstil, mesin kayu 1,0 1,1 1,2 1,2 1,3 1,4 1,2 1,3 1,4 1,4 1,5 1,6 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 2. Perbandingan reduksi antar puli, i (rpm) i = n n 1 2 (rpm) 3. Momen puntir rencana, T (N.m) Pr = T 1 = 2. p. n. T Pr 2. p. n 1 (N.m)

58 45 T 1 = 60.Pr 2. p. n 2 (N.m) 4. Bahan poros Sesuai dengan standar ASME, batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik. Faktor keamanan diambil 5,6 untuk bahan SF dan 6,0 untk bahan SC dengan pengaruh massa dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan Sf 1, untuk memasukkan pengaruh kekerasan permukaan, faktor keamanan dinyatakan dengan Sf 2 dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0. 5. Tegangan geser yang diijinkan, τ a (N/mm 2 ) τ a = s. b Sf Sf 1. 2 (N/mm 2 ) Dengan σ b = kekuatan tarik bahan poros S45C = 580 N/mm 2 Tabel 4.3 Batang baja karbon di finis dingin Standar dan Lamban Perlakuan Kekuata Keterangan macam g panas n tarik (kgf/mm 2 ) Baja S30C Penormalan 48 karbon S35C Penormalan 52 konstruksi S40C Penormalan 55 mesin (JIS S45C Penormalan 58 G 4501) S50C Penormalan 62 S55C Penormalan 66 Batang baja S35C-D Penormalan 53 Ditarik dingin, digerinda, yang difinis S45C-D Penormalan 60 dibubut, atau gabungan antara dingin S55C-D Penormalan 72 hal-hal tersbut

59 46 6. Diameter poros puli (ds 1 ) dan puli yang digerakkan (ds 2 ) dalam mm ds 1 = 5,1. kt. Cb. T1 Łsa ł 1/ 3 (mm) 5,1 ds 2 =. kt. Cb. T2 Łsa ł 1/ 3 (mm) Besar nilai faktor koreksi, kt 1,5-3, untuk beban kejut atau tubukan besar dan untuk nilai beban lentur bahan poros, Cb 1,2-2,3 dengan pemakaian dikenakan beban lentur. Tabel 4.4 Diameter Minimum Puli Yang Diijinkan (mm) Penampang A B C D E Diameter yang diijinkan Diameter yang dianjurkan Pemilihan penampang sabuk-v Hubungan dengan besar diameter lingkaran jarak bagi pada puli pengerak (dp), sebagai acuan untuk memili penampang sabuk yang akan digunakan. 8. Kecepatan linear sabuk-v (m/s) V = dp. n (m/s) C p.. n1 V = 2 (m/s) Dengan : C = Jarak sumbu poros (asumsi) = 300 mm 9. Kapasitas daya transmisi dari satu sabul, P (W) Hubungannya dengan data-data reduksi pertama adalah : - Putaran kecil = 1140 rpm - Diameter lingkaran jarak bagi = 6 mm - Perbandingan putaran puli kecil dan puli besar = 1 : 1 - Sabuk-V type standar penampang A

60 Panjang keliling sabuk-v p 1. dp 1 + Dp2 + dp1 + Dp 2 4C L = 2.C. ( ) ( ) 2 2 (m) 11. Jarak sumbu poros, C (mm) C = 2 b b - 8( Dp - dp ) 8 Dengan : b = 2.L π (Dp 2 dp 1 ) (mm) (mm) 12. Sudut kontak, θ dan faktor koreksi, k θ Tabel 4.5 faktor Koreksi, KO Dr - d r Sudut kontak puli koreksi Faktor koreksi A C 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1, , ,97 0,96 0,94 0,93 0,91 0,89 0,87 0,85 0,82 0,79 0,77 0,73 0,70 0,65 Langkah pemilihan dan perhitungan sabuk-v untuk reduksi kedua sama seperti reduksi pertama.

61 Perhitungan Bantalan Luncur 1. Beban Rencana, Wr (N/mm 2 ) Wr = fc. Wb (N/mm 2 ) Dengan : Wb = beban bantalan (N/mm 2 ) Tabel 4.7 Faktor koreksi yang akan ditransaksikan, fc Daya yang akan ditransmisikan Fc Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 2,0 Daya maksimum yang diperlukan 0,8 1,2 Daya normal 1,0 1,5 2. Penentuan bahan serta faktor tekanan maksimum yang diperbolehkan, Pa (kgf/mm 2 ) Dapat dilihat pada tabel 4.8 dan 4.9 Tabel 4.8 Sifat-sifat bahan bantalan luncur Bahan bantalan Kekerasan Tekanan maksimum yang diperbolehkan (kgf/mm 2 ) Temperatur maksimal yang diperbolehkan (C) Besi cor Perunggu Kuningan Perunggu fosfor Logam putih berdasar Sn Logam putih berdasar Pb Paduan kadinium Kelmet Paduan Alumunium Perunggu Timah hitam ,3 0,6 0,7 2,0 0,7 2,0 1,5 6,0 0,6 1,0 0,6 0,8 1,0 1,4 1,0 1,8 2,8 2,0 3,

62 49 Tabel 4.9 Tegangan maksimum yang diijinkan dari bantalan luncur Mesin Bantalan Perbandingan Tekanan maks Faktor tekanan Viskositas Harga minimum lebar/diameter yang diijinkan kecepatan maks pada 38 o C yang diijinkan standar (P) yang diijinkan (cp) dari ZN/P I/d (kg/mm 2 ) (pv) (kg/mm 2.m/s) cp. rpm Ł kg / mm 2 ł Otomobil Bantalan 0,8 1,8 0,6 ± 1,2Δ x 10 2 Motor utama 0,7 1,4 1x ± 3,3Δ 40 1,4 x 10 2 pesawat Pena engkol 1,5 2,2 1,5x ± 4Δ 1 x 10 2 terbang Pena torak Pompa dan Bantalan 1,0 2,0 0,2 x 0,7 0, x 10 2 komponen utama 0,9 2,0 0,4 x 0,3 0,4 2,8 x 10 2 torak Pena engkol 1,3 2,0 0,7 x 1,4 x 10 2 Pena torak Mesin torak Poros 1,6 1,8 0,4 0,7 0, x 10 2 uap penggerak 0,7 2,0 1,4 0,3 0,4 40 0,7 x 10 2 Pena engkol 0,8 2,0 1,8 30 0,7 x 10 2 Pena torak Kendaraan rel Poros 1,8 2,0 0,35 1 1, x 10 2 Turbin uap Bantalan utama 1,0 2,0 0,1x ± 0,2Δ x 10 2 Generator, Bantalan 1,0 2,0 0,1x ± 0,2Δ 0,2 0, x 10 2 motor, pompa rotor 0,15x ± 0,15Δ sentrifugal Poros Beban ringan 2,0 3,0 0,02x 0,1 0, x 10 2 transmisi Mapan 2,5 4,0 0,1x 4 x 10 2 sendiri 2,0 1,0 0,1x 4 x 10 2 Beban berat Mesin perkakas Bantalan utama 1,0 4,0 0,05 0,2 0,05 0,1 40 0,15 x 10 2 Pelubang 1,0 2,0 2,8 x (plong) 1,0 2,0 5,5 x 100 Mesin guntung Mesin giling baja Bantalan utama 1,1 1, ,4 x 10 2 Roda reduksi gigi bantalan 2,0 4,0 0,05 0,2 0,5 0, x Pemilihan rasio I/d Pemakaian harga rasio I/d ditentukan berdasarkan : - Jenis pemakaian atau aplikasi - Ruang atau tempat yang tersedia - Kekerasan dari bahan bantalan

63 50 Dengan kata lain, harga rasio I/d sangat mempengaruhi operasi bantalan antara lain : - Harga rasio I/d kecil, bantalan memiliki kemampuan menahan beban rendah - Harga rasio I/d besar, panas akibat gesekan besar, menyebabkan temperatur bantalan semakin tinggi sehingga melelehkan lapisan minyak pelumas yang berakibat tidak meratanya tekanan minyak pelumas tersebut Atas dasar hal-hal diatas, maka harga rasio I/d yang dapat dipakai berkisar antara 0,4 4,0 atau harga rasio I/d yang pemakaiannya paling baik (ideal) berkisar antara 0,5 2,0. Jika harga rasio I/d melebihi 2,0 maka tekanan permukaan pada bantalan tidak merata. 4. Tekanan bantalan, P (N/mm 2 ) P = Wr L. d (N/mm 2 ) Dengan : L = Panjang bantalan (mm) Untuk harga tekanan bantalan (P) harus kurang dari atau sama dengan harga tekanan maksimum yang diperbolehkan, Pa. 5. Kecepatan keliling poros, v (m/s) v = p. d. n (m/s) 6. Konstanta bantalan, Pv (N/mm 2.m/s) P x v (N/mm 2.m/s) 7. Daya yang diserap bantalan, H (Watt) H = μb.wr.v (Watt)

64 51 Pada daerah kerjanya bantalan dikenakan daya secara terputusputus, dalam arti putaran poros engkolnya juga terputus-putus. Pada saat berhentinya poros engkol akan terjadi pemancaran panas yang besar Perhitungan pasak 1. Daya yang ditransmisikan, Pr (W) Pr = fx.p (W) 2. Momen puntir rencana, T (Nm) 60.Pr T = 2. p.n Sesuai dengan ASME, faktor koreksi yang dinyatakan dengan kt untuk beban yang dikenakan kejutan atau tumbukan besar diambil 1,5 3,0. Harga beban lentur (Cb) yang dikenakan beban lentur diambil 1,2 2,3. Tabel 4.10 Baja Karbon untuk konstruksi mesin dengan sifat-sifat mekanis standar Lambang Temperatur Perlakuan panas Sifat mekanis transformasi Penormalan Cukup Tempat Perlakuan Batas Kekuatan Kekerasan (N) dengan (H) panas mulus tarik (H o) (H) (kg/mm 2 ) (kg/mm 2 ) S 30 C Pendinginan udara Pendinginan air Pendinginan cepat S 35 C Pendinginan udara Pendinginan air Pendinginan cepat S 40 C Pendinginan udara Pendinginan air Pendinginan cepat Gaya tangensial, F (N) T T = ( / 2) ds 2 Dengan : (N)

65 52 T = Momen puntir rencana (Nm) 4. Dimensi pasak Dari diameter poros yang direncanakan = 30mm, maka pada tabel 4.11 dapat ditentukan : Lebar pasak Tinggi pasak b = 8mm h = 7mm Kedalaman alur pasak pada poros Kedalaman alur pasak pada naf t 1 = 4mm t 2 = 3,3mm Tabel 4.11 Ukuran-ukuran Utama Dalam (mm) Ukuran Ukuran Ukuran standar A C P Uku Ukuran standar t 1 Referensi nominal standar ran t 1 dan pasak b 0 b 1 Pasak Pasak stan Pasak Pasak Pasak t 2 Diameter poros yang b x h dan b 2 prismatis tirus dar prismatis luncur tirus dapat dipakai Pasak t 1 D luncur 2 x , ,2 1,0 0,5 0,08 Lebih dari x , ,8 1,4 0,9 - Lebih dari x ,5 1,8 1,2 0,16 Lebih dari x , ,0 2,3 1,2 0,16 Lebih dari x , ,5 2,8 2,2 - Lebih dari x , ,0 3,0 3,5 3,0 0,25 Lebih dari x ,0 3,3 2,4 Lebih dari x , ,0 3,3 2,4 0,25 Lebih dari x , ,0 3,3 2,4 - Lebih dari x ,5 3,8 2,9 0,40 Lebih dari x , ,0 5,0 5,5 5,0 Lebih dari x ,0 4,3 3,4 Lebih dari x , ,0 4,4 3,4 0,40 Lebih dari x , ,5 4,9 3,9 - Lebih dari x ,0 5,4 4,4 0,60 Lebih dari x , ,0 8,0 8,5 8,0 Lebih dari x ,0 5,4 4,4 Lebih dari x ,0 6,4 5,4 Lebih dari x ,0 7,4 6,4 Lebih dari Tegangan geser yang diijinkan τ ka = s. B Sf k 1 + Sf k 2 (N/mm)

66 53 Dengan : τ B = Kekuatan tarik naf (N/mm 2 ) Harga Sf k1 diambil sebesar 6 dan harga Sf k2 dipilih antara 2 5. Penempatan pasak pada mesin ini terletak pada bagian poros naf 70mm. Untuk harga tekanan permukaan yang diijinkan, Pa diambil 10 kg/mm 2 data untuk poros dengan diameter besar. 4.2 Perhitungan Masing Masing Komponen Perancangan Motor Penggerak Spek : Daya motor = P = 4103 Watt Putaran poros motor = n = 1440 rpm Momen puntir motor = Mp = 60. P 2. p. n = , = 27,32 N.m Dimana; 1HP = 746 Watt 1Nm = 1000 Nmm = N.mm Perhitungan puli Data-data yang digunakan dalam peritungan ini adala sebagai berikut : Kecepatan puli 1 Kecepatan puli 2 Diameter linkaran jarak bagi puli 1 Diameter lingkaran jarak bagi puli2 n1 = 1440 rpm n2 = 1440 rpm Dp1 = 152,4 mm ~ 152 mm Dp2 = 152,4 mm ~ 152 mm Bahan puli Fe-360 σb = 60 N/mm 2 Dari data-data diatas, dilakukan perhitungan untuk mencari dimensi ukuran puli. 1. Perbandingan reduksi i = n = n Direncanakan diameter puli penggerak dp = 152,4mm Maka, Dp = dp.i = 152,4 = 152,4mm

67 54 Jadi, Dp = dp Karena untuk menjadikan rpm (putaran yang stabil/konstan) 2. Diameter luar puli dk 1 = 152,4mm + 11mm = 163,4mm dk 2 = 152,4mm + 11mm = 163,4mm Type sabuk B 3. Tegangan sentrifugal ft = p. v 2 g Dengan : p Dp. n V = 60 Maka :. 2 (N.mm 2 ) = p.0, = 11,48 m/s ft = 2 0,07082.(11,48) 9,8 = 0,90 kg/mm 2 = 9 N/mm Perhitungan Sabuk-V Data-data yang digunakan dalam perhitungan ini diantaranya : Daya P = 4,103 kw Faktor koreksi untuk 3-5 jam kerja fc = 1,8 (tabel 4.2) Faktor koreksi untuk beban tumbukan kt = 1,5 Bahan poros τb = 580 N/mm 2 Faktor keamanan Sf 1 = 6 Sf 2 = 1,3 Beban lentur C b = 2 Dari data-data di atas tersebut, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Daya yang ditransmisikan, Pr (W) Pr = fc x P = 1,8 x 4103 = 7385,4 Watt Dimana; 1 kw = 100 Watt

68 55 2. Perbandingan reduksi i = n rpm = n2 1440rpm = 1 Jadi perbandingan 1:1, untuk mendapatkan rpm yang konstan atau tetap 3. Momen puntir rencana, T (Nm) T 1 = 60.Pr 2. p. n ,4( Watt) = = 2. p.1440( rpm) = 4,90 Nm 9043,2 T 2 = 60.Pr 2. p. n 2 = ,4( Watt) 2. p.1440( rpm) = = 4,90 Nm 9043,2 4. Tegangan geser yang diijinkan, τ a (N/mm 2 ) τ a = s. b Sf + Sf 1 2 = 580 N/mm ,3 5. Diameter poros puli 1 dan puli 2, ds 1 dan ds 2 (mm) ds 1 = = Ds 2 = = 5,1. kt. Cb. T1 Ł ta ł Ł 5,1 74,3 1/ 3.1,5.2.4,90 ł 5,1. kt. Cb. T2 Ł ta ł Ł 5,1 74,3 1/ 3.1,5.2.4,90 ł 1/ 3 1/ 3 (mm) = 1,00 m = 1000 mm (mm) = 1,00 m = 1000 mm 6. Kecepatan linier Sabuk-V, v (m/s) V = dp. n = C = 1600 mm = 1,6 m = 1,6m = 0,8 2 C p.. n1 2 = ,14.0, = 0,060 m/s

69 56 7. Panjang keliling Sabuk-V, L (m) L = 2.C. 2 p (dp1 + Dp 2 ) + 1 (Dp2 dp 2 ) 2 (m) 4C L = 2.1,6.1,57 (0,15 + 0,15) + = 1, = 1,507 m = 1507 mm 1 (0,15 0,15) 2 4.1,6 8. Jarak sumbu poros, C (mm) b = 2.L 3,14 (Do 2 dp 1 ) = ,14 (0,15 0,15) = 3014 mm Untuk jarak sumbu poros C, didapat : C = 2 b b - 8( Dp2 - dp1) 8 = 753,3 mm 2 (mm) Perhitungan Poros 1. Data-data yang digunakan dalam perhitungan adalah : - Daya yang akan ditimbulkan = Pm = 4103 Watt - Putaran pada poros = n 2 = 1440 rpm Daya perencanaan, Pr (W) Daya yang besar mungkin diperlukan pada saat start, atau mungkin beban yang besar terus bekerja setelah start. Dengan demikian seringkali diperlukan koreksi pada daya yang diperlukan dengan menggunakan faktor koreksi pada perencanaan. Pr = fc.pm Dimana : fc = faktor koreksi = 1,5 Pr = 1, W = 1000kW = 6154,5 W = 6155 W = 6,155 kw

70 57 2. Momen puntir rencana, T (kg.mm) T = 9,74.10 r. p r n 2 = 9, r 6, = 4163,17 kg.mm 3. Tegangan geser yang diijinkan, τa (kg/mm 2 ) Tegangan geser dihitung atas daasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil dari batas kelelahan puntir tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik. Jadi batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik. Untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 5,6 untuk baha Sf dan 6 untuk bahan Sc. Faktor ini dinyatakan dangan Sf 1. Untuk memasukkan pengaruh kekerasan permukaan, faktor keamanan dinyatakan dengan Sf dengan harga sebesar 1,3 3. Tabel 4.12 Baja Karbon konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros Lambang Perlakuan Panas Diameter (mm) Kekuatan tarik (kg/mm 2 ) Kekerasan H R C (H R B) S35C-D Dilunakkan (84) (73)-17 Tanpa (87)-25 Dilunakkan (84)-19 S45C-D Dilunakkan (89) (85)-22 Tanpa Dilunakkan (90)-24 S55C-D Dilunakkan Tanpa Dilunakkan H B

71 58 Dari hal-hal di atas maka besarnya τa dapat dihitung dengan : τa = sb Sf.Sf 1 2 Dimana : s b = kekuatan tarik (kg/mm 2 ) (Bahan poros dipakai baja karbon konstruksi mesin S30C = 48 kg/mm 2 ) Sf 1 = 6 Sf 2 = 3 τa = tegangan geser yang diijinkan (kg/mm 2 ) = 48 X.3 = 2,66 kg/mm 2 4. Diameter poros, DS (mm) Keadaan momen puntir itu sendiri juga harus ditinjau faktor koreksi yang dianjurkan adalah sebesar 1 jika beban dikenakan secara halus, 1 15 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan besar. Faktor ini dinyatakan C kt, dan untuk pemakaian dengan beban lontar maka dipakai faktor Cb yang harganya antara 1,2 2,3. Untuk menghitung diameter poros digunakan rumus : DS = 5,1. Kt. Cb. T Ł T2 ł 1/ 3 Dimana : T = momen puntir rencana (kp.mm) Kt = 2 C b = 2 DS = Ł 5,1 2, ,17 ł 1/ 3 = 31,57 = 32 mm Perhitungan Bantalan Data-data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut : Diameter poros Putaran poros Beban bantalan DS = 58 mm N 1 = 1440 rpm Wb = 200 kg (asumsi)

72 Perhitungan Pasak Data-data yang digunakan pada perhitungan ini, antara lain: Bahan pasak S 30 C σ B = 48 kg/mm 2 Bahan poros naf S 35 C σ B = 48 kg/mm 2 Tegangan permukaan yang diijinkan Pa = 10 kg/mm2 Beban lenturan Cb = 1,5 Faktor koreksi fc = 1,5 Faktor koreksi puntiran kt = 1,5 Faktor keamanan sf 1 = 6 sf 2 = 2 sf k1 = 6 sf k2 = 3 Daya tekan mesin P = 0,2 kw (Asumsi) (dengan asumsi 1 g.m/s = 9,9426 W) Langkah-langkah perhitungan yang dilakukan diantaranya : 1. Daya yang ditransmiskan, Pr (W) Pr = fx x P = 1,5 x 0,2 = 0,3 kw 2. Momen puntir rencana, T (N.m) T = x Pr 2. p. n 2 = x , = 0,28 N.m 3. Daya tangensial, F (N) F = T (ds / 2) = 0,078 (0,058 / 2) = 9,65 N 4. Penampang pasak (mm)

73 60 Ukuran nominal pasak (b x h) diambil sebesar 8 x7 mm, kedalaman alur pasak di bagian naf 3,3mm dan panjang pasak, L k = 20 mm (Tabel 4.11) 5. Tegangan geser yang diijinkan, τa (N/mm 2 ) τa = sb Sf. k 1 Sf k 2 = 520 6x3 = 29 N/mm Perhitungan dan Perencanaan baut Untuk memasang berbagai komponen mesin ada sebagian yang harus disambung atau diikat untuk menghindari gesekan terhadap sesamanya. Baut adalah salah satu cara untuk menyambung berbagai komponen mesin. Adapun yang direncanakan adalah baut pada rumah bantalan. Data-data yang diperlukan dalam perhitungan ini antara lain: Beban yang diterima baut W = 1500 N (Asumsi) Bahan baut S 30 C σ B = 480 N/mm 2 Batas tegangan tarik σ S = 290 N/mm 2 Faktor keamanan Sf = 7 Tegangan geser σ a = 290/7 = 41,42 N/mm 2 Beban mur S 30 C qs = 29,4 N/mm 2 1. Beban Baut, Wd (N) Beban per baut (W) W = BebanSeluruhnya JulahBaut = 1500 = 375 N 4 Dengan faktor koreksi (fc) = 1,2 maka: WD = 1,2 x 375 = 450 N 2. Diameter inti ulir, d1 (mm) d1 = 2. Wd s a = ,42 = 4,66 mm

74 61 3. Perencanaan dimensi ulir mur Berdasarkan perencanaan, maka dipilih ulir kasar metrik M8 dengan data-data: D = 8 mm D1 = 6,647 mm D2 = 7,188 mm Tabel P = 1,25 mm H1 = 0,677 mm 4. Jumlah ulir mur, z z = wd p. D2. H1. qa = 450 3,14.7,188.0,677.29,4 = 1,08 H = z. p = 1,08. 1,25 = 1,35 mm Menurut standar : H = (0,8 1,0)D = 0,8. 8 = 6,5 mm Maka jumlah ulir, z : z = H 6,5 = P 1, 25 = 5,2 5. Tegangan geser ulir baut, τb (N/mm 2 ) τb = Wd p. D1. k. p. z' Dimana : k = 0,84 untuk ulir metris k. p = tebal akar ulir luar τb = Wd p. D1. k. p. z' = 450 3,14.6,647.0,84.1,25.5,2 = 3,95 N/mm 2 6. Tegangan geser akar ulir mur, τm (N/mm 2 ) τm = Wd p. D. j. p. z' Dimana :

75 62 j = 0,75 untuk ulir metris j.p = tebal akar ulir pada mur τm = Wd p. D. j. p. z' = 450 3,14.0,75.1,25.5,2 = 3,67 N/mm 2 Karena τa > τb dan τa > τm maka baut dan mur memenuhi syarat : Baut Mur Tinggi mur : M8 : M8 : 6,5 mm 4.3 Komponen Rancangan Sistem Penggerak Mesin digerakkan dengan menggunakan motor listrik dengan spsifikasi sebagai berikut : - Motor listrik : Daya : 4103 Watt - 1 Phase : Temperatur kerja : 70 o C - Ujung magnet, 4 buah : Tegangan : 220 V - Putaran, n = 1440 rpm : Frekuensi : 50 Hrz Pada daerah kerjanya motor bekerja sebagai penggerak mesin dengan kelembaban yan tinggi yang dengan pastinya akan terjadi pembebanan tiba-tiba terhadap motor. Pada prinsipnya motor terus berputar untu mengerakkan puli-puli, dengan sewaktu-waktu perputaran puli ditransfer untuk menggerakkan poros engkol melalui bantuan pasak pengontrol, sebagai bagian dari proses dilakukannya aksi pengupasan. Gambar 4.1 GAMBAR MOTOR LISTRIK

76 Puli Puli berfungsi mentransmisikan tenaga putar dari satu poros ke bagian poros lainnya dengan bantuan sabuk (v-belt) atau tali. Rasio kecepatan puli sangat bergantung pada besar kecilnya diameter puli penggerak denga diameter puli yang digerakkannya. Puli dapat dibuat dari bahan besi cor, kayu, baja cor, besi pelat, baja press da kertas. Pada pemakaiannya perancangan mesin ini menggunakan dua buah puli dari bahan besi setebal 3 cm dengan proses pembentukannya melalui pengerjaan mesin bubut. Untuk besar diameternya berbeda-beda dengan tujuan agar dapat menghasilkan rasio kecepatan yang diharapkan Puli 1 Puli 1 berhubungan langsung dengan motor listrik dengan kecepatan 1440 rpm dan besar diameter luarnya 177,2 mm Gambar 4.2 GAMBAR BENTUK PULI

77 Puli 2 Untuk bagian puli 2 posisinya dalam satu poros dengan diameter luar yang berbeda, untuk puli 2 ini mempunyai diameter luar 76,2 mm Sistem Transmisi dari Motor Listrik Pada perancangan dan pembuatan mesin pemecah kemiri sistem sabuk v dengan tipe yang disesuaikan pada besar diameter minimum puli penggerak. Di dalam proses kerjanya mesin ini hanya terjadi satu kali proses reduksi yaitu antara puli 1 terhadap puli 2. Untuk proses reduksi pertama menggunakan transmisi sabuk v tipe B. Gambar 4.3 GAMBAR UKURAN PENAMPANG SABUK V Sabuk V disini terbuat dari bahan karet yang mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Gambar 4.4 GAMBAR KONSTRUKSI SABUK V

78 Bantalan Luncur Pada mesin pemecah kemiri ini terdapat dua bantalan luncur yang terletak sejajar dengan poros. Untuk bantalan yang digunakan adalah bantalan luncur jenis bantalan radial dengan alasan dimana jenis bantalan ini mampu menumpu poros berputaran tinggi dengan beban pemotongan yang besar serta konstruksinya sederhana. Gambar 4.5 GAMBAR BANTALAN LUNCUR