HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 Gambar 14. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar mesin sortasi buah manggis hasil rancangan dapat dilihat dalam Bak penampung mutu super Bak penampung mutu 1 Unit pengolahan citra Mangkuk dan sistem transportasi Solenoid DC12V Bak penampung mutu 2 Reducer 1: 40 Unit pengolahan ultrasonik Gambar 14 Mesin sortasi hasil rancangan. Daya Penggerak yang Digunakan Setelah dilakukan perhitungan kebutuhan daya, maka dibutuhkan daya penggerak sebesar 0.21 HP dengan putaran yang diinginkan sebesar 5 rpm. Karena sulit didapat motor penggerak dengan daya tersebut maka dipilih motor penggerak 3 fasa dengan putaran 1405 rpm berdaya 0.5 HP, motor listrik dipilih karena banyak dipasaran, murah dan tersedia daya yang kecil. Karena putaran motor terlalu besar oleh karena itu digunakan perbandingan putaran menggunakan puli dan pereduksi putaran dengan perbandingan putaran 1:40 sehingga didapatkan kecepatan putar rantai konveyor yang diinginkan yaitu 5 rpm dengan menggunakan perbandingan reduksi, seperti ditampilkan dalam Gambar 15 serta dalam Lampiran 11. Untuk mendapatkan perbandingan putaran penggerak reducer diasumsikan putaran motor penggerak (n 1 ) = 1405 rpm, diameter puli penggerak (d p ) = 60 mm dan diameter puli yang digerakkan (D b ) = 160 mm, sehingga didapat perbandingan putaran puli untuk menggerakkan reducer (n 2 ) sebagai berikut:

2 56 n D 1 p = = = n2 = n d n 60 n 2 p rpm sehingga didapat putaran puli untuk menggerakkan reducer sebesar rpm, karena reducer mempunyai perbandingan 1:40 maka keluaran reducer sebesar rpm. Untuk mendapatkan perbandingan putaran penggerak konveyor diasumsikan putaran reducer (n 1 ) =13.17 rpm, diameter puli penggerak (d p ) = 60 mm dan diameter puli yang digerakkan (D b ) = 160 mm, maka kecepatan putar rantai konveyor adalah: n D 1 p = = = n2 = n d n 60 n 2 p rpm sehingga didapat kecepatan putar konveyor sebesar 4.93 rpm = 5 rpm. Gambar 15 Motor listrik dan reducer yang dipilih. Transmisi Sabuk Gilir Berdasarkan hasil perhitungan dalam merencanakan sabuk gilir, untuk sabuk gilir penggerak reducer dipilih dengan nomor nominal 350H yang mempunyai panjang jarak bagi sabuk mm, lebar 25.4 mm dan sabuk tersebut mempunyai gigi sebanyak 70 buah. Untuk puli hasil perhitungan didapat puli penggerak mempunyai diameter 60 mm dengan jumlah gigi sebanyak 16 buah sedangkan untuk puli yang digerakkan mempunyai diameter 160 mm dengan jumlah gigi sebanyak 41 buah untuk lebar puli yang dihitung dengan jarak sumbu poros antara dan mm (Gambar 16).

3 57 Sabuk gilir 350H Puli penggerak (d p ) Ø 60 mm, 16 gigi. Gambar 16 Transmisi sabuk gilir penggerak reducer. Sedangkan hasil perhitungan sabuk gilir penggerak konveyor dipilih sabuk dengan nomor nominal 410H dengan jumlah gigi 82 buah dan panjang sabuknya mm serta lebar gigi sabuk 25.4 mm. Untuk puli hasil perhitungan didapat jumlah gigi puli penggerak sebanyak 16 dengan diameter 60 mm dan dan puli yang digerakkan sebanyak 41 dengan diameter 160 mm seperti terlihat dalam Gambar 17. Puli yang digerakkan (D p ) Ø 160 mm, 41 gigi Pasak pengunci puli Puli yang digerakkan (D p ) Ø 160 mm, 41 gigi Puli penggerak (d p ) Ø 60 mm, 16 gigi Sabuk gilir 410H Gambar 17 Transmisi sabuk gilir penggerak konveyor. Kesulitan dalam desain ini ditemui ketika mencari puli gigi 16 dan gigi 41 yang membutuhkan waktu karena sulit mencari puli yang dimaksud, untuk pemasangan ke poros motor serta reducer tidak mengalami kesulitan. Puli dibuatkan lubang poros sesuai dengan diameter poros motor dan reducer yaitu 25 mm, untuk lebar

4 58 gigi puli yang didapat di pasaran adalah mm sesuai dengan hasil perhitungan. Poros dengan Beban Puntir dan Pasak Poros dipergunakan sebagai penumpu sproket pengiring dan penerus putaran, agar sproket tidak bergeser ketika terjadi hentakan diperlukan pemasangan pasak. Dalam perhitungan poros dengan beban puntir dipilih poros dengan bahan S45C yang mempunyai kekuatan tarik 58 kg/mm 2 kemudian untuk diameter poros sebesar 31.5 mm dengan jari-jari filet 1.75 mm. Untuk pasak yang direncanakan berukuran 10 mm 8 mm dengan alur pasak 10 mm 8 mm 1.14 (filet) yang berbahan S55C-D (dicelup dingin tanpa dilunakkan) dengan kekuatan tarik sebesar 72 kg/mm 2 dan panjang pasak aktif 31.5 mm dengan panjang pasak minimum mm. Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya 25 35% dari diameter poros, maka panjang pasak dari tegangan geser yang diizinkan. Untuk panjang pasak sebaiknya antara dari diameter poros d s. Karena lebar dan tinggi pasak telah distandarkan, maka beban yang ditimbulkan oleh gaya F yang besar hendaknya diatasi dengan menyesuaikan panjang pasak. Namun demikian, pasak yang terlalu panjang tidak dapat menahan tekanan yang merata pada permukaannya. Dalam perakitan ini digunakan bahan poros, pasak dan alur pasak yang sesuai dengan hasil perhitungan. Gambar poros dan pasak hasil perancangan dapat dilihat dalam Gambar 18. Poros 31.5 mm Pasak Gambar 18 Poros dan pasak hasil rancangan

5 59 Rangka Utama, Pengolahan Citra dan Ultrasonik Rangka mesin sortasi ini dipilih pipa persegi dengan ukuran 40 mm 40 mm dengan ketebalan pipa 1.3 mm. Pipa ini dipilih karena mempunyai kekuatan yang cukup untuk menopang beban yang diletakkan di atasnya selain itu pipa persegi juga murah dan mudah didapatkan serta mudah dalam pengerjaannya. Rangka utama yang didesain untuk mesin sortasi ini berukuran panjang 2400 mm dan lebarnya 500 mm serta tingginya 700 mm dengan dipasangkan roda pada 4 buah penumpu dimaksudkan untuk mempermudah alat untuk pindah, yang terdiri dari 2 buah roda statis dan 2 buah roda dinamis yang dapat berputar 360 o. Seperti terlihat dalam Gambar 19, sedangkan untuk gambar tekniknya dapat dilihat dalam Lampiran 12. Rangka utama Roda rotasional Roda statis Gambar 19 Rangka utama. Sedangkan rangka pengolahan citra mempunyai lebar 500 mm dan panjang 340 mm serta tinggi 780 mm. Pada bagian atas alat dipasangkan penyetel ketinggian kamera dan pada bagian bawahnya dipasangkan plat berwarna putih yang menyatu pada rangka dengan cara dibuatkan mur yang berguna selain sebagai penguat juga sebagai alas ketika akan dilakukan pengambilan data, rangka ini juga mudah dipindahkan sehingga mudah untuk dilakukan penyetelan ketika

6 60 akan dilakukan pengambilan data citra seperti ditampilkan dalam Gambar 20, untuk gambar tekniknya ditampilkan dalam Lampiran 13. Dudukan kamera CCD Kamera CCD Rangka pengolahan citra Plat latar belakang citra Gambar 20 Rancangan unit pengolahan citra. Rangka unit ultrasonik terbuat dari aluminium dengan ketebalan 10 mm, aluminium dipilih karena mudah dalam penggunaannya, murah, banyak didapat di lapangan serta tahan karat. Tetapi aluminium terlalu lunak sehingga pada setiap sudut rangka perlu dibuatkan penguat yang berbentuk L. Rangka ini berukuran lebar 400 mm, panjang 100 mm dan tinggi 500 mm, unit ini terdiri dari motor penggerak, dudukan tranducer serta poros penggerak dan rantai. Dudukan tranducer digunakan pipa stainless steel dengan diameter 30 mm dan panjang 45 mm dengan jarak minimum antara tranducer 5 mm dan maksimum 10 mm, sedangkan poros penggerak tranducer dan ulir penggerak tranducer dipergunakan kuningan yang kuat dan tahan karat dengan diameter 15 mm, jarak antar ulir (pitch) sebesar 1 mm dengan panjang bagian yang diulir 15 mm. Gambar unit ini seperti ditampilkan dalam Gambar 21, sedangkan untuk gambar tekniknya ditampilkan dalam Lampiran 14.

7 61 Poros penggerak berulir Rantai penggerak tranducer Dudukan tranducer Rangka unit ultrasonik Sproket penggerak tranducer Motor penggerak tranducer Gambar 21 Rancangan unit ultrasonik Bak Penampung Bak penampungan ini terdiri dari tiga bak yang terpisah menjadi dua, untuk mutu super dan mutu 1 menjadi satu unit yang dipasangkan tepat berhadapan dengan unit solenoid sedangkan mutu 2 terpisah sendiri yang dipasangkan pada bagian akhir dari aliran transportasi buah. Bak ini terbuat dari plat besi dengan ketebalan 1.2 mm dengan ketinggian 960 mm, panjang keseluruhan 800 mm serta lebar mulut pemasukan 240 mm (untuk mutu super dan mutu 1), tempat ini dipasang dengan kemiringan antara o (untuk mutu 2) yang bertujuan agar buah hasil penyortiran dapat bergelinding bebas. Akibat menggelindingnya buah maka akan terjadi benturan antara buah dengan plat penampung, untuk mengurangi benturan antara buah dengan dinding plat dilakukan pelapisan plat menggunakan busa yang dibalut dengan kain kevlar dengan ketebalan 10 mm seperti ditampilkan dalam Gambar 22, untuk gambar tekniknya dapat dilihat dalam Lampiran 17.

8 62 Penampung ganda mutu super dan mutu 1 Mulut penampung Penampung tunggal mutu 2 Kaki penyanggah Gambar 22 Rancangan bak penampung. Mangkuk dan Sistem Transportasi Mangkuk adalah salah satu bagian yang terpenting dalam desain alat ini, mangkuk difungsikan sebagai tempat menggiring buah yang dipasangkan pada rantai penggiring (transportasi). Mangkuk mempunyai diameter dalam 36 mm dan diameter luar 50 mm serta ketebalan 14 mm, mangkuk terbuat dari bahan nylon berwarna putih yang dibubut sesuai dengan desain yang di harapkan sehingga buah tidak akan terjatuh ketika dilakukan penggiringan, mangkuk berjumlah 22 buah dengan jarak antar mangkuk 200 mm. Mangkuk dipasangkan pada dudukan mangkuk dengan ketinggian 90 mm menggunakan mur 3 mm dan dipasangkan pada rantai pengiring tipe RS40 yang mempunyai panjang total 4400 mm dan menggunakan sproket penggiring tipe B40/60 dengan kecepatan putar rantai 5 rpm, untuk jelasnya seperti ditampilkan dalam Gambar 23. Sistem tranportasi rantai dipilih karena rantai memiliki ketepatan putar yang baik bila dibandingkan dengan sabuk dan mudah dipasangkan niple sebagai tempat memasang mangkuk, selain itu rantai juga lebih tahan lama dan tahan terhadap panas serta gesekan. Rantai perlu dilakukan perawatan seperti pelumasan menggunakan oli.

9 63 Sproket 40B/60 Poros Ø 31.5 mm Pillow block P207 Gambar 23 Rancangan poros dan sproket transportasi. Dudukan mangkuk terbuat dari dua tingkat yang digabungkan menjadi satu menggunakan las titik dan engsel kupu-kupu dengan ketinggian 90 mm, pada tingkat pertama berbahan besi model-u dengan tinggi 50 mm dan lebar 20 mm dengan ketebalan 1 mm. Untuk tingkat ke dua berbahan besi persegi dengan tinggi 40 mm, lebar 20 mm dan tebal 1 mm antara kedua tingkat dilas sebuah tuas yang berdiameter 3 mm dan panjang 100 mm yang berfungsi sebagai tuas pengungkit yang dilas pada bagian bawah tingkat pertama dan pada tuas tersebut dipasangkan per agar ketika tuas didorong oleh solenoid maka akan kembali lagi pada posisi semula. Kemiringan yang terjadi ketika pendorongan antara 20 o 45 o dimana buah dapat terjatuh ketika didorong dengan sudut antara 15 o 40 o tergantung dengan ukuran buah, semakin kecil buah maka semakin besar sudut yang diperlukan agar buah dapat terjatuh. Untuk menyatukan mangkuk pada rantai pengiring maka pada dudukan mangkuk bagian bawah dilubangi sebagai tempat mur dan pada rantai pengiring diberikan nipel berbentuk L pada setiap sepuluh mata rantai (200 mm). Untuk gambar mangkuk dapat ditampilkan dalam Gambar 24, untuk gambar teknik mangkuk dan sistem transportasinya dapat dilihat dalam Lampiran 16 dan 19.

10 64 Mangkuk Ø dalam 36 mm dan Ø luar 50 mm, tebal 14 mm, kedalaman 12 mm Engsel kupukupu Dudukan mangkuk tingkat 2 Tuas pengungkit mangkuk Dudukan mangkuk tingkat 1 Per pembalik ke posisi semula Gambar 24 Mangkuk hasil rancangan. Penguat Tegangan Rantai Bagian ini didesain hanya sebagai penguat tegangan rantai dan sebagi dudukan penggiring mangkuk khususnya ketika akan dilakukan pengambilan data ultrasonik, karena dalam pengambilan data ini posisi buah manggis harus tepat sehingga data yang didapat lebih akurat. Penguat tegangan rantai ini dipasangkan tepat dibawah unit ultrasonik. Penguat tegangan rantai terdiri dari poros dengan diameter 12 mm dengan panjang 250 mm, sproket dengan ukuran B40/36 yang dipasangkan pada bagian tengah poros, sedangkan pillow block J203 dipasangkan pada setiap ujung poros sebagai media poros untuk berotasi. Gambar penguat tegangan rantai ini dapat dilihat dalam Gambar 25. Pillow block j203 Sproket 40B/36 Poros Ø 12 mm Gambar 25 Rancangan penguat tegangan rantai

11 65 Rancangan Solenoid Solenoid berfungsi sebagai pendorong tuas mangkuk ketika melewati bagiannya, posisi solenoid diletakkan pada bagian depan mulut pemasukkan mutu super dan mutu 1 sedangkan untuk mutu 2 penggiringnya langsung menjatuhkan buah ke bak penampungan pada bagian akhir proses transportasi. Solenoid yang digunakan adalah solenoid DC12V 1 kg dengan panjang tuas tarikan 27 mm, solenoid ini dipakai karena selain murah, bentuknya lebih kecil, suara hentakannya tidak terlalu besar dan mempunyai kekuatan tarik magnet yang cukup kuat. Solenoid dipasangkan pada platform solenoid yang dirancang sesuai dengan kebutuhan, mekanisme kerja solenoid ini adalah menarik tuas tarikan karena adanya gaya induksi magnet yang kemudian juga menarik tuas pengungkit sehingga tuas pengungkit mangkuk akan terdorong yang menyebabkan buah akan terjatuh dan tertampung dalam bak penampungan. Gambar rancangan solenoid dapat dilihat dalam Gambar 26 serta gambar tekniknya dapat ditampilkan dalam Lampiran 15. Tuas penendang pengungkit mangkuk Plat penahan Solenoid DC12V Dudukan solenoid Gambar 26 Rancangan dudukan solenoid Analisa Lenturan Dari hasil perhitungan gaya akibat beban terpusat didapat bahwa beban yang terjadi pada titik R A sebesar 75 kg sedangkan dititik R B sebesar 50 kg, nilai R A terbesar karena beban yang terjadi lebih cenderung mendekati pada titik R A sehingga semua beban tertumpu pada titik tersebut. Pada perhitungan momen

12 66 jarak pada setiap beban didapat pada A ke P 1 dengan jarak 300 mm terjadi pembebanan kg mm, P 1 ke P 2 dengan jarak 300 mm terjadi pembebanan kg mm, P 2 kep 3 dengan jarak 300 mm terjadi pembebanan sebesar kg mm, P 3 ke P 4 dengan jarak 1250 mm terjadi pembebanan sebesar kg mm dan dari P 4 ke B dengan jarak 250 mm sebesar 0 atau sama dengan tidak terjadi pembebanan, ini menunjukkan terjadinya keseimbangan pada momen jarak tersebut. Titik P 3 mempunyai nilai yang terbesar karena pada titik P 2 terjadi pembebanan yang terberat dan titik beban cenderung merata karena jarak setiap titik yang sama, sedangkan pada titik P 4 mempunyai jarak yang terjauh dengan P 3 sehingga beban P 1 dan P 2 terpusat pada titik P 3. Dalam mengontrol tegangan dan lendutan dipergunakan persamaan Canonica dengan beberapa persyaratan yang harus dipenuhi seperti rangka harus cukup kuat, lendutan pada rangka harus kecil dan rangka harus cukup stabil. Dimana didapat momen tahanan pada rangka sebesar mm 3 sehingga didapat tegangan yang terjadi pada rangka sebesar kg/mm 2 sedangkan tegangan yang diijinkan sebesar 50 kg/mm 2 hal ini menunjukkan bahwa tegangan yang terjadi masih dibawah tegangan yang diijinkan sehingga secara teoritis tidak akan terjadi keretakkan atau kegagalan pada rangka. Momen inersia yang terjadi pada rangka sebesar mm 4 dan beban merata maksimum sebesar kg/mm, sehingga didapat lendutan yang terjadi sebesar mm sedangkan lendutan yang diijinkan sebesar 6 mm ini menunjukkan bahwa rangka dapat menopang beban yang terjadi, sehingga tidak akan terjadi perpatahan pada rangka.

13 67 Hasil Uji Teknis Uji teknis dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas transportasi buah menggunakan persamaan (15) yang dilakukan selama 15 menit dengan 3 kali pengulangan waktu, dimana n = jumlah buah hasil transportasi dalam satu menit. Sehingga didapat jumlah buah hasil transportasi yang sampai ke mutu 2 per menit sebesar 10 buah, maka dalam satu jam didapat: n q = t = = buah jam