RANCANG BANGUN MESIN PRESS SERBUK KAYU (RANGKA)

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN MESIN PRESS SERBUK KAYU (RANGKA) PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md) Disusun oleh: WAHYU TRI ARDHIYANTO NIM. I PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

2 RANCANG BANGUN MESIN PRESS SERBUK KAYU (RANGKA) PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md) Disusun oleh: WAHYU TRI ARDHIYANTO NIM. I PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i

3 ii

4 iii

5 KATA PENGANTAR Segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis diberikan kemudahan dalam menyelesaikan penyusunan laporan proyek akhir dengan judul Rancang Bangun Mesin Press Serbuk Kayu Sebagai Media Penanaman Jamur Tiram (Rangka) tepat pada waktunya. Dalam rangka memenuhi salah satu syarat kelulusan tingkat Diploma di Jurusan Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, maka selaku mahasiswa dapat mengambil kesempatan dalam proyek akhir untuk menerapkan dan menguji ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan. Laporan ini disusun berdasarkan hasil proyek akhir dari bulan Februari sampai dengan Juli Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat diselesaikan. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang selalu memberikan limpahan rahmat dan hidayah-nya. 2. Bapak dan ibu serta keluarga yang senantiasa memberikan dukungan dan doa. 3. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T.,M.T. selaku ketua program studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan selaku pembimbing I yang selalu memberikan bimbingan dan mengontrol dalam pembuatan proyek akhir. 4. Ibu Indri Yaningsih, S.T.,M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 5. Bapak Teguh Triyono, S.T.,M.Eng. selaku dosen pembimbing II proyek akhir yang selalu membimbing dan mengarahkan dalam pembuatan proyek akhir. 6. Semua Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. iv

6 7. Seluruh Laboran dan rekan mahasiswa jurusan Teknik Mesin serta seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu. 8. Rekan mahasiswa D-III Teknik Mesin angkatan 2013 serta semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya proyek akhir dan penyusunan laporan ini. 9. Keluarga yang senantiasa memberikan do a dan motivasi dalam menyelesaikan setiap tugas perkuliahan. Penulis menyadari bahwa penulisan laporan proyek akhir dengan judul Rancang Bangun Mesin Press Serbuk Kayu Sebagai Media Penanaman Jamur Tiram (Rangka) ini masih terdapat kekurangan, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berharap agar laporan proyek akhir ini bermanfaat bagi pembaca. Surakarta, 21 Juli 2016 Penulis v

7 ABSTRACT The purpose of the final project of making a machine press this sawdust is to design, calculate and create a framework of a press machine to obtain a construction which is robust, secure and efficient. Order wood shavings press machine is a machine that sustains major construction with the design is quite simple. Methods of workmanship that is from the beginning of designing form until the unification of the components into a construction (frame). From the shape of the design then in print out form to be used as a guide in the process of making the machine frame. The process of unification of the component order is done by the electric welding using a welding machine. From the design and calculation of frame press machine sawdust result, the selection of materials from iron ST 37 for the dimensions of 50x50x5 mm and 40x40x4 mm obtained maximum working voltage (σmax = N / mm2) is smaller than the allowable stress of materials (σijin = N / mm2). And obtained the minimum size of 2.7 mm thick weld is still smaller than the actual 4 mm, so the choice of materials and welded connections in order to be safely used withstand the workload. Keywords: press machine, press sawdust, oyster mushrooms. vi

8 ABSTRAK Tujuan dari proyek akhir pembuatan mesin press serbuk kayu ini yaitu merancang, menghitung serta membuat rangka mesin press agar didapat konstruksi yang kuat, aman dan efisien. Rangka mesin press serbuk kayu ini merupakan konstruksi utama yang menopang mesin dengan desain yang cukup sederhana. Metode pengerjaannya yaitu dari awal mendesain bentuk hingga penyatuan komponen menjadi sebuah konstruksi (rangka). Dari bentuk desain kemudian di cetak dalam bentuk print out untuk bisa digunakan sebagai petunjuk dalam proses pembuatan rangka mesin. Proses penyatuan komponen rangka dilakukan dengan cara di las menggunakan mesin las listrik. Dari perancangan dan perhitungan rangka mesin press serbuk kayu diperoleh hasil, dengan pemilihan bahan dari besi ST 37 untuk dimensi 50x50x5 mm dan 40x40x4 mm didapat tegangan kerja maksimal ( Max = 16,85 N/mm 2 ) yang lebih kecil dari tegangan ijin bahan ( Ijin = 46,25 N/mm 2 ). Dan diperoleh ukuran tebal las minimumnya 2,7 mm yang masih lebih kecil dari aktualnya yakni 4 mm, sehingga pemilihan bahan dan sambungan pada las rangka aman digunakan menahan beban kerja. Kata kunci: Mesin press, pengepressan serbuk kayu, jamur tiram. vi

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iv ABSTRAK... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR RUMUS... xi DAFTAR TABEL... xii DAFTAR NOTASI... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Dan Manfaat Proyek Akhir Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Rangka Statika Gaya Luar Gaya Dalam Tumpuan Faktor Keamanan Pengelasan Memilih Besar Arus Listrik Kekuatan Sambungan Las Sambungan Ulir (Baut) Istilah Penting Pada Ulir Jenis Sambungan Ulir Kekuatan Sambungan commit Ulir to user vii

10 BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Kajian Singkat Produk Diagram Alir Proses Perancangan Perencanaan Konstruksi Perhitungan Daya Motor Pembebanan Pada Rangka Kekuatan Rangka Sambungan Las Kekuatan Sambungan Baut BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN 4.1 Proses Pembuatan Rangka Penyiapan Alat Dan Bahan Proses Pemotongan Proses Perangkaian Rangka Langkah Pengujian Mesin Hasil Pengujian BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prinsip statika keseimbangan... 7 Gambar 2.2 Tanda untuk gaya normal... 7 Gambar 2.3 Tanda untuk gaya lintang/geser... 7 Gambar 2.4 Tanda untuk momen lentur... 8 Gambar 2.5 Reaksi tumpuan rol... 8 Gambar 2.6 Reaksi tumpuan sendi... 9 Gambar 2.7 Reaksi tumpuan jepit... 9 Gambar 2.8 Prinsip kerja las listrik Gambar 2.9 Jenis-jenis sambungan las Gambar 2.10 Sambungan las dibebani secara eksentris Gambar 2.11 Istilah pada ulir Gambar 2.12 Jenis sambungan ulir Gambar 2.13 Cap screw Gambar 2.14 Beban eksentris yang sejajar dengan sumbu baut Gambar 3.1 Diagram alir proses perancangan Gambar 3.2 Desain mesin pengepress serbuk kayu Gambar 3.3 Desain rangka mesin Gambar 3.4 Penekanan log jamur Gambar 3.5 Sitem penekanan Gambar 3.6 Pembagian pembebanan pada rangka Gambar 3.7 Skematik pembebanan pada batang A-B Gambar 3.8 Free body diagram batang A-B Gambar 3.9 Reaksi gaya potongan x-x pada batang A-B Gambar 3.10 Reaksi gaya potonga y-y pada batang A-B Gambar 3.11 Reaksi gaya potongan z-z pada batang A-B Gambar 3.12 Gambar NFD, SFD dan BMD batang A-B Gambar 3.13 Skematik pembebanan pada rangka bawah Gambar 3.14 Free body diagram batang E-F Gambar 3.15 Reaksi gaya potongan x-x pada batang E-F Gambar 3.16 Reaksi gaya potonga commit y-y pada to user batang E-F ix

12 Gambar 3.17 Reaksi gaya potongan z-z pada batang E-F Gambar 3.18 Gambar NFD, SFD dan BMD batang E-F Gambar 3.19 Dimensi rangka bawah terlihat dari samping Gambar 3.20 Free body diagram batang I-J Gambar 3.21 Reaksi gaya potongan x-x pada batang I-J Gambar 3.22 Reaksi gaya potonga y-y pada batang I-J Gambar 3.23 Gambar NFD, SFD dan BMD batang I-J Gambar 3.24 Skematik pembebanan pada batang Q-R Gambar 3.25 Free body diagram batang Q-R Gambar 3.26 Reaksi gaya potongan x-x pada batang Q-R Gambar 3.27 Reaksi gaya potonga y-y pada batang Q-R Gambar 3.28 Reaksi gaya potongan z-z pada batang Q-R Gambar 3.29 Gambar NFD, SFD dan BMD batang Q-R Gambar 3.30 Penampang profil L Gambar 3.31 Sambungan las dengan beban eksentris Gambar 3.32 Skematik beban eksentris pada baut Gambar 4.1 Memotong bahan Gambar 4.2 Rangka bawah Gambar 4.3 Rangka bawah yang telah dilas dengan kanal U Gambar 4.4 Keseluruhan rangka bawah dengan lubang baut motor listrik Gambar 4.5 Rangka bawah yang telah dilas dengan penopang rangka atas Gambar 4.6 Rangka yang sudah dilas dengan besi L tumpuan reducer Gambar 4.7 Rangka yang sudah dilas dengan besi persegi hollow Gambar 4.8 Rangka yang sudah dilas dengan plat 8 mm dudukan bearing Gambar 4.9 Rangka yang sudah dilas dengan plat 2,5 mm Gambar 4.10 Bushing poros penekan Gambar 4.11 Rangka yang sudah dilas dengan bushing poros penekan x

13 DAFTAR RUMUS Rumus 2.1 Kesetimbangan gaya terhadap x... 6 Rumus 2.2 Kesetimbangan gaya terhadap y... 6 Rumus 2.3 Kesetimbangan momen di titik a... 6 Rumus 2.4 Faktor keamanan... 9 Rumus 2.5 Tegangan ijin... 9 Rumus 2.6 Tegangan geser utama Rumus 2.7 Tegangan geser akibat momen puntir Rumus 2.8 Resultan tegangan geser terhadap A Rumus Rumus 2.10 Beban tarik utama Rumus 2.11 Beban setiap baut pada jarak L Rumus 2.12 Beban setiap baut pada jarak L Rumus 2.13 Beban dalam setiap baut per unit jarak w Rumus 2.14 Beban tarik dalam setiap baut pada jarak L Rumus 2.15 Total beban tarik pada baut yang dibebani paling besar Rumus 2.16 Diameter minor (core) xi

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sifat mekanis baja struktural Tabel 2.2 Ukuran factor of safety Tabel 2.3 Besar arus dalam ampere dan diameter Tabel 2.4 Momen inersia polar dan section modulus las Tabel 2.5 Dimensi standar ISO untuk ulir Tabel 3.1 Nilai gaya dalam batang A-B Tabel 3.2 Nilai gaya dalam batang E-F Tabel 3.3 Nilai gaya dalam rangka bawah pada batang I-J Tabel 3.4 Nilai gaya dalam pada batang Q-R xii

15 DAFTAR NOTASI m = Massa (kg) F = Gaya (Newton) g = Percepatan gravitasi (m/s 2 ) W = Berat (Newton) T = Torsi (N.m) sf = Faktor keamanan v = Kecepatan (m/s) t = waktu (s) N = Putaran (rpm) P = Daya (watt) = Tegangan tarik (N/mm 2 ) D = Diameter (mm) e = Eksentrisitas (mm) l = Panjang las (mm) s = Ukuran las (mm) = Tegangan geser (N/mm 2 ) r = Jari-jari (mm) J = Momen inersia polar (mm 4 ) A = Throat area (mm 2 ) I = Momen inersia (mm 4 ) M = Momen bending (N.mm) y = Jarak titik berat (mm) w = Beban baut per unit jarak (N/mm) L = Jarak (mm) n = jumlah baut d c = Diameter minor (mm) xiii

16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar 2D Komponen Rangka xiv