TUGAS AKHIR DESAINDAN ANALISIS MESIN PENCUCI CACAHAN BOTOL PLASTIK UNTUK INDUSTRI KECIL DENGAN MENGGUNAKAN SIMULASI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR DESAINDAN ANALISIS MESIN PENCUCI CACAHAN BOTOL PLASTIK UNTUK INDUSTRI KECIL DENGAN MENGGUNAKAN SIMULASI Disusun Oleh : NAFAKAH ARIF PERMADI D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 MOTTO Hai orang-orang yang beriman, jadikanlahsabardansholatsebagaipenolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar ( Al-Baqarah : 153 ) Barangsiapamenginginkankebahagiaan di duniadan di akhiratmakaharuslahmemilikibanyakilmu ( HR. IbnuAsakir ) Allah akanmeninggikanderajat orang-orang yang berimandiantarakamudan orang-orang yang memilikiilmupengetahuan ( Al-Mujadillah: 11 ) Barangsiapa yang menempuhsuatujalanuntukmendapakanilmu, maka Allah akanmemberikankemudahanbaginyajalanmenujusurga ( HR. Muslim ) vi

7 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini, penulis dengan penuh keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas TeknikUniversitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan TeknikMesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak JokoSedyono, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Masyrukan, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing II dan selaku Pembimbing Akademik yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan arahannya. 5. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas Teknik vii

8 viii

9 DESAIN DAN ANALISIS MESIN PENCUCI CACAHAN BOTOL PLASTIK UNTUK INDUSTRI KECIL DENGAN MENGGUNAKAN SIMULASI Nafakah, JokoSedyono, Masyrukan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl.A.YaniTromolPos 1 Pabelan, Kartasura nafakah9@gmail.com ABSTRAKSI Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat desain, analisa, dan simulasi poros dan baling pada mesin pencuci cacahan botol plastic untuk industry kecil dengan Solidworks Selain itu juga untuk mengetahui nilai yield strength dan nilai von mises maksimal dari material yang digunakan pada poros dan baling sehingga didapatkan Safety Factor untuk mengetahui aman atau tidaknya material yang digunakan. Dalam proses desain, analisa, dan simulasi yang diselidiki adalah pada poros dan baling pada mesin washing botol plastik. Material yang digunakan pada poros adalah baja S 35 C - D, sedangkan material yang digunakan pada baling adalah alumunium 2014 Alloy.Software yang digunakan pada penelitian kali ini mengunakan Solidworks Hasil analisa dan simulasi pada poros dan baling pada mesin cacahan botol plastik menunjukkan bahwa nilai yield strength pada poros adalah ( N/mm²), sedangkan nilai tegangan von mises maksimal dari material yang digunakan pada poros adalah N/mm², Safety Factor poros adalah 3.Dari material yang digunakan pada poros dinyatakan aman.selain itu nilai yield strength pada baling adalah ( N/mm²), sedangkan nilai von mises maksimal dari material yang digunakan pada baling adalah N/mm², Safety Factor baling adalah 1.Dari material yang digunakan pada baling dinyatakan aman. Kata kunci :Yield Strength, Von Mises, Safety Factor. ix

10 DESIGN AND ANALYSIS OF MACHINE WASHING PLASTIC BOTTLE FOR SMALL INDUSTRIES USING SIMULATION Nafakah, JokoSedyono, Masyrukan Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta Jl.A.YaniTromolPos 1 Pabelan, Kartasura nafakah9@gmail.com ABSTRACTION The purpose of this study was to create a design, analysis, and simulation of the propeller shaft and the washing machine shredded small plastic bottle with Solidworks 2010 for industri. It was also to determine the value of the yield strength and the value of the von mises maxima forward from the material used on the shaft and propeller so we get the Safety Factor to determine the safety of the materials used. In the process of design, analysis, and simulation of the investigated on the shaft and propeller on a plastic bottle washer machine. The material used on the shaft is steel S 35 C - D, while the material used in the blades are aluminum 2014 alloy. Software used in the present study using Solidworks The results of the analysis and simulation of the shaft and blades on the washing machine plastic bottles shows that the value of the yield strength of the shaft is ( N / mm²), while the value of maximum von mises of the material used on the shaft is N / mm², Safety Factor shaft is 3. Fom material used on the shaft declared safe. In addition the value of the yield strength of the propeller is ( N/ mm²), while the value of maximum von mises of the material used on the propeller is N/mm², Safety Factor 1. From the baling is the material used the baling declared safe. Keywords: Yield Strength, Von Mises, Safety Factor. x

11 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Pernyataan Keaslian Skripsi... ii Halaman Persetujuan... iii Halaman Pengesahan... iv Lebar Soal Tugas Akhir... v Halaman Motto... vi Kata Pengantar... vii Abstraksi... ix Daftar Isi... xi Daftar Gambar... xiv Daftar Tabel... xvii Daftar Simbol... xviii Daftar Lampiran... xix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Studi Literatur Dasar Teori Jenis-Jenis Botol Plastik yang Biasa di Daur Ulang... 7 a. PET Atau PETE (Polyethylene Etilene Terephalate)... 7 b. HDPE (High Density Polyethylene)... 8 c. PVC (Polyvinyl Chloride)... 9 xi

12 d. LDPE (Low Density Polyethylene)... 9 e. PP (Polypropylene) f. PS (Polystyrene) g. Other Solidworks Transmisi Sabuk V Poros Perhitungan yang Direncanakan Pasak Motor Listrik BAB III METODE PERENCANAAN DAN ANALISA PERHITUNGAN 3.1 Metode Perencanaan Tahapan Perencanaan Mencari Daya Alat Transmisi Sabuk V Poros Daya Rencana Momen Rencana Mencari Tegangan Geser Pada Poros Perhitungan Luas Poros Bantalan Pasak Tegangan Geser yang Diijinkan Tekanan Permukaan Baling Baling Mencari Kecepatan Putaran Baling-Baling Perhitungan Luas Sudu Pada Blade Rangka xii

13 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Langkah-Langkah Simulasi Dengan Menggunakan Solidworks Hasil Desain Dan Simulasi Poros Hasil Desain Hasil Simulasi Hasil Desain Dan Simulasi Baling-baling Hasil Desain Hasil Simulasi BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Botol PET/PETE... 8 Gambar 2.2 Botol HDPE... 8 Gambar 2.3 Botol PVC... 9 Gambar 2.4 Botol LDPE Gambar 2.5 Botol PP Gambar 2.6 Botol PS Gambar 2.7 Botol OTHER Gambar 2.8 Tampilan Solidworks 2012 pada layar komputer Gambar 2.9 Penampang Sabuk V Gambar 2.10 Macam Sabuk Tranmisi Daya Gambar 2.11 Poros Gambar 2.12 Pasak Benam Gambar 2.13 Pasak Belah Gambar 2.14 Pasak Tirus Gambar 2.15 Pasak Tangensial Gambar 2.16 Pasak Bulat Gambar 2.17 Pasak Gambar 2.18 Motor Listrik Gambar 3.1 Diagram Metode Perencanaan xiv

15 Gambar 3.2 Sketsa Mesin Pencuci Cacahan Botol Plastik Gambar 3.3 Transmisi sabuk v standar Gambar 3.4 Poros dengan Solidworks Gambar 3.5 Gambar Penampang Pasak Gambar 3.6 Desain Baling - Baling Dengan Solidworks Gambar 3.7 Gaya Putaran baling terhadap poros Gambar 3.8 Sudu pada Baling-Baling Gambar 3.9 Desain Rangka Mesin Pencuci Dengan Solidworks Gambar 3.10 Assembly Mesin Pencuci Gambar 4.1 Flowchart Langkah-Langkah Simulasi Dengan Solidworks Gambar 4.2 Tumpuan Dan Gaya Yang Ditentukan Pada Poros Gambar 4.3 Material Poros Gambar 4.4 Hasil MeshingPoros Gambar 4.5 Tegangan Von Mises Pada Poros Gambar 4.6 Displacement Poros Gambar 4.7 Equivalent Strain Poros Gambar 4.8 Restrain Dan Gaya yang Bekerja pada Baling Gambar 4.9 Material Baling-Baling Gambar 4.10 Hasil Meshing Baling Gambar 4.11 Tegangan Von Mises Baling-baling Gambar 4.12 Displacement Baling-baling xv

16 Gambar 4.13 Equivalent StrainBaling-baling xvi

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros Tabel 2.2 Ukuran Pasak dan Alur Pasak xvii

18 DAFTAR SIMBOL ρ = massa jenis air ( kg/m 3 ) m= massa ( kg ) V t = volume tabung (m 3 ) d p =Diameter poros ( mm ) n=putaran motor ( rpm ) P d =Daya Rencana Mesin ( kw ) T = momen torsi ( Nmm ) τ k =tegangan geser yang terjadi akibat momen ( kg/mm²) K t = faktor koreksi kejut C b = faktor koreksi beban lentur l = panjang pasak ( mm ) F = Gaya ( N ) P=Tekanan permukaan ( kg/mm²) τ a = tegangan geser poros (kg/mm 2 ) xviii

19 DAFTAR LAMPIRAN Gambar Poros 2D Gambar Puli 2D Gambar Baling 2D Gambar Motor Listrik 2D Gambar Rangka 2D Gambar Tempat Air 2D Gambar Mesin Pencuci 2D xix