BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Spesifikasi Mesin Cetak Bakso Dibutuhkan mesin cetak bakso dengan kapasitas produksi 250 buah bakso per menit daya listriknya tidak lebih dari 3/4 HP dan ukuran baksonya 4 cm. Desain yang sudah pernah dilakukan oleh pihak Foodconindo dapat dilihat di bawah ini. Desain ini kemudian diperbaiki oleh penulis. 4.1.1 Analisa Kekurangan dari Desain Awal Mesin Cetak Bakso 2 1 C B A D Gambar 4.1 Rangkaian Sistem Pemotong Titik D tersambung dengan pelat datar yang berfungsi sebagai pemotong. Gerak memotong memiliki arah horizontal. Lingkaran 2 adalah pulley 4 inchi yang telah dilubangi pada titik B. Lingkaran 1 adalah pelat lingkaran yang telah dilubangi pada titik A. Rangka batang ABCD menghubungkan pulley 4 inchi pelat lingkaran dan pelat datar dengan skema seperti pada gambar di atas. 33
Fenomena yang terjadi adalah ketika pulley 4 inchi dan pelat lingkaran berputar (mesin digerakkan oleh motor) pulley 4 inchi dapat berputar satu lingkaran penuh namun pelat lingkaran ketika putarannya mencapai setengah lingkaran ia berbalik arah putaran kemudian ketika putarannya mencapai setengah lingkaran lagi ia berbalik arah putaran lagi. Hasil analisa penulis adalah jarak titik A ke pusat lingkaran dari pelat lingkaran lebih besar dibanding jarak titik B ke pusat lingkaran dari pulley 4 inchi. Hal ini menyebabkan pelat lingkaran tidak pernah sampai pada putaran setengah lingkaran ketika hampir sampai pada putaran setengah lingkiaran ia langsung berbalik lingkaran karena terdorong oleh rangka batang. Gambar 4.2 Screw pada sistem pendorong Fenomena yang terjadi adalah screw pada sistem pendorong yang seharusnya mendorong adonan bakso ke bawah namun terdapat adonan bakso yang malah terdorong ke atas kemudian kembali masuk ke bawah screw lalu terdorong lagi ke atas dan begitu seterusnya sampai adonan bakso habis. Hasil analisa penulis adalah geometri screw yang berbentuk kerucut (bertingkat) tidak teliti dalam proses mendesain dan manufakturnya sehingga ketika dipasang terdapat jarak yang cukup besar antara diameter luar screw dengan dinding corong. Hal ini mengakibatkan adonan yang terdorong oleh screw muncrat ke atas melalui rongga tersebut. 4.1.2 Daya Motor Penggerak 34
Motor listrik Desain 1400 rpm OD 2 OD 3 OD 3 2 3 1 350 rpm OD 8 4 5 262.5 rpm OD 4 Sistem pemotong 131.25 rpm OD 8 Sistem pendorong Gambar 4.3 Skema distribusi kecepatan Perhitungan puli motor Diketahui data: D1 508 mm 00508 m r 254 mm 00254 m ρ baja 7800 kg/m 3 n 1400 rpm t 20 mm 002 m (asumsi) T Pm l x α dimana : T Pm Torsi pada puli motor I inersia puli motor α percepatan sudut 35
Percepatan sudut pada puli: ω kecepatan sudut dimana; t (waktu) 1.5 detik (asumsi) ω 146533 rad/s 9769 rad/s 2 Momen inersia pada puli : dimana diketahui massa puli sebagai berikut : m ρ x v ρ x (2πr 2 t) 7800 kg/m 3 x (2 x 314 x (00254) 2 x 002) 0.632 kg 0632 (00254) 0000203 kg/m 2 Jadi torsi yang terjadi pada puli motor adalah : T pm I x α 000203 kg/m 2 x 14653 rad/s 2 0297 Nm Maka daya untuk memutar puli motor adalah : P pm T pm x ω 0297 x 9769 29058 watt Perhitungan Puli 1 (T p1 ) Diketahui data: D1 2032 mm 02032 m r 1036 mm 01036 m 36
ρ baja 7800 kg/m 3 n 350 rpm t 20 mm 002 m (asumsi) T P1 l x α dimana : T P1 Torsi pada puli 1 I inersia puli 1 α percepatan sudut ω kecepatan sudut Percepatan sudut pada puli: dimana; t (waktu) 1.5 detik (asumsi) ω 3663 rad/s 2442 rad/s 2 Momen inersia pada puli : dimana diketahui massa puli sebagai berikut : m ρ x v ρ x (2πr 2 t) 7800 kg/m 3 x (2 x 314 x (01036) 2 x 002) 10.51 kg 1051 (01036) 000564 kg/m 2 Jadi torsi yang terjadi pada puli 1 adalah : T p1 I x α 00564 kg/m 2 x 2442 rad/s 2 1377 Nm Maka daya untuk memutar puli 1 adalah : P p1 T p1 x ω 37
1377 x 3663 5045 watt Perhitungan Puli 2 & 3 (T p2 & T p3 ) Diketahui data: D2 D3 762 mm 00762 m r 381 mm 00381 m ρ baja 7800 kg/m 3 n 9333 rpm t 20 mm 002 m (asumsi) T P2 l x α dimana : T P2 Torsi pada puli 2 I inersia puli 2 α percepatan sudut ω kecepatan sudut Percepatan sudut pada puli: dimana; t (waktu) 1.5 detik (asumsi) ω 97685 rad/s 65124 rad/s 2 Momen inersia pada puli : dimana diketahui massa puli sebagai berikut : m ρ x v ρ x (2πr 2 t) 7800 kg/m 3 x (2 x 314 x (00381) 2 x 002) 1.422 kg 38
1422 (00381) 000103 kg/m 2 Jadi torsi yang terjadi pada puli 2 adalah : T p2 I x α 000103 kg/m 2 x 65124 rad/s 2 0067 Nm Maka daya untuk memutar puli 2 adalah : P p2 T p1 x ω 0067 x 97685 66 watt Dikarenakan perbandingan rasio antara puli 2 dan 3 sama maka besarnya daya yg diperlukan pada puli 3 adalah 66 watt Perhitungan Puli 4 (T p4 ) Diketahui data: D4 1016 mm 0101 m r 508 mm 00508 m ρ baja 7800 kg/m 3 n 2625 rpm t 20 mm 002 m (asumsi) T P4 l x α dimana : T P4 Torsi pada puli 4 I inersia puli 4 α percepatan sudut ω kecepatan sudut Percepatan sudut pada puli: dimana; t (waktu) 1.5 detik (asumsi) ω 27475 rad/s 39
1832 rad/s 2 Momen inersia pada puli : dimana diketahui massa puli sebagai berikut : m ρ x v ρ x (2πr 2 t) 7800 kg/m 3 x (2 x 314 x (00508) 2 x 002) 253 kg 253 (00508) 000326 kg/m 2 Jadi torsi yang terjadi pada puli 4 adalah : T p2 I x α 000326 kg/m 2 x 1832 rad/s 2 00597 Nm Maka daya untuk memutar puli 4 adalah : P p2 T p1 x ω 00597 x 27475 164 watt Perhitungan Puli 5 (T p5 ) Diketahui data: D5 2032 mm 02032 m r 1036 mm 01036 m ρ baja 7800 kg/m 3 n 13125 rpm t 20 mm 002 m (asumsi) T P5 l x α dimana : T P5 Torsi pada puli 5 I inersia puli 5 α percepatan sudut 40
Percepatan sudut pada puli: ω kecepatan sudut dimana; t (waktu) 1.5 detik (asumsi) ω 1374 rad/s 183 rad/s 2 Momen inersia pada puli : dimana diketahui massa puli sebagai berikut : m ρ x v ρ x (2πr 2 t) 7800 kg/m 3 x (2 x 314 x (01036) 2 x 002) 10.51 kg 1051 (01036) 000564 kg/m 2 Jadi torsi yang terjadi pada puli 5 adalah : T p5 I x α 00564 kg/m 2 x 183 rad/s 2 01 Nm Maka daya untuk memutar puli 5 adalah : P p5 T p5 x ω 0103 x 3663 378 watt Jadi perhitungan total daya yang diperlukan adalah P P pm + P p1 + P p2 + P p3 + P p4 + P p5 29058 + 15045 + 1212 + 164 + 378 19705 watt 41
Motor merupakan pusat dari gerakan dalam keseluruhan sistem maka dari pada itu harus diperhatikan dan diperhitungkan dengan teliti dan benar agar sistem yang kita rancang dapat berjalan sesuai dengan yang kita harapkan. Maka penulis memakai motor lama yang telah tersedia dengan spesifikasi sebagai berikut : Diketahui daya elektro motor 750 watt Diketahui putaran elektro motor 1400 rpm Dari data motor diatas maka dapat disimpulkan bahwa daya dan putaran yg diperlukan telah masuk dalam spesifikasi perhitungan. 4.1.3 Mendesain Ulang dan Mengubah Konstruksi Screw pada Sistem Pendorong dan Rangkaian Sistem Pemotong Bentuk geometri screw pada sistem pendorong didesain ulang dari yang berbentuk kerucut (bertingkat) menjadi berbentuk tabung (tidak bertingkat) dan rangkaian sistem pemotong juga didesain ulang menggunakan mekanisme engkol peluncur segaris seperti pada gambar di lampiran. Untuk mendapatkan jumlah output bakso yang sesuai dengan pesanan penulis harus menentukan beberapa hal seperti berikut : o o o o o o o Jumlah ulir pada screw 5 ulir Diameter luar 1 lingkar ulir screw (D L ) 71 cm Diameter dalam 1 lingkar ulir (D D ) 19 cm Tebal lingkar ulir (t) 01 cm Digunakan tabung dengan diameter luar 3 inchi tinggi 9 cm dan tebal 02 cm sebagai jalur screw Digunakan poros dengan diameter 075 inchi yang dimana pada poros tersebut screw dilas Terdapat dua sistem pulley yang masing masing terletak pada sistem pemotong dan sistem pendorong. Pulley pertama terpasang pada motor yaitu pulley 2 inchi yang terhubung dengan pulley 8 inchi pada shaft utama mesin. Dari shaft utama bercabang menjadi dua cabang yang pertama (pada sistem pemotong) dua buah pulley 3 inchi masing masing terhubung dengan dua buah pulley 4 inchi lalu cabang yang kedua (pada sistem pendorong) satu buah pulley 3 inchi terhubung dengan satu buah pulley 8 inchi. 42
Sehingga didapat perhitungan : o Volume tabung jalur sekrup (V 1 ) luas alas x tinggi 368622 cm 2 o Volume poros yang berada di dalam tabung jalur sekrup (V 2 ) luas alas x tinggi 25662 cm 2 o Volume 5 lingkar ulir (V 3 ) 5 x π x [(D /2) (D /2) ] x t 5 x 3.14 x [(7.1/2) 2 (1.9/2) 2 ] x 0.1 18378 cm 3 o V netto V 1 V 2 V 3 368.622-25.662-18.378 324582 cm 3 o Volume bakso berdiameter 4 cm π x r x 3.14 x 4 3 33524 cm 3 o Diketahui kecepatan putar motor 1400 rpm ( ) dengan menggunakan persamaan maka didapat kecepatan putar dari katrol / pulley yang terakhir pada sistem pemotong 2625 rpm kecepatan putar / pulley yang terakhir pada sistem pendorong 13125 rpm 43
o Karena kecepatan putar dari katrol / pulley yang terakhir pada sistem pemotong telah diketahui maka berdasarkan hitungan didapat output bakso yang dihasilkan 438 bakso per detik atau 2625 bakso per menit o Maka per detik didapat volume bakso sebanyak 33524 cm 3 x 438 bakso 14667 cm 3 /detik o Maka volume adonan bakso sebanyak satu tabung jalur screw akan habis dalam / / 2213 detik o Maka waktu yang dibutuhkan untuk 1 ulir berputar 226 putaran/detik o Maka kecepatan ulir per menit 226 x 60 detik 13556 rpm kecepatan putar dari katrol / pulley yang terakhir pada sistem pendorong 13125 rpm ini tidak jauh berbeda dengan kecepatan ulir per menit berdasarkan hitungan hal ini masih dapat ditoleransi 4.2. Rancangan kontruksi mesin baru. Setelah melakukan perhitungan dan analisa terhadap mesin bakso yang sudah penulis kembangkan maka penulis merancang kontruksi dari mesin bakso generasi terbaru ke dalam sebuah program visual 3 dimensi. 44
Gambar 4.4 Sistem Screw Keseluruhan dilihat dari luar Gambar 4.5 Sistem Pelat Pemotong Bakso 45
Gambar 4.6 Struktur Rangka Keseluruhan Mesin Bakso Gambar 4.7 Komponen Sistem Pemotong Mesin Bakso Gambar 4.8 Komponen As Pulley Screw dan Nozzle Mesin Bakso 46
Gambar 4.9 Potongan Komponen As Pulley Screw dan Nozle Mesin Bakso Gambar 4.10 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley Gambar 4.11 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley 47
Gambar 4.12 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley (tampak samping) Gambar 4.13 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley (Tampak Belakang) 48
Gambar 4.14 Mesin Pencetak Bakso 49