RANCANG BANGUN MESIN PERAJANG ADONAN KERUPUK KAPASITAS 100 KG/JAM

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN MESIN PERAJANG ADONAN KERUPUK KAPASITAS 100 KG/JAM LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III SPESIALISASI PRODUKSI, PERAWATAN DAN PERBAIKAN PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK oleh : HARYADI SINURAT NIM: M. ZAIDI HAMONANGAN NST NIM: SAHRUDDIN NIM: WAHYU NUGROHO NIM: WINNER SITANGGANG NIM: JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul RANCANG BANGUN MESIN PERAJANG ADONAN KERUPUK KAPASITAS 100 KG/JAM ini dengan tepat waktu. Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3, Program Studi Teknik Mekanik, Jurusan Teknik Mesin di Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan Laporan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T. sebagai Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T. sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Joni Indra, S.T., M.T. sebagai Kepala Program Studi Teknik Mekanik; 4. Ir. Abdul Basir, M.T. sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini; 5. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Teristimewa dan terutama untuk Ayah, Ibu dan saudara serta seluruh keluarga penulis yang selama ini telah banyak memberi dukungan yang tak ternilai sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat selesai; 7. Rekan-rekan mahasiswa/i Semester VI Program Studi Teknik Mekanik, Jurusan Teknik Mesin Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan oleh penulis. Pada akhirnya penulis v

3 berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri serta pembaca sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan. Medan, 5 September 2015 Penulis Haryadi Sinurat M. Zaidi Hamonangan Nst Sahruddin Wahyu Nugroho Winner Sitanggang vi

4 INTISARI Proses pengolahan dan perajangan kerupuk selama ini masih menggunakan cara manual dan hasil yang didapat tidak sesuai dengan yang diharapkan serta memakan waktu yang relatif lama. Oleh sebab itu diperlukan suatu mesin otomatis yang dapat digunakan untuk merajang adonan kerupuk tersebut agar mendapatkan kualitas dan kuantitas yang baik dalam waktu yang relatif singkat. Untuk melakukan rancang bangun mesin perajang kerupuk ini dilakukan dengan beberapa tahapan. Mulai dari perencanaan hingga perhitungan kekuatan dan ukuran komponen-komponen permesinan. Setelah itu pembuatan konstruksi permesinan yang mempunyai rincian tahapan-tahapannya yaitu perencanaan awal dengan melakukan perhitungan-perhitungan serta gambar assembly dan gambar detail, pembuatan rangka serta komponen-komponen lainnya kemudian melakukan perakitan lalu melaksanakan uji coba terhadap mesin tersebut. Seluruh pekerjaan dilakukan di bengkel dan laboratorium Politeknik Negeri Medan Total daya motor yang digunakan pada mesin adalah 0,5 hp putaran 1450 rpm dengan tegangan 220 volt dengan total waktu pengerjaan komponennya selama 10,21 jam. Hasil perajangan didapat 100 kg/jam dan kualitas perajangan dikatakan baik. Total biaya yang diperlukan untuk pembuatan mesin sebesar Rp ,-. Teknik perawatan preventif dan korektif diterapkan pada mesin agar performansi mesin sesuai dengan yang diharapkan serta mencegah kerusakan pada mesin dan pencemaran terhadap lingkungan. Kata Kunci : Rancang Bangun, Perajang, Kerupuk vii

5 ABSTRACT Processing and chopper crackers still use manual way and the results are not as expected and takes a relatively long time. It therefore requires an automatic machine which can be used for chopping the cracker dough in order to obtain a good quality and quantity in a relatively short time. To perform crackers chopper machine design is done in several stages. From planning to the calculation of the strength and size of the components of the machinery. After that manufacture construction machinery that has details of its phases, namely initial planning to perform calculations and assembly drawings and image detail, making the framework as well as other components and then assembling and carrying out tests on the machine. The whole work is done in the workshop and laboratory State Polytechnic Medan. Total power motors used on the machine is 0,5 hp 1450 rpm rotation with a voltage of 220 volts with a total processing time components for hours. Cutting results obtained 100 kg / h and quality cutting be good. The total cost required for the manufacture of machinery IDR ,- Preventive and corrective maintenance techniques applied to the engine so that the engine performance as expected and prevent damage to the engine and the pollution of the environment. Keywords: Design, Chopper, Crackers. viii

6 DAFTAR ISI SAMPUL DALAM... i SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v INTISARI... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Tujuan Umum Tujuan Khusus Manfaat Sistematika Penulisan... 4 BAB II TEORI DASAR Pengertian Umum Jenis-jenis Kerupuk Proses Dasar Pembuatan Kerupuk Peralatan Bahan-bahan Kerupuk ix

7 2.3.3 Cara Membuat Kerupuk Teknologi Perajangan/Pengirisan Adonan Kerupuk Mesin Adonan Kerupuk yang dirancang Konstruksi Mesin Proses Kerja Mesin Dasar Menentukan dan perhitungan Daya Motor yang digunakan Menentukan Daya Motor yang digunakan Perhitungan Daya Motor Penggerak Perangkat Mesin (P 1 ) Menentukan Daya Motor Penggerak untuk Perajangan Adonan Kerupuk (P 2 ) Menentukan dan Perhitungan Poros Jenis-jenis Poros Menentukan Ukuran dan Kekuatan Poros Penggerak Mesin Perencanaan Pasal Menentukan Sistem Reduksi Putaran Menentukan Ukura Puli Menentukan Ukuran Sabuk Bantalan yang digunakan Pada Mesin Menentukan Beba Ekivalen Menentukan Gaya Aksial (Fa) Umur Nominal Bantalan (Lh) untuk bantalan bola Perencanaan Mata Pisau Perencaan Rangka Mesin Pengecekan Terhadap Kekuatan Tarik Bahan Rangka Pemeriksaan Terhadap Kekuatan Tarik Izin Pemeriksaan Terhadap Terjadinya Tegangan Bengkok Pemeriksaan Terhadap Defleksi Akibat Adanya Pembebanan Pemeriksaan Terhadap Defleksi Beban Cantilever untuk Beban Titik Mesin-mesin Perkakas untuk pembuatan Komponen-komponen dan Kerangka Mesin x

8 Mesin Gergaji Potong Mesin Bubut Mesin Gurdi/Driling Mesin Frais (Milling Machine) Mesin Gerinda Mesin Las Mesin Potong Pelat Manual Pemeliharaan, Perawatan dan Perbaikan Menentukan Anggaran Biaya Kerangka Konsep BAB III METODE RANCANG BANGUN Tempat dan Waktu Komponen, Peralatan dan Metode Komponen Peralatan Metode Pelaksanaan Tugas Akhir Pelaksanaan Pembahasan Jadwal Kegiatan Rancang Bangun BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Menentukan Daya Motor Penggerak Menentukan Putaran Poros Perajang Menentukan Daya Motor Penggerak yang dibutuhkan untuk Menggerakkan Perangkat Mesin (P 1 ) Menentukan Daya Motor Penggerak yang dibutuhkan untuk Melakukan Perajangan Adonan Kerupuk (P 2 ) Menentukan Daya Motor Penggerak Total (P total ) xi

9 4.1.5 Menentukan Daya Penggerak Total (Pd) Perhitungan Komponen-komponen Perangkat mesin dan Kekuatan Bahan Perhitungan Kekuatan Poros Menentukan Bahan, Ukuran dan Kekuatan Pasak Menentukan Bahan dan Ukuran Puli Menentukan ukuran Sabuk (Belt) Menentukan Jenis dan Ukuran Bantalan yang digunakan Perhitungan Pisau Perajang Merencanakan Rangka Mesin Proses Pembuatan Mesin Pembuatan Rangka Mesin Pembuatan Poros Pembuatan Saluran Masuk dan Saluran Keluar Pengerjaan Pisau Perajang Merakit Seluruh Komponen-komponen Mesin Hasil Kinerja (Performans) Mesin Teknik Pemeliharaan, Perawatan dan Perbaikan Perawatan Preventif Perawatan Korektif Perhitungan Taksasi Biaya Pembuatan Mesin Menentukan Anggaran Biaya Material Pembiayaan Pembelian Material Mesin Pembiayaan Ongkos/Upah Pembuatan Mesin Biaya Total Pembuatan Mesin BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Daya Motor yang digunakan Komponen-komponen pada Perangkat Mesin xii

10 5.1.3 Langkah Proses Pembuatan Mesin Hasil Kinerja (Performans) Mesin Teknik Pemeliharaan, Perawatan dan Perbaikan Perhitungan Taksasi Pembuatan Mesin Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Macam-macam Kerupuk Gambar 2.2. Membuat Adonan Kerupuk Gambar 2.3. Pengukusan Adonan Kerupuk Gambar 2.4. Mesin Perajang Adonan Kerupuk Secara Manual Gambar 2.5. Mesin Perajang Adonan Kerupuk Manual Serut Gambar 2.6. Mesin Perajang Adonan Kerupuk dengan Sistem Horizontal Gambar 2.7. Mesin Perajang Adonan Kerupuk yang dirancang Gambar 2.8. Motor Listrik Gambar 2.9. Penampang dan Alur Pasak Gambar Penampang Potongan Pasak Gambar Puli Gambar Ukuran Sabuk V Gambar Sistem Transmisi Gambar Bantalan Gelinding (Ball Bearing) Gambar Bantalan Single Row Contact Ball Gambar Lenturan Batang dengan Dua Pendukung Gambar Lenturan Batang dengan Beban Titik pada Cantilever Gambar Mesin Gergaji Gambar Mesin Bubut Gambar Mesin Gurdi/Drilling Gambar Mesin Frais Gambar Mesin Gerinda Silindris Gambar Mesin Gerinda Permukaan (Datar) Gambar Mesin Gerinda Tangan Gambar Mesin Las Gambar Skema Nyala Busur xiv

12 Gambar Elektroda Las (Kawat Las) Gambar Mesin Potong Pelat Manual Gambar 3.1. Diagram Alir Pelaksanaan Tugas Akhir Gambar 3.2. Diagram Alir Pelaksanaan Gambar 4.1. Diagram Pemilihan Sabuk Gambar 4.2. Ukuran Sabuk V Gambar 4.3. Penampang Sabuk Gambar 4.4. Posisi Bantalan pada Poros Penggerak Perangkat Pisau Perajang. 94 Gambar 4.5. Mata Pisau Gambar 4.6. Rangka Mesin Gambar 4.7. Penampang profil U Gambar 4.8. Lenturan Batang dengan Dua Pendukung Gambar 4.9. Panjang Efektif Kolom dengan Pengekang Gambar Rangka Mesin Gambar Poros Pemutar Pisau Pengupas Gambar Pembubutan Poros dari Diameter 30 menjadi Diameter Gambar Pembubutan Poros dari Diameter 27 menjadi Diameter Gambar Pembubutan Poros dari Diameter 25 menjadi Diameter Gambar Pembubutan Poros dari Diameter 25 menjadi Diameter Gambar Pembubutan Poros pada Sisi Kiri Gambar Pembubutan Poros dari Diameter 27 menjadi Diameter Gambar Pembubutan Poros dari Diameter 25 menjadi Diameter Gambar Pembubutan Poros dari Diameter 25 menjadi Diameter Gambar Corong Masuk Gambar Corong Keluar Gambar Pisau Perajang xv

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Faktor-Faktor Koreksi Daya, fc Tabel 2.2. Klasifikasi Bantalan Gelinding Serta Karekteristiknya Tabel 2.3. Bantalan untuk Permesinan Serta Umurnya Tabel 2.4. Tingkat Kecepatan Potong Bahan Tabel 2.5. Feeding yang Dianjurkan untuk Penggurdi Tabel 2.6. Spesifikasi Arus Menurut Tipe Elektroda dan Diameter dari Elektroda. 52 Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan Rancang Bangun Tabel 4.1. Faktor-faktor V, X, Y dan Xo, Yo Tabel 4.2. Daftar Harga Bahan/Material yang Dikerjakan di Pemesinan Tabel 4.3. Daftar Harga Bahan/Material Tidak Dikerjakan Tabel 4.4. Daftar Sewa dan Upah Kerja Pembuatan Mesin xvi

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Baja Karbon untuk Konstruksi Mesin dan Baja Batang yang difinis Dingin untuk Poros Lampiran 2. Tegangan Izin untuk Kayu Jenis A Lampiran 3. Tabel Data Material, Kecepatan Potong, Sudut Mata Bor HSS dan Cairan Pendingin Proses Gurdi. Lampiran 4. Tabel Ukuran Pasak Lampiran 5. Diagram Pemilihan Sabuk Lampiran 6. Tabel Panjang Sabuk V Standar Lampiran 7. Tabel Faktor-faktor koreksi daya yang ditransmisikan, fc xvii

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi terutama pada bidang industri dewasa ini semakin pesat. Sehingga dibutuhkan pemikiran untuk melakukan peningkatan kualitas dan kuantitas produk hingga diharapkan mampu menekan ongkos produksinya. Kemajuan teknologi ini juga tidak terlepas dari semakin beragam dan meningkatnya kebutuhan manusia. Penemuan-penemuan dan penyempurnaan (modifikasi) sangat diperlukan untuk menigkatkan kerja mesin yang lebih efisien tanpa mengurangi kualitas dan peningkatan kuantitas produksi. Demikian halnya dengan kebutuhan akan industri makanan ringan sangat meningkat dan beraneka ragam bentuk dan macamnya. Khususnya makanan yang terbuat dari bahan-bahan yang dapat dijadikan untuk pembuatan kerupuk. Sebagaimana diketahui bahwa di pasar banyak dijumpai berbagai jenis kerupuk, mulai dari bahan dasar kerupuk yang masih mentah atau belum digoreng sampai kerupuk yang sudah digoreng baik dalam bentuk kemasan maupun tidak dikemas. Bahan untuk membuat kerupuk biasanya terbuat dari bahan dasar tepung tapioka (tepung singkong) dicampur dengan bahan-bahan lain seperti udang atau ikan, garam, penyedap rasa dan air sebagai bahan pencampur. Setelah bahan-bahan tersebut dicampur dan diaduk hingga rata sehingga menjadi adonan kemudian dibungkus dengan daun pisang bentuk bulat panjang, setelah itu dikukus hingga matang selama lebih kurang antara 1 s.d 2 jam. Adonan ditiriskan hingga kering atau kadar airnya berkurang kemudian diiris tipis-tipis setelah itu dikeringkan dengan menjemurnya di panas matahari. Selanjutnya adonan sudah bisa digoreng menjadi kerupuk yang siap untuk dimakan. 1

16 Untuk perajangan adonan kerupuk diatas, masih banyak dilakukan secara manual dan ada pula yang menggunakan mesin pengiris/perajang. Tetapi produk yang dihasilkan dengan cara manual masih berbentuk rajangan biasa dan relatif tidak sama. Sementara permintaan pasar menginginkan bentuk hasil produk relatif sama. Kemudian cara yang dilakukan denngan cara manual dinilai kurang efektif dan efisien bila melakukan produksi dalam jumlah yang besar. Bila perajangan/pengirisan dilakukan dengan menggunakan mesin, hasil yang diperoleh relatif lebih baik dan produksi lebih tinggi serta waktu yang dibutuhkan lebih cepat. Maka dengan demikian dibutuhkanlah suatu mesin yang mampu merajang/mengiris kerupuk dengan waktu yang lebih cepat, lebih efisien tentunya juga lebih efektif, dengan kata lain perlu dirancang bangun suatu mesin yang diharapkan mampu melakukan perajangan dengan hasil kerja yang lebih baik, bentuknya sederhana dan hasil pengerjaannya lebih berkualitas serta dapat memproduksi dalam jumlah yang lebih besar tetapi waktu yang digunakan juga lebih singkat. Dengan dilandasi pada latar belakang di atas penulis memandang perlu melakukan suatu usaha untuk merancang bangun mesin perajang adonan kerupuk kapasitas 100 kg/jam. Dengan adanya rancang bangun mesin di atas maka masyarakat pengguna sangat diharapkan dapat melakukan produksi lebih mudah dan hasil yang lebih baik serta dalam waktu yang relatif singkat dan dapat menghasilkan perajangan/pengirisan kerupuk dengan hasil yang baik dan dapat diterima sesuai dengan yang diharapkan Batasan Masalah Perajangan/pengirisan adonan kerupuk dengan cara menggunakan pisau atau dengan alat manual lain, tidak mampu memberikan hasil produk yang baik serta waktu melakukan pengerjaannya relatif lama bila digunakan untuk produk yang besar (produksi massal). Untuk mendapatkan suatu perajangan adonan kerupuk dengan ketebalan yang sama serta waktu yang 2

17 relatif cepat, diantaranya ditentukan oleh kemampuan mesin untuk melakukan perajangan dengan baik. Disamping itu ketepatan pemilihan terhadap material alat pemotong, besar gaya minimum yang dibutuhkan untuk melakukan perajangan adonan kerupuk dan tidak lupa menentukan putaran mesin agar hasil perajangan dan kapasitas yang diinginkan dapat tercapai sesuai dengan yang diinginkan. Untuk menjawab permasalahan tersebut di atas, maka diperlukan suatu mesin yang dapat melakukan perajangan adonan kerupuk dengan kapasitas 100 kg/jam. Agar ruang lingkup rancang bangun tidak meluas, maka kiranya perlu dilakukan pembatasan masalah sesuai dengan tujuan dari pembahasan Tujuan Tujuan Umum Adapun tujuan umum dari pembahasan ini, yang merupakan kegiatan tugas akhir ini adalah melakukan rancang bangun mesin perajang adonan kerupuk kapasitas 100 kg/jam Tujuan Khusus Adapun tujuan khusus dari perencanaan ini adalah: a. Merancang dan menentukan perhitungan dan menentukan daya motor penggerak yang digunakan; b. Merancang dan menentukan perhitungan dan menentukan komponenkomponen pada perangkat mesin, serta pengecekan terhadap kekuatan bahan yang digunakan; c. Merancang dan menentukan langkah proses pembuatan mesin; d. Menentukan hasil kinerja (performans) mesin; e. Mampu melakukan pertimbangan tentang teknik pemeliharaan, perawatan dan perbaikan mesin agar dapat bekerja pada kondisi yang diharapkan; dan f. Mampu melakukan perhitungan taksasi biaya pembuatan mesin. 3

18 1.4. Manfaat Adapun yang menjadi manfaat rancang bangun ini adalah: a. Sebagai sarana untuk membantu masyarakat untuk melakukan pekerjaannya dalam hal perajangan adonan kerupuk; b. Agar kekuatan/kemampuan bagian-bagian mesin sesuai dengan yang diinginkan; c. Sebagai sarana untuk menambah ilmu pengetahuan penulis dalam bidang perancangan mesin khususnya mesin perajang kerupuk; d. Sebagai referensi pada penulisan lanjut yang akan dilakukan oleh mahasiswa berikutnya Sistematika Penulisan Agar penulisan tugas akhir ini dapat dilaksanakan dengan mudah dan sistematika pada penulisan tugas akhir ini disusun tahapan-tahapan sebagai berikut: 1. Bagian awal, terdiri dari : a. Sampul depan; b. Lembaran judul; c. Lembaran persetujuan; d. Proposal tugas akhir; e. Lembaran spesifikasi tugas akhir; f. Lembaran pengesahan; dan g. Lembaran asistensi tugas akhir. 2. Bab I, terdiri dari : a. Pendahuluan; b. Rumusan atau batasan masalah; c. Tujuan; d. Manfaat; dan e. Sistematika penulisan. 3. Bab II membahas tentang landasan teori, yang isinya membahas tentang teori-teori yang berhubungan dengan pembahasan, yang diperoleh dari 4

19 berbagai referensi yang dijadikan landasan untuk melakukan pembahasan. 4. Bab III, terdiri dari : a. Metode pembahasan tentang tempat dan waktu dilakukannya penyelesaian tugas; b. Bahan, peralatan, serta metode; c. Pelaksanaan perencanaan tugas akhir; dan d. Pembahasan. 5. Bab IV merupakan pembahasan yang disesuaikan dengan apa yang tertera pada tujuan, terdiri dari: a. Merancang dan menentukan perhitungan serta menentukan daya motor penggerak yang digunakan; b. Merancang dan menentukan perhitungan dan menentukan komponen-komponen pada perangkat mesin, serta pengecekan terhadap kekuatan bahan yang digunakan; c. Merancang dan menentukan langkah proses pembuatan mesin; d. Menentukan hasil kinerja (performans) mesin; e. Mampu melakukan pertimbangan tentang teknik pemeliharaan, perawatan dan perbaikan mesin agar mesin dapat bekerja pada kondisi yang diterima; dan f. Mampu melakukan perhitungan taksasi biaya pembuatan mesin. 6. Bab V, terdiri dari: a. Kesimpulan sebagai akhir dari penulisan berisikan kesimpulan dari hasil pembahasan pada tugas akhir yang merupakan jawaban dari tujuan pembahasan; dan b. Saran yang diberikan. 7. Daftar pustaka, merupakan daftar referensi yang menjadi studi literatur penulis untuk mendasari isi tugas akhir ini. 8. Pada akhir tulisan ini ditempatkan pula beberapa lampiran yang dapat membantu data serta keterangan pendukung dari tulisan ini. 5