PERANCANGAN MESIN PENGADUK TINTA KARTON BERBAHAN POKOK AIR DENGAN KECEPATAN RENDAH

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERANCANGAN MESIN PENGADUK TINTA KARTON BERBAHAN POKOK AIR DENGAN KECEPATAN RENDAH Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana DISUSUN OLEH : NAMA : HENDY APRIYANTO I. NIM : JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

2 LEMBAR PERNYATAAN PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : NAMA : HENDY APRIYANTO IRAWAN NIM : JURUSAN FAKULTAS : TEKNIK MESIN : TEKNOLOGI INDUSTRI Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa ini adalah hasil karya saya sendiri dan bukan salinan atau duplikat dari orang lain, kecuali pada bagian yang telah disebutkan sumbernya dalam daftar referensi. Jakarta, Juni 2008 HENDY APRIYANTO I. Universitas Mercu Buana i

3 LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN MESIN PENGADUK TINTA KARTON BERBAHAN POKOK AIR DENGAN KECEPATAN RENDAH Telah Diteliti & Di setujui Oleh : Dosen Pembimbing ( Ir. Rully Nutranta M.Eng ) Universitas Mercu Buana ii

4 LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN MESIN PENGADUK TINTA KARTON BERBAHAN POKOK AIR DENGAN KECEPATAN RENDAH Telah Diteliti & Di setujui Oleh : Mengetahui, Koordinator ( Nanang Rukhyat ST. MT ) Universitas Mercu Buana iii

5 ABSTRAK Proses pembuatan tinta ini, yang dilakukan adalah memasukan bahan baku dasar tinta, lalu dicampur dengan pigmen pewarna tinta. Dari proses ini lalu dilakukan proses pengadukan tinta dengan menggunakan mesin pengaduk kecepatan tinggi, agar masing-masing bahan baku saling bercampur atau merata dengan bahan baku lainnya. Dalam pembuatan mesin ini, penulis menciptakan sebuah alat untuk menggantikan tenaga manusia dengan mesin pengaduk tinta, yang tadinya masih menggunakan cara manual. Maka dari itu penulis menciptakan sebuah alat yang sederhana bentuknya dan indah untuk dilihat. Dalam Proses perancangan mesin pengaduk tinta ini metode yang digunakan oleh penulis adalah metode VDI Agar perbandingan setiap variasi konsep dapat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang diapakai oleh setiap varian. Sebaiknya harga yang dimasukan adalah harga yang nominal. Apabila hal ini tidak memungkinkan, maka harga dapat dimasukan dalam bentuk kualitatif. Untuk Tabel Varian Nilainya beragam dari Range : 0.1 s/d 10, Nilai 0.05 : Semakin tidak efektif Nilai 0.15 : Semakin efektif. Berdasarkan dari beberapa varian yang dijabarkan dalam varian konsep dan dapat memenuhi kriteria yang ditentukan, maka varian yang dipilih dalam perancangan ini adalah varian ke-4. Kata Kunci : Mesin Pengaduk Tinta, Metode VDI 2221, Varian Konsep, Varian ke-4. Universitas Mercu Buana iv

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. Atas berkah, rahmat, dan hidayah-nya sehingga penulis pada akhirnya dapat menyelesaikan ini dengan sebaik-baiknya. ini disusun untuk dapat memenuhi salah satu persyaratan kurikulum sarjana strata satu ( S 1 ) di Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. ini tidak akan dapat terwujud tanpa adanya petunjuk, pengarahan serta bimbingan dari berbagai pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam penyusunan ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu baik itu secara moril maupun secara materil. Ucapan terima kasih ini penulis tujukan kepada : 1. Kedua Orang Tua penulis yang telah banyak memberikan dukungannya baik secara moril maupun materil dan semangat serta do anya kepada penulis selama pembuatan ini sehingga penulis dapat menyelesaikannya. 2. Bapak Ir. Rully Nutranta M.Eng selaku pembimbing yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan ini. 3. Bapak Nanang Rukhyat ST. MT. selaku koordinator. Universitas Mercu Buana v

7 4. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana yang telah memberikan bekal Ilmu Pengetahuan dan Pengajaran selama masa perkuliahan berlangsung. 5. Teman-temanku Jurusan Teknik Mesin, karena telah banyak memberikan bantuannya kepada penulis. 6. Dan kepada semua pihak lain yang turut serta membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Di dalam penyusunan ini penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan yang mungkin terjadi baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, diharapkan kepada rekan-rekan dari berbagai pihak agar dapat memberikan kritik serta saran yang bersifat membangun. Penulis pun berharap semoga setidak-tidaknya ini dapat membantu dan berguna bagi kita semua pada umumnya. Akhir kata dari penulis Wassalamu alaikum Wr. Wb. Jakarta, Juni 2008 Penulis Universitas Mercu Buana vi

8 DAFTAR ISI LEMBAR PERNYATAAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI...vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN... xii BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah... 1 I.2. Permasalahan... 3 I.3. Tujuan Pembahasan... 3 I.4. Pembatasan Masalah... 4 I.5. Metode Penulisan... 4 I.6. Sistematika Penulisan... 5 BAB II LANDASAN TEORI II.1. Tahapan Perencanaan... 9 II.2. Klasifikasi Tugas...12 II.3. Gambaran Perancangan...12 II.4. Pembuatan Struktur Fungsi...13 II.5. Perancangan Wujud...18 Universitas Mercu Buana vii

9 II.6. Perancangan Detail...19 BAB III TEORI PERANCANGAN III.1. Daftar Kehendak...20 III.2. Daftar Kehendak Mesin Mixer Tinta...23 III.3. Abstraksi Mesin Mixer Tinta...25 III.4. Strtuktur Fungsi...28 III.5. Menentukan Varian Konsep...42 BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN IV.1. Perencanaan Daya Motor Listrik...50 IV.2. Perhitungan Shaft Mixer...53 IV.3. Perhitungan Puli...55 IV.4. Perhitungan Sabuk V...59 IV.5. Perhitungan Bantalan...67 IV.6. Perhitungan Tabung Mixer...73 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan...79 V.2. Saran...80 DAFTAR PUSTAKA...81 LAMPIRAN Universitas Mercu Buana viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tahapan Perencanaan... 8 Gambar 2.2. Metode Perancangan Gambar 2.3. Proses Perancangan Metode VDI Gambar 2.4. Konsep Dasar Perancangan Produk Gambar 3.1. Struktur Fungsi Gambar 3.2. Varian Gambar 3.3. Varian Gambar 3.4. Varian Gambar 3.5. Varian Gambar 4.1. Tabung Mixer Gambar 4.2. Dimensi Tabung Mixer Gambar 4.3. Tekanan Dalam Tabung Silinder Gambar 4.4. Tekanan Dinding Pada Tabung Silinder Universitas Mercu Buana ix

11 DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Daftar Kehendak Mesin Mixer Tinta...23 Tabel 3.2. Daftar Abstraksi 1 dan Tabel 3.3. Daftar Kehendak...31 Tabel 3.4. Diagram Garis Varian Tabel 3.5. Diagram Garis Varian Tabel 3.6. Diagram Garis Varian Tabel 3.7. Diagram Garis Varian Tabel 3.8. Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi Mesin Mixer Tinta...40 Tabel 3.9. Tabel Nilai Evaluasi...43 Tabel Tabel Nilai Varian I Mesin Pengaduk Tinta...45 Tabel Tabel Nilai Varian II Mesin Pengaduk Tinta...46 Tabel Tabel Nilai Varian III Mesin Pengaduk Tinta...47 Tabel Tabel Nilai Varian IV Mesin Pengaduk Tinta...48 Tabel 4.1. Tabel Berat Jenis Bahan...57 Tabel 4.2. Faktor Koreksi...60 Tabel 4.3. Batang Baja Karbon Di Filis Dingin...61 Tabel 4.4. Diameter Minimum Puli Yang Diijinkan...62 Tabel 4.5. Kapasitas Daya Yang Akan Di Transmisikan Untuk Sabuk...63 Universitas Mercu Buana x

12 Tabel 4.6. Faktor Koreksi...64 Tabel 4.7. Faktor Koreksi Yang Akan Di Transmisikan...68 Tabel 4.8. Sifat-Sifat Bahan Bantalan Luncur...68 Tabel 4.9. Tegangan Maksimum Yang Di Ijinkan Untuk Bantalan Radial...68 Universitas Mercu Buana xi

13 DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN Simbol Besaran Satuan A Luas mm 2 C Jarak Sumbu Poros mm F t Gaya Tangensial N Fc Konsumsi Bahan Bakar kg/jam I Arus Listrik Ampere L Panjang Keliling Sabuk mm m Massa kg N Kecepatan Putaran Per Menit rpm th Efisiensi Thermal % P Daya Watt Po Kapasitas Daya Transmisi Watt T Torsi Nm Tegangan Geser N/mm 2 V Volume mm 3 v Kecepatan Keliling m/s W Beban N Universitas Mercu Buana xii

14 Simbol Besaran Satuan b Kekuatan tarik N/mm 2 a Tegangan lentur N/mm C Tegangan kontak N/mm 2 Sudut poros ( 0 ) Ft Gaya tekan N Fs Gaya geser N Fgs Gaya gesek N I Momen inersia mm M Momen putar N.mm Mp Momen puntir motor N.mm P Daya motor W Pe Daya efisiensi W n 1 Putaran puli 1 rpm n 2 Putaran puli 2 rpm Universitas Mercu Buana xiii

15 BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah Dalam proses pembuatan tinta flexo ini, yang dilakukan adalah memasukan bahan baku dasar tinta, lalu dicampur dengan pigmen pewarna tinta. Dari proses ini lalu dilakukan proses pengadukan tinta dengan menggunakan mesin pengaduk tinta bekecepatan tinggi, agar masing-masing bahan baku saling bercampur atau merata dengan bahan baku lainnya. Dari proses pengadukan tinta ini, kadang-kadang masih ada pigmen yang mengendap dalam tangki tinta. Sebelum ada alat mesin pengaduk tinta bekecepatan rendah ini, masih menggunakan sistem manual dalam melakukan proses pengadukan ulang terhadap pigmen yang mengendap di tangki tinta tersebut. Dari proses tersebut, lalu 1

16 diproses lagi didalam Mesin Dynamill agar tinta Flexo ini menjadi lebih halus dan tidak kasar. Dalam pembuatan mesin ini, penulis menciptakan sebuah alat atau mesin untuk menggantikan tenaga manusia dengan mesin pengaduk tinta ini, yang tadinya masih menggunakan sistem manual. Maka dari itu penulis menciptakan sebuah alat atau mesin yang sederhana bentuknya dan indah untuk dilihat. Nama mesin ini adalah mesin pengaduk tinta dengan menggunakan Sistem Kecepatan Rendah. Kenapa menggunakan Sistem Kecepatan Rendah? Karena Mesin Pengaduk Tinta ini hanya ditugaskan untuk mengaduk atau menghaluskan tinta yang masih mengendap didalam tangki tinta, untuk menggantikan tenaga manusia dengan mesin, dan untuk membantu penghalusan pigmen juga pada Mesin Dynamill ( Semi Automatic ) agar pada saat melakukan Out Let atau keluarnya tinta akan menjadi halus dan tidak kasar. Dengan berpedoman kepada TRI DHARMA PERGURUAN TINGGI yaitu pendidikan, penelitian, dan pengabdian, mahasiswa Universitas Mercu Buana dengan Jurusan Teknik Mesin diharapkan untuk dapat terjun langsung ambil bagian dalam riset dan observasi pada suatu proyek diindustri, dalam melakukan riset dan observasi atau pembuatan suatu model atau mesin, untuk menyelesaikan tugas akhir sebagai syarat untuk mendapatkan tingkat ke Sarjanaan Strata-1. Tugas akhir ( Skripsi Strata-1 ) bagi penulis merupakan suatu penerapan terhadap ilmu pengetahuan yang telah diperoleh penulis selama dibangku kuliah dalam suatu bentuk tugas yang memiliki nilai tambah bagi penulis secara pribadi, lingkungan, dan orang lain. 2

17 Maka dengan harapan tersebut penulis bermaksud untuk menjabarkan ini dengan menuangkan ide, keinginan, dan kesungguhan untuk memilih konsentrasi pada bidang design atau konstruksi sebuah mesin dengan objek utama MESIN PENGADUK TINTA DENGAN SISTEM KECEPATAN RENDAH. I.2. Permasalahan Pada proses perancangan Mesin Pengaduk tinta ini, yang menjadi pokok permasalahan adalah bagaimana kita bisa mengatur sedemikian rupa agar mesin pengaduk tinta tersebut dapat digunakan sesuai dengan apa yang kita inginkan. Kita juga harus bisa menyesuaikan agar pada mesin tersebut tidak timbul slip pada saat proses pengadukan tinta didalam tangki tinta, membantu proses penghalusan pigmen yang masih mengendap didalam tangki tinta dan membantu proses penghalusan pigmen kedalam mesin penghalus tinta ( Mesin Dynamill ). I.3. Tujuan Pembahasan Tujuan utama penulis membuat Mesin Pengaduk Tinta ini adalah untuk mengantikan tenaga manusia dengan mesin karena dari proses pembuatan tinta itu sendiri jika ingin dimasukan kedalam Mesin Dynamill selalu menggunakan sistem manual yaitu dalam sistem pengadukan selalu menggunakan alat sederhana semacam dayung besi. Karena dari proses awal jika sudah diproses di Mixxer, pigmen itu selalu mengendap didalam tangki tinta. Maka dari itu penulis membuat sebuah rancangan mesin yang bisa menggantikan tenaga manusia dengan mesin. 3

18 I.4. Pembatasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini, batasan masalah hanya dikhususkan pada perhitungan dan komponen-komponen yang penting saja, agar pembuatan tugas akhir ini tetap terarah dan jelas. Adapun batasan-batasan yang penulis berikan dalam ini, diantaranya adalah : A. Perencanaan perhitungan komponen-komponen, meliputi : - Elektrik Motor (Daya) - Shaft Mixer - Puli - V-Belt - Bantalan - Tangki Pengaduk B. Dalam tugas akhir ini penulis menggunakan metode VDI 2221 untuk perancangan mesin pengaduk tinta ini. C. Desain modifikasi hanya sebatas pada mesin yang sebelumnya masih berkecepatan tinggi diubah menjadi kecepatan rendah dalam hal mengolah bahan campuran tinta agar mendapatkan hasil yang bagus. D. Untuk perhitungan, hanya metitikberatkan pada saat kecepatan rendah dan tidak membahas untuk yang kecepatan tinggi, seperti yang penulis jabarkan pada judul tugas akhir ini. I.5. Metode Penulisan Metode yang digunakan oleh penulis dalam menyusun tugas akhir ini dilakukan melalui tiga metode, yaitu: 4

19 1. Penelitian Kepustakaan ( Data Sekunder ) Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan data-data yang diperlukan penulis dengan cara membaca buku-buku yang intinya mempunyai hubungan dengan tugas akhir penulis. 2. Penelitian Lapangan ( Data Primer ) Metode ini digunakan penulis untuk mendapatkan data-data primer dengan cara mengadakan pengamatan langsung ketempat industri tinta yang menggunakan mesin pengaduk tinta dalam proses kegiatan produksinya. 3. Diskusi Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan data-data primer dan data-data sekunder dengan mengadakan diskusi dengan teman-teman dan orang-orang yang memiliki wawasan tentang pembuatan mesin tersebut. I.6. Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasannya dapat dijelaskan sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Berisi Latar Belakang Perancangan, Permasalahan, Tujuan Pembahasan, Pembatasan Masalah, Metode Penulisan, dan Sistematika Penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Berisi tentang teori-teori yang digunakan dalam perancangan mesin pengaduk tinta. 5

20 BAB III : TEORI PERANCANGAN tersebut. Berisi tentang teori rancangan yang digunakan pada mesin pengaduk tinta BAB IV : PERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN Berisi tentang perhitungan komponen-komponen rancangan yang digunakan pada mesin pengaduk tinta tersebut. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Berisikan Kesimpulan dan Saran tentang perancangan mesin pengaduk tinta ini, berdasarkan atas apa yang diperoleh dari data-data yang didapat dilapangan. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 6

21 BAB II LANDASAN TEORI Perancangan Teknik (Engineering Design) merupakan usaha untuk memenuhi persyaratan tertentu dari suatu alat dengan cara terbaik, yang mungkin ada. Keinginan untuk membuat alat tersebut dimulai dari latar belakang sosiologis maupun perkembangan ilmu. Dengan demikian perancangan teknik merupakan intraksi dua arus teknologi dan budaya. Perencanaan mesin adalah perencanaan dari Sistem dan segala yang berkaitan dengan sifat mesin, antara lain mesin- mesin, produk, struktur, alat-alat, dan instrument. Pada umumnya, perencanaan mesin mempergunakan matematika, ilmu bahan, dan ilmu mekanika teknik serta memanfaatkan dasar-dasar teknik, 7

22 sepeti mekanika, kinematika, dinamika, thermodinamika, elektronika dan lain-lain yang memerlukan juga pengetahuan praktis, pengalaman dan wawasan ekonomi. Perencanaan teknik mesin mencakup semua perancangan mesin, tetapi dalam pelajaran yang lebih luas, karena termasuk didalamnya seluruh disiplin teknik mesin, seperti ilmu fluida panas dan pelajaran-pelajaran dasar dalam perencanaan teknik mesin. Pengenalan Kebutuhan Perumusan Masalah Sintesa Analisa dan Optimasi Evaluasi Penyajian Gambar 2.1. Tahapan Perencanaan 8

23 II.1. Tahapan Perencanaan Tahapan Perencanaan Meliputi : 1. Pengenalan Kebutuhan Pengenalan itu sering tercetus secara tiba-tiba yang disebabkan oleh lingkungan atau sekumpulan lingkungan yang mempunyai kebutuhan untuk bebrbuat sesuatu media tertentu. 2. Perumusan Masalah Perincian seluruh spesifikasi tentang sesuatu yang akan direncanakan, perincian tersebut mencakup sejumlah masukan dan keluaran dan batasan-batasan atas besaran yang berkaitan dengan hal tersebut. 3. Sintesa Perkiraan awal dalam sebuah perencanaan teknik mesin yang akan dikembangnkan menjadi sebuah hipotesa. 4. Analisa dan Optimasi Sistem yang direncanakan untuk mengetahui kinerja yang diperoleh berdaya guna sesuai dengan spesifikasi yang ada. 5. Evaluasi Adalah suatu pemeriksaan akhir dari suatu proses perencanaan yang biasanya melibatkan pengujian dan analisis. 6. Penyajian Adalah suatu persentasi dari langkah terakhir dari suatu proses perencanaan. 9

24 Ilmu Politik Sosiologi-Psikologi Ilmu Ekonomi Ilmu Ilmu Teknik Teknologi Produksi Pengetahuan Teknik Perancangan Perancangan Untuk Industri Arsitektur Seni Gambar 2.2. Metode Perancangan Metode perancangan merupakan metode pemecahan suatu masalah teknik yang menggunakan suatu sistem yang kompleks menjadi elemen-elemen dan mempelajari karakteristik masing-masing elemen beserta korelasinya. Sedangkan sintesis merupakan penggabungan elemen-elemen yang telah diketahui karakteristiknya untuk menciptakan suatu sistem baru. Pada metode perancangan, suatu tahap proses merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya, dan merupakan acuan untuk proses berikutnya. Dengan kata lain bahwa hasil suatu langkah selalu kongkrit dari hasil langkah sebelumnya tapi kenyataannya kondisi ini tidak selalu tercapai, sehingga sering kali dibutuhkan suatu iterasi. Dalam proses perancangan mesin dengan menggunakan metode VDI 2221 yang disusun oleh G. Pahl dan W. Beitz dalam buku Engineering Design. Langkah umum yang digunakan dalam metode VDI 2221 dapat dilihat pada gambar

25 Langkah Kerja Hasil Kerja Fase Tugas 1. Penjelasan & Pertepatan Tugas Daftar Kehendak 2. Menentukan Fungsi & Strukturnya. Fase 1 Struktur Fungsi 3. Mencari Prinsip Solusi Fase 2 Prinsip Solusi 4. Menguraikan menjadi modul yang dapat direalisasi Fase 3 Struktur Modul 5. Memberi Bentuk Pada Modul Susunan Awal 6. Memberi Bentuk Pada Seluruh Produk Fase 4 Susunan Keseluruhan 7. Merinci Pembuatan dan Cara Pembuatan Dokumentasi Produk Realisasi Selanjutnya Gambar 2.3. Proses Perancangan Metode VDI 2221 Proses perancangan ini dibagi dalam beberapa tahap yaitu : - Klasifikasi Tugas (Clasification of the task) - Perancangan Konsep (Conseptual Design) - Perancangan Wujud (Embodiment design) - Perancangan Detail (Detail design) 11

26 II.2. Klasifikasi Tugas (Clasification Of The Task) Klasifikasi tugas meliputi pengumpulan informasi tenang permasalahan serta mengidentifikasi kendala-kendala yang dihadapi untuk mencapai solusi akhir. Informasi ini merupakan acuan penyusunan spesifikasi. Spesifikasi adalah daftar yang berisi persyaratan yang diharapkan dipenuhi oleh konsep yang sedang dibuat. Hal yang perlu diperhatikan adalah membedakan sebuah persyaratan sebagai suatu tuntutan (demand) atau keinginan (wishes). Demand adalah persyaratan yang harus dipenuhi pada setiap kondisi. Dengan kata lain, apabila syarat ini tidak dipenuhi maka perancangan tidak dianggap benar. Wishes adalah persyaratan yang diinginkan apabila dimungkinkan. Untuk memudahkan penyuunan spesifikasi, dapat dilakukan dengan meninjau aspek-aspek tertentu seperti aspek geometri, kinematika, dinamika, gaya, energi, dan lain sebagainya. Selanjutnya dari aspek-aspek tersebut dapat diuraikan syarat-syarat yang bersangkutan dan kemudian dapat dibuat daftar spesifikasinya. Daftar spesifikasi dan daftar aspek akan diuraikan lebih lanjut pada BAB III. II.3. Perancangan Konsep (Conseptual Design) Adapun yang dibahas dalam perancangan konsep ini meliputi gambaran perancangan, pembuatan struktur fungsi, pencarian dan kombinasi prinsip solusi, pemilihan kombinasi yang sesuai, pembuatan varian konsep, serta evaluasi. Perancangan konsep meliputi tahap-tahap seperti yang ditunjukan pada flowchart dibawah ini : 12

27 Memperjelas Tugas Pilih kombinasi yang baik Spesifikasi Mengidentifikasi masalah yang penting Membuat struktut fungsi utama dan sub-fungsi Kembangkan dalam varian konsep Evaluasi Konsep Buat kombinasi dari prinsip solusi agar fungsi utama bisa terjawab Tahapan Berikutnya Gambar 2.4. Konsep Dasar Perancangan Produk II.4. Gambaran Perancangan Tujuan gambaran perancangan 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 esensial. Dengan demikian daftar spesifikasi yang sudah dibuat kemudian dianalisa dan dihubungkan dengan fungsi yang diinginkan serta kendala yang ada. Abstraksi dapat dilakukan dengan langkah-langkah : - Menghilangkan pilihan diri sendiri (personal preference) - Mengesampingkan syarat-syarat yang tidak mempunyai pengaruh besar terhadap produk - Mengubah data kuantitatif dan kualitatif - Generalisasi langkah sebelumnya - Merumuskan masalah utama 13

28 II.4.1. Pembuatan Struktur Fungsi II Struktur Fungsi Keseluruhan (Overalle Function) Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara keseluruhan. Struktur fungsi ini digambarkan dengan diagram balik yang menunjukan hubungan antara input dan output. Input dan output berupa aliran energi, material dam sinyal. II Sub Fungsi Bila fungsi keseluruhan cukup rumit, maka cara untuk mengantisipasinya adalah membagi menjadi beberapa sub fungsi. Pembagian ini akan memberi beberapa keuntungan yaitu : - Memberikan kemudahan untuk melakukan pencarian solusi yang lebih baik. - Memberikan beberapa kemungkinan solusi. Pada saat pembuatan struktur fungsi, harus dibedakan antara perancangan murni (orisinal design) dengan perancangan ulang (adaptive design). Pada perancangan murni, yang menjadi dasar struktur fungsi adalah spesifikasi dan masalah utama. Pekerjaan dimulai dari struktur fungsi dan kemudian dianalisa. Analisa ini akan memberikan kemungkinan pengembangan variasi solusi sehingga didapat sebuah solusi yang baru. II.4.2. Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi Dasar-dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsip-prinsip solusi dari setiap sub fungsi. Dalam tahap ini dicari sebanyak mungkin variasi solusi. Metode pencarian prinsip pemecahan masalah menurut pahl-beitz dibagi dalam tiga kategori, yaitu : 14

29 a. Metode Konventional Pencarian dalam literature, text book, jurnal teknik, dan brosur yang dikeluarkan oleh suatu perusahaan. Menganalisa gejala alam atau tingkah laku makhluk hidup dengan membuat analogi atau membuat suatu model yang didapat mewakili karakteristik dari produk. b. Metode Intuitif Solusi dengan intuitif ini datang setelah periode pencarian dan pemikiran panjang, solusi ini kemudia dikembangkan dan diperbaiki. Ada beberapa cara yang digunakan untuk mengembangkan kemampuan intuisi ini antara lain dengan banyak melakukan diskusi dengan orang lain. c. Metode Kombinasi Metode ini mengkombinasikan kemungkinan solusi yang ada. Metode yang dapat digunakan adalah metode bentuk matriks, dimana sub fungsi dan prinsip solusi dimasukan kedalam kolom dan baris. Secara sistematis sesuai dengan struktur fungsi, jika ada sejumlah m1 prinsip solusi untuk fungsi f 1,m 2 prinsip solusi untuk sub fungsi f 2, dan seterusnya m n prinsip solusi untuk Fn, maka setelah dilakukan untuk memenuhi fungsi keseluruhan (Overall Function), prinsip-prinsip solusi harus dikombinasikan secara teoritis akan dapat diperoleh sejumlah n varian konsep solusi, dimana: 2 N = m 1 x m 2 x x m n II.4.3. Pemilihan Kombinasi yang Sesuai Apabla kombinasi yang ada terlalu banyak maka untuk memilih kombinasi yang terbaik menjadi lama. Agar tidak terjadi hal tersebut, maka apabila memungkinkan jumlah kombinasi harus dikurangi. Prosedur yang dilakukan 15

30 adalah dengan mengeliminasi dan memilih yang terbaik. Dibawah ini adalah beberapa kriteria yang perlu diperhatikan diantaranya : - Kesesuaian dengan fungsi keseluruhan - Terpenuhinya demand yang tercantum dalam daftar spesifikasi - Dapat dibuat atau diwujudkan - Pengetahuan atau informasi tentang konsep yang bersangkutan memadai - Kebaikan dalam kinerja dan kemudahan dalam produksi - Faktor biaya Bila kombinasi yang ada masih cukup banyak, maka usaha selanjutnya adalah pemilihan kombinasi terbaik dengan memperhatikan dari segi keamanan serta kenyamananya serta kemungkinan pengembangan lebih jauh. II.4.4. Pembuatan Varian Konsep Sebuah konsep haruslah memenuhi persyaratan seperti: keamanan dan kenyamanan serta kemudahan dalam produksi, perakitan, pemakaian dan perawatan. Informasi ini dapat diperoleh dari : - Gambar atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian - Perhitungan dasar yang berdasarkan asumsi yang dipakai - Pengujian awal berupa pengujian model untuk menentukan sifat umum - Konstruksi model untuk visualisasi dan analisis - Analogi model dan simulasi yang dilakukan dengan bantuan komputer. - Penelitian lebih lanjut dari literature. 16

31 II.4.5. Evaluasi Evaluasi berarti menentukan nilai kegunaan atau kekuatan yang kemudian dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal dalam metode perancangan dengan menggunakan metode VDI Secara garis besar langkah yang ditempuh adalah sebagai berikut : 1. Menentukan kriteria evaluasi ( identification of evaluation criteria ) Dalam bidang teknik, kriteria evaluasi didasarakan pada daftar spesifikasi yang telah dibuat. 2. Pemberian bobot kriteria evaluasi ( weighing of evaluation criteria ) Kriteria evaluasi yang dipilih mempunyai tingkat pengaruh yang berbeda terhadap varian konsep, sebaiknya evaluasi dititik beratkan pada sifat utama yang diinginkan pada solusi terakhir. 3. menentukan parameter kriteria evaluasi ( compiling parameter ) Agar perbandingan setiap variasi konsep dapat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang diapakai oleh setiap varian. 4. Memasukan nilai penaksiran ( assessing value ) Sebaiknya harga yang dimasukan adalah harga yang nominal. Apabila hal ini tidak memungkinkan, maka harga dapat dimasukan dalam bentuk kualitatif. 5. Menentukan nilai keseluruhan varian konsep (determining overall weighted value / OWV) 6. Membandingkan untuk setiap variasi konsep (comparing consept variant). Untuk menentukan variasi konsep terbaik, maka harus dihitung perbandingan antar nilai keseluruhan dengan nilai maksimum. 17

32 7. Memperkirakan ketidakpastian evaluasi bisa disebabkan oleh beberapa hal diantaranya : - Kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi - Kesalahan perhitungan parameter. Apabila terdapat nilai OWV yang berdekatan dari dua varian konsep, maka akan dilakukan evaluasi titik lemah (weak spot). Dengan menggunakan metode evaluasi diatas, maka diharapkan akan diperoleh solusi yang cukup memuaskan. II.5. Perancangan Wujud ( Embdodement Design ) Tahap perancangan ini meliputi beberapa langkah yaitu penguraian menjadi modul-modul, pembentukan lay-out awal dan pembuatan lay-out. Perancangan wujud 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. Hasilnya berupa lay-out, yaitu gambaran jelas tentang rangkaian dan elemen dari suatu produk. Hasil ini kemudian dianalisa untuk menciptakan informasi lebih lanjut tentang kekuatan, kinematika, dinamika, pemilihan material dan proses produksi yang memungkinkan perlunya dibuat model atau prototipe dari hasil peranca ngan. 18

33 II.6. Perancangan Detail ( Detai Design ) Tahap ini merupakan tahap akhir perancanagn, perancangan detail ini merupakan presentasi dari hasil perancangan dalam bentuk gambar lengkap daftar komponen, spesifikasi bahan, toleransi, perlakuan panas, dan perlakuan permukaan pada bahan ( heat and surface treatment ) yang secara keseluruhan merupakan suatu kesatuan dalam pembuatan sistem atau mesin. Pada akhir tahap ini dilakukan evaluasi kembali untuk melihat apakah produk tersebut benar-benar sudah memenuhi spesifikasi yang diberikan. 19

34 BAB III TEORI PERANCANGAN III.1. Daftar Kehendak Tahap pertama dikumpulkan ide-ide yang dikehendaki, yang keadaannya masih belum teratur, ide ide tersebut sebagai berikut : a. Geometri - Ukuran mesin tidak teralu besar - Kapasitas mesin 500 Kg b. Kinematika - Arah gerakan berupa rotasi - Kecepatan mixer dapat disesuaikan dengan berat bahan 20

35 c. Gaya dan Momen - Gaya pengaduk berasal dari putaran poros motor - Gaya dan Momen yang digunakan seefisien mungkin d. Energi dan Daya - Energi dan daya yang digunakan sekecil mungkin - Menggunakan energi yang efisien dan tidak boros - Hemat biaya operasional e. Fungsi - Pengaduk bahan tinta f. Rangka Mesin - Rangka tahan karat, kuat dan kokoh - Bahan rangka mudah di dapat - Perawatan mudah g. Sinyal - Tanda-tanda pengoperasian mudah dimengerti - Sinyal yang diberikan berupa energi - Pengendalian dengan menggunakan tombol atau tuas h. Keamanan - Bagian-bagian berbahaya harus terlindung - Aman bagi operator - Aman bagi konstruksi secara keseluruhan i. Produksi - Dapat dibuat secara massal - Tidak menuntut produksi yang rumit 21

36 j. Perakitan - Mesin mudah dirakit - Suku cadang mudah didapat k. Kontrol kualitas - Menggunakan komponen yang standar l. Biaya - Biaya Investasi tidak terlalu mahal - Biaya perawatan dan operasional mesin murah m. Transportasi - Mesin mudah dirakit - Mudah diangkut dengan kendaraan niaga n. Perawatan - Perawatan mudah - Perawatan cukup 1 minggu sekali o. Lingkungan - Bebas polusi - Bebas dari pencemaran udara dan air Seluruh data yang berkaitan dengan tugas, yaitu tujuan pengadukan (mixer), sifat yang harus dimiliki. Didefinisikan secara lengkap dan jelas menjadi daftar kehendak seperti pada tabel 3.1 berikut ini : 22

37 III.2. Daftar Kehendak Mesin Mixer Tinta Tabel 3.1 Daftar Kehendak Mesin Mixer Tinta D/W Persyaratan Geometri D D Ukuran mesin tidak terlalu besar Kapasitas mesin 500 Kg Kinematika D W Arah gerakan berupa rotasi Kecepatan pengaduk fleksibel Gaya dan Momen W W Gaya Mixer berasal dari motor Gaya dan Momen yang digunakan seefisien mungkin Energi dan Daya D W D Energi dan Daya yang digunakan sekecil mungkin Menggunakan energi yang efisien dan tidak boros Hemat biaya operasional Fungsi D Pengaduk bahan tinta Rangka Mesin D D Bahan rangka tahan karat, kuat dan kokoh Bahan mesin mudah didapat dan mudah perawatan 23

38 Sinyal D W W Tanda-tanda pengoperasian mudah dimengerti Sinyal yang diberikan berupa energi Pengendalian dengan menggunakan tombol atau tuas Keamanan D D D Bagian-bagian berbahaya harus terlindungi Aman bagi operator Aman bagi konstruksi secara keseluruhan Produksi D W Dapat dibuat secara massal Tidak menuntut proses produksi yang rumit Perakitan D D Mesin mudah dirakit Suku cadang mudah didapat Kontrol Kualitas W Menggunakan komponen yang standar Biaya W D Biaya investasi tidak terlalu mahal Biaya perawatan dan operasional murah Transportasi W W Mesin mudah dirakit Dapat diangkut dengan kendaraan niaga 24

39 Perawatan D W Perawatan mudah Perawatan cukup 1 minggu sekali Lingkungan D D Bebas polusi Bebas dari pencemaran udara dan air Keterangan : D = Permintaan yang merupakan kehendak yang harus dipenuhi. W = Harapan yang merupakan kehendak yang akan diambil bilamana memungkinkan. III.3. Abstraksi Mesin Mixer Tinta Setelah daftar kehendak selesai dibuat, maka dilakukan abstraksi I dan II serta langkah demi langkah untuk mendefinisikan kemasan pokoknya hasil dari abstraksi daftar kehendak yang dapat dilihat pada sub bab berikut ini : III.3.1. Abstraksi I dan II Mesin Pengaduk Pada abstrak I seluruh keinginan pada daftar kehendak dihilangkan untuk sementara waktu. Pada abstrak II keharusan yang tidak memiliki hubungan langsung pada fungsi dan kendala pokok dapat diabaikan. 25

40 Hasil dari abstraksi I dan II dapat dilihat pada tabel 3.2. Tabel 3.2 Daftar Abstraksi 1 dan 2 D/W Persyaratan Geometri D D Ukuran mesin tidak terlalu besar Kapasitas mesin 500 Kg Kinematika D Arah gerakan berupa rotasi Energi dan Daya D D D Energi dan Daya yang digunakan sekecil mungkin Daya motor < 3 HP Menggunakan motor listrik sebagai penggerak Fungsi D Pengaduk bahan tinta Sinyal D Tanda-tanda pengoperasian mudah dimengerti Produksi D Dapat dibuat secara massal Keamanan D D Bagaian-bagain berbahaya harus terlindung Aman bagi operator Lingkungan D Bebas polusi 26

41 D Bebas dari pencemaran udara dan air Biaya D Biaya tidak terlalu mahal Bahan Mesin D D Bahan rangka tahan karat, kuat dan kokoh Bahan mesin mudah didapat Perakitan D D Mesin mudah dirakit Suku cadang mudah didapat III.3.2. Abstraksi III Mesin Mixer Tinta Abstraksi 3 memformulasikan hasil abstraksi 1 dan 2 menjadi bentuk umum, yaitu dengan lebih menyederhanakan lagi hasil abstraksi 1 dan 2 pada tabel 3.2 sehingga menjadi lebih umum. Dari pengabstraksian yang ke-3 ini, maka dapat di simpulkan bahwa mesin yang diinginkan, misalnya seperti : a. Bahan yang diperlukan untuk pembuatan tidak terlalu mahal. b. Cukup satu operator untuk mengoperasikan mesin ini. c. Bebas polusi dan tidak terlalu bising. d. Perawatannya murah dan mudah setiap kali habis mesin di pakai. 27

42 III.3.3. Abstraksi IV Mesin Mixer Tinta Pada abstraksi 4 masalah dirumuskan untuk pemilihan perencanaan yang baik. Hasil abstraksi 4 adalah mesin dapat bekerja dengan baik. III.4. Struktur Fungsi III.4.1. Fungsi Keseluruhan Fungsi ini digambarkan dengan diagram blok yang menunjukkan hubungan antara masukan dan keluaran dimana masukan dan keluaran tersebut berupa aliran energi, material dan sinyal. a. Energi Energi Mi Si Menghasilkan Tenaga Mengubah Energi Input Menjadi Energi Output Mo So b. Tenaga Ei Tenaga Si Dapat Meneruskan Daya Putar Eo Penenrus dan Pereduksi Daya So c. Mixer Ei Mixer Si Dapat Mengaduk Bahan Campuran Eo Pengaduk Campuran Tinta So 28

43 d. Wadah Mixer Ei Wadah Mixer Si Dapat Menampung Bahan Campuran Eo Tempat Pengaduk So e. Switch On/Off Ei Mi Switch On/Off Untuk Menghidupkan & Mematikan Mesin Eo Mo Pengontrol Arus III.4.2. Struktur Fungsi Tujuan struktur fungsi adalah untuk mendapatkan definisi yang jelas dari subsitem yang telah ada atau terhadap subsistem yang baru dikembangkan sehingga keduanya dapat diuraikan secara terpisah. Struktur fungsi disini adalah menguraikan fungsi keseluruhan menjadi subfungsi-subfungsi. Pembuatan subfungsi dimaksudkan untuk membagi pelaksanaan kerja sistem kedalam bentuk yang lebih kecil agar komponen sistem dapat terlihat dalam bentuk satuan kerja yang lengkap. Kombinasi dan subfungsi-subfungsi ini akan menghasilkan varian struktur fungsi. Fungsi keseluruhan, material dicampur mulai dari input berupa material terpisah dengan hasil output berupa hasil dari pengolahan dan pengaduk bahan tinta. Jika fungsi keseluruhan dianggap sebagai suatu sistem, maka subfungsi dapat dianggap subsistem. Penguraian fungsi keseluruhan diatas menjadi varian struktur 29

44 fungsi beserta aliran energi, material dan sinyal dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah ini : S E hilang E Kontrol Ubah Ubah dalam bentuk Energi Energi M Mengaduk M Gambar Struktur Fungsi Keterangan : 1. Energi listrik yang masuk diubah dalam bentuk gaya dan gerak. 2. Alat pengaduk mengolah bahan bangunan. 3. Output berupa bahan campuran bangunan yang sudah jadi Satu. III.4.3. Mencari dan Memilih Solusi Untuk Tiap Sub Fungsi Setiap sub fungsi pada struktur fungsi harus dicari solusi solusinya. Dari solusi-solusi dapat dibuat pada tabel berikut ini : 30

45 31

46 32

47 Varian 1 Gambar Varian 1 Tampak Depan Keterangan : 1. Wadah Mixer berbentuk tabung 2. Rangka mesin dari besi kotak 3. Poros Mixer pengaduk 4. Motor Listrik 5. Roda gigi sproket 6. Rantai 7. Panel Kontrol 33

48 34

49 Gambar Varian 2 Tampak Depan Keterangan : 1. Wadah Mixer berbentuk elips 2. Rangka mesin dari besi siku 3. Poros batang Mixer pengaduk 4. Motor Listrik 5. Gearbox 6. Panel kontrol 35

50 36

51 Gambar Varian 3 Tampak Depan Keterangan : 1. Rangka berbentuk kaki dari besi cor 2. Kaki penopang wadang mixer 3. Planetary tabung 4. Poros mixer 5. Puli dan Sabuk 6. Handle manual untuk memutar poros mixer 37

52 38

53 Gambar Varian 4 Tampak Depan Keterangan : 1. Rangka Mesin 2. Switch On / Off 3. Poros Mixer pengaduk 4. Motor Listrik 5. Engsel untuk merubah posisi motor listrik 6. Puli kecil 7. Puli Besar 8. Sabuk V 39

54 Tabel 3.8. Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi Mesin Mixer Tinta MESIN MIXER TINTA FTI PKK UMB TEKNIK MESIN Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi Mesin Mixer Tinta VA RI AN PR IN SIP SO LU SI Kriteria Pemilihan + Ya Tidak? Kurang Informasi! Periksa Spesifikasi Sesuai Dengan Fungsi Keseluruhan Sesuai Dengan Daftar Kehendak Dalam Batas Biaya Produksi Keputusan ( + ) Solusi yang dicari ( ) Solusi yang dicari (? ) Solusi yang dicari (! ) Solusi yang dicari Pengetahuan Tentang Konsep Memadai Sesuai Keinginan Perancang Memenuhi Syarat Keamanan A B C D E F PENJELASAN A A A A B B B B C C C C

55 MESIN MIXER TINTA FTI PKK UMB TEKNIK MESIN Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi Mesin Mixer Tinta VA RI AN PR IN SIP SO LU SI Kriteria Pemilihan + Ya Tidak? Kurang Informasi! Periksa Spesifikasi Sesuai Dengan Fungsi Keseluruhan Sesuai Dengan Daftar Kehendak Dalam Batas Biaya Produksi Keputusan ( + ) Solusi yang dicari ( ) Solusi yang dicari (? ) Solusi yang dicari (! ) Solusi yang dicari Pengetahuan Tentang Konsep Memadai Sesuai Keinginan Perancang Memenuhi Syarat Keamanan A B C D E F PENJELASAN D D D D E E E E

56 III.5. Menentukan Varian Konsep III.5.1. Mengkombinasikan Prinsip Solusi Prinsip solusi yang diperoleh dikombinasikan kedalam solusi-solusi keseluruhan dengan bantuan skema klasifikasi diatas. Dengan prinsip-prinsip solusi yang ada diperoleh beberapa kombinasi atau variasi : Varian 1 : A.1 - B.2 - C.2 - D.4 - E.2 Varian 2 : A.1 - B.1 - C.4 - D.2 - E.2 Varian 3 : A.4 - B.3 - C.2 - D.3 Varian 4 : A.1 - B.3 - C.4 - D.4 - E.3 III.5.2. Meneguhkan varian Konsep Dari lembar seleksi pemilihan varian diatas, dapat dipilih bahwa kriteriakriteria yang ada sebagian besar dapat memenuhi kriteria-kriteria yang ada, tetapi pada akhirnya harus dipilih varian yang paling tepat. Pilihan yang paling tepat ini adalah varian ke-4 dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Memenuhi rasa nyaman 2. Memenuhi kriteria keindahan 3. Biaya pembuatan relatif murah 4. Kemudahan dalam merakit dan membongkar. Dengan demikian varian 4 ini nantinya akan dipilih untuk pengembangan selanjutnya. 42

57 Tabel 3.9. Tabel Nilai Evaluasi Nilai Memiliki Arti 1 Solusi yang benar benar tidak berguna 2 Solusi yang tidak cukup 3 Solusi yang dapat ditoleransi 4 Solusi yang cukup 5 Solusi yang memenuhi 6 Solusi yang baik dengan sedikit kekurangan 7 Solusi yang baik 8 Solusi yang sangat baik 9 Solusi yang melebihi syarat syarat 10 Solusi yang ideal 43

58 44

59 Tabel Nilai Varian 1 1. VARIAN 1 MESIN PENGADUK TINTA No Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (Nilai) Sub Total (Wi x Vi) 1 Pengoperasian mudah 0.1 Cycle Time Indah dilihat 0.08 Penampilan bagus Mudah dirakit dan dibongkar 0.09 Kecepatan dan ketepatan merakit Jumlah komponen 0.05 Banyak komponen Bentuk komponen sederhana 0.1 Komponen tidak rumit Komponen mudah didapat 0.13 Banyak terdapat dipasaran Murah 0.13 Budget Aman 0.08 Tidak memerlukan safety khusus Perawatan mudah 0.08 Besar biaya perawatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.08 Ketepatan dalam ukuran dan bentuk Komponen mudah dibuat 0.08 Mudah dalam pembuatan Jumlah Total Catatan : Untuk Wi Range = 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Untuk Vi Range = 0.1 s/d 10 Nilai 0.05 = Semakin tidak efektif Nilai 0.15 = Semakin efektif 45

60 Tabel Nilai Varian 2 2. VARIAN 2 No Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (Nilai) Sub Total (Wi x Vi) 1 Pengoperasian mudah 0.1 Cycle Time Indah dilihat 0.08 Penampilan bagus Mudah dirakit dan dibongkar 0.09 Kecepatan dan ketepatan merakit Jumlah komponen 0.05 Banyak komponen Bentuk komponen sederhana 0.1 Komponen tidak rumit Komponen mudah didapat 0.13 Banyak terdapat dipasaran Murah 0.13 Budget Aman 0.08 Tidak memerlukan safety khusus Perawatan mudah 0.08 Besar biaya perawatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.08 Ketepatan dalam ukuran dan bentuk Komponen mudah dibuat 0.08 Mudah dalam pembuatan Jumlah Total Catatan : Untuk Wi Range = 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Untuk Vi Range = 0.1 s/d 10 Nilai 0.05 = Semakin tidak efektif Nilai 0.15 = Semakin efektif 46

61 Tabel Nilai Varian 3 3. VARIAN 3 No Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (Nilai) Sub Total (Wi x Vi) 1 Pengoperasian mudah 0.1 Cycle Time Indah dilihat 0.08 Penampilan bagus Mudah dirakit dan dibongkar 0.09 Kecepatan dan ketepatan merakit Jumlah komponen 0.05 Banyak komponen Bentuk komponen sederhana 0.1 Komponen tidak rumit Komponen mudah didapat 0.13 Banyak terdapat dipasaran Murah 0.13 Budget Aman 0.08 Tidak memerlukan safety khusus Perawatan mudah 0.08 Besar biaya perawatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.08 Ketepatan dalam ukuran dan bentuk Komponen mudah dibuat 0.08 Mudah dalam pembuatan Jumlah Total Catatan : Untuk Wi Range = 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Untuk Vi Range = 0.1 s/d 10 Nilai 0.05 = Semakin tidak efektif Nilai 0.15 = Semakin efektif 47

62 Tabel Nilai Varian 4 4. VARIAN 4 No Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (Nilai) Sub Total (Wi x Vi) 1 Pengoperasian mudah 0.1 Cycle Time Indah dilihat 0.08 Penampilan bagus Mudah dirakit dan dibongkar 0.09 Kecepatan dan ketepatan merakit Jumlah komponen 0.05 Banyak komponen Bentuk komponen sederhana 0.1 Komponen tidak rumit Komponen mudah didapat 0.13 Banyak terdapat dipasaran Murah 0.13 Budget Aman 0.08 Tidak memerlukan safety khusus Perawatan mudah 0.08 Besar biaya perawatan Toleransi bentuk dan dimensi 0.08 Ketepatan dalam ukuran dan bentuk Komponen mudah dibuat 0.08 Mudah dalam pembuatan Jumlah Total Catatan : Untuk Wi Range = 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Untuk Vi Range = 0.1 s/d 10 Nilai 0.05 = Semakin tidak efektif Nilai 0.15 = Semakin efektif 48

63 BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN Pada rancangan mesin Mixer Tinta ini ada beberapa komponen yang perlu dilakukan perhitungan, yaitu organ penggerak yang digunakan rancangan ini terdiri dari, motor penggerak, puli, sabuk v, kesemuanya akan dihitung secara mendasar saja. Komponen komponen yang akan dilakukan perhitungan, antara lain : 1. Elektrik Motor (Daya) 2. Shaft Mixer 3. Puli 4. V-Belt 5. Bantalan 6. Tangki Pengaduk 49

64 IV.1. Perencanaan Daya Motor Listrik IV.1.1. Perencanaan Daya Motor Sebelum jenis motor yang digunakan dan ditentukan, terlebih dahulu harus diperhitungkan daya / kerugian daya yang terjadi. Dengan diperhitungkannya pendistribusian daya maka pemilihan motor yang digunakan dapat ditentukan dengan tepat, sehingga tidak akan terjadi kesalahan dalam pemilihan motor, atau dengan kata lain daya yang keluar ( output ) dari motor dapat menggerakkan komponen-komponen mesin pengaduk ini. 1. Hambatan yang terjadi pada sistem : W1 = Berat alat pengaduk + Berat poros pengaduk + bahan yang di Aduk W1 = 1 kg + 5 kg kg = 506 kg W2 = Berat 2 buah puli + Berat V-Belt + Berat Bantalan W2 = 4,5 kg + 0,5 kg + 1 kg = 6 kg W total = W1 + W2 = 506 kg + 6 kg = 512 kg W total = 512 kg x 9,8 m/s 2 = 5017,6 N 2. Kecepatan putaran poros pengaduk, v ( m/s ) : v =. d. n d = Dia. Poros pengaduk = 0,0254 m 60 n = putaran poros = 75 rpm = 3,14 x 0,0254 x v = 0,10 m/s 50

65 * Tekanan yang terjadi pada waktu mesin bekerja : Ftekan = 15 N (Asumsi) * Koefisien gesek : = 0,023 (Koefisien Bahan Gesek Tinta) ( Ref. 3 ; 210) Fgesek = Ftekan. = 15 x 0,023 = 0,345 N 3. Daya yang terjadi pada sistem, P E ( Watt ) : P E = ( W total + F gesek ). v = (5017,6 N + 0,345 N ). 0,10 m/s = 501,8 N.m/s = 501,8 Watt 4. P E yang dibutuhkan : P E = 501,8 x 1,2 fc = Faktor koreksi = 1,2 ( Tabel 4.2 ) = 602,16 Watt Dengan demikian dapat ditentukan daya motor yang dibutuhkan adalah 750 Watt. Kemudian dilihat dari katalog motor yang terdapat dipasaran yang sesuai dengan yang dibutuhkan adalah 750 Watt. Maka diambil motor penggerak yang ada dipasaran yaitu motor listrik satu phase 746 watt atau paling besar P = 1 HP. IV.1.2. Perhitungan Motor Penggerak spesifikasi : Motor penggerak yang digunakan adalah motor arus AC, dengan 51

66 Daya motor : P = 750 Watt Putaran poros motor : n = 940 rpm Tegangan motor : V = 380 V - 3 phase - 6 Pole 1. Daya motor listrik dalam satuan HP, adalah : 1 HP = 750 Watt 750Watt 750Watt = 1 HP 2. Arus yang terpakai pada motor listrik, I ( Watt ) I = P / V I = 750 Watt / 220 Volt = 3,4 A 3 A 3. Momen puntir motor Mp = 60 P. 2. 3,14. N = 60 x , = 7,62 Nm = 7620 Nmm 4. Dengan adanya daya yang masuk dan daya yang keluar maka dapat di tentukan efisiensi kerja mesin ( ) : = Daya yang keluar x 100 % = Pout x 100 % Daya yang masuk Pin Dimana : Pout = 501 Watt Pin = 750 Watt 52

67 H = Pout x 100 % Pin = 501 x 100 % 750 = 0,668 x 100 % = 66,8 % Jadi efisiensi kerja mesin dengn daya motor 1 HP adalah sebesar 66,8 %. IV.2. Perhitungan Shaft Mixer Diketahui : d = Diameter poros yang direncanakan = 25,4 mm = Kekuatan bahan poros S45C = 580 N/mm 2 M = Momen puntir motor T = Torsi Motor Listrik = 7620 Nmm = 7620 Nmm * Momen puntir motor Mp = 60 P. 2. 3,14. N = 60 x , = 7,62 Nm * Torsi pada poros = 7620 Nmm T = 60 P = 60 x n 2 x 3,14 x 940 = 7,62 Nm = 7620 Nmm 53

68 1. Menentukan Tegangan Geser maksimum, maks ( N/mm 2 ) maks = 16 xd 3 Mp 2 T 2 ( Ref 4 ; 416 ) maks = 16 3,14x (25,4) = 0, x 10776,31 = 3,35 N/mm 2 2. Momen lentur ekivalen, Me Faktor kejut dan kelelahan untuk lenturan, Km = 2,0 ( Ref. 5 ; 17 ) Faktor kejut dan kelelahan untuk puntiran, Kt = 1,5 ( Ref. 5 ; 8 ) Momen lentur ekivalen, Me Me = 0,5 [ (Km x Mp) + ( KtxT 2 2 KmxMp ) ( ) ] ( Ref. 4 ; 438 ) = 0,5 [ (2,0 x 7620) + ( 2,0 x 2 2 x 7620) (1,5 7620) ] = 0,5 [ (2,0 x 7620) ] = 0,5 x = Nmm 3. Momen Puntir Ekivalen, Te Te = ( KtxT 2 2 KmxMp ) ( ) ( Ref 4 ; 438 ) = 2 ( 2,0x7620) (1,5 x 7620) 2 = Nmm 4. Diameter Poros Berdasarkan Momen Puntir Ekivalen, d (mm) d 1 = 16 xte 3 x ( Ref 4 ; 411 ) 54

69 16x = 3 3,14x3, 35 = 30,71 mm 5. Diameter Poros Berdasarkan Momen Puntir Ekivalen, d (mm) d 2 = 3 32 xme x ( Ref 4 ; 415 ) = 3 32x ,14x580 = 6,7 mm Diameter poros rata-rata berdasarkan hasil perhitungan momen puntir dan momen lentur, adalah : ds = d1 + d2. 2 = 30,71 + 6,7 2 = 18,705 mm Diameter poros yang direncanakan sebesar 25,4 mm memenuhi syarat, karena diameter poros yang dipakai ( 25,4 mm ) < diameter poros pada perhitungan ( 18,705 mm ). IV.3. 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 : 55

70 1. Menentukan diameter lingkaran jarak bagi untuk puli penggerak (dp1) dan puli yang digerakkan (dp 2 ) ( 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. Menentukan diameter luar puli penggerak (dk 1 ) dan puli yang digerakkan (dk 2 ) (mm). - Puli 1 (dk 1 ) = dp 1 + tebal penampang sabuk yang digunakan. - Puli 2 (dk 2 ) = dp 2 + tebal penampang sabuk yang digunakan. 3. Kecepatan Puli, N ( rpm ) - Kecepatan Puli 1, n 1 = 940 rpm - Kecepatan Puli 2, n 2 = n1 x dp1. dp 2 4. Tegangan sentrifugal dan pelek puli 2, f t ( N/mm 2 ) f t = x v 2 ( N/mm 2 ) g Dengan : = berat jenis bahan puli 2 (kg/mm 3 ) ( Tabel 4.1 ) g = gaya gravitasi (m/s 2 ) v = kecepatan pelek (m/s) 56

71 Tabel 4.1. Berat Jenis Bahan ( Ref. 4 ; 10 ) Material Density Material Density ( kg / mm 3 ) ( kg / mm 3 ) Cast Iron 0,0722 Zinc 0,0722 Wrought Iron 0,0778 Lead 0,114 Steel 0,079 Tin 0,0742 Brass 0,0805 Alumunium 0,0027 Copper 0,0888 Data-data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut : Kecepatan puli 1 n1 = 940 rpm Kecepatan puli 2 n2 = 200 rpm Diameter puli 1 dp 1 = 76 mm ( 3 Inch ) Diameter puli 2 dp 2 = 356 mm (14 Inch ) Bahan puli Fe 360 B = 60 N/mm 2 Dari data-data diatas, dilakukan perhitungan untuk mencari dimensi ukuran puli. 1. Perbandingan reduksi i = n n = = 0, Direncanakan diameter puli yang digerakkan, dp 2 = 356 mm, maka : dp = dp 2. i = ,21 = 74,76 mm 75 mm 57

72 2. Diameter luar puli dk1 = 75 mm + 5 mm = 80 mm dk 2 = 356 mm + 5 mm = 361 mm 3. Tegangan sentrifugal pelek pada puli Dengan : ft = x v 2 ( N/mm 2 ) g v = x dp x n 2 60 v = x 0,356 x Maka : = 3,73 m/s ft = 0,0722 x ( 3,73 ) 2 9,8 = 0,0274 kg/mm 2 = 0,274 N/mm 2 4. Perhitungan gaya pada puli Diameter puli yang digerakkan dp 2 = 356 mm Dimana : Fp = Mp = T. r p r p T = Torsi ( Nm) r p = jari jari (m) 58

73 Maka : T = T = 60 P 2 n 60x 750 2x3,14x940 T = 7620 Nm Dan : R p = Dp 356 = = 178 mm = 0,17 m 2 2 Sehingga : Fp = 7620 = 44823,5 N 0,17 IV.4. Perhitungan Sabuk-v Dalam langkah kerjanya mesin terjadi dua kali proses reduksi, maka perhitungan di lakukan untuk menentukan type serta panjang sabuk v yang di gunakan pada masing masing proses reduksinya. 1. Daya yang ditransmisikan, Pr (W). Pr = fc x P ( Ref. 5 ; 7 ) Dengan : P = Daya ( Watt ) Catatan : 1 Hp = 750 Watt 59

74 Tabel 4.2 Faktor Koreksi ( fc ) ( Ref. 5 ; 165 ) Mesin yang digerakkan Penggerak Momen Puntir puncak 200% Momen Puntir puncak >200% Motor arus bolak balik (momen normal, sangkar bajing, sinkron), motor arus searah (lilitan shunt) Jumlah jam kerja tiap hari Motor arus bolak balik (momen tinggi, fasa 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 sangat kecil Pengaduk zat cair, kipas angina, blower (sampai 7,5 kw) pompa sentrifugal, konveyor tugas ringan 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Variasi beban kecil Konveyor sabuk (Pasir, batu bara), pengaduk, kipas angina (lebih dari 7,5kW), mesin torak, peluncur, mesin perkakas, mesin percetakan 1,2 1,3 1,4 1,4 1,5 1,6 Variasi beban sedang Konveyor (ember, sekrup), pompa torak, kompresor, gilingan palu, pengocok, roots-blower, mesin tekstil, mesin kayu 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Variasi beban besar Penghancur, gilingan bola atau batang, pengangkat, mesin pabrik karet (rol, kalender) 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2. Perbandingan reduksi antar puli, i ( rpm ) i = n2 ( rpm ) ( Ref. 5 ; 166 ) n1 3. Momen puntir rencana, T ( N.m ) Pr = 2 x x n1 x T ( Ref. 5 ; 7 ) 60 T1 = 60 x Pr ( N.m ) 2 x x n1 T2 = 60 x Pr ( N.m ) 2 x x n2 60

75 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 untuk bahan SC dengan pengaruh massa dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan Sf 1, untuk memasukkan pengaruh kekerasan permukaan, faktor kemanan dinyatakan dengan Sf 2 dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0. ( Ref. 5 ; 8 ) 5. Tegangan geser yang di ijinkan, a ( N/mm 2 ) a = b ( N/mm 2 ) Sf 1 x Sf 2 ( Ref. 5 ; 8 ) Dengan b = Kekuatan tarik bahan poros S45C = 580 N/mm 2 ( Ref. 5 ; 3 ) Tabel 4.3 Batang baja karbon di filis dingin ( Ref. 5 ; 3 ) Standar dan macam Lambang Perlakuan Kekuatan tarik panas ( N/mm 2 ) S30C Penormalan 480 Baja karbon S35C Penormalan 520 Konstruksi mesin S40C Penormalan 550 ( JIS G 4501 ) S45C Penormalan 580 S50C Penormalan 620 S55C Penormalan 660 Batang baja yang S35C-D Penormalan 530 di filis dingin S45C-D Penormalan 600 S55C-D Penormalan Diameter poros puli yang digerakkan ( ds 2 ) (mm) ds 2 = 5,1 xk xc xt a t b 2 1/ 3 (mm) ( Ref. 5 ; 8 ) 61

76 Besar nilai faktor koreksi, kt 1,5 3, untuk beban kejut atau tumbukan besar dan untuk nilai beban lentur bahan poros, Cb 1,2 2,3 dengan pemakaian dikenakan beban lentur. ( Ref. 5 ; 8 ) 7. Pemilihan penampang sabuk v Hubungan dengan besar diameter lingkaran jarak bagi pada puli penggerak (dp 1 ), sebagai acuan untuk memilih penampang sabuk yang akan digunakan. 8. Kecepatan linear sabuk v (m/s) v = dp x n1 (m/s) ( Ref. 5 ; 166 ) 60 x 1000 v = x C / 2 x n1 (m/s) ( Ref. 5 ; 178 ) 60 x 1000 Dengan : C = Jarak sumbu poros = 60 cm = 600 mm Tabel 4.4 Diameter Minimum Puli Yang Di Ijinkan (mm) (Ref. 5 ; 169 ) Penampang A B C D E Dia. min yang di izinkan Dia. min yang di anjurkan Tipe sabuk sempit 3V 5V 8V Dia. min Dia. min yang di anjurkan 62

77 9. Kapasitas daya transmisi dari satu sabuk, P (W) Hubungannya dengan data data reduksi pertama adalah : - Putaran puli motor = 940 rpm - Diameter puli 1 = 356 mm - Perbandingan putaran puli kecil dan puli besar = 0,21 - Sabuk v type standar berpenampang B Tabel 4.5 Kapasitas daya yang akan ditransmisikan untuk sabuk tunggal Po (kw) ( Ref. 5 ; 172 ) Putaran Puli Kecil Merek merah Standar Penampang A Harga tambahan karena perbandingan putaran (rpm) mm 100mm 67mm 100mm 1,25-1,34 1,35-1,51 1,52-1,99 2,00-0,15 0,26 0,35 0,44 0,52 0,59 0,66 0,72 0,31 0,55 0,77 0,98 1,18 1,37 1,54 1,71 0,12 0,21 0,27 0,33 0,39 0,43 0,48 0,51 0,26 0,48 0,67 0,84 1,00 1,16 1,31 1,43 0,01 0,04 0,05 0,07 0,08 0,10 0,12 0,13 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,13 0,15 0,02 0,04 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 0,18 0,02 0,05 0,07 0,10 0,12 0,15 0,18 0,20 Putaran Puli Kecil Merek merah Standar Penampang B Harga tambahan karena perbandingan putaran (rpm) mm 150mm 118mm 150mm 1,25-1,34 1,35-1,51 1,52-1,99 2,00-0,51 0,90 1,24 1,56 1,85 2,11 2,35 2,67 0,77 1,38 1,93 2,43 2,91 3,35 3,75 4,12 0,43 0,74 1,00 1,25 1,46 1,65 1,83 1,98 0,67 1,18 1,64 2,07 2,46 2,82 3,14 3,42 0,04 0,09 0,13 0,18 0,22 0,26 0,31 0,35 0,05 0,10 0,15 0,20 0,26 0,31 0,36 0,41 0,06 0,12 0,18 0,23 0,30 0,35 0,41 0,47 0,07 0,13 0,20 0,26 0,33 0,40 0,46 0,53 63

78 10. Panjang keliling sabuk v ( Ref. 5 ; 170 ) L = 2 x C x 2 ( dp 1 + dp 2 ) + 1 ( dp2 dp 1 ) 2 (m) 4C 11. Sudut kontak, dan faktor koreksi, k Tabel 4.6 Faktor Koreksi, K ( Ref. 5 ; 174 ) Dp dp Sudut kontak puli kecil ( 0 ) Faktor koreksi Ko C 0, ,00 0, ,99 0, ,97 0, ,96 0, ,94 0, ,93 0, ,91 0, ,89 0, ,87 0, ,85 1, ,82 1, ,80 1, ,77 1, ,73 1, ,70 1, ,85 Langkah pemilihan dan perhitungan sabuk v untuk reduksi kedua sama seperti reduksi pertama. Data data yang digunakan dalam perhitungan ini diantaranya : Daya P = 750 W Faktor koreksi untuk 3 5 jam kerja fc = 1,2 ( Tabel 4.2 ) Faktor koreksi untuk beban tumbukan kt = 1,5 Bahan poros S45C B = 580 N/mm 2 64

79 Faktor keamanan Sf1 = 6 Sf 2 = 1,3 Beban lentur Cb = 2 Dari data data di atas tersebut, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Daya yang ditransmisikan, Pr (W) Pr = fc x P = 1,2 x 750 = 900 Watt 2. Perbandingan reduksi i = n n i = = Ket : Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagi macam faktor keamanan biasanya diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil yang kecil dalam hal ini faktor koreksi ( fc ) merupakan faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan. ( Ref. 5 ; 7 ) 3. Momen puntir rencana, T (Nm) T 1 = 60 x Pr. 2 n 1 = 60 x x 3,14 x 940 = ,2 = 9,15 N T 2 = 60 x Pr. 2 n 2 = 60 x x 3,14 x

80 = = 43 N 4. Tegangan geser yang diijinkan, a ( N/mm 2 ) a = b ( N/mm 2 ) Sf 1 x Sf 2 =. 6 x 1,3 = 74 N/mm 2 5. Diameter poros puli 2, ds 2 (mm) ds 2 = 5,1 xk xc xt t b 2 1/ 3 ( mm ) a = 5,1 x 1,5 x2x / 3 = 0,475 m = 475 mm 6. Kecepatan linier sabuk v, v (m/s) V = dp x n1 (m/s) C = Jarak sumbu poros 60 x 1000 = 600 mm = 0,6 m V = x C / 2 x n1 (m/s) 60 x 1000 = 3,14 x 0,3 x 940 (m/s) 60 x 1000 = 0,015 m/s 7. Panjang keliling sabuk v, L (m) L = 2 x C x 2 ( dp 1 + dp 2 ) + 1 ( dp2 dp 1 ) 2 4C 66

81 L = 2 x 0,6 x 3,14 2 ( 0, ,356 ) + 1 4x0,6 ( 0,356 0,076 ) 2 L = 0, ,033 L = 0,849 m L = 849 mm Untuk nomor nominal sabuk v di dapat sabuk type B. 8. Sudut kontak ( O ) dan faktor koreksi, k pada poros reduksi pertama. Untuk perbandingan reduksi yang besar dan sudut kontak lebih kecil dari 180 o berlaku rumus : = ( dp2 - dp1 ) C = ( 0,356-0,076 ) 0,6 = ,6 0 = 153,4 o Maka faktor koreksi yang di dapat, k = 0,93 ( Tabel 4.6 ) IV.5. Perhitungan Bantalan IV.5.1 Cara Perhitungan Bantalan 1. Beban Rencana, Wr ( N/mm 2 ) Wr = fc x Wb ( N/mm 2 ) Dengan : Wb = Beban bantalan ( N/mm 2 ) ( Ref. 5 ; 118 ) 67

82 Tabel 4.7. Faktor koreksi yang akan di transmisikan, fc ( Ref. 5 ; 7 ) Daya yang akan di transmisikan 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 di perbolehkan, Pa (kg/mm 2 ). Dapat di lihat pada tabel 4.8 dan 4.9. Tabel 4.8. Sifat Sifat Bahan Bantalan Luncur ( Ref. 5 ; 109 ) Tekanan maksimum Temperatur maks Bahan bantalan Kekerasan yang diperbolehkan yang diperbolehkan H B ( kg / mm 2 ) ( 0 C ) Besi cor ,3 0,6 150 Perunggu ,7 2,0 200 Kuningan ,7 2,0 200 Perunggu fosfor ,5 6,0 250 Logam putih Sn ,6 1,0 150 Logam putih Pb ,6 0,8 150 Paduan Cadmium ,0 1,4 250 Kelmet ,0 1,8 170 Paduan Alumunium , Perunggu timah hitam ,0 3, Tabel 4.9. Tegangan maksimum yang diijinkan dari bantalan radial ( Ref. 5 ; 110 ) Tekanan yang diizinkan Poros Bantalan Pa ( kg/mm 2 ) Baja keras Perunggu 0,5 0,75 Baja keras Besi cor mutu tinggi 0,5 0,75 Baja lunak Perunggu 0,3 0,4 Baja lunak Besi cor 68

83 3. Pemilihan Rasio l/d Pemakaian harga rasio l/d ditentukan berdasarkan : - Jenis pemakaian atau aplikasi - Ruang atau tempat yang tersedia - Kekerasan dari bahan bantalan. Dengan kata lain, harga rasio l/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. ( Ref. 5 ; 109 ) 4. Tekanan Bantalan, P ( Kg/mm 2 ) P = Wr ( Kg/mm 2 ) ( Ref. 5 ; 109 ) L x d Dengan : 69

84 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 = x d x n (m/s) ( Ref. 5 ; 122 ) 60 x Harga Bantalan, Pv ( N/mm 2. m/s ) P x v ( N/mm 2. m/s ) ( Ref. 5 ; 110 ) 7. Daya Yang Di Serap Bantalan, H ( Watt ) H = b x Wr x v (Watt ) ( Ref. 5 ; 116 ) Dengan : b = Koefisien gesek bantalan Pada daerah kerjanya bantalan dikenakan daya secara terputus putus, dalam arti putaran poros engkolnya juga terputus putus. Pada saat berhentinya poros engkol akan terjadi pemancaran panas yang besar. IV.5.2. Perhitungan Bantalan Data-data yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut : Diameter poros ds = 25,4 mm Putaran poros pada putaran puli 2 n 1 = 940 rpm Beban bantalan Wb = 506 kg Faktor koreksi fc = 1,5 ( Tabel 4.2) Koefisien gesek bantalan b = 0,05 (Ref. 3 ; 210) 70

85 berikut : Dari data-data perhitungan diatas maka dilakukan perhitungan sebagai W1 = Berat alat pengaduk + Berat poros pengaduk + bahan yang di aduk = 1 kg + 5 kg kg = 506 kg 1. Beban rencana, Wr (kg) Wr = fc x Wb = 1,5 x 506 = 759 kg 2. Penentuan bahan bantalan serta faktor tekanan maksimum yang diperbolehkan, Pa ( kg/mm 2 ). Bahan bantalan menggunakan besi cor dipakai sebagai bantalan utama pada mesin pengaduk ini, yang mempunyai nilai, Pa = 0,3-0,6 kg/mm 2 ( lihat tabel 4.8 ). Bahan poros menggunakan S 45 C, dengan kekuatan tarik = 580 N/mm Pemilihan rasio Untuk panjang bantalan pada perencanaannya sebesar 140 mm dan untuk diameter poros 25,4 mm. jadi rasio d/l didapat : d/l = 25,4/ 140 = 0,18 mm 4. Tekanan beban rata rata pada permukan bantalan, P ( N/mm 2 ) P = Wr ( kg/mm 2 ) ( Ref. 5 ; 109 ) I x d 71

86 = x 25,4 = 137,7 kg/mm 2 5. Kecepatan keliling, v ( m/s ) v = x d x n 2 60 v = 3,14 x 0,0254 x 200 = 0,27 m/s = 270 mm/s Harga bantalan, Pv ( kg/mm.s ) Pv = 0,5 x 270 = 135 N/mm.s 7. Daya yang diserap bantalan, H ( Watt ) H = b. Wr. v Untuk, = 0,05 x 759 x 0,27 = 10,24 Watt H P H = 102 ( kw ) ( Ref. 5 ; 117 ) P H = Jadi : 10, = 0,1 kw Bantalan luncur radial ujung yang digunakan pada perancangan ini menggunakan bahan besi cor ( Fe 360 ) dengan panjang bantalan, L = 140 mm, diameter poros, dp = 25,4 mm, dan daya yang di serap bantalan, P H = 0,1 kw. 72

87 IV.6. Perhitungan Pada Tabung Mixer Pada perancangan tabung mixer ini penulis tidak memfokuskan pada pembahasan mengenai rangka secara terperinci. Hal ini disebabkan untuk mendapatkan hasil perhitungan yang lebih terperinci pada rangka pendukung, maka diperlukan analisa dan perhitungan lebih lanjut yang difokuskan pada perhitungan rangka dalam suatu tugas tersendiri. VARIAN 4 Gambar Tabung Mixer Berat beban dalam tabung pengaduk, F ( N ) Dimana : F = m. g m = Berat shaft pengaduk + Berat Tinta = 5 kg kg = 505 kg Maka : F = 505 kg x 9,8 m/s 2 = 4949 kg.m/s 2 Gaya geser tegak maksimum, Q (N) Q = F / 2 ( Ref. 4 ; 194 ) 73

88 = 4949 / 2 = 2474,5 N Momen lentur max, M ( Nm ) M = M = Q.L ,5x 1 12 ( Ref. 4 ; 300 ) L = lebar tabung = 1 m M = 206,17 Nm Tabung Mixer dalam perancangan mesin mixer tinta dengan motor listrik ini terbuat dari bahan baja stainless steel yang ditopang oleh sebuah pelat baja didalam rangka mesin Gambar 4.2. Dimensi Tabung Mixer Dari data pada gambar diatas maka di ketahui : D = 100 cm = 1000 mm L = 90 cm = 900 mm d = 90 cm = 900 mm t = 5 mm r = 50 cm = 500 mm 74

89 Dimana : D = diameter luar d = diameter dalam r = jari jari permukaan tabung mixer L = tinggi tabung mixer t = tebal dinding tabung silinder Perhitungan Dimensi Tabung Silinder Maka dapat di tentukan luas dan volume pada tabung silinder, yaitu : * Luas penampang silinder, 2 d 4 A = 2 d 4 = 3,14x (1000) 4 2 = mm 2 * Luas permukaan dalam silinder, 2 d 4 A = 2 d 4 = 3,14x (900) 4 2 = mm 2 * Volume = r 2 t V = 3,14 x ( 500 ) 2 x 5 = mm 3 = 3925 m 3 75

90 Perhitungan Tekanan Dalam Tabung Mixer Dari perhitungan diatas maka dapat di tentukan besar tekanan dalam tabung mixer. Besar tekanan didalam silinder dihitung pada saat mesin mixer tinta bekerja dan pada saat shaft mixer ingin melakukan proses pengadukan terhadap bahan tinta. F Gambar 4.3. Tekanan dalam tabung silinder Gaya pada piston untuk melakukan pengepressan terhadap bahan didalam silinder : F 2 F 2 = m.g dimana : m = berat shaft = 5 kg. 9,8 m/s 2 = 5 kg F 2 = 49 N Jadi tekanan yang terjadi didalam tabung silinder, adalah : P P = F F = 1 2 A AF Dimana : F 1 = Gaya yang diberikan kedua puli terhadap shaft F 2 = Gaya pada poros A = Luas Permukaan Pengaduk 76

91 * Luas permukaan pengaduk : ` A = 2 d 4 = 3,14x (500) 4 2 d = diameter pengaduk = 500 mm = mm 2 * Jadi, P = ( 44823, ) N mm 2 = 0,23 N/mm 2 Tekanan yang terjadi didalam tabung mixer pada saat poros mau melakukan penekanan terhadap bahan di dalam tabung mixer adalah : 0,23 N/mm 2. Perhitungan Tegangan Pada Dinding Tabung Mixer Adanya tekanan dalam tabung mixer menyebabkan dinding silinder harus dapat menahan tegangan yang disebabkan oleh tekanan yang terdapat pada bahan yang sedang di putar atau di tekan yang bekerja pada dinding di dalam tabung mixer. F Gambar 4.4. Tekanan dinding pada tabung silinder 77

92 * Tegangan yang terjadi pada dinding tabung mixer = = P. D 2 L = 0,23 N/mm 2 x 1000 mm 2 ( 900 mm ) = 230 N/mm mm = 0,13 N/mm 2 Di mana : P = Tekanan dalam tabung mixer D = L = Diameter luar silinder Tinggi tabung silinder 78

93 BAB V PENUTUP V.1. Kesimpulan Dalam merancang dan membuat mesin pengaduk tinta, penulis mendapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Perancangan ini sangat produktif dan Efisien. Dari hasil perbandingan pun sangat banyak sekali keuntungan yang dapat kita peroleh, karena mesin ini menggunakan daya listrik yang sangat rendah, hasil yang diperoleh sangat maksimal dibandingkan dengan mesin pengaduk tinta dengan kecepatan tinggi. Jadi mesin ini dapat menghasilkan tinta sesuai dengan yang kita inginkan. 2. Berdasarkan analisa varian konsep dari beberapa alat pengaduk yang dijabarkan, maka alat pengaduk yang terdapat dalam varian konsep IV merupakan konsep yang terbaik jika dibandingkan dengan alat pengaduk yang terdapat dalam varian I, II, dan III. 79

94 V.2. Saran Berdasarkan perancangan mesin pengaduk tinta ini saran-saran yang dapat dikemukakan dari penulis adalah : 1. Jika ingin mendapatkan hasil yang maksimal dari mesin pengaduk tinta ini dalam hal mengaduk bahan dasar tinta maka dapat dilakukan lagi beberapa modifikasi tertentu. Seperti mengganti salah satu komponen, yakni saklar pengatur yang biasa digunakan ke saklar pengatur yang bisa diatur kecepatannya. 2. Mesin pengaduk tinta ini sangat sederhana, sehingga dalam pengoperasiannya pun mudah untuk dilakukan, oleh sebab itu perlu dievaluasi kembali dan untuk mencapai daya guna yang maksimal, perlu dilanjutkan dengan suatu perancangan yang lebih detail lagi pada akhirnya menghasilkan mesin pengaduk tinta yang memenuhi kriteria yang baik. 80

95 DAFTAR PUSTAKA 1. Amtsead, B.H, Philip F, Ostwald, Myron, L., Begemen, " Teknologi Mekanik Jilid II ". Jakarta : Erlangga, Joc Stolk, " Elemen Mesin ". Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg : Khurmi, R.S. dan J.K. Gupta, " a Text Book Machine Design ". New Delhi : Eurasia Publishing House, Neimann, G. " Elemen Mesin. Desain dan Kalkulasi Dari Sambungan, Bantalan dan Poros Jilid 1 ". Jakarta : Erlangga, Sularso, Kiyokatsu Suga, " Dasar-Dasar Perencanaan dan Pemilihan Bahan ". Jakarta : PT. Pradnya Paramita,

96 LAMPIRAN Universitas Mercu Buana

97 Lampiran 1. Mesin Pengaduk Tinta Tampak Kiri Lampiran 2. Mesin Pengaduk Tinta Tampak Kanan Universitas Mercu Buana