LEMBAR PERNYATAAN. lain,kecuali kutipan kutipan referensi yang telah disebutkan sumbernya.

Transkripsi

1 Lembar Pernyataan JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Mohammad Mustakim NIM : Menyatakan dengan sesungguhnya yang yang saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan tidak menjiplak dari karya orang lain,kecuali kutipan kutipan referensi yang telah disebutkan sumbernya. Jakarta, 20 September 2007 Mohammad Mustakim Penulis 1

2 Lembar Pengesahan LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PERANCANGAN MESIN PENGADUK SEMEN, PASIR,DAN BATU MENGGUNAKAN METODE PERENCANAAN VDI 2221 Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik ( S 1 ) Pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Universitas Mercu Buana Di Setujui dan Di Terima Oleh : Pembimbing I IR. Rulli Nutranta, M. Eng 2

3 Lembar Pengesahan LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PERANCANGAN MESIN PENGADUK SEMEN, PASIR, DAN BATU MENGGUNAKAN METODE PERENCANAAN VDI 2221 Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik (S 1) Pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Universitas Mercu Buana Di Setujui dan Di Terima Oleh : Mengetahui, Kordinatar Nanang Ruhyat, ST. MT 3

4 Daftar Isi DAFTAR ISI LEMBAR PERNYATAN LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI.. DAFTAR TABEL.. DAFTAR GAMBAR.. ABSTRAK.. i ii iv vi viii ix x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Tujuan Perancangan Pembatasan Masalah Metode Penulisan. 3 6

5 Daftar Isi 1.5 Metode Perancangan Sistematika Penulisan 9 BAB II METODE PERANCANGAN SISTEMATIS Penjabaran Tugas Perancangan Konsep Perncangan Wujud Perncangan Terinci Flow Chart Design.. 23 BAB III TEORI PERANCANGAN Daftar Kehendak Daftar Kehendak Pengaduk Abtraksi Pengaduk Struktur Fungsi Menentukan Varian Konsep.. 43 BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN Perhitungan Tabung Pengaduk Perencanaan Daya Motor Penggerak Perhitungan Poros Perencanaan dan Perhitungan Roda Gigi Perhitungan Bantalan Perhitungan Puli 78 BAB V PENUTUP Kesimpulan

6 D aftar Tabel 5.2 Saran Saran 84 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR TABEL Nomor Halaman 1. Tabel 2.1 Daftar Pengecekan untuk Pedoman Spesifikasi Tabel 3.1 Daftar Kehendak Pengaduk Tabel 3.2 Daftar Abstraksi 1 dan Tabel 3.3 Prinsip Solusi Tabel 3.4 Varian Tabel 3.5 Varian Tabel 3.6 Varian Tabel 3.7 Varian Tabel 4.1 Faktor Bentuk Gigi Tabel 4.2 Faktor Dinamis Tabel 4.3 Teg Lentur yang diijinkan pada Bahan Roda Gigi Tabel 4.4 Faktor Teg Kontak pada Bahan Roda Gigi Tabel 4.5 Faktor koreksi yang akan di Transmisikan 71 8

7 D aftar Gambar 14. Tabel 4.6 Sifat Sifat Bantalan Luncur Tabel 4.7 Teg Maks yang diijinkan dari Bantalan Radial Tabel 4.8 Berat jenis 79 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Gambar 1.1 Posisi Perancangan Teknik Dalam Arus Teknologi dan Budaya 5 2. Gambar 1.2 Langkah Kerja Menurut VDI Gambar 2.1 Prosedur Pemecahan Masalah Secara Umum Gambar 2.2 Pembuatan Sub fungsi Gambar 3.1 Struktur Fungsi Gambar 3.2 Jalur variasi Solusi Gambar 3.3 Varian Gambar 3.4 Varian Ganbar 3.5 Varian Gambar 3.6 Varian Gambar 4.1 Tabung Pengaduk Gambar 4.2 Dua Buah Roda Gigi Lurus yang 9

8 Abstrak Digunakan Pada Pengaduk 65 ABSTRAK Seperti yang telah kita ketahui, bahwa pada masa sekarang ini telah banyak teknologi teknologi yang berkembang dengan pesat, yang bertujuan agar masyarakat pengguna teknologi dapat melakukan atau menghasilkan sesuatu dengan mudah dan cepat. Oleh karena itu di sini penulis ingin merancang suatu mesin pengaduk berbagai macam bahan baku makanan yang nantinya akan dihasilkan produk yang banyak dan bermutu lebih baik, karena itu penulis mencoba merancang dan membuat mesin pengaduk ini secara sederhana dan diusahakan tidak mahal. Dari hasil Abstraksi varian 1 mempunyai nilai 6,6, varian 2 mempunyai nilai 6,72, varian 3 mempunyai nilai 6,8 dan varian 4 mempunyai nilai 7,07 Sehingga dari hasil tersebut dipilih Varian 4 sesuai dengan standar perancangan. 10

9 DAFTAR NOTASI Simbol Keterangan Satuan A Luas ( mm 2 ) C Jarak sumbu poros ( mm ) F t Gaya tangensial ( N ) Ft Gaya tekan ( N ) Fs Gaya geser ( N ) Fgs Gaya gesek ( N ) I Arus listrik ( Ampere ) I Momen inersia ( mm 4 ) L Panjang keliling sabuk ( mm ) m Berat ( kg ) M Momen putar ( N.mm ) Mp Momen puntir motor ( N.mm ) n1 Putaran puli 1 ( rpm ) n2 Putaran puli 2 ( rpm ) n Banyaknya baut ( buah ) N Kecepatan putaran per menit ( rpm )

10 Simbol Keterangan Satuan P Daya motor ( kw ) P Daya ( Watt ) Pe Daya efisiensi ( kw ) Po Kapasitas daya transmisi ( kw ) T Torsi ( Nmm ) v Kecepatan keliling ( m/s ) V Volume ( mm 3 ) W Beban ( N ) σ b Kekuatan tarik ( kg/mm 2 ) σ a Tegangan lentur xiv ( kg/mm 2 ) σ C Tegangan kontak ( kg/mm 2 ) δ Sudut poros ( 0 ) η Efisiensi ( % ) τ Tegangan geser ( N/mm 2 )

11 Bab I Pendahuluan B A B I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Masalah Bidang perekayasaan teknik merupakan salah satu bagian dari teknologi. Bidang perekayasaan teknik adalah sangat penting karena bidang ini dapat menghasilkan suatu produk teknik yang bermutu dan berguna untuk kepentingan masyarakat pengguna teknologi. Hanya sedikit orang yang dapat menghasilkan teknologi tepat guna atau teknologi yang dapat menunjang industri industri menengah. Seperti yang telah kita ketahui, bahwa pada masa sekarang ini telah banyak teknologi teknologi yang berkembang dengan pesat, yang bertujuan agar masyarakat pengguna teknologi dapat melakukan atau menghasilkan sesuatu dengan mudah dan cepat. Perkembangan teknologi di Indonesia memang dirasakan masih kurang, karena masyarakat Indonesia cenderung menjadi pengguna teknologi saja. 1

12 Bab I Pendahuluan Perancangan teknik (Engineering Design) merupakan usaha memenuhi persyaratan tertentu dari suatu alat dengan cara terbaik yang mungkin. Perancangan teknik dengan menggunakan metode kerja VDI 2221 disusun oleh Gerhard Pahl dan Wolfgang Beitz dalam buku Engineering Design terbagi menjadi beberapa tahap : - Mempercepat Tugas (Clarifying the Task) - Perancangan Konsep (Conceptual Design) - Perancangan Wujud (Embodiment Design) - Perancangan Detail (Detail Design) Oleh karena itu di sini penulis ingin merancang suatu mesin pengaduk semen dan bahan bangunan lainnya yang nantinya akan dihasilkan produk yang banyak dan bermutu lebih baik, karena itu penulis mencoba merancang dan membuat mesin pengaduk ini secara sederhana dan diusahakan tidak mahal. 1.2.Tujuan Perancangan Beranjak dari latar belakang masalah yang dikemukakan diatas maka tujuan dari perancangan dan pembuatan alat ini adalah untuk mendapatkan hasil produksi yang maksimal serta efektif. Tujuan perancangan mesin pengaduk ini untuk meningkatkan kreativitas mahasiswa dalam membuat suatu alat alat teknik yang dapat menunjang di segala sektor. 2

13 Bab I Pendahuluan 1.3.Pembatasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis hanya menitikberatkan pada perhitungan dari komponen komponen yang penting saja, agar perancangan dan pembuatan tetap terarah dan jelas dengan batasan batasan yang diberikan, antara lain : a. Perencanaan perhitungan pada komponen komponen yang meliputi : - Poros - Roda gigi - Puli - Wadah pengaduk - Bantalan - Motor Penggerak b. Bahan bahan besi konstruksi yang digunakan banyak terdapat dipasaran, sebatas yang penulis ketahui. c. Tidak melakukan perhitungan pada bagian pengaduk serta bagian kerangka badan mesinnya sendiri. d. Data data yang dibutuhkan diperoleh dari hasil perhitungan dan pengamatan langsung dilapangan. e. Spesifikasi motor listrik yang digunakan disesuaikan dengan spesifikasi mesin yang dibuat. Bahan tidak di uji performance dan tidak melihat produk planning secara detail. 1.4.Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan skripsi ini ada dua metode, yaitu : 3

14 Bab I Pendahuluan a. Metode Penulisan 1. Penelitian Kepustakaan (Library Research Method) Metode ini digunakan penulis untuk mengumpulkan data data sekunder, yaitu dengan cara membaca buku buku dan mengambil inti sari yang berhubungan dengan. 2. Penelitian Lapangan (Field Research Method) Metode ini digunakan penulis untuk mengumpulkan data data primer, yaitu dengan cara mengadakan pengamatan langsung pada kinerja dan kegunaan mesin tersebut. 3. Diskusi (Brain Method) 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. b. Metode Perhitungan Dengan mengacu pada data data dari hasil perhitungan dan pengamatan langsung dilapangan sebagai dasar perhitungan yang tidak lepas dari pembatasan masalah. 1.5.Metode Perancangan Bidang perekayasaan teknik atau perancangan teknik (Engineering Design) merupakan usaha untuk memenuhi persyaratan tertentu dari suatu alat dengan cara yang terbaik. Keinginan mewujudkan adanya alat tersebut dapat 4

15 Bab I Pendahuluan bermula dari latar belakang sosiologis maupun dari perkembangan ilmu pengetahuan (science ). Dengan demikian, perancangan teknik merupakan pertemuan antara dua ilmu, yaitu ilmu pengetahuan (science) dan seni (art), seperti ditunjukkan dalam gambar 1.1. Politik Sosiologi Psikologi Ilmu Pengetahuan Desain Teknologi Produksi Pengetahuan Desain Industri Desain Artistik Seni Gambar 1.1 Posisi perancangan teknik dalam arus Teknologi dan Budaya Perancangan teknik merupakan proses kreatif yang memanfaatkan dasar dasar matematika, fisika dan cabangnya seperti mekanika, thermodinamika, mekanika fluida dan sebagainya, disamping teknologi produksi, teknologi material dan konsep desain. 5

16 Bab I Pendahuluan Adapun metode perancangan yang akan digunakan dalam ini adalah metode perancangan sistematis, yaitu metode perancangan yang terdiri dari tahap tahap Penjabaran Tugas (Clarification of Task), Perancangan Konsep (Conceptual Design), Perancangan Wujud (Embodiment Design), dan Perancangan Rinci (Detil Design). Perancangan dan perhitungan mesin pengaduk ini menggunakan atau menurut konsep VDI 2221 (Vereign Deutscher Ingeneur, Persatuan Insinyur Jerman). Langkah kerja menurut VDI 2221 seperti ditunjukkan pada gambar 1.2 di bawah ini: 6

17 Bab I Pendahuluan Tugas 1. Penjelasan dan percepatan tugas Daftar Kehendak 2. Menentukan fungsi dan strukturnya Struktur Fungsi 3. Mencari prinsip dan strukturnya Prinsip Solusi 4. Menguraikan menjadi modul yang dapat direalisir Struktur Modul 5. Memberi bentuk pada modul Bentuk Awal 6. Memberi bentuk pada seluruh produk Bentuk Keseluruhan 7. Merinci pembuatan dan penggunaan Dokumentasi Produk Realisasi Selanjutnya Gambar. 1.2 Langkah kerja menurut VDI 2221 Metode perancangan VDI 2221 ini terbagi atas 4 fase, yaitu : 7

18 Bab I Pendahuluan a. Penjabaran Tugas (Clarification of Task) Meliputi pengumpulan informasi tentang kebutuhan hal hal yang akan dibangun dalam solusi dan juga keterbatasan keterbatasannya. b. Perancangan Konsep (Conceptual Design) Meliputi mencari dan menetapkan struktur fungsi, mencari prinsip prinsip solusi yang cocok, dan kombinasi kombinasi dalam konsep varian yang terbaik. c. Perancangan Bentuk Keseluruhan (Embodiment Design) Perancangan berawal dari konsep, menetapkan proses perencanaan, bentuk bentuk dan pengembangan produk teknik atau sistem berdasarkan pertimbangan dan ekonomi. d. Perancangan Terinci (Detail Design) Fase ini merupakan proses perancangan dimana, perancangan bentuk, dimensi dimensi dan sifat sifat permukaan dari setiap komponen ditentukan, pemilihan bahan dan kemungkinan kemungkinan secara teknik dan ekonomi di analisa kembali, semua gambar gambar dan dokumen produksi di buat. 8

19 Bab I Pendahuluan 1.6.Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam penyusunan skripsi ini, adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang perancangan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan, metode perancangan dan sistematika penulisan. BAB II METODE PERANCANGAN SISTEMATIS Berisi teori metode perancangan sistematis yang membahas tahap tahap dalam metode perancangan sistematis beserta uraiannya dengan penekanan pada uraian tahap perancangan konsep. BAB III KONSEP PERANCANGAN Berisi penjelasan tentang perancangan konsep mesin pengaduk yang merupakan penerapan teori perancangan konsep yang telah dibahas pada Bab II. BAB IV ERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN Berisi tentang perhitungan pada komponen komponen utama dari perancangan mesin pengaduk dengan menggunakan metode VDI BAB V PENUTUP Berisi kesimpulan dari perancangan mesin pengaduk ini, beserta perancangan tindak lanjut. LAMPIRAN GAMBAR 9

20 Bab II Metode Perancangan Sistematis BAB II METODE PERANCANGAN SISTEMATIS Metode perancangan sistematis pada dasarnya adalah metode pemecahan suatu masalah teknik yang menggunakan tahap demi tahap analisis dan sintesis. Analisis adalah penguraian suatu sistem yang kompleks menjadi elemen elemennya dan mempelajari karakteristik masing masing elemen tersebut beserta korelasinya, sedangkan sintesis adalah penggabungan elemen elemen yang telah diketahui karakteristinya untuk menciptakan suatu sistem baru. Pada metode perancangan sistematis, suatu tahap merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya dan menjadi acuan bagi tahap berikutnya. Dengan tahap tahap itu informasi yang bersifat kuantitatif diproses menjadi data yang bersifat kualitatif, dengan kata lain hasil suatu langkah baru selalu lebih nyata dari pada langkah langkah sebelumnya. Dalam kenyataannya kondisi ini tidak selalu tercapai sehingga seringkali dibutuhkan pengulangan kerja (iterasi). Prosedur pemecahan masalah secara umum dapat ditunjukkan dalam skema pada Gambar 2.1 dibawah ini. 10

21 Bab II Metode Perancangan Sistematis Tugas ( Problem ) Konfrontasi Informasi Definisi Kreasi Evaluasi Penyelesaian Keputusan Gb. 2.1 Prosedur pemecahan masalah secara umum Merancang dapat dikatakan sebagai usaha untuk memenuhi suatu permintaan dengan cara yang dianggap paling baik yang memungkinkan untuk dilakukan. Merancang merupakan kegiatan teknik yang meliputi berbagai segi kehidupan manusia, bergantung pada penemuan dan hukum hukum dari ilmu pengetahuan dan teknologi. Merancang juga dapat membuat suatu keadaan yang dapat mengaplikasikan hukum hukum tersebut menjadi suatu produk yang berdaya guna. Dalam merancang banyak dilibatkan berbagai disiplin ilmu seperti matematika, fisika, thermodinamika, mekanika, teknik produksi, ilmu logam dan lain sebagainya. Selain itu dalam merancang perlu juga dipelajari adanya keterkaitan yang ada pada sistem benda teknik yang akan dirancang. Kaitan kaitan tersebut pada umumnya dapat berupa : 11

22 Bab II Metode Perancangan Sistematis a. Kaitan Fungsi (Functional Interrelationship) Maksudnya adalah keterkaitan antara masukan dan keluaran dan suatu sistem untuk melakukan kerja tertentu yang berhubungan dengan lingkungan sekitarnya. b. Kaitan Kerja (Physical Interrelationship) Maksudnya adalah adanya hubungan dimana kerja yang dilakukan adalah bagian dari proses fisika. Proses fisika ini berdasarkan pada efek fisik. Adapun efek fisika dapat digambarkan secara kuantitatif artinya hukum fisika menentukan banyaknya efek fisika yang terlibat. Fenomena kimia dan biologi termasuk didalamnya. c. Kaitan Bentuk (Form Interrelationship) Maksudnya adalah perwujudan nyata dari bentuk dasar dan bahan menjadi suatu struktur bangunan, lengkap dengan penataan lokasi serta pemilihan gerak kinematika. d. Kaitan System (System Interrelationship) Bentuk teknik hasil rancangan merupakan suatu sistem yang berinteraksi dengan sistem yang lebih menyeluruh, yaitu lingkungan yang ada disekitarnya. Langkah langkah dalam metode perancangan sistematis dapat dikelompokkan menjadi empat (4) tahap utama, antara lain; Penjabaran Tugas, Perancangan Konsep, Perancangan Wujud dan Perancangan Terinci. Tahap tahap utama tersebut di bahas pada sub bab bab berikut beserta diagram alirnya. 2.1 Penjabaran Tugas (Clarification of the Task) 12

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

24 Bab II Metode Perancangan Sistematis Judul Utama Geometri Kinematik Gaya Energi Material Sinyal Keselamatan Ergonomik Produksi Kontrol kualitas Perakitan Perawatan Biaya Jadwal Tabel 2.1 Daftar Contoh Contoh Lebar, tinggi, panjang, diameter, jarak, jumlah Tipe gerakan, arah gerakan, kecepatan, percepatan Arah gaya, besar gaya, frekuensi, berat, deformasi, kekuatan, elastisitas, gaya inersia, resonansi. Output, efisiensi, kerugian energi, gesekan, ventilasi, tekanan, temperatur, pemanasan, pendinginan, pemasokan, kapasitas, konvensi. Aliran dan transportasi material, pengaruh fisika dan kimia dari material pada awal dan akhir produk, material tambahan. Input, output, bentuk, display, peralatan kontrol. Sistem proteksi langsung, keselamatan operasional dan lingkungan. Hubungan operator mesin, tipe pengoperasian, penerangan dan keserasian bentuk. Batasan pabrik, kemungkinan dimensi maksimum, produksi yang dipilih. Kemungkinan dilakukan kalibrasi dan standarisasi. Aturan khusus, instalasi, pondasi. Jangka waktu servis, penggantian dan reparasi, pengecatan, pembersihan. Biaya maksimum produksi Tanggal penyerahan. Pengecekan Untuk Pedoman Spesifikasi 2.2 Perancangan Konsep 14

25 Bab II Metode Perancangan Sistematis Perancangan konsep mencakup tahap tahap yang di perlihatkan pada gambar 2.3 dan akan dibahas pada sub sub bab berikut ini : Abstraksi Tujuan abstraksi adalah mengetahui masalah utama yang dihadapi dalam perancangan. Prinsipnya adalah mengabaikan hal hal yang bersifat khusus dan memberikan penekanan pada hal hal yang bersifat umum dan perlu. Dengan demikian daftar spesifikasi yang sudah dibuat analisa dan dihubungkan dengan fungsi yang diiginkan serta kendala kendala yang ada. Abstraksi dapat dilakukan dengan langkah langkah sebagai berikut : 1. Mengesampingkan persyaratan persyaratan yang tidak mempunyai pengaruh besar terhadap produk. 2. Mengubah data kuantitatif menjadi data kualitatif. 3. Generalisasi (pengambilan kesimpulan umum) atas langkah sebelumnya. 4. Merumuskan masalah utama Pembuatan Struktur Fungsi Struktur Fungsi Keseluruhan (Overall Function) Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara kseluruhan. Struktur fungsi ini digambarkan dengan blok diagram yang menunjukkan hubungan antara input dan output.input dan output berupa aliran energi, material atau sinyal. 15

26 Bab II Metode Perancangan Sistematis Sub Fungsi Apabila fungsi keseluruhan cukup rumit, maka cara untuk mengatasinya adalah dengan membagi beberapa sub fungsi pada gambar 2.4 dibawah ini. Pembagian ini akan memberi keuntungan: 1. Memberikan kemungkinan untuk melakukan pencarian solusi lebih lajut. 2. Memberikan beberapa buah kemungkinan solusi dengan melihat kombinasi solusi subfungsi. Energi Material Signals Overall Function Energy Material Signals Sub Function Sub Function Sub Function Sub Function Sub Function Sub Function Gb. 2.2 Pembuatan Subfungsi Pada saat pembuatan struktur fungsi, harus dibedakan antara perancangan murni (original design) dengan perancangan ulang (adaptive design). Pada perancangan murni yang menjadi dasar struktur fungsi adalah spesifikasi dan masalah utama, sedang pada 16

27 Bab II Metode Perancangan Sistematis perancangan ulang perancangan dimulai dari struktur fungsi yang kemudian dianalisis. Analisis ini akan memberikan kemungkinan bagi pengembangan variasi solusi sehingga diperoleh solusi baru Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi Dasar dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsip prinsip solusi masing masing subfungsi. Dalam tahap ini dicari sebanyak mungkin variasi solusi. Ada beberapa metode yang dapat dipakai, antara lain : a. Metode Konvensional Pencarian dalam literatur, textbook, jurnal jurnal teknik dan brosur yang dikeluarkan oleh perusahaan, menganalisa gejala alam atau perilaku mahluk hidup dengan membuat analogi atau model, dimana model ini diharapkan dapat mewakili karakteristik produk. b. Metode Intuitif Pencarian solusi untuk masalah yang rumit bisa pula diperoleh dan intuisi atau suara hati. Solusi ini datang setelah periode pencarian dan pemikiran yang panjang. Solusi ini kemungkinan dikembangkan dan diperbaiki. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengembangkan kemampuan intuisi ini, antara lain dengan cara berdiskusi dengan orang lain. Pencarian solusi ini dilakukan dengan cara menyimpang dari kebiasaan pemikiran yang biasa. 17

28 Bab II Metode Perancangan Sistematis Solusi ini diperoleh dengan cara mempelajari proses fisika, mencari sistematika dengan bantuan klasifikasi ataupun dengan memakai bantuan katalog Pemilihan Kombinasi Yang Sesuai Bila kombinasi yang ada terlalu banyak maka waktu untuk memilih kombinasi terbaik menjadi lama. Agar tidak terlalu lama maka bila memungkinkan, jumlah kombinasi harus dikurangi. Prosedur yang dapat dilakukan adalah dengan mengeliminasi dan memilih yang terbaik. Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan adalah : a. Kesesuaian dengan fungsi keseluruhan. b. Terpenuhinya demand yang tercantum dalam daftar spesifikasi. c. Dapat dibuat atau diwujudkan. d. Informasi atau pengetahuan tentang konsep yang bersangkutan memadai. e. Kebaikan dalam hal kinerja dan kemudahan produksi. f. Faktor biaya. Apabila kombinasi yang ada masih cukup banyak, maka usaha selanjutnya adalah pemilihan kombinasi terbaik dengan memperhatikan: Segi keamanan dan kenyamanan. Kemungkinan pengembangan lebih lanjut. 18

29 Bab II Metode Perancangan Sistematis Pembuatan Varian Konsep Sebuah konsep apabila mungkin harus memenuhi beberapa persyaratan seperti keamanan, kenyamanan, kemudahan diproduksi, kemudahan dirakit, kemudahan perawatan dan lain sebagainya. Informasi lebih lanjut sangat diperlukan untuk pembuatan varian konsep yang akan dilakukan. Informasi ini dapat diperoleh dari: 1. Gambar atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian. 2. Perhitungan kasar berdasarkan asumsi yang dipakai. 3. Pengujian awal berupa pengujian model untuk menentukan sifat utama atau pendekatan kuantitatif untuk pernyataan kualitatif mengenai kinerja dari suatu produk jadi. 4. Konstruksi model untuk visualisasi dan analisis. 5. Analogi model dan simulasi yang sering dilakukan dengan bantuan komputer. 6. Penelitian lebih lanjut dari literatur Evaluasi Evaluasi berarti menentukan nilai, kegunaan atau kekuatan yang kemudian dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal. Dalam keteknikan, salah satu metode yang biasa digunakan adalah Metode VDI Secara garis besar, langkah yang ditempuh adalah sebagai berikut : 1. Menetukan kriteria ( Indentification of evaluation criteria ) yang didasarkan pada spesifikasi yang dibuat. 19

30 Bab II Metode Perancangan Sistematis 2. Pemberian bobot kriteria evaluasi (Wighing of evaluation criteria) merupakan kriteria yang dipilih yang mempunyai tingkat pengaruh yang berada pada tingkat varian konsep. Sebaiknya evaluasi di titikberatkan pada sifat utama yang diinginkan dan solusi akhir. 3. Menentukan parameter kriteria evaluasi (Compiling parameter), perbandingan setiap variasi konsep dapat dilihat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang dipakai oleh varian konsep. 4. Memasukkan nilai parameter (Assesing value), sebaiknya harga yang dimasukkan adalah harga nominal. 5. Memperlihatkan ketidakpastian evaluasi ( Evaluation uncertainities ) yaitu kesalahan evaluasi bisa disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya : a. Kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi. b. Kesalahan perhitungan parameter. Dalam hal ini kerja yang dilakukan oleh suatu tim akan memberikan kemungkinan kesalahan yang lebih kecil dibandingkan dengan kerja perorangan. 2.3 Perancangan Wujud Tahap perancangan ini meliputi beberapa langkah perancangan, yaitu: langkah penguraian ke modul modul (modul structure), pembentukan lay out awal (preliminary lay out ), dan penentuan lay out jadi (definity lay out). 20

31 Bab II Metode Perancangan Sistematis Perancangan wujud dimulai dari konsep produk teknik, kemudian dengan menggunakan kriteria teknik dan ekonomi, perancangan di kembangkan dengan menguraikan struktur fungsi ke dalam struktur modul untuk memperoleh elemen elemen pembangun struktur fungsi yang memungkinkan dapat dimulainya perancangan yang lebih terinci. Hasil dari tahap ini berupa lay out, yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dengan bentuk elemen suatu produk dan bahannya, pembuatan prosedur produksi, dan membuat solusi untuk fungsi tambahan. Hasil ini kemudian dianalisa untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang kekuatan, getaran, kinematika, dinamika, pemilihan material, proses dan sebagainya. Langkah ini dapat menjadi umpan balik pada langkah sintesis untuk pencarian alternatif solusi yang lebih baik. Analisa diikuti evaluasi dimana dapat timbul kemungkinan perlu dibuatnya model atau prototype untuk dapat mengukur kinerja, kualitas, kemudahan dan beberapa kriteria lain dari hasil perancangan. 2.4 Perancangan Terinci Tahap ini merupakan akhir metode perancangan sistematis yang berupa presentasi hasil perancangan dalam bentuk gambar lengkap (susunan dan detil) daftar komponen, spesifikasi bahan, toleransi, perlakuan panas, perlakuan terhadap permukaaan bahan (heat and surface treatment) dan sebagainya yang secara keseluruhan merupakan dokumen lengkap untuk pembuatan mesin atau sistem teknik lainnya. 21

32 Bab II Metode Perancangan Sistematis Pada akhir tahap ini diakukan evaluasi kembali untuk melihat apakah produk mesin atau sistem teknik tersebut benar benar sudah memenuhi spesifikasi, dan semua gambar gambar dokumen produk lainnya telah selesai dan lengkap. 2.5 Flow Chart Design STAR T 22

33 Bab II Metode Perancangan Sistematis Khayal / Imajinasi Gagasan / Ide > Perencanaan ( Design ) Perancangan Konsep ( Conceptual Design ) Mencari dan menetapkan struktur fungsi Mencari prinsip-prinsip solusi yang cocok Kombinasi dalam mencari konsep varian terbaik Yes Error Perancangan Wujud ( Embodiment Design ) a a Menentukan konsep varian terbaik Menetapkan proses perencanaan 23 Penelitian dan pengembangan terhadap suatu produk teknik

34 Bab II Metode Perancangan Sistematis Evaluasi Erro r Gambar Rancanga Di Terima Perancangan Terinci ( Detil Design ) Menentukan dimensi dari konstruksi Pemilihan bahan Pemilihan komponen rancangan Menentukan komponen komponen yang di perlukan dalam rancangan, seperti : Poros, bantalan, roda puli, motor listrik, dll. b b Evaluasi konstruksi 24

35 Bab II Metode Perancangan Sistematis Modifikasi Perubahan pada dimensi dan ukuran Penambahan elemen atau komponen rancangan Hasil rancangan berupa konstruksi jadi STOP END 25

36 Bab III Teori Perancangan BAB III TEORI PERANCANGAN 3.1 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 kg b. Kinematika - Arah gerakan berupa rotasi - Kecepatan pengaduk dapat disesuaikan dengan berat bahan 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 26

37 Bab III Teori Perancangan e. Fungsi - Pengaduk bahan bangunan f. Rangka - 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 menentut produksi yang rumit k. Perakitan - mudah dirakit - Suku cadang mudah didapat l. Kontrol kualitas - Menggunakan komponen yang standar 27

38 Bab III Teori Perancangan m. Biaya - Biaya Investasi tidak terlalu mahal - Biaya perawatan dan operasional mesin murah n. Transportasi - mudah dirakit - Mudah diangkut dengan kendaraan niaga o. Perawatan - Perawatan mudah - Perawatan cukup 1 minggu sekali p. Lingkungan - Bebas polusi - Bebas dari pencemaran udara dan air 28

39 Bab III Teori Perancangan Seluruh data yang berkaitan dengan tugas, yaitu tujuan pengadukan, sifat yang harus dimiliki. Didefinisikan secara lengkap dan jelas menjadi daftar kehendak seperti pada tabel 3.1 berikut ini: 3.2 Daftar Kehendak Pengaduk Tabel 3.1 Daftar Kehendak Pengaduk H / I Persyaratan Geometri H H Ukuran mesin tidak teralu besar Kapasitas mesin kg Kinematika H I Arah gerakan berupa rotasi Kecepatan pengaduk fleksibel Gaya dan Momen I I Gaya pengaduk berasal dari motor Gaya dan momen yang digunakan seefisien mungkin Energi dan Daya H Energi dan daya yang digunakan sekecil mungkin I Menggunakan energi yang efisien dan tidak boros H Hemat biaya operasional Fungsi H Pengaduk bahan bangunan 29

40 Bab III Teori Perancangan Rangka H Bahan rangka tahan karat, kuat dan kokoh H Bahan mesin mudah didapat dan Mudah Perawatan Sinyal H I I Tanda tanda pengoperasian mudah dimengerti Sinyal yang diberikan berupa energi Pengendalian dengan menggunakan tombol atau tuas Keamanan H H I Bagian bagian berbahaya harus terlindung Aman bagi operator Aman bagi konstruksi secara keseluruhan Produksi H I Dapat dibuat secara massal Tidak menuntut proses produksi yang rumit Perakitan H H mudah dirakit Suku cadang mudah didapat 30

41 Bab III Teori Perancangan Kontrol Kualitas I Menggunakan komponen yang standar Biaya I H Biaya investasi tidak terlalu mahal Biaya perawatan dan operasional murah Transportasi H I mudah dirakit Dapat diangkut dengan kendaraan niaga Perawatan H I Perawatan mudah Perawatan cukup 1 minggu sekali Lingkungan H H Bebas polusi Bebas dari pencemaran udara dan air Keterangan: H = Permintaan yang merupakan kehendak yang harus dipenuhi. I = Harapan yang merupakan kehendak yang akan diambil bilamana memungkinkan. 3.3 Abstraksi Pengaduk 31

42 Bab III Teori Perancangan 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: Abstraksi I dan II 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. Hasil dari abstraksi I dan II dapat dilihat pada tabel

43 Bab III Teori Perancangan Tabel 3.2 Daftar Abstraksi 1 dan 2 H / I Persyaratan Geometri H H Ukuran mesin tidak teralu besar Kapasitas mesin kg Kinematika H Arah gerakan berupa rotasi Energi dan Daya H I I Energi dan daya yang digunakan sekecil mungkin Daya motor < 3 HP Mengunakan motor listrik sebagai penggerak Fungsi H Pengaduk bahan bangunan Sinyal H Tanda tanda pengoperasian mudah dimengerti Produksi H Dapat dibuat secara massal 33

44 Bab III Teori Perancangan Keamanan H H Bagian bagian berbahaya harus terlindung Aman bagi operator Lingkungan H H Bebas polusi Bebas dari pencemaran udara dan air Biaya H Biaya tidak terlalu mahal Bahan H H Bahan rangka tahan karat, kuat dan kokoh Bahan mesin mudah didapat Perakitan H H mudah dirakit Suku cadang mudah didapat Abstraksi III Pengaduk Bahan bangunan 34

45 Bab III Teori Perancangan 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 Abstraksi IV Pengaduk Pada abstraksi 4 masalah dirumuskan untuk pemilihan perencanaan yang baik. Hasil abstraksi 4 adalah mesin dapat bekerja dengan baik. 3.4 Struktur Fungsi 35

46 Bab III Teori Perancangan 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. Proses Material input Sinyal input Energi input PROSES Material output Sinyal output Energi output b. Bahan mentah Pengaduk input Sinyal input Energi input Mengaduk Bahan Mentah Pengaduk output Sinyal output Energi output c. Bahan Bangunan lain Material input Jumlah bahan input Energi input Bahan lain yang diaduk Material output Jumlah bahan teraduk/tercampur output Energi output d. Pengaduk Material input Sinyal input Motor Memutar adukan Material output Sinyal output Motor berputar Struktur Fungsi 36

47 Bab III Teori Perancangan 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 campuran bangunan. Jika fungsi keseluruhan dianggap sebagai suatu sistem, maka subfungsi dapat dianggap subsistem. Penguraian fungsi keseluruhan diatas menjadi varian struktur fungsi beserta aliran energi, material dan sinyal dapat dilihat pada gambar 3.2 dibawah ini : S E hilang 37

48 Bab III Teori Perancangan E Kontrol Ubah Ubah dalam bentuk Energi Energi gaya dan gerak M Mengaduk M` Gb. 3.2 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 Mencari dan Memilih Solusi Untuk Tiap Sub Fungsi Setiap sub fungsi pada struktur fungsi harus dicari solusi solusinya. 38

49 Bab III Teori Perancangan Dari solusi solusi dapat dibuat tabel 3.3 berikut ini : MESIN PENGADUK CAMPURAN BAHAN BANGUNAN FTI PKK UMB TEKNIK MESIN Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi Pengaduk Campuran Bahan Bangunan 39

50 Bab III Teori Perancangan VARIAN PRINSIP SOLUSI Kriteria Pemilihan + Ya Tidak? Kurang Informasi! Periksa Spesifikasi Sesuai Dengan Fungsi Keseluruhan Sesuai Dengan Daftar Kehendak Dalam Batas Biaya Produksi Keputusan ( + ) Solusi yang dicari ( ) Hapuskan solusi (? ) Kumpulkan informasi (! ) Lihat spesifikasi 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 D D D D FTI PKK UMB TEKNIK MESIN Tabel Pemilihan Variasi Struktur Fungsi Pengaduk Campuran Bahan Bangunan 40

51 Bab III Teori Perancangan VARIAN PRINSIP SOLUSI Kriteria Pemilihan + Ya Tidak? Kurang Informasi! Periksa Spesifikasi Sesuai Dengan Fungsi Keseluruhan Sesuai Dengan Daftar Kehendak Dalam Batas Biaya Produksi Keputusan ( + ) Solusi yang dicari ( ) Hapuskan Solusi (? ) Kumpulkan informasi (! ) Lihat Spesifikasi Pengetahuan Tentang Konsep Memadai Sesuai Keinginan Perancang Memenuhi Syarat Keamanan A B C D E F PENJELASAN E E E E Gambar jalur variasi solusi 41

52 Bab III Teori Perancangan 3.5 Menentukan Varian Konsep 42

53 Bab III Teori Perancangan 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.4 - B.1 - C.1 - D.2 - E.4 Varian 2 : A.1 - B.2 - C.1 - D.3 - E.3 Varian 3 : A.4 - B.1 - C.2 - D.3 - E.3 Varian 4 : A.1 - B.3 - C.1 - D.2 - E4 Selanjutnya varian 1 sampai varian 4 akan di gambarkan berturut turut di bawah ini:

54 Bab III Teori Perancangan 3 6 Tampak Depan Keterangan: 1. Tempat untuk mengaduk bentuk Trapesium 2. Poros untuk memutar alat pengaduk 3. Alat pengaduk berupa ulir lingkaran 4. Roda gigi 2 ( Roda gigi besar ) 5. Roda gigi 1 ( Roda gigi kecil ) 6. Base frame 7. Sistem handle manual Gb. 3.3 Varian

55 Bab III Teori Perancangan Keterangan : Tampak Samping 1. Tempat untuk mengaduk bentuk silinder 2. Poros untuk memutar alat pengaduk 3. Roda gigi 2 ( Roda gigi besar ) 4. Roda gigi 1 ( Roda gigi kecil ) 5. Sproket 2 6. Sproket 1 ( puli motor ) 7. Rantai Gb. 3.4 Varian

56 Bab III Teori Perancangan Tampak Depan Keterangan: 1. Tempat untuk mengaduk bentuk silinder 2. Poros untuk memutar alat pengaduk 3. Alat pengaduk berupa fan ( kipas ) 4. Roda gigi 2 ( Roda gigi besar ) 5. Roda gigi 1 ( Roda gigi kecil ) 6. Base frame 7. Sistem handle manual Gb. 3.5 Varian

57 Bab III Teori Perancangan Keterangan : Tampak Samping 1. Tempat untuk mengaduk bentuk trapesium 2. Poros untuk memutar alat pengaduk 3. Roda gigi 2 ( Roda gigi besar ) 4. Roda gigi 1 ( Roda gigi kecil ) 5. Puli 2 6. Puli 1 ( puli motor ) 7. Sabuk V Gb.3.6 Varian Memilih Variasi Kombinasi Yang Terbaik 47

58 Bab III Teori Perancangan Karena jumlah variabel kombinasi yang cukup banyak, maka harus dilakukan seleksi sehingga gambar gambar perencanaan dan kalkulasi tidak dibuat untuk kalkulasi yang kurang baik. Variasi variasi kombinasi tersebut dikaji dan diseleksi berdasarkan kriteria kriteria, sebagai berikut: - Dapat menyelesaikan tugas keseluruhan. - Memenuhi keharusan pada spesifikasi. - Kemungkinan realisasi secara prinsip. - Batas biaya produksi. - Kemudahan dalam pembuatan. - Kesesuaian dengan keinginan perencanaan atau perusahaan. Pengkajian variasi variasi kombinasi untuk mendapatkan kombinasi terbaik di dalam tabel lembar seleksi seperti yang dapat di lihat pada tabel berikut ini: Varian 1 48

59 Bab III Teori Perancangan No. Kriteria Wi Parameter Vi Sub total No. Kriteria (Bobot) Wi Parameter (nilai) Vi (Wi Sub x Vi) total 1. Mudah dirakit (Bobot) 0.15 Kecepatan dan (nilai) 7 (Wi 1.05 x Vi) 1. Mudah dirakit 0.15 ketepatan Kecepatan merakit dan Jumlah komponen 0.05 Jumlah ketepatan komponen merakit Bentuk Jumlah Komponen komponen Kesederhanaan Jumlah komponen sederhana Bentuk Komponen 0.1 Komponen Kesederhanaan Komponen sederhana mudah 0.13 Memenuhi Komponenstandart didapat Komponen mudah 0.13 dan Memenuhi murah standart Aman didapat dalam 0.1 Faktor dan murah kecelakaan 6 0.;6 5. pengoperasian Aman dalam 0.1 Faktor kecelakaan 6 0.;6 6. Aman pengoperasian bagi kontruksi 0.1 Faktor keamanan Mudah Aman bagi dalam kontruksi 0.1 Biaya Faktor perawatan keamanan perawatan Mudah dalam perawatan 0.1 Biaya perawatan Mudah dalam 0.1 Petunjuk pengoperasian pengoperasian 9. Toleransi bentuk dan 0.12 Ketepatan ukuran dimensi bentuk 10. Kecepatan alat pengaduk Ketepatan Ketepatan,, pengaduk keakuratan keakuratan 11. Kompenen mudah Mudah Mudah dalam dalam dibuat pengerjaan pengerjaan Jumlah Total Jumlah Total Catatan : Untuk Wi Untuk Vi Range : 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Range : 01 s/d 10 Nilai 01 = Semakin tidak efektif Nilai 10 = Semakin efektif Varian 2 49

60 Bab III Teori Perancangan No. Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (nilai) Sub total (Wi x Vi) 1. Mudah dirakit 0.15 Kecepatan dan ketepatan merakit 2. Jumlah komponen 0.05 Jumlah komponen Bentuk Komponen 0.1 Kesederhanaan sederhana Komponen 4. Komponen mudah 0.13 Memenuhi standart didapat dan murah 5. Aman dalam 0.1 Faktor kecelakaan 6 0.;6 pengoperasian 6. Aman bagi kontruksi 0.1 Faktor keamanan Mudah dalam 0.1 Biaya perawatan perawatan 8. Mudah dalam 0.1 Petunjuk pengoperasian pengoperasian 9. Toleransi bentuk dan 0.12 Ketepatan ukuran dimensi bentuk 10. Kecepatan alat 0.09 Ketepatan, pengaduk keakuratan 11. Kompenen mudah 0.05 Mudah dalam dibuat pengerjaan Jumlah Total Catatan : Untuk Wi Untuk Vi Range : 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Range : 01 s/d 10 Nilai 01 = Semakin tidak efektif Nilai 10 = Semakin efektif Varian 3 50

61 Bab III Teori Perancangan Catatan : Untuk Wi Untuk Vi Range : 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Range : 01 s/d 10 Nilai 01 = Semakin tidak efektif Nilai 10 = Semakin efektif 51

62 Bab III Teori Perancangan Varian 4 No. Kriteria Wi (Bobot) Parameter Vi (nilai) Sub total (Wi x Vi) 1. Mudah dirakit 0.15 Kecepatan dan ketepatan merakit 2. Jumlah komponen 0.05 Jumlah komponen Bentuk Komponen 0.1 Kesederhanaan sederhana Komponen 4. Komponen mudah 0.13 Memenuhi standart didapat dan murah 5. Aman dalam 0.1 Faktor kecelakaan 6 0.;6 pengoperasian 6. Aman bagi kontruksi 0.1 Faktor keamanan Mudah dalam 0.1 Biaya perawatan perawatan 8. Mudah dalam 0.1 Petunjuk pengoperasian pengoperasian 9. Toleransi bentuk dan 0.12 Ketepatan ukuran dimensi bentuk 10. Kecepatan alat 0.09 Ketepatan, pengaduk keakuratan 11. Kompenen mudah 0.05 Mudah dalam dibuat pengerjaan Jumlah Total Catatan : Untuk Wi Untuk Vi Range : 0.05 s/d 0.15 Nilai 0.05 = Semakin kecil bobotnya Nilai 0.15 = Semakin besar bobotnya Range : 01 s/d 10 Nilai 01 = Semakin tidak efektif Nilai 10 = Semakin efektif Meneguhkan Varian Konsep 52

63 Bab III Teori Perancangan Dari lembar seleksi pemilihan variasi diatas, dapat dilihat bahwa kriteria kriteria 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: - Paling sederhana dalam konstruksi. - Paling mudah dalam pembuatan. - Paling murah biaya pembuatan. - Organ penggerak mesin seluruhnya adalah berputar. Dengan demikian varian 4 ini nantinya akan dipilih untuk pengembangan selanjutnya 53

64 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN Pada rancangan mesin pengaduk ini ada beberapa komponen yang perlu dilakukan perhitungan, yaitu organ penggerak yang digunakan rancangan ini terdiri dari, motor penggerak, puli, poros, kesemuanya akan dihitung secara mendasar saja. Komponen komponen yang akan dilakukan perhitungan, antara lain : 1. Tabung pengaduk 2. Motor Penggerak 3. Poros 4. Roda gigi 5. Bantalan 6. Puli 54

65 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan 4.1 Perhitungan Tabung Pengaduk Pada perancangan tabung pengaduk 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. Tabung pengaduk pada mesin ini berbentuk trapesium dengan sisi alas bawah yang berbentuk elips untuk memudahkan bahan dapat langsung dituang ke bak penampung. α 400 mm 800 mm Gb. 4.1 Tabung pengaduk Sudut kemiringan di dalam tabung adalah α = 110 O Berat beban dalam tabung pengaduk, F ( N ) F = m. g Dimana : m = Berat alat pengaduk + Berat bahan bangunan = 15 kg + 20 kg = 35 kg 55

66 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan Maka : F = 35 kg x 9,8 m/s 2 = 343 N Gaya geser tegak maksimum, Q (N) Q = F / 2 ( Ref. 4 ; 194 ) = 343 / 2 = 171,5 N Momen lentur max, M ( N.m ) M = Q L ( Ref. 4 ; 300 ) 12 = 171,5. 0,8 L = lebar tabung = 0,8 m 12 = 11,43 N.m = Nmm 56

67 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan 4. 2 Perencanaan Daya Motor Penggerak Perencanaan Daya Motor Sebelum jenis motor yang digunakan 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 tabung pengaduk + Berat alat pengaduk + bahan yang di aduk = 450 N W2 = Berat 2 buah roda gigi + berat 2 buah puli + berat poros = 350 N R total = W1 + W2 = 450 N N = 800 N 2. Kecepatan putaran poros pengaduk, v ( m/s ) v = π. d. n d = Dia. Poros pengaduk = 0,04 m 60 = 3,14 x 0,04 x 300 n = putaran poros = 300 rpm 60 v = 0,628 m/s 57

68 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan Tekanan yang terjadi pada waktu mesin bekerja : F tekan = 125 N Koefisien gesek : µ = 0,4 ( Ref. 3 ; 210 ) F gesek = F tekan. µ = ,4 = 50 N 3. Daya yang terjadi pada sistem, PE ( Watt ) P E = ( R total + F gesek ). v = ( ). 0,628 = 533,8 N. m/s = 533,8 Watt 4. PE yang dibutuhkan PE = 533,8 x 1,5 fc = Faktor koreksi = 1,5 ( Tabel 4.5 ) = 800,7 Watt 5. Daya pada poros motor, Ps ( Watt ) Kerugian daya pada poros P U = 5 % ( ketetapan ) Kerugian daya pada puli 1 dan 2 P P = 5 % ( ketetapan ) Kerugian daya pada roda gigi 1 dan 2 P G = 5 % ( ketetapan ) η = kerugian daya yang terjadi pada komponen gerak pada waktu mesin bekerja terhadap putaran poros motor η = 100 % - 5 % = 95 % = 0,95 58

69 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan Maka daya pada poros motor ( Ps ) dapat diketahui : Ps = PE yang di butuhkan η η η = 800,7. 0,95 x 0,95 x 0,95 = 934 Watt 6. Pada motor ( P M ) terjadi kehilangan daya 3 % ( ketetapan ), sehingga : P M = Ps η = 100 % - 3 % = 97 % = 0,97. η = 934 = 963 Watt. 0,97 Dengan demikian dapat ditentukan daya motor yang dibutuhkan adalah 963 Watt. Kemudian dilihat dari katalog motor yang terdapat dipasaran yang sesuai dengan yang dibutuhkan adalah 1119 Watt. Ini dapat dilihat bahwa daya yang di butuhkan dapat di penuhi 963 Watt < 1119 Watt. Daya motor yang akan dipakai ( daya motor di pasaran ) harus lebih besar dari daya motor pada perhitungan, ini dimaksudkan untuk faktor keamanan. Maka diambil motor penggerak yang ada dipasaran yaitu motor listrik satu phase 1119 watt atau paling besar P = 1,5 HP 59

70 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan Perhitungan Motor Penggerak Motor penggerak yang digunakan adalah motor arus AC, dengan spesifikasi : Daya motor : P = 1119 Watt Putaran poros motor : n = 2900 rpm Tegangan motor : V = 220 V - 1 phase 1. Daya motor listrik dalam satuan HP, adalah ; 1 HP = 746 Watt 1119 Watt = 1,5 HP 746 Watt 1. Arus yang terpakai pada motor listrik, I ( Watt ) I = P / V I = 1119 Watt / 220 Volt = 5,086 A 3. Momen puntir motor Mp = 60 P. 2. 3,14. N = 60 x , = 3,686 N.m = 3686 Nmm 60

71 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan 4. Dengan adanya daya yang masuk dan daya yang keluar maka dapat di tentukan efisiensi kerja mesin ( η ) : η = Daya yang keluar x 100 % = Pout x 100 % Daya yang masuk Pin Dimana : Pout = 963 Watt Pin = 1119 Watt H = Pout x 100 % Pin = 963 x 100 % 1119 = 0,86 x 100 % = 86 % Jadi efisiensi kerja mesin dengn daya motor 1,5 HP adalah sebesar 86 %. 61

72 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan 4. 3 Perhitungan Poros Di ketahui Bahan Poros : d = Diameter poros yang direncanakan = 20 mm σ = Kekuatan bahan poros SC45 = 580 N/mm 2 M = Momen puntir motor = 3686 Nmm T = Torsi = 3960 Nmm Momen puntir motor Mp = 60 P. 2. 3,14. N = 60 x , = 3,686 N.m = 3686 Nmm Torsi pada poros T = 60 P = 60 x π n 2 π 2700 = 3,96 Nm = 3960 Nmm 1. Menentukan Tegangan geser maksimum, τ maks ( N/mm 2 ) τ maks = 16 M 2 + T 2 ( Ref. 4 ; 416 ) π x d 3 τ maks = ,14 (20) 3 = 0,00064 x = 3,46 N/mm 2 62

73 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan 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 M + ( Km x M ) 2 + ( Kt x T ) 2 ] ( Ref. 4 ; 438 ) = 0,5 [ 2,0 x ( 2,0 x 3686 ) 2 + ( 1,5 x 3960 ) 2 ] = 0,5 x = Nmm 3. Momen puntir ekivalen, Te Te = ( Km x M ) 2 + ( Kt x T ) 2 ( Ref. 4 ; 438 ) = ( 2,0 x 3686) 2 + ( 1,5 x 3960 ) 2 = Nmm 4. Diameter poros berdasarkan momen puntir ekivalen, d (mm) d 1 = 3 16 x Te ( Ref. 4 ; 411 ) π x τ = 3 16 x ,14 x 3,46 = 24,07 mm 5. Diameter poros berdasarkan momen lentur ekivalen, d (mm) d 2 = 3 32 x Me ( Ref. 4 ; 415 ) π x σ = 3 32 x ,14 x 580 = 6,14 mm 63

74 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan Diameter poros rata rata berdasarkan hasil perhitungan momen lentur dan momen lentur, adalah : ds = d1 + d 2. 2 = 24,07 + 6,14 2 = 15,1 mm Diameter poros yang direncanakan sebesar 20 mm memenuhi syarat, karena diameter poros yang dipakai ( 20 mm ) > diameter poros pada perhitungan ( 15,1 mm ) 64

75 Bab IV Perhitungan Komponen Rancangan 4. 4 Perencanaan Dan Perhitungan Roda Gigi Pada perancangan mesin pengaduk ini digunakan dua buah roda gigi yang saling berputar terhadap satu sama lain. Roda gigi 1 ( roda gigi kecil ) berfungsi sebagai penggerak roda gigi 2 ( roda gigi besar ) yang mendapat distribusi daya dari putaran poros dan dua buah roda puli. Dari pengukuran di lapangan dapat diketahui beberapa parameter yang dapat digunakan untuk perhitungan roda gigi. Hasil pengukuran atau pengamatan dilapangan, antara lain : Putaran poros penggerak n 1 = 1450 rpm ( Dari putaran puli 2 ) Putaran roda gigi yang digerakkan n 2 = 300 rpm ( roda gigi 2 ), direncanakan Dia. roda gigi 1 ( roda gigi penggerak ) d 1 = 40 mm Jumlah gigi pada roda gigi 1 z 1 = 10 Gb. 4.2 Dua buah roda gigi lurus yang di gunakan pada mesin pengaduk 65