RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS SABUT KELAPA KAPASITAS 80 BUAH/JAM

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS SABUT KELAPA KAPASITAS 80 BUAH/JAM LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III SPESIALISASI PERAWATAN DAN PERBAIKAN PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK oleh WALLINTONE SITOMPUL NIM : JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala Berkat dan Kasih karunianya yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan hasil yang sangat memuaskan dan sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Adapun Laporan Tugas Akhir yang berjudul RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS SABUT KELAPA KAPASITAS 80 BUAH/JAM disusun sebagai syarat untuk dapat menyelesaikan Pendidikan Diploma III, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Berdasarkan judul yang diangkat oleh penulis, maka yang menjadi topik pembahasan dalam laporan tugas akhir ini adalah mengenai prinsip kerja mesin komponen-komponen utama yang digunakan pada mesin, proses pembuatan mesin, gambar rangkaian serta susunan dan detailnya dari Rancang Bangun Mesin Pengupas Sabut Kelapa Kapasitas 80 buah/jam. Penulis sangat banyak mendapatkan masukan, bimbingan, pelajaran dan nasehat dari awal penulisan sampai akhir selesainya penyusunan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. M. Syahruddin, S.T.,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Khamil, S.T.,M.T., Ketua Jurusan Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan; 3. Joni Indra, S.T.,M.T., Kepala Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Joko Sutrisno, S.T.,M.T., Kepala Bengkel Politeknik Negeri Medan; 5. Nurman, S.T.,M.T., Kepala Lab CNC Politeknik Negeri Medan; 6. Nisfan Bahri, S.T.,M.T., Kepala Lab Mesin Politeknik Negeri Medan 7. Moch. Agus Zaenuri, S.T., M.T., Dosen Pembimbing penulis; 8. Bapak/Ibu Dosen Pengajar Politeknik Negeri Medan; 9. Teristimewa kepada Ayah dan Ibu penulis yang selama ini dengan setia memberikan dukungan moril dan materil hingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan di Politeknik Negeri Medan, beserta Adik, Kakak, teman dan Sanak Saudara penulis yang senantisa memberikan semangat dan motivasi yang sangat membantu penulis;

3 10. Terkhusus ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Ella Dyna Butar-butar yang selalu memberi motivasi,dukungan dan Senantiasa selalu Menemani hingga Penulis dapat Menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. 11. Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada rekan satu kelompok tugas akhir penulis, beserta segenap rekan Mahasiswa/i semester VI Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan yang menjadi teman seperjuangan dan selalu memberikan perhatian yang besar selama proses pengerjaan laporan hingga selesainya. 12. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada rekan-rekan Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI) Komisariat Politeknik Negeri Medan yang selalu memberikan doa dan dukungan kepada penulis; Walau bagaimanapun, laporan ini masih jauh dari sempurna. Penulis sangat mengharapkan dan menghargai setiap masukan, kritik dan saran yang bertujuan untuk perbaikan laporan tugas akhir ini dan juga sebagai tambahan pengetahuan bagi penulis yang tentunya sangat bermanfaat pada masa yang akan datang. Kiranya laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi Adik-adik kami yang ingin meneliti dan mengangkat judul yang sama sehingga laporan ini dapat menjadi referensi dan akhirnya dapat membuat sebuah rancang bangun yang lebih baik. Medan, 12 September 2014 Hormat Penulis Wallintone Sitompul NIM :

4 DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR SIMBOL... x DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii INTISARI... xiv ABSTRACT... xv BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 3 C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir... 3 D. Tujuan secara akademis... 4 E. Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir... 4 F. Metode Pengumpulan Data... 5 BAB II LANDASAN TEORI... 6 A. Kebutuhan Pemakai (Recognition Of Need). 6 B. Defenisi Permasalahan (Definition Of Problem)... 7 C. Synthesis (Sintesa) D. Analisa E. Evaluasi 26 F. Presentasi...27

5 BAB III PEMBAHASAN A. Gambar Komponen-Komponen Mesin B. Kapasitas Pengupas C. Sistem Transmisi (Puli dan Sabuk) D. Poros E. Bantalan F. Pasak BAB IV ANALISA BIAYA A. Biaya Material B. Biaya Pembuatan Mesin Pengupas Sabut Kelapa C. Total Biaya Pembuatan Mesin Pengupas Sabut Kelapa D. Break Event Point (BEP) BAB V PERAWATAN DAN PERBAIKAN KOMPONEN MESIN A. Perawatan Bagian Utama Mesin B. Perawatan dan Perbaikan Komponen-Komponen Utama Mesin C. Perbaikan (Reperasi) BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

6 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Faktor koreksi daya yang harus ditransmisikan, fc : Tabel 4. 1 Bahan Baku Tabel 4. 2 Bahan Jadi Tabel 4. 3 Pemakaian Daya Listrik... 53

7 DAFTAR SIMBOL T τ = Moment Puntir (kg/mm) = Tegangan geser (kg/mm) τ = Tegangan geser ijin(kg/mm ) σ = Kekuatan poros [kg/mm 2 ] sf = factor keamanan untuk bahan s-c (bernilai 6) sf = factor keamanan pengaruh kekerasan permukaan (1,3 3,0) d max = diameter poros (mm) = Faktor koreksi akibat moment puntir = Faktor akibat beban lentur =Tegangan geser maksimum (kg/mm) l = panjang poros (mm) G = Modulus geser (kg/mm 2) Pr Fa P = Beban radial (kg) = Beban aksial (kg) = Beban ekivalen dinamis [kg] X,V,Y = Faktor faktor bantalan C Fn Lh = Beban nominal dinamis spesifik (kg) = factor kecepatan = umur nominal untuk bantalan rol (jam) = tegangan geser yang terjadi pada pasak (kg/ ) b l F = lebar (mm) = panjang (mm) = Gaya (N)

8 ! = Tegangan geser ijin(kg/ ) P = Tekanan permukaan (kg/ ) "! = Tekanan permukaan ijin (kg/ ), = kedalaman alur pasak pada poros atau naff (mm) # = jumlah putaran penggerak (rpm) # = jumlah putaran yang digerakkan (rpm) $ % = Diameter puli yang digerakkan (mm) & % C v L T 1 T 2 = diameter puli penggerak (mm) = Jarak sumbu poros antar puli [mm] = kecepatan linier sabuk [m/s] = Keliling sabuk(mm) = Sudut kontak = Tegangan sisi kencang sabuk (kg) = Tegangan sisi kendur sabuk (kg) e = konstanta = 2,718 A = Luas penampang ( ) T = Torsi [Nm ] P = Daya Motor [watt] ( = Kecepatan sudut benda yang berputar [rad/s] Pd = Daya rencana [HP] fc = factor koreksi [1,2] t Fr = tebal (mm) = Beban yang diterima ) * = factor umur bantalan

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Mengupas Kelapa dengan Pengungkit Panjang Seperti Lembing Gambar 2. 2 Mengupas Kelapa dengan Gunting Besi Gambar 2. 3 Motor Bensin Gambar 2. 4 Poros Gambar 2. 5 Sabuk V Tipe B Gambar 2. 6 Puli Gambar 2. 7 Reducer Speed Gambar 2. 8 Gaya Geser Pada Pasak Gambar 2. 9 Bantalan Gambar Rantai Gambar Roda Gigi Gambar 3. 1 Luas Penampang Kelapa Gambar 3. 2 Puli Gambar 3. 3 Reducer Speed Gambar 3. 4 Luas Penampang Puli Gambar 3. 5 Sabuk Gambar 3. 6 Penampang Sabuk Gambar 3. 7 Poros Gambar 3. 8 Bantalan Gambar 3. 9 Pasak... 47

10 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Faktor Koreksi +, Lampiran 2 : Ukuran Pulli V Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 8 Lampiran 9 Lampiran 10 Lampiran 11 Lampiran 12 : Panjang Sabuk V Standar : Spesifikasi Sabuk V : Tegangan Tarik Ijin Sabuk : Koefisien Gesek Berbagai Bahan Sabuk : Tansmisi Sabuk V : Faktor-Faktor Koreksi Daya yang Akan Ditranmisikan, fc : Jenis jenis Bantalan Gelinding : Penomoran Bantalan : Bantalan untuk Permesinan serta Umurnya : Tarif Listrik

11 INTISARI Rancang Bangun Mesin Pengupas Serabut Kelapa Kapasitas 80 Buah/Jam Beberapa industri rumahan yang mengelola kelapa menjadi bahan pangan sangat mengalami kesulitan untuk mencapai kapasitas produksi yang disebabkan lambatnya pengupasan serabut kelapa. Hal ini dikarenakan pengupasan serabut kelapa masih menggunakan cara yang tradisional ataupun dengan cara manual. Melihat keadaan demikian penulis berfikir untuk menciptakan sebuah mesin yang mampu mengupas kelapa dengan cepat, efektif dan efisien. Adapun penelitian ini akan membahas mengenai rancang bangun pengupas serabut kelapa. Dimana yang cara kerjanya daya dan putaran motor penggerak diubah menjadi daya dan putaran mekanis pada poros dan 2 buah roller berbentuk silinder dengan 5 buah mata pengupas dibagian luarnya, berputar berlawanan arah yang direncanakan mampu mengupas/mencabik serabut kelapa hingga terkupas dari batoknya. Dari Tugas Akhir ini didapatkan alat pengupas serabut kelapa secara mekanis yang masih berupa model dengan skala 1:2.Dari hasil pengujian yang telah dilakukan secara berulang kali mesin tersebut mampu mengupas serabut kelapa 59 buah/jam, dari kapasitas yang direncanakan yaitu 80 buah/jam.harapannya mesin ini mampu memberikan solusi bagi para indsutri rumahan yang selama ini mengupas kelapa dengan cara yang tradisional ataupun dengan cara yang manual sehingga mencapai hasil produksi yang maksimal. Kata kunci : Motor Bensin, Roller, Kelapa

12 ABSTRACT Design of Coconut hust peeler Machine Capacity of 80 pieces/hour Several cottage industries that manage oil into food very difficult to achieve a production capacity due to the slow stripping coconut fibers. This is because coconut fiber stripping still using traditional means or by hand. Seeing such circumstances the author think to create a machine capable of peeling coconuts with fast, effective and efficient. This research will discuss the design peeler coconut fibers. Where is the way it works and the motor drive power is converted into mechanical power and rotation on the shaft and 2 pieces of cylindrical roller with 5 fruit peeler eye outer section, rotating in opposite directions are expected to be able to peel / shred coconut fibers to peel from sheel. Of this final project peeler coconut fibers obtained mechanically is still a model with a scale of 1 : 2.Dari results of testing that has been done repeatedly peeling machine is capable of coconut fibers 59 pieces / hour, of the planned capacity is 80 pieces / hour. The hope of this machine is able to provide solutions for the home indsutri been peeling coconuts with a traditional manner or in a way that manually so as to achieve maximum production. Keywords : Motor Gasoline, Roller, Coconut

13 A. Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Dibeberapa industri rumahan yang mengelolah kelapa menjadi sari kelapa nata de coco yang terdapat di Kecamatan Pantai Labu Kabupaten Deli Serdang Sumatera Utara, mereka mengalami kesulitan untuk mencapai kapasitas produksi dikarenakan lambatnya pengupasan serabut kelapa. Para pekerja yang keseluruhannya adalah warga sekitar masih menggunakan cara manual dengan menancapkan kelapa pada besi pacak lalu menggoyangkan kelapa sampai serabutnya terkupas kemudian di ulangi sampai kelapa benar benar bersih dari serabutnya dan beberapa pekerja ada juga yang menggosokan sikat paku untuk mengupas serabut kelapa tersebut. Dengan cara ini mereka hanya mampu mengupas kelapa 20 buah/jam, jika industri rumahan tersebut mampu melakukan pengupasan 60 buah/jam maka jika jam kerja 8 jam sehari, perharinya kelapa dapat dikupas kurang lebih 480 buah perhari, jika dikalikan 7 hari atau seminggu, jumlah buah kelapa yang dikupas adalah 3360 buah. Rata rata volume air per buah kelapa adalah 750 ml, maka jika 750 ml dikalikan dengan hasil pengupasan seminggu 3360 buah, hasilnya adalah ml, pada proses pembuatan air kelapa menjadi nata de coco, 750 ml air kelapa dapat menghasilakan 200 gr nata de coco, dengan demikian untuk 1 kg nata de coco di butuhkan sekitar 3,750 ml air kelapa, maka jika di bagikan dengan hasil air kelapa yang di dapat dalam seminggu ml dengan 3,750 air kelapa adalah 672 kg atau ton. Dengan demikian industri rumahan tersebut mampu memaksimalkan kapasitas produksi mereka ±0.672 ton perminggunya Melihat keadaan demikian, yang seakan akan terasa betapa siasianya waktu terbuang percuma, penulis berfikir untuk menciptakan alat yang dapat digunakan untuk membantu industri rumahan tersebut mempercepat proses pengupasan sabut kelapa agar kapasitas produksinya tercapai, dari pengalaman tersebut penulis berfikir dan mencoba menganalisa permasalahan yang sedang terjadi, setelah beberapa waktu penulis mendapatkan hasil yang sesuai dengan permasalahan tersebut yaitu, membuat Mesin Pengupas Sabut Kelapa Kapasitas 60 Buah/Jam Mesin pengupas sabut kelapa ini adalah suatu alat yang diunakan untuk mengupas sabut kelapa yang akan menghasilkan lebih baik,

14 lebih banyak, dan lebih cepat dibandingkan dengan pengolahan tradisional. Mesin pengupas sabut kelapa ini menggunakan 2 poros pengupas dan motor bensin untuk memutar poros pengupas kelapa. Adapun cara kerja mesin pengupas sabut kelapa ini adalah sebagai berikut: Motor penggerak yang digunakan adalah motor bensin. Daya pada motor bensin akan diteruskan dari putaran puli motor melalui sabuk ke puli digerakkan. Hasil putaran puli yang digerakkan akan diperkecil oleh reducer speed, putaran akan diteruskan juga dari roda gigi melalui rantai, kemudian rantai memutar roller, ketika kelapa dimasukkan ke hooper maka pisau pada roller akan mengupas kelapa dan sabut kelapa akan keluar dari corong keluaran. Mesin pengupas sabut kelapa ini diharapkan bisa membantu industri-industri rumahan dalam mengupas sabut kelapa dengan maksimal dan efektif dalam penggunaannya, penulis mengharapkan agar alat ini benar-benar dapat bekerja sesuai dengan harapan dan keinginan dari industri rumahan dan penulis sendiri. Karena dengan waktu yang sangat terbatas ini, penulis berusaha untuk membuat alat dengan seefisien dan seefektif mungkin. B. Batasan Masalah Karena luasnya permasalahan yang ada dalam suatu rancangan, sementara penulis terikat keterbatasan waktu, kemampuan dan pengalaman dalam merancang bangun sebuah mesin maka penulis perlu membatasi masalah-masalah yang akan dibahas: Dalam perancangan ini ruang lingkup yang akan dibahas meliputi: 1. Prinsip kerja mesin pengupas sabut kelapa 2. Perhitungan putaran, daya motor, puli, poros, baut, dan bantalan yang digunakan pada mesin pengupas sabut kelapa 3. Gambar rangkaian dan detail mesin pengupas sabut kelapa 4. System perawatan dan perbaikan mesin pengupas sabut kelapa

15 C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir Adapun tujuan dari rancangan bangun mesin pengupas sabut kelapa ini dapat di kelasifikasikan menjadi dua bagian yaitu : 1. Tujuan secara teknis Tujuan scara teknis rancang bangun mesin pengupas sabut kelapa adalah a. Melakukan pengupasan sabut kelapa agar lebih efisien dan tidak membutuhkan waktu yang banyak b. Menentukan jenis bahan yang akan digunakan untuk peralatan dari mesin yang akan di rancang c. Dapat menganalisa elemen-elemen yang di rancang sesuai dengan yang diharapkan apakah sudah cukup baik dan aman baik dari segi kesehatan dan keselamatan d. Menggambarkan assembling dan detail dari mesin pengupas sabut kelapa berdasarkan perhitungan dan data-data yang telah di dapat baik secara perhitungan teori maupun perhitungan secara langsung dari pekerjaan di lapangan. D. Tujuan secara akademis a. Untuk memenuhi satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah tugas akhir b. Sebagai aplikasi dari ilmu pengetahuan yang diperoleh selama mengikuti perkuliahan di Politeknik Negeri Medan c. Mampu mendesain dan memodifikasi satu mesin kearah yang lebih baik d. Dapat menganalisa mekanisme kerja perawatan mesin. E. Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir Laporan ini diharapkan bisa bermanfaat bagi: 1. Masyarakat/perusahaan yang membutuhkan mesin ini dalam menunjang kegiatan usaha dibidang industri olahan bahan baku

16 2. Perusahaan yang kesulitan untuk dapat memenuhi kapasitas produksi ton/minggu 3. Untuk koperasi, mengadakan mesin pemproses sederhana yang bisa dipasarkan kepada masyarakat dengan harga terjangkau 4. Untuk pihak produsen pembuatan mesin-mesin pertanian agar kiranya menjadi pegangan dalam memproduksi mesin pengupas serabut kelapa 5. Penulis sendiri untuk mengaplikasikan ilmu rancang bangun yang telah didapat selama ini kedalam bentuk pengoperasian mesin-mesin perkakas 6. Mahasiswa yang akan membahas permasalahan yang sama untuk dijadikan bahan masukan atau perbandingan (studi kasus) sesuai dengan apa yang dibahas 7. Penulis untuk mengembangkan ilmu yang didapat baik dalam teori maupun prakteknya secara langsung 8. Para pembaca yang khususnya ingin mengetahui tentang system kerja dari mesin pengupas serabut kelapa F. Metode Pengumpulan Data Dalam penulisan laporan tugas akhir ini dibutuhkan data-data yang akurat dan benar, agar kelayakan laporan tugas akhir ini dapat untuk dipertanggung jawabkan. Metode pengumpulan data yang dilakukan penulisdalam menyusun tugas akhir ini adalah: 1. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing; 2. Melakukan diskusi dengan rekan-rekan satu tim maupun teman-teman diluar tim yang bersedia membantu; 3. Melakukan studi kepustakaan (literatur) dan mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan mesin yang dirancang; 4. Konsultasi dengan orang-orang yang berkecimpung dan ahli dalam konstruksi mesin.

17