PERANCANGAN RANGKA MESIN PERAJANG SINGKONG DENGAN PENGGERAK PEDAL KAKI

Transkripsi

1 1 PERANCANGAN RANGKA MESIN PERAJANG SINGKONG DENGAN PENGGERAK PEDAL KAKI Andri Valentino/ Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta, Padang abstract Cassava is one of Sawahlunto's commodities and crops that have a lot of fans. Cassava is not just can be fried or boiled, but can be made as a snack. The equipment used by workers for its cutting is simple and manually done, using a hand crank, with the increasing of human demands for needs given that the existing tools are less efficient, to overcome these problems, one of which is to design a chopper machine /cassava cutter with foot pedal drive. This machine is planned to consist of four parts, namely, the house blades, cutting blade, grounding pieces and moving parts. The working principle of the machine that design by the author is to utilize the power with pedal system. The results of the design based on the calculation of anthropometric data obtained by means of a high frame size 620 mm, width 600 mm and a frame length of 1200 mm. The seat height 45 mm, the transmission system with the ratio 1:5 by using the sprocket sizes 50 mm and 250 mm, so it can achieved a higher rpm than the previous cassava chopper tool with a relatively stable rotation. keywords : cassava, pedal system, transmission PENDAHULUAN Ubi kayu/singkong merupakan salah satu komoditi dan hasil kebun daerah Sawahlunto yang banyak penggemarnya. Proses produksi pembuatan keripik singkong di kanagarian Kubang terbagi dalam 7 bagian pekerjaan yaitu pekerjaan pengupasan, pencucian, perajangan/pemotongan, perendaman, penggorengan, pentirisan dan pengepakan. Proses perajangan/pemotongan dikerjakan langsung dengan posisi duduk di atas lantai. Posisi kepala dan pandangan mata terhadap alat perajang dengan leher selalu menunduk serta posisi punggung membungkuk dan posisi kaki yang tertekuk, menyebabkan kelelahan fisik pada tengkuk dan tulang belakang serta kaki sering mengalami kesemutan. Berdasar permasalahan di atas, seiring meningkatnya tuntutan manusia akan kemudahan mendapatkan kebutuhan, maka mengingat alat yang sudah ada saat ini masih menggunakan tenaga manusia dengan kondisi kerja seperti tersebut di atas sehingga hal tersebut kurang efisien, untuk mengatasi masalah tersebut maka penulis mencoba merancang suatu Mesin perajang/pemotong singkong dengan penggerak pedal kaki. Mesin ini direncanakan terdiri dari empat bagian yaitu, rumah mata pisau, pisau pemotong, landasan potong dan bagian penggerak. Prinsip kerja dari Mesin yang penulis rancang ini adalah dengan memanfaatkan tenaga dengan sistem pedal atau kayuh. Melalui mekanisme roda gigi dan rantai tenaga yang dihasilkan oleh kayuhan akan dipindahkan ke poros yang dihubungkan kerumah mata pisau..

2 2 Dengan pendekatan ergonomi, diharapkan tercipta alat perajang singkong yang nyaman bagi operator dalam melakukan pekerjaannya sesuai kemampuan operator. tersebut dirangkai menjadi satu sehingga menjadi sebuah alat yang dapat dioperasikan. BATASAN MASALAH Memperhatikan luasnya permasalahan yang dihadapi pada proses produksi pembuatan keripik songkong, yaitu pekerjaan pengupasan, pencucian, perajangan/pemotongan, perendaman, penggorengan, pentirisan dan pengepakan, karena keterbatasan waktu, tenaga dan pengetahuan yang penulis miliki, maka penulis melakukan pembatasan terhadap masalah yang akan dibahas yaitu dengan Rancangan rangka Mesin Perajang Singkong dengan pengggerak pedal kaki dengan bertitik tolak dari profil pekerja. TUJUAN PERANCANGAN Perancangan yang akan dilakukan ini bertujuan untuk: 1. Merencanakan Rangka Mesin Perajang Singkong dengan penggerak pedal kaki berdasarkan ergonomi dan tegangan. MANFAAT PERANCANGAN Manfaat yang akan dicapai dalam pembuatan Penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menghasilkan Mesin perajang singkong dengan penggerak pedal kaki yang mampu memberikan kenyamanan bagi pekerja. TINJAUAN PUSTAKA Mesin Perajang singkong penggerak pedal kaki Perancangan alat perajang singkong terdapat 7 komponen. Komponen-komponen Gambar 1. Rangkaian komponen sistem Komponen utama Mesin Peranjang singkong yang digunakan antara lain : 1. Sproket 1 2. Rumah mata pisau 3. Penampang 4. Rantai 5. Pedal sepeda (sproket 2) 6. Bearing 7. Poros Berdasarkan tabel dibawah digunakan untuk pengukuran rangka dan kursi mesin perajang singkong. Tabel 1 No Dimensi Cara Pengukuran Tubuh 1. Tinggi Duduk Tegak 2. Tinggi duduk normal 3. Tinggi siku Ukur jarak vertical dari permukaan alas duduk sampai ujung kepala. Subyek duduk tegak dengan memandang lurus kedepan dan lutut membentuk sudut siku siku. Ujung jarak vertical dari permukaan alas duduk sampai ujung kepala. Subyek duduk normal dengan memandang lurus kedepan dan lutut membentuk sudut siku siku. Ukur jarak vertical dari permukaan alas duduk

3 3 duduk dengan lengan atas vertical disisi badan dan membentuk sudut sikusiku dengan lengan 4. Tinggi Popliteal Ukur jarak vertical dari alas kaki sampai bagian bawah paha Sumber: Wignjosoebroto S, 2000 PENGUMPULAN DATA data anthropometri Data yang dikumpulkan pada penelitian ini adalah data anthropometri yang dibutuhkan untuk menentukan dan perancangan Rangka Mesin Perajang singkong penggerak pedal kaki. Data anthropometri yang digunakan dalam perancangan alat perajang singkong adalah tinggi duduk tegak, jarak tangan depan, lebar tangan, tinggi siku duduk dan tinggi popliteal. Data yang terkumpul selanjutnya di uji keseragaman data dan uji kecukupan datanya, kemudian dilakukan perhitungan nilai persentil yang digunakan untuk menentukan ukuran dari alat perajang singkong. Tabel. 2 rekapitulasi hasil perhitungan No Deskripsi Data P-5 P-95 1 Tinggi duduk tegak Jarak tangan depan Lebar tangan Tinggi siku duduk Tinggi popliteal Sumber: Pengolahan data, 2014 Tabel rekapitulasi data di atas, selanjutnya ditentukan dimensi alat perajang singkong dan fasilitas kerja lainnya. Penentuan dimensi alat perajang singkong dan fasilitas kerja lainnya dapat dilihat pada tahap pengolahan data. Dimensi Alat Dengan Operator Berdasarkan Data Anthropometri Penentuan rangka alat disesuaikan dengan hasil perhitungan anthropometri, Supaya diperoleh ukuran yang sesuai dengan posisi operator saat bekerja. Penentuan ukuran rangka, yaitu: 1. Tinggi rangka, Tinggi rangka di dapat dari hasil penjumlahan data anthropometri tinggi popliteal persentil ke-95 sebesar cm, tinggi siku duduk persentil ke-95 sebesar 17.73, dan toleransi alas kaki sebesar 2 cm (Nurmianto E, 2004). = tp persentil ke-95 + tsd persentil ke-95 + toleransi alas kaki = cm cm + 2 cm = cm 62 cm 2. Lebar rangka, Untuk menentukan lebar rangka diperlukan data dimensi jangkauan tangan ke depan dengan persentil ke-5, yaitu sebesar cm. Penentuan persentil ke-5 untuk jangkauan tangan ke depan bertujuan agar orang-orang yang memiliki jangkauan tangan yang pendek dapat menggunakan rancangan ini tanpa harus membungkuk untuk mencapai bagian ujung meja. = jtd persentil ke-5 = cm 60 cm 3. Panjang rangka, Dalam penentuan panjang rangka diperlukan data dimensi dua kali jangkauan tangan ke depan persentil ke-5, yaitu sebesar cm. = jtd persentil ke-5*2 = 60.22cm*2 = cm 120 cm Penentuan persentil 5 untuk jangkauan tangan ke depan bertujuan agar orang-orang yang memiliki jangkauan tangan pendek dapat menggunakan rancangan ini.

4 4 Menentukan Konstruksi Alat Konstruksi prototipe alat perajang singkong yang dibuat, digunakan sebagai tempat dan penyangga komponenkomponen seperti rangka, as atau poros rumah mata pisau, landasan potong dan gear. Komponen-komponen ini dipergunakan sebagai alat pendukung proses gerak alat perajang singkong. Sedangkan rangka berfungsi untuk meredam penyangga alat perajang singkong. Konstruksi bahan yang digunakan untuk membuat prototipe alat perajang singkong adalah bahan plat besi (profil) yang dipotong-potong sesuai dengan ukuran dan bentuk kemudian disambung menggunakan las listrik yaitu pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau semburan api gas yang terbakar. Proses penyambungan profil ini diberikan suatu bentuk kampuh pada kedua ujung profil dengan tujuan untuk mendapatkan hasil sambungan yang lebih baik. Sambungan las yang digunakan untuk membuat rangka mesin ini adalah sambungan las kampuh I dan V karena kampuh I dan V lebih tepat untuk menyambung plat besi (profil), sehingga dapat dihitung kekuatan rangka pada mesin. a. Rangka rangka dan tegangan geser yang terjadi pada Profil L, dari hasil perhitungan dibawah ini digunakan untuk mencari tegangan geser pada rangka mesin dan tegangan geser pada profil L, sehingga dapat dihitung kemudian dibanding antara besar tegangan geser pada rangka mesin dan besar tegangan geser pada profil sehingga diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut : Solusi : DBB : q= 39.2 N A + f Z = 0 + f y = 0 0 = A + B 39.2 A+B= * \ MA=0=B x x B = = 19.6 N A + B = 39.2 N A = Kemudian turunkan persamaan momen dengan cara melakukan pemotongan batang dengan dua interval. B Pada Mesin Perajang Singkong ini, Rangka Menerima beban secara keseluruhan sebesar 4 kg,dimana terdiri dari : berat material 2 kg dan gaya potong 2 kg, beban diasumsikan sebagai beban merata, sehingga beban mesin (q) sebesar 4 kg x 9.8 m/s² = 39.2 N, sehingga dari keseluruhan panjang rangka dapat menerima beban yang sama, sehingga dapat dihitung tegangan geser pada q = 39.2 N B=19.6 N

5 5 x m Turunkan persamaan momen V M 39.2 N M = 0 0 = M (x 0.275) Ax 0 = M x x 0 = M x M = x Bidang Potong Persamaan momen diturunkan terhadap bidang potong V + f = 0 = A V X M 0 V = Jadi gaya geser untuk interval 0 x adalah 19.6 N +\ = 0 0 = M - Ax M = A x Untuk : X = 0 M = 0 X = M = A. x = 19.6 x = 5.39 Nm * x 0.55 A=19.6 N + f = 0 0 = A 39.2 N V V = 19.6 N 39.2 N V = N Jadi gaya geser untuk interval x 0.55 adalah ( N) M = x Persamaan moment untuk interval x 0.55 Untuk X = M = 5.39 Nm X = 0.55 M = 0 Momen terbesar terjadi pada jarak m dari ujung A yaitu 5,39 Nm Sehingga diperoleh momen sebesar 5.39 Nm yang akan digunakan untuk menghitung kekuatan profil L. Kemudian dapat dihitung besar tegangan geser yang diijinkan pada rangka mesin melalui persamaan 2.11 : Diketahui M = 5.39 Nm = 5390 Nmm T = M x Y Ix = 5390 x = 3.33 kg/mm² Perhitungan tegangan geser yang diijinkan pada rangka mesin diperoleh hasil 1,97 kg/ mm2, sehingga dapat dihitung tegangan ijin profil bentuk L, dengan bahan ST 37 mempunyai tegangan geser yang diijinkan sebesar 37 kg/mm2, seperti di bawah ini. Tegangan ijin profil = Tegangan ijin profil = Tegangan ijin profil = 9,25 kg/ mm 2

6 sumber: sri widodo & a.noor, 2008 kg/mm2 < 9,25 kg/mm 2 aman. 6, maka rangka Diperoleh kesimpulan bahwa tegangan geser pada rangka mesin yang dibuat pada profil L 40 x 40 x3 sebesar 3.33 kg/ mm 2. dan tegangan geser yang diijinkan pada profil yang digunakan sebesar 9,25 kg/ mm 2, maka besarnya tegangan geser pada rangka mesin yang dibuat lebih kecil dari pada tegangan geser yang diijinkan pada profil yaitu ( 3.33 kg/ mm2< 9,25 kg/ mm 2, maka rangka aman). KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini, sebagai berikut: 1. Alat yang dirancang adalah alat perajang singkong dengan mekanisme pedal kaki, terdiri dari 4 mata pisau sehingga proses perajangan lebih cepat. Alat perajang singkong dengan mekanisme pedal kaki ini dirancang untuk memberikan kenyamanan bagi pekerja saat melakukan pekerjaannya. Alat ini juga dilengkapi fasilitas kerja seperti kursi sehingga pekerja merasa nyaman dalam melakukan aktifitasnya. Hasil uji keseragaman data, kecukupan data dan perhitungan nilai persentil, dapat ditentukan ukuran rangka alat dengan tinggi 620 mm, lebar 600 mm dan panjang rangka 1200 mm. Tinggi kursi 45 mm yang digunakan operator saat melakukan proses perajangan. 2. Konstruksi rangka dibuat dari besi profil L, dengan bahan ST 37 memiliki ukuran 40 mm x 40 mm x 3 mm, mempunyai tegangan geser yang diijinkan sebesar 3.3 kg/mm² dan tegangan geser yang diijinkan pada profil sebesar 9,25 kg/mm 2, maka besarnya tegangan geser pada rangka alat perajang yang dibuat lebih kecil dari tegangan geser yang diijinkan, yaitu 3.3 SARAN Beberapa saran yang dapat diberikan untuk usaha keripik singkong dan pengembangan penelitian selanjutnya, yaitu: 1. Melakukan tindakan perbaikan terhadap fasilitas kerja operator dengan meningkatkan kenyamanan operator dan penggunaan alat pada proses perajangan singkong. DAFTAR PUSTAKA Anonym,profil baja siku diakses dari ailsni/7243 Eko Putro, 2008, perbaikan rancangan mesin perajang singkong, universitas sebelas maret, Surakarta Faqih ma arif, M.Eng,2012 Mekanika Teknik 01, penerbit fakultas teknik universitas negeri yokyakarta Nurmianto, E Ergonomi konsep dasar dan aplikasinya, Penerbit Guna Widya, Surabaya. Robert L mott, 2009, elemen elemen mesin dalam perancangan mekanis, penerbit andi yokyakarta, yokyakarta Sularso dan kiyoda, dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin, penerbit pradnya paramita, jakarta Sri widodo & A. Noor, 2009, perhitungan kekuatan rangka pada konstruksi, universitas tidar magelang, magelang Wignjosoebroto, S Ergonomi Studi Gerak dan Waktu, Penerbit Guna Widya, Surabaya