RANCANG BANGUN RANGKA MESIN PENCACAH PLASTIK KEMASAN

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN RANGKA MESIN PENCACAH PLASTIK KEMASAN PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya Disusun oleh : BUDI PRASETYO I PROGRAM STUDI DIII TEKNIK MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 ii

2 HALAMAN PENGESAHAN Proyek Akhir Program Studi D III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dengan judul : RANCANG BANGUN RANGKA MESIN PENCACAH PLASTIK KEMASAN Disusun oleh: BUDI PRASETYO I Telah dapat disyahkan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya. Pembimbing I Surakarta,. Pembimbing II Didik Djoko Susilo, S.T,M.T. NIP Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M.T. NIP Mengetahui, Ketua Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Heru Sukanto, S.T,M.T. NIP iii

3 iv

4 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya, sehingga dalam penyusunan proyek akhir yang berjudul Rancang Bangun Rangka Mesin Pencacah Plastik Kemasan ini dapat selesai dengan baik. Laporan proyek akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pada kesempatan ini mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya atas terselesaikannya Proyek Akhir ini, kepada : 1. Orang tuaku dan kakak-kakakku tercinta yang telah memberikan dorongan dari segi moral maupun material. 2. Bapak Heru Sukanto, ST,MT. selaku Ketua Program D3 Teknik Mesin UNS 3. Bapak Didik Djoko Susilo, ST,MT. selaku Pembimbing I. 4. Bapak Ir.Wijang Wisnu Raharjo, MT. selaku Pembimbing II.. 5. Teman-teman satu angkatan yang telah memberi bantuan dalam segala hal. 6. Semua pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu baik langsung maupun tidak langsung, yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan Proyek Akhir dan penulisan Laporan Proyek Akhir. Dalam penyusunan laporan proyek akhir ini masih banyak kesalahan dan kekurangan, maka dari itu sangat diharapkan saran dan kritik yang dapat membangun agar laporan ini menjadi sempurna. Semoga laporan Proyek Akhir ini dapat berguna bagi semua pihak. Surakarta, Juli 2012 Penyusun v

5 Budi Prasetyo, 2012, Rancang Bangun Rangka Mesin Pencacah Plastik Kemasan. ABSTRAK Tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang dan membuat rangka mesin pencacah plastik kemasan yang aman. Tahap pembuatan rangka adalah perencanaan perhitungan, pemilihan material yang tepat untuk meminimalkan biaya, dan pembuatan rangka.proses penyambungan rangka mesin pencacah plastik kemasan ini menggunakan proses pengelasan las listrik. Pembuatan rangka dimulai dengan pemotongan plat. Plat yang digunakan sebagai dudukan motor penggerak, proses pembuatan lubangnya menggunakan mesin frais dan plat yang digunakan sebagai dudukan alat pencacah, proses pembuatan lubangnya menggunakan mesin bor. Selanjutnya menggabungkan plat-plat yang sudah sesuai kegunaan dengan cara mengelas.rangka mesin pencacah plastik kemasan ini menggunakan bahan besi profil L ST 37 dengan ukuran 50x50x5 mm. Dimensi dari rangka adalah 800x400x450 mm. Dari perhitungan, rangka ini aman untuk menahan beban 210 N. vi

6 DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL... i HALAMAN JUDUL... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii SALINAN BERITA ACARA PENDADARAN... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan dan Manfaat Sistematika Penulisan... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1 Rangka Pengertian Rangka Prinsip Statika Analisa Kekuatan Rangka Pengelasan Pengertian Las Klasifikasi Cara Pengelasan Jenis Sambungan Las Perencanaan Kekuatan Sambungan Las Sambungan Baut BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Skema dan Prinsip Kerja Alat Perencanaan Konstruksi Rangka Perencanaan Pengelasan Perencanaan Sambungan Baut BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Proses Pembuatan Proses Pembuatan Rangka Pembuatan Dudukan Motor Penggerak Proses Pembuatan Cover Rangka Proses Pembuatan Box Proses Pengeboran commit dan to Pengelasan user Mur vii

7 4.1.6 Proses Penggerindaan Proses Pengecatan Proses Perakitan Estimasi Biaya Perhitungan Biaya Proses Permesinan Material Rangka BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xi LAMPIRAN viii

8 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Rincian Waktu Proses Pengecatan Tabel 4.2 Waktu Proses Perakitan Tabel 4.3 Rincian Biaya Permesinan Tabel 4.4 Daftar Harga Material Rangka ix

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Tumpuan roll... 4 Gambar 2.2 Tumpuan sendi... 4 Gambar 2.3 Tumpuan jepit... 4 Gambar 2.4 Gaya normal positif... 5 Gambar 2.5 Gaya normal negatif... 5 Gambar 2.6 Gaya geser positif... 5 Gambar 2.7 Gaya geser negatif... 5 Gambar 2.8 Momen lentur positif... 6 Gambar 2.9 Momen lentur negatif... 6 Gambar 2.10 Balok statik tidak tertentu... 7 Gambar 2.11 Sambungan las butt joint... 9 Gambar 2.12 Sambungan las lap joint... 9 Gambar 2.13 Sambungan las T-joint... 9 Gambar 2.14 Sambungan las corner joint... 9 Gambar 2.15 Sambungan las edge joint Gambar 3.1 Konstruksi alat pencacah plastik kemasan Gambar 3.2 Sketsa Rangka Gambar 3.3 Analisa tegangan puli Gambar 3.4 Analisa uraian gaya pada puli Gambar 3.5 Dimensi rangka Gambar 3.6 Gaya Yang Bekerja Pada Batang GM Gambar 3.7 Diagram Gaya Batang AD Gambar 3.8 Bentuk Pengelasan Gambar 4.1 Gambar Desain Rangka Gambar 4.2 Hasil Pengerjaan Rangka Gambar 4.3 Gambar Desain Dudukan Motor Penggerak Gambar 4.4 Hasil Pengerjaan Dudukan Motor Penggerak Gambar 4.5 Gambar Desain Rangka Bagian Kiri Gambar 4.6 Gambar Desain Rangka Bagian Depan Gambar 4.7 Gambar Desain Rangka Bagian Kanan Gambar 4.8 Hasil Pengerjaan Cover Rangka Gambar 4.9 Gambar Desain Box Gambar 4.10 Hasil Pengerjaan Box Gambar 4.11 Hasil Pengeboran Gambar 4.12 Hasil Perakitan x

10 DAFTAR PUSTAKA Chu-Kia Wang, Ph.D.,1985, Pengantar Analisa Struktur Dengan Cara Matriks, Jakarta Ir. Rudy Gunawan, 1988, Tabel Profil Konstruksi Baja, Yogyakarta Khurmi and Ghuptha, 2005, Handbook Of Element Machine, Bandung xi

11 LAMPIRAN xii

12 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Salah satu bagian dari suatu mesin adalah rangka. Rangka berfungsi sebagai dudukan dari suatu alat. Agar rangka aman untuk digunakan harus dilakukan suatu perhitungan terhadap beban yang akan dikenakan ke rangka. Proses pemilihan material rangka juga mempengaruhi kekuatan dari rangka. Proses perhitungan dan pemilihan material yang salah akan berakibat rangka tidak mampu untuk menahan beban yang ada. Mesin pencacah plastik kemasan yang ada memerlukan rangka yang kuat dan kokoh. Hal tersebut diperlukan karena beban pada mesin pencacah plastik kemasan yang cukup besar. Beban tersebut didapat dari berat motor penggerak dan berat alat pencacah. Dari permasalahan diatas, maka proyek akhir ini mengambil tema : rancang bangun rangka mesin pencacah plastik kemasan. Tema tersebut diambil agar mesin pencacah plastik ini mempunyai rangka yang aman untuk digunakan Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah merancang dan membuat rangkamesin pencacah plastik kemasan Batasan Masalah Dalam judul proyek akhir rancang bangun rangkamesin pencacah plastik kemasan ini perhitungan dilakukan pada konstruksi rangka, sambungan baut, dan kekuatan las Tujuan dan Manfaat Tujuan Proyek Akhir Tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang dan membuat rangka mesin pencacah plastik kemasan yang aman Manfaat Proyek Akhir Manfaat dari proyek akhir commit ini adalah to user sebagai berikut :

13 2 a. Secara teoritis Dapat menerapkan ilmu yang telah dipelajari selama belajar di bangku kuliah serta dapat mengetahui langkah-langkah pembuatan rangka mesin pencacah plastik kemasan yang urut dan benar. b. Secara praktis Dapat merancang dan membuat rangka mesin pencacah plastik kemasan yang aman Sistematika penulisan Dalam penulisan laporan proyek akhir ini menggunakan sistematika penulisan sebagai berikut : Bab I Pendahuluan Dalam bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan. Bab II Dasar Teori Dalam bab ini berisi pembahasan mengenai konsep teori rangka, sambungan baut, dan sambungan las Bab III Perencanaan dan Gambar Dalam bab ini berisi pembahasan mengenai perhitungan perancangan rangka, sambungan las dan sambungan baut. Bab IV Pembuatan dan Pembahasan Dalam bab ini berisi pembahasan mengenai proses pembuatan rangka, perencanaan waktu permesinan, dan perhitungan biaya pembelian bahan. Bab V Penutup Dalam bab ini berisi kesimpulan dan saran.

14 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Rangka Pengertian rangka Rangka adalah struktur datar yang terdiri dari sejumlah batang-batang yang disambung-sambung satu dengan yang lain pada ujungnya dengan pen-pen luar, sehingga membentuk suatu rangka kokoh, gaya luar serta reaksinya dianggap terletak di bidang yang sama dan hanya bekerja pada tempat-tempat pen Prinsip statika Gaya dan momen yang bekerja berupa gaya atau momen luar dan gaya atau momen dalam. 1. Gaya luar Gaya luar adalah beban dan reaksi yang menciptakan kestabilan konstruksi. Persamaan gaya luar : F X = 0 F Y = 0 M = 0 Macam-macam gaya luar : 1. Beban a. Beban mati : beban tetap dan tidak dapat dipindahkan. Contoh : Berat konstruksi, Berat bangunan, dll. b. Beban hidup : beban sementara dan dapat dipindahkan. Contoh : Berat orang, Berat kendaraan, dll. c. Beban terpusat : garis kerja beban melalui satu titik. Contoh : Berat orang melalui kaki. d. Beban terbagi - Terbagi merata : beban terbagi sama pada setiap satuan luas. - Terbagi variasi : beban terbagi variasi pada setiap satuan luas. e. Beban momen : hasil kali gaya atau beban dengan jarak antara gaya atau beban dengan commit titik to user yang ditinjau.

15 4 f. Beban torsi : beban yang diakibatkan oleh torsi atau puntiran. 2. Reaksi Reaksi adalah gaya luar yang timbul pada penumpu suatu konstruksi akibat adanya beban yang dikenakan pada konstruksi tersebut. 3. Tumpuan a. Tumpuan rol atau penghubung : dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu. Gambar 2.1 Tumpuan roll b. Tumpuan sendi : dapat menahan gaya dalam segala arah. Gambar 2.2 Tumpuan sendi c. Tumpuan jepit : dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan momen. Gambar commit 2.3 to Tumpuan user jepit

16 5 2. Gaya dalam 1. Gaya normal : gaya dalam yang bekerja searah sumbu, tegak lurus penampang balok. - Gaya normal positif (+) jika sebagai gaya tarik. Gambar 2.4 Gaya normal positif - Gaya normal negatif (-) jika sebagai gaya desak. Gambar 2.5 Gaya normal negatif 2. Gaya geser atau lintang : gaya dalam yang bekerja tegak lurus sumbu balok. - Gaya geser dianggap positif (+) jika cenderung berputar searah jarum jam. Gambar 2.6 Gaya geser positif - Gaya geser dianggap negatif (-) jika cenderung berputar berlawanan jarum jam. Gambar 2.7 Gaya geser negatif 3. Momen lentur : gaya dalam yang mendukung lentur sumbu balok. - Momen lentur positif (+) jika cenderung membengkokan batang cekung ke atas.

17 6 Gambar 2.8 Momen lentur positif - Momen lentur negatif (-) jika cenderung membengkokan batang cembung ke atas. Gambar 2.9 Momen lentur negatif Analisa Kekuatan Rangka Bila gaya-gaya kelebihan yang dipilih dalam cara analisis gaya adalah reaksi-reaksi, penahan-penahan fisik yang berhubungan dengan reaksireaksi sisa harus dihilangkan dan balok asli diganti dengan sebuah balok statik tertentu dengan derajat yang lebih rendah yang menahan bebanbeban yang diterapkan dan gaya-gaya reaksi kelebihan. Sebagai contoh balok yang ujungnya terjepit atau dapat dianggap sebagai sebuah balok sederhana dengan derajat lebih rendah atau sebagai balok konsol dengan derajat lebih rendah. Karena sebuah balok sederhana secara struktur lebih mudah diamati dari sebuah balok konsul, maka pilihan pertama akan menhasilkan persamaan-persamaan simultan dalam keadaan yang lebih baik dalam sebuah penyelesaian dengan angka-angka. Gaya-gaya reaksi kelebihan ditentukan pertama-tama berdasarkan kenyataan bahwa perpindahan-perpindahan putar atau geser dalam arah-arah gaya kelebihan haruslah nol. Jadi, haruslah sedemikian rupa bahwa keduanya bersama dengan beban-beban yang diterapkan, akan menyebabkan kelandaian-kelandaian nol pada kedua ujung dari balok sederhana.

18 7 Setelah gaya-gaya reaksi kelebihan diperoleh, reaksi-reaksi lainnya ditentukan dari persyaratan-persyaratan statika dan diagram-diagram gaya geser dan momen dari balok yang asli dapat diperoleh. Umumnya, sebuah penyelesaian pertama-tama dapat diperoleh dengan menggunakan sekumpulan gaya-gaya kelebihan yang tepat, dan sebuah pemeriksaan kemudian dilakukan untuk mendapat kepastian bahwa persyaratan-persyaratan kesepadaan memuaskan dalam sebuah balok dengan derajat yang lebih rendah yang berbeda. Dalam kejadian pada balok ujung-ujungnya terjepit, R 1 dan R 2 dapat diperoleh pertama-tama dengan menggunakan balok sederhana dengan derajat yang lebih rendah, dan sebuah pemeriksaan dilakukan dengan memastiklan bahwa R 2 dan R 1 akan menyebabkan kelandaian dan lendutan nol pada ujung bebas dari balok konsol dengan derajat lebih rendah. Gambar 2.10 Balok statik tidak tertentu Untuk menyelesaikan permasalahan seperti gambar 2.10 menggunakan rumus : R 1 = ( 2.1 ) R 2 = ( 2.2 ) R 3 = ( 3a + b ) ( 2.3 )

19 8 2.2 Pengelasan R 4 = ( 3b + a ) ( 2.4 ) Pengertian las (Sumber : Chu-kia wang,ph.d, 1985 : 118) Lingkup pengenalan teknologi las meliputi : Perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa pesat, pipa saluran, kendaraan, rel, dan sebagainya. Disampung untuk pembuatan, poses las juga dapat dipergunakan untuk reparasi midal untuk mengisi lubang-lubang pada corcoran, membuat lapian keras pada perkakas, mempertebal bagian-bagian yang sudah aus dan macam-macam reparasi lainnya. Pengelasan bukan tujuan utama dari kontruksi, tapi hanya untuk sarana mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik. Berdasarkan definisi dari Duthche Industri Normen ( DIN ) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau paduan yang dilaksanakaan dalam keadaan lumer atau cair Klasifikasi cara pengelasan a. Pengelasan cair Cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau semburan api gas yang terbakar. b. Pengelasan tekan Cara pengelasan dimana sambungan dipansakan dan kemudian ditekan menjadi satu. c. Pematrian Cara pengelasan dimana sambungan diikat dan disatukan dengan menggunakan paduan lugam yang mempunyai titik cair rendah, dalam cara ini logam induk tidak mencair.

20 Jenis sambungan las a. Butt Joint Dua buah benda yang dilas berada dalam bidang yang sama. b. Lap Joint Gambar 2.11 Sambungan las butt joint Dua buah benda yang dilas berada pada bidang yang sama. c. T Joint Gambar 2.12 Sambungan las lap joint Benda yang dilas tegak lurus satu sama lain. Gambar 2.13 Sambungan las T-joint d. Corner joint Benda yang dilas lurus satu sama lain, tetapi pengelasan ilakukan pada sudutnya. Gambar commit 2.14 Sambungan to user las corner joint

21 10 e. Edge Joint Benda yang dilas pada bidang parallel, tetapi yang dilas pada ujungnya. Gambar 2.15 Sambungan las edge joint Perencanaan kekuatan sambungan las a. Tegangan geser ijin pada sambungan las τ s ijin = l x W ( 2.5 ) Dimana : τ s ijin = tegangan geser ijin sambungan las ( Kg/mm 2 ) l = panjang pengelasan ( mm ) W = beban yang bekerja pada sambungan las ( Kg ) b. Tegangan geser pada sambungan las τ s = m.ƽmƽ ( 2.6 ) Dimana : τ s = tegangan geser pada sambungan las ( Kg/mm 2 ) h = lebar pengelasan ( mm ) l = panjang pengelasan ( mm ) c. Penentuan aman tidaknya perencanaan pada sambungan dapat diketahui dengan melakukan perbandingan antara tegangan geser ijin bahan dengan tegangan geser sambungan las. τ s < τ s ijin Perbandingan diatas menunjukan bahwa perencanaan sambungan las aman.

22 Sambungan Baut Sambungan baut adalah sambungan yang menggunakan kontruksi ulir untuk mengikat dua atau lebih komponen permesinan. Sambungan baut merupakan jenis dari sambungan semi permanent (dapat dibongkar pasang). Sambungan baut terdiri dari 2 (dua) bagian, yakni Baut (Bolt), yakni yang memiliki ulir di bagian luar dan Mur (Nut), yakni yang memiliki ulir di bagian dalam. Ukuran dalam ulir biasanya disertakan dengan huruf (M) kemudian diikuti dengan diameter dan kisaranya. Sebagai contoh M10 x 1,5 artinya ulir dengan diameter luar 10 dan kisar jarak ulir = 1,5 mm. Perhitungan dalam perencanaan sambungan ulir antara lain menentukan besarnya diameter. Menghitung diameter baut dari gaya gesernya. F = x d c 2 x ( 2.7 ) dimana : d c = diameter baut (mm) F = gaya yang bekerja (N) = tegangan geser material ( N/mm 2 ).= safety factor

23 12 BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Prinsip Kerja Alat Crusher Motor bensin Rangka Gambar 3.1. Konstruksi Alat pencacah plastik kemasan. Mesin pencacah ini digunakan untuk mencacah plastik jenis LDPE ( Low density polyethylene ) yang mempunyai lapisan alumunium foil. Plastik ini biasanya dipakai untuk tempat makanan, plastik kemasan, dan botol-botol yang lembek. Prinsip kerja dari Alat pencacah plastik ini sebagai berikut : dengan menggunakan tenaga motor bensin 5.5 Hp, daya dari motor ini ditransmisikan menggunakan puli dan sabuk ke poros kepala pencacah. Putaran mesin direduksi dengan perbandingan puli 1:3 dan dihubungkan oleh sabuk dengan panjang 57 inchi. Material plastik dimasukkan melalui corong masukan yang kemudian diteruskan untuk dicacah, dimana pisaunya berjumlah 19 buah pisau yang terbagi dalam 6 pisau bergerak berputar mengikuti poros dan 13 buah pisau diam yang menempel di dalam rumah mesin pencacah. Melalui pisau tersebut plastik akan tercacah sehingga plastik menjadi menjadi ukuran 6mm 6mm. Potongan plastik yang sudah tercacah turun kebawah keluar melalui saringan untuk diteruskan dan ditampung pada wadah hasil cacahan.

24 Perencanaan konstruksi rangka M G Gambar 3.2 Sketsa rangka Direncanakan rangka bagian bawah untuk menyangga gaya-gaya yang bekerja dengan spesifikasi sebagai berikut: - Berat motor penggerak : 16 kg - Diameter puli motor : 200 mm - Daya motor : 5,5 Hp / 4100 watt dengan Putaran mesin : 2600 rpm - Jarak poros mesin ke poros crusher : 540 mm - Koefisien gesek (" ) = 0,3 dan = 16 - Sudut kontak puli ( ) = 5,4 dengan = 2,95 rad - Kecepatan linear sabuk ( v )= 7,27 m/s (,, dan v di dapat dari perhitungan sabuk dan puli). a. Perhitungan gaya yang bekerja pada motor. 1. Torsi pada motor T p = rƽ%7 mi082 = es9/ Ė)N1k6o,7i0827 rƽ%7 mi082 = 15,066 N.m *=. *=..,N1k6o,es9/ Ė) *=.rƽ%7 mi0827 T p = N.mm

25 14 2. Tarikan sisi kencang dan sisi kendor ( T 1 dan T 2 ) Gambar 3.3 Analisa tegangan puli 2.3 log ( ) = ".. Tâan Tâ 2.3 log ( ) = 0,3. 3,07. cosec log ( ) = 3,34 log ( ) = 1,45 ( ) = antilog 1,45 = 28,42 T 1 = 28,42 T 2 T p = ( T 1 T 2 ). v = ( 28,42 T 2 T 2 ). 7, = 27,42 T 2 x 7, = 199,35 T 2 T 2 = 75,57 N T 1 = 28,42 x T 2 = 28,42 x 75,57 = 2147,8 N

26 15 3. Gaya pada puli motor Gambar 3.4 Analisa uraian gaya pada puli Gaya vertikal: T 1V = T 1 cos α = 2147,8 cos 47 = 2147,8. 0,68 = 1460,5 N T 2V = T 1 sin α = 75,57 sin 36 = 75,57. 0,58 = 43,84 N W pulley = m. g = 0,5. 10 = 5 N F total = T 1V T 2V + W pulley = 1460,5 43, = 1421,6 N Gaya horisontal: F h = T 1 sin α T 2 cos α = 1460,5 sin 47 43,84 cos 36 = 1460,5. 0,68 43,84. 0,8 = 993,14 35,07 = 958,07 N 4. Gaya pada motor N1k6o,c7i082rƼ%rƼ% F motor = = y *=.7i0827 = 75,3 N F total = F motor + W motor = 75, = 235,3 N Gaya yang terbesar dari gaya pada motor yaitu sebesar 1421,6 N

27 16 b. Reaksi gaya pada rangka bagian bawah G M Gambar 3.5 Dimensi rangka pada dudukan motor Beban diambil dari gaya terbesar yang mengenai rangka bagian bawah yaitu sebesar 1421,6 N 1. Analisa batang GM 1421,6 M G M M R GX R MX R GY R MY Gambar 3.6 Gaya yang bekerja pada batang GM Perhitungan : M G = = N1k6o,es9/ Ė)*=.N1k6o,,rƼ%.*=.*=.c.*=.*=.c es9/ Ė)c 7 mi082 = Nmm

28 17 M M = = N1k6o,es9/ Ė)*=.N1k6o,,rƼ%.*=.*=.c.*=.*=.c es9/ Ė)c7mi082 = Nmm R G = = (3a + b ) N1k6o,es9/ Ė)*=.N1k6o,,rƼ%. *=.*=.c es9/ Ė)c 7 mi082 ( ) = 4N1k6o, rƽ%tc mi0827 mi082 N1k6o,N1k6o,*=.c mi0827 mi0827 mi082 ( 900 ) = 710,8 N R M = = (3b + a ) N1k6o,es9/ Ė)*=.N1k6o,,rƼ%. *=.*=.c es9/ Ė)c 7 mi082 ( ) = 4N1k6o, rƽ%tc mi0827 mi082 N1k6o,N1k6o,*=.c mi0827 mi0827 mi082 ( 900 ) = 710,8 N M P = R G. 225 M G = 710, = Nmm

29 18 Diagram gaya : 1. Tegangan pada rangka Gambar 3.7 Diagram gaya batang GM Rangka yang ingin dipakai profil L st 37 - Dimensi rangka = 50 x 50 x 5 mm - Momen inersia ( I ) I X = I Y = 11 cm 4 = mm 4 ( Tabel profil konstruksi baja Ir. Rudi Gunawan, 36 ) - Jarak titik berat y = *=. ( ) = y = 10,65 mm es9/ Ė)c *=.7 mi082*=.c = *=. c 7i082 es9/ Ė)c N1k6o, 7mi082 - Beban maksimum ( M max ) = Nmm - Tegangan tarik maksimum (f max ) = 370 N/mm 2 - Faktor keamanan (S f ) = 4 - Tegangan tarik ijin (f ci ) = x = 47mi082 = 92,5 N/mm2 es9/ Ė) - Tegangan tarik pada rangka (f c ) = x 4 rƽ%c N1k6o,7 mi082,rƽ%c = N1k6o,N1k6o,7i0827i0827i0827 = 7,74 N/mm 2

30 19 Jadi karena f ci > f c maka pemilihan material rangka dengan bahan profil L ST 37 dengan dimensi 50mm x 50mm x 5mm aman untuk menahan beban. 3.3 Perencanaan pengelasan Gambar 3.8 Bentuk pengelasan Dari data hasil perhitungan diatas diambil beban terberat untuk dilakukan perhitungan yaitu pada titik M yaitu 1421,6 N. Data : b = 45 mm l = 50 mm e = 225 mm P = 1421,6 N safety factor = 4 47mi082 = = 92,5 kg/mm2 es9/ Ė) Menghitung tebal / lebar pengelasan : Mencari x dan y pada titik G x = y = = c7mi082 *=. ( ) *=. ( c7i082 es9/ Ė)c ) = 13,15 = es9/ Ė)c *=. ( ) *=. ( c7i082 es9/ Ė)c ) = 10,65 R 2 = *=. + *=. = 13,15 *=. + 10,65 *=. = 286,35

31 20 = 16,92 cos = = N1k6o,,N1k6o,c N1k6o,rƼ%, *=. = 0,778 Momen inersia I = t ( ) rƽ%. = t (es9/ Ė)c c 7 mi082) rƽ%.es9/ Ė)c.c7mi082 N1k6o,*=. ( ) N1k6o,*=. (c7i082 es9/ Ė)c ) = t Throat area tn1k6o,es9/ Ė)c7i082rƼ%*=.c 7i082 4c mi0827 mi0827 = 44803,17 t N1k6o,N1k6o,es9/ Ė)7mi082 A = t. l + t. b = t.( l + b ) = t. ( ) = 95t Gaya geser langsung N1k6o, = = N1k6o,es9/ Ė)*=.N1k6o,,rƼ% c. = N1k6o,es9/ Ė), rƽ% N/mm2 *=. = N1k6o,es9/ Ė)*=.N1k6o,,rƼ% *=.*=.c N1k6o,rƼ%, *=. N1k6o,*=.7 mi082,4 = = es9/ Ė)es9/ Ė)t7i082,N1k6o,4 N/mm2 Resultan dari gaya geser maksimum = ( N1k6o, ) *=. + ( *=. ) *=. + 2 N1k6o, *=. cos 92,5 = N1k6o,es9/ Ė), rƽ% 92,5 = N1k6o,4rƼ%*=.es9/ Ė),c c 92,5 = N1k6o, *=.,4rƼ% Maka s = 0,707 x t + N1k6o,*=.7 mi082,4 = N1k6o, *=.,4rƼ% *=.,c = 1,44 = 0,707 x 1,44 = 1,01 mm + 2. N1k6o,es9/ Ė), rƽ% Jadi tebal pengelasannya sebesar 1,01 mm.. N1k6o,*=.7 mi082,4. 0, Perencanaan Sambungan Baut Dudukan motor penggerak - Daya motor = 5,5 HP = 4100 w - Putaran mesin maksimal = 2600 rpm - Tegangan sisi kencang yang menyebabkan geseran W se = 1460,5 N - Safety factor = 2

32 21 - Material baut menggunakan St 42 dengan baut = 420 N/mm 2, baut = 250 N/mm 2 Perhitungan Diameter : Dihitung dari tegangan geser ijin materialnya. W = es9/ Ė). *= ,5 = es9/ Ė). *=.. *=.c 7 mi082 *=. 1460,5 = 98,125. *=. *=. N1k6o,es9/ Ė)rƼ%7 mi082,c = t,n1k6o,*=.c = 14,88 = 3,85 à M5 ( lampiran 1 ) Dari pabrikan motor penggerak, diameter lubang bautnya adalah M10.

33 22 BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Proses Pembuatan Proses Pembuatan Rangka Gambar 4.1 Gambar desain rangka Rangka penopang dibuat dari plat L dengan ukuran 50 x 50 x 5 mm. Proses pembuatan rangka adalah sebagai berikut : a) Memotong plat L dengan panjang 800 mm sebanyak 4 buah untuk membuat rangka bagian bawah. b) Memotong plat L dengan panjang 450 mm sebanyak 4 buah untuk membuat tinggi dudukan crusher c) Memotong plat L dengan panjang 300 mm sebanyak 2 buah untuk membuat panjang dudukan crusher

34 23 d) Memotong plat L dengan panjang 150mm sebanyak 6 buah untuk membuat tinggi dudukan motor bensin. e) Memotong plat L dengan panjang 400 mm sebanyak 6 buah untuk membuat lebar dudukan mesin. f) Memotong plat L dengan panjang 265mm sebanyak 1 buah untuk membuat lebar dudukan crusher. g) Penggabungan plat L yang telah dipotong dilakukan dengan proses pengelasan menggunakan las listrik. Rangka ini berfungsi untuk menopang seluruh berat dari mesin ini sendiri. Dimensi dari rangka dibuat sedemikian rupa sesuai dengan dimensi motor penggerak dan kepala crushing. Gambar 4.2 Hasil pengerjaan rangka Perhitungan waktu proses pemotongan dan pengelasan rangka : Proses pemotongan plat untuk rangka menggunakan gerinda potong dan membutuhkan waktu 60 menit. Proses pengelasan. Pada pengelasan landasan rangka digunakan elektroda E6012 diameter 2.5 mm dan panjangnya 350 mm dengan waktu 7 menit untuk menghabiskan 1 elektroda mampu digunakan untuk mengelas

35 24 sepanjang 300 mm. Berikut dapat dilihat waktu proses pengelasan landasan rangka. Total panjang pengelasan = 6230 mm Jumlah elektroda yang digunakan = panjang total / 300 mm = 6230 / 300 = 20,76 batang = 21 batang elektroda Waktu pengelasan = 21 batang x waktu untuk 1 elektroda = 21 x 7 = 147 menit Jadi waktu proses pemotongan dan pengelasan rangka = = 207 menit = 3 jam 27 menit Pembuatan Dudukan Motor Penggerak Gambar 4.3 Gambar desain dudukan motor penggerak Dudukan motor penggerak dibuat dari plat L dengan ukuran 50 x 50 x 5 mm. Proses pembuatan dudukan motor penggerak adalah sebagai berikut : a) Memotong plat L dengan panjang 500 mm sebanyak 2 buah untuk dudukan motor bensin.

36 25 b) Kemudian plat L tersebut dibor. c) Membuat slot menggunakan mesin milling d) Penggabungan plat L dilakukan dengan proses pengelasan menggunakan las listrik. Plat tersebut dilas dengan rangka di kedua ujungnya Slot berfungsi agar motor penggerak bisa digeser-geser saat mengatur kencang kendornya v-belt saat di setting dengan pulley poros pisau potong. Elektroda yang digunakan dalam proses pengelasan adalah tipe E6012. Pembuatan dudukan ini berfungsi untuk menopang berat dari motor penggerak dan untuk mempermudah dalam penyettingan kencang kendornya v- belt dengan cara menggeser baut motor penggerak sesuai dengan slot yang telah dibuat. Perhitungan pembuatan slot pasak pada dudukan: Dept of cut ( kedalaman pemotongan ) t &* = 6 = Ǵ6 = &* = 0.5 mm t = 6 = 6 = &* = 0.5 mm t = 6 = 6&* = &* = 0.5 mm t Ǵ = 6 = &*6Ƽ = &* = 0.5 mm Kecepatan potong ( V ) Feed motion ( s ) = interpolasi dari table turning cutting speeds. Jusz Herman & Eduard Scharcus. Westerman tables V Ƽ. 6Ƽ.Ǵ = 6 Ƽ. 6Ƽ.Ǵ Ǵ6 Ƽ.&* Ƽ.Ǵ = x (-8) = 0.4V 32 x = 0.4V 12,8-0.4V = V = -12

37 26 V = 6&* = 30 m/min 6Ƽ.Ǵ V = Ƽ Ƽ n = Ƽ Ƽ n =.&*Ǵ Ǵ n = Ƽ = rev/min &*. Maka rpm yang dipakai pada mesin milling supaya aman adalah 145 rev/min Waktu pembuatan slot T = T = Ǵ &*Ǵ Ƽ. T = ƼƼ = 4.13 menit = 4 menit 8 detik, Karena ada 4 slot maka total waktu yang dibutuhkan yaitu Waktu total = 4 x 4 menit 8 detik = 16 menit 32 detik. Gambar 4.4 Hasil pengerjaan dudukan motor penggerak

38 Proses Pembuatan Cover Rangka Gambar 4.5 Gambar desain cover rangka bagian kiri Gambar 4.6 Gambar desain cover rangka bagian depan

39 28 Gambar 4.7 Gambar desain cover rangka bagian kanan Cover ini dibuat dari plat besi dengan tebal 0.8 mm. Proses pembuatan cover rangka adalah sebagai berikut : a) Memotong plat dengan ukuran 33cm x 25.5cm sebanyak 1 buah untuk cover belakang dengan menggunakan cutting plate machine dan gunting plat. b) Memotong plat dengan ukuran 36cm x 34cm sebanyak 1 buah untuk cover samping kiri. c) Memotong plat dengan ukuran 22cm x 34cm sebanyak 1 buah untuk cover samping kanan. d) Memotong plat dengan ukuran 29cm x 32cm lalu pada salah satu ujung plat di bending sebanyak 1 buah untuk cover penutup box hasil cacahan. e) Mengebor dengan mata bor ø5mm pada ujung-ujungnya untuk tempat baut f) Memasangkan cover pada rangka.

40 29 Fungsi dari cover ini adalah agar hasil dari cacahan plastik kemasan tidak berterbangan kemana - mana. Cover ini juga menggambarkan penampilan dari mesin ini sehingga dibuat semenarik mungkin. Perhitungan waktu pemotongan dan pengeboran plat untuk cover : Proses pemotongan plat menggunakan cutting plate machine membutuhkan waktu 15 menit. Proses pengeboran dengan mata bor ø5mm. Diketahui : l = 0,8 mm d = Ø5 mm S r n = 0,1 mm/put = 330 rpm Waktu pengeboran : T m = Â2Ėvo Â2Ėver,. Ƽ. Ƽ,. = Ƽ,&*.Ƽ = 0,07 menit Waktu setting total (T s ) = 20 menit Waktu pengukuran total (T u ) = 20 menit Total waktu pengerjaan bor = (T m x 2+ T s + T u ) = (0,07 x ) = 40,84 menit. Jadi waktu total pemotongan dan pengeboran untuk cover rangka adalah Waktu total pengerjaan cover = waktu pemotongan + waktu pengerjaan bor = 15 menit + 40,43 menit = 55,84 menit

41 30 Gambar 4.8 Hasil pengerjaan cover rangka Proses Pembuatan Box Gambar 4.9 Gambar desain box Box ini dibuat dari plat besi dengan tebal 0.8mm. Proses pembuatan box (wadah hasil cacahan) adalah sebagai berikut : a) Memotong plat dengan ukuran 125 mm x 245 mm sebanyak 2 buah untuk box bagian depan dan belakang. b) Memotong plat dengan ukuran 125 mm x 395 mm sebanyak 2 buah untuk box bagian samping. c) Memotong plat dengan ukuran 135 mm x 255 mm sebanyak 1 buah untuk box bagian bawah. d) Menggabungkan plat yang telah dipotong menggunakan las listrik.

42 31 e) Mengebor ø3,5 mm pada salah satu bagian ujung box sebanyak 2 buah untuk tempat pemasangan pegangan box. Box ini mempunyai fungsi sebagai tempat penampungan hasil pencacahan plastik. Selain agar hasil cacahan tidak berserakan dimana mana, box ini juga memudahkan dalam pengambilan hasil cacahan plastik. Perhitungan waktu pemotongan, pengeboran, dan pengelasan plat untuk pembuatan box ( wadah hasil cacahan ) : Proses pemotongan plat menggunakan cutting plate machine membutuhkan waktu 17 menit. Proses pengeboran dengan mata bor ø3,5 mm.. Diketahui : l = 0,8 mm d = Ø3,5 mm S r n = 0,1 mm/put = 330 rpm Waktu pengeboran : T m = Â2Ėvo Â2Ėver,. Ƽ. Ƽ,., = Ƽ,&*.Ƽ = 0,056 menit Waktu setting total (T s ) = 5 menit Waktu pengukuran total (T u ) = 8 menit Total waktu pengerjaan bor = (T m x 2+ T s + T u ) = (0,056 x ) = 13,11 menit. Proses pengelasan. Pada pengelasan landasan rangka digunakan elektroda E6012 diameter 2.5 mm dan panjangnya 350 mm dengan waktu 7 menit

43 32 untuk menghabiskan 1 elektroda mampu digunakan untuk mengelas sepanjang 300 mm. Berikut dapat dilihat waktu proses pengelasan landasan rangka. Total panjang pengelasan = 145 mm Jumlah elektroda yang digunakan = panjang total / 300mm = 145 / 300 = 0,48 batang = 1 batang elektroda Waktu pengelasan = 1 batang x waktu untuk 1 elektroda = 1 x 7 = 7 menit Jadi waktu proses pengerjaan box = , = 37,11 menit Gambar 4.10 Hasil pengerjaan box Proses Pengeboran dan Pengelasan Mur Rangka dibor untuk tempat mengencangkan cover pada rangka. Proses pengeboran rangka adalah sebagai berikut :

44 33 a) Mengebor rangka menggunakan mata bor ø5mm. b) Pengeboran rangka disesuaikan dengan lubang pada cover yang telah dibuat. c) Mengelas mur pada lubang rangka yang telah dibuat untuk mempermudah pemasangan baut saat mengencangkan cover dengan rangka. Perhitungan waktu pengeboran rangka dan pengelasan mur : Proses pengeboran dengan mata bor ø5mm.. Diketahui : l = 5 mm d = Ø5 mm S r n = 0,1 mm/put = 330 rpm Waktu pengeboran : T m = Â2Ėvo Â2Ėver,. Ƽ,. = Ƽ,&*.Ƽ = 0,2 menit Waktu setting total (T s ) = 12 menit Waktu pengukuran total (T u ) = 20 menit Total waktu pengerjaan bor = (T m x 12+ T s + T u ) = (0,2 x ) = 34,4 menit. Proses pengelasan. Pada pengelasan landasan rangka digunakan elektroda E6012 diameter 2.5 mm dan panjangnya 350 mm dengan waktu 7 menit untuk menghabiskan 1 elektroda mampu digunakan untuk mengelas

45 34 sepanjang 300 mm. Berikut dapat dilihat waktu proses pengelasan landasan rangka. Total panjang pengelasan = 55 mm Jumlah elektroda yang digunakan = panjang total / 300 mm = 55 / 300 = 0,18 batang Waktu pengelasan = 0,18 batang x waktu untuk 1 elektroda = 0,18 x 7 = 1,3 menit Jadi waktu proses pengerjaan = ,3 = 35,7 menit Gambar 4.11 Hasil pengeboran Proses Penggerindaan Penggerindaan dilakukan untuk menghaluskan permukaan material dari tatal dan sisa pengelasan. Waktu total yang dibutuhkan untuk penggerindaan tatal dan sisa pengelasan adalah 60 menit atau 1 jam.

46 Proses Pengecatan a) Mengamplas dengan menggunakan amplas kasar pada seluruh bagian yang akan dilapisi dengan cat, guna menghilangkan korosi pada permukaannya. b) Proses selanjutnya adalah proses pendempulan, proses ini berguna untuk menutup bagian-bagian yang berlubang atau tidak rata seperti pada hasil pengelasan. c) Jika benda sudah kering kemudian mengamplas dempulan menggunakan amplas halus. Selanjutnya benda dicuci menggunakan air yang mengalir supaya bersih. d) Setelah bersih dan kering benda di poxy untuk memperoleh warna dasar dan agar tidak mudah terkorosi dengan udara sekitar. e) Mengamplas benda hasil poxy menggunakan amplas halus supaya benar-benar halus, sehingga pada waktu pengecatan akan didapatkan hasil memuaskan, kemudian mencuci kembali menggunakan air dan dijemur sampai kering. f) Mengecat benda jika benda sudah kering, warna cat untuk cover berwarna putih dan warna cat untuk rangka berwarna biru. Pengecatan ini berfungsi sebagai pelindung mesin dari korosi udara luar sehingga tidak mudah berkarat. Pengecatan ini juga untuk penampilan dari mesin ini sendiri, sehingga dibuat semenarik mungkin. Pengerjaan proses pengecatan membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menghasilkan hasil pengecatan yang sempurna. Dibawah dapat dilihat waktu proses pengecatan sebagai berikut : Tabel 4.1 Rincian waktu proses pengecatan No. Langkah Pengerjaan Waktu(menit) 1 Persiapan peralatan 20 2 Waktu pendempulan 30 2 Waktu pengamplasan dan pembersihan komponen rangka 60 3 Waktu pengisian ulang cat 30 4 Waktu proses pengecatan 60 5 Pemeriksaan akhir 15 Total waktu akhir pengecatan 215

47 36 Proses pengeringan hasil pengecatan tidak dimasukkan dalam perhitungan proses pengerjaan, karena proses pengeringan dilakukan secara alami. Total waktu akhir pengecatan yang dilakukan adalah 215 menit atau 3,6 jam Proses Perakitan Setelah proses pengecatan selesai dan sudah kering maka selanjutnya dilakukan perakitan dari part part yang telah dicat tadi. Tahap tahap yang dilakukan dalam proses perakitan adalah sebagai berikut : a) Memasang kepala crushing pada rangka. b) Memasang motor penggerak pada dudukan motor penggerak. c) Memasang pulley pada motor penggerak. d) Memasang dan menyetel v-belt pada pulley motor penggerak yang disambungkan pada pulley kepala crushing. e) Memasang cover rangka dan cover belt. f) Memasang corong inputan dan memasang box. Proses perakitan dan perhitungan waktu perakitan part mesin pencacah plastik bekas kemasan dengan penggerak motor bensin adalah proses pembautan. Proses pembautan memerlukan waktu dalam pemasanganya, dapat dilihat sebagai berikut : Waktu pembautan = Rata-rata waktu pembautan x Jumlah baut = 0,8 menit x 18 buah = 14,4 menit = 15 menit Besarnya waktu perakitan dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.2. Waktu proses perakitan No. Langkah Pengerjaan Waktu(menit) 1 Persiapan gambar 10 2 Persiapan peralatan 10 3 Waktu penggantian alat bantu 15 4 Waktu penyatuan antar komponen 20 5 Waktu pemasangan komponen dan pembautan 15 6 Pemeriksaan akhir 15 Total waktu akhir perakitan 85

48 37 Jadi jumlah total waktu proses perakitan yang dibutuhkan untuk merakit part part pada mesin pencacah plastik kemasan adalah 85 menit atau 1 jam 25 menit. Gambar 4.12 Hasil perakitan 4.2 Estimasi Biaya Perhitungan Biaya Proses Permesinan Perhitungan biaya permesinan dikenakan biaya Rp untuk 1 operator. Biaya permesinan pengerjaan rangka adalah sebagai berikut : Tabel 4.3. Rincian biaya permesinan No. Mesin yang digunakan Waktu operasi ( jam) Harga/jam ( Rp ) Total biaya ( Rp ) 1 Gerinda potong Mesin bending 0, Cutting plate machine 0, Gerinda permukaan Las listrik 2, Mesin bor 1, Mesin milling 0, Kompresor+alat pengecatan 3, Total 10, Jadi biaya total permesinan adalah Rp

49 38 Total waktu manufaktur = Waktu permesinan + Waktu perakitan + Waktu pengecatan = 654,72 menit + 85 menit menit = 954,72 menit = 15,912 jam Biaya operator = Upah operator/jam x Jumlah operator x Total waktu permesinan = Rp x 1 x 15,912 jam = Rp Maka Total biaya bengkel adalah : Biaya bengkel = Total biaya permesinan + Biaya operator = Rp Rp = Rp Jadi total biaya bengkel adalah Rp Material Rangka Pada pengerjaan rangka mesin pencacah plastik kemasan ini dibutuhkan biaya untuk membeli material dan alat yang digunakan lainnya. Oleh karena itu untuk mengetahui besarnya biaya yang dibutuhkan untuk pembelian material yang dibutuhkan dapat dilihat pada tabel dibawah. Tabel 4.4. Daftar harga komponen rangka NO Komponen Jumlah Harga satuan ( Rp ) Total ( Rp ) 1 Plat L 50 mm x 50 mm x 5 mm Besi plat Cat dan tiner Amplas Elektroda Total Jadi biaya total pembuatan rangka mesin pencacah plastik kemasan adalah sebagai berikut : Biaya total pembuatan rangka = Biaya material + Biaya bengkel = Rp Rp = Rp

50 48 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan dari hasil pembuatan rangka mesin pencacah plastik kemasan ini memiliki spesifikasi: 1. Dimensi rangka adalah 800x400x450 mm. 2. Bahan ST37 profil L 50 x 50 x 5 mm. 3. Mampu untuk menahan beban sebesar 210 N. 5.2 Saran Untuk memperlancar dalam proses pengerjaan proyek akhir rancang bangun rangka mesin pencacah plastik kemasan maka hasil pengelasan harus baik agar rangka tidak mudah patah.