RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH JERAMI SECARA VERTIKAL KAPASITAS 1000 [KG/JAM] LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Spesialisasi Perawatan Dan Perbaikan Program Studi Teknik Mesin Oleh M. IKBAL HARAHAP NIM : 1005011069 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013 v
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas segala kasih dan anugerah-nya kepada penulis, sehingga penulis dapat yang menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir yang penulis buat dengan judul Rancang Bangun Mesin Pencacah Jerami Secara Vertikal Kapasitas 1000 (kg/jam). Tujuannya adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam Program Pendidikan Diploma 3 pada Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Dalam laporan ini akan di bahas tentang bagaimana prisip kerja mesin, perhitungan komponen-komponen utama dan kontruksi serta perawatan dan pemeliharaan mesin. Dalam pembuatan laporan ini penulis banyak mengalami masalah, hambatan, tetapi berkat bantuan dosen pembimbing dan bantuan dari segi berbagai pihak berupa spiritual, material, dan informasi, maka laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T.,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Ir. Gidion Sembiring, M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Drs. Infarizal, M.T., Kepala Progam Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 4. Drs. Piktor Tarigan, M.Eng., Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak membantu dengan memberikan bimbingan dan pengarahan dalam menyusun laporan tugas akhir ini ; 5. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Administrasi Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan ; 7. Teristimewa dan terutama buat kedua orang tua penulis (Ayah tercinta D. Harahap dan Ibunda tercinta E. Siregar) yang selalu mendoakan, memberikan vi
semangat dan bantuan baik secara moril maupun materil kepada penulis sejak awal perkuliahan hingga selesai laporan tugas akhir ini; 8. Kakak penulis serta seluruh keluarga penulis yang tidak dituliskan namanya yang terus mendoakan, mendukung dan memberikan motivasi kepada penulis; 9. Rekan satu tim penulis Andika, Adega atas kerja sama dan perjuangan selama ini dalam menyusun laporan tugas akhir ini ; 10. Sahabat dan teman-teman penulis yang memberikan dukungan dan motivasi ; 11. Teman-teman penulis selama mengikuti perkuliahan di Politeknik Negeri Medan, seluruh mahasiswa teknik mesin khususnya ME-6B dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang turut membantu di dalam penulisan laporan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dan kesilapan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritikkan dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya, baik sebagai bahan masukkan maupun sebagai bahan perbandingan. Terima kasih. Medan, 2 September 2013 Penulis, M. IKBAL HARAHAP NIM : 1005011069 vii
DAFTAR ISI Halaman SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii DAFTAR NOTASI... xiv INTISARI... xv ABSTRAK... xvi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Perumusan Masalah... 1 C. Tujuan Tugas Akhir... 2 D. Manfaat Tugas Akhir... 2 E. Teknik Pengumpulan Data... 3 BAB II LANDASAN TEORI A. Potensi Jerami Sebagai Bahan Pembuatan Pupuk Organik/Kompos... 4 B. Prinsip Kerja Mesin... 5 C. Dimensi Utama Mesin... 6 D. Komponen Komponen Utama Mesin... 7 1. Rangka... 7 2. Motor Listrik... 8 3. Pulli... 8 viii
4.Sabuk... 9 5. Poros... 9 6. Bantalan... 9 7. Pisau... 10 a. Pisau Dinamis... 10 b. Pisau Statis... 10 8. Plat Dudukan... 11 9. Tabung Cacahan... 11 10. Corong Masukan... 11 11. Corong keluaran... 12 13. Mur dan Baut... 12 E. Tinjauan Pustaka... 14 1. Persamaan Torsi Equivalen... 14 2. Diameter Poros... 14 a. Torsi Pada Poros... 14 b. Gaya Potong Total Pada Pisau... 14 c. Diameter Poros... 15 3. Sabuk dan Pulli... 15 a. Perbandingan Putaran dan Diameter Pulli... 15 b. Panjang Keliling Sabuk... 16 c. Besar Sudut Kontak Sabuk... 16 d. Tegangan Sabuk... 16 e. Kecepatan Linear Sabuk... 16 f. Daya Yang Ditransmisikan... 17 4. Bantalan... 17 5. Daya Yang Ditransmisikan... 17 ix
BAB III PEMBAHASAN A. Kapasitas Mesin... 18 1. Volume Rata-Rata Jerami Basah... 21 2. Massa Jenis Jerami Basah... 22 B. Pisau... 23 1. Gaya Potong Total Pisau... 24 2. Torsi Akibat Pisau... 25 C. Sistem Transmisi... 25 1. Pulli... 25 2. Sabuk... 26 3. Diameter Pulli Yang Digunakan... 26 4. Panjang Keliling Sabuk... 27 5. Sudut Kontak Sabuk... 27 6. Kecepatan Linear Sabuk... 28 7. Tegangan Sabuk... 28 8. Daya Yang Ditransmisikan... 29 D. Poros... 30 1. Massa Poros... 31 2. Tegangan Geser Ijin Poros... 31 3. Free Body Diagram Pada Poros... 32 4. Torsi Yang Dialami Poros... 33 E. Daya Motor... 33 1. Daya Akibat Mencacah Jerami... 33 F. Bantalan... 35 1. Bantalan Di Titik B... 35 2. Bantalan Di Titik C... 36 G. Perencanaan Perhitungan Pasak... 36 x
BAB IV PROSES PEMBUATAN DAN ANALISA BIAYA SERTA PERAWATAN MESIN A. Proses Pembuatan Mesin... 38 1. Kerangka Mesin... 38 2. Poros... 38 3. Corong Masukan... 38 4. Corong Keluaran... 39 5. Tabung... 39 B. Analisa Biaya... 39 1. Biaya Pembelian Material... 40 2. Biaya Pengerjaan Mesin... 41 3. Biaya Perkiraan Pemakaian Listrik... 41 4. Biaya Total Pembuatan Mesin... 42 C. Perawatan Mesin... 43 1. Pengertian dan Tujuan Utama Perawatan... 43 2. Prosedur Perawatan Mesin Pencacah Jerami Secara Vertikal... 44 a. Perawatan Secara Rutin... 44 b. Perawatan Secara Periodik... 44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan... 45 B. Saran... 46 C. Spesifikasi Mesin... 46 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1. Hasil Pengujian Massa Jerami Menggunakan Neraca... 18 Tabel 3.2. Hasil Pengukuran Diameter Jerami dengan Menggunakan Jangka Sorong... 20 Tabel 3.3. Percobaan Pengujian Gaya Potong Jerami... 23 Tabel 4.1. Perhitungan Biaya Bahan Baku... 40 Tabel 4.2. Perhitungan Biaya Bahan Jadi Mesin... 40 Tabel 4.3. Daya Mesin yang Digunakan... 42 xii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Dimensi Utama Mesin... 6 Gambar 2.2. Rangka Mesin... 7 Gambar 2.3. Motor Listrik... 8 Gambar 2.4. Pulli... 8 Gambar 2.5. Poros... 9 Gambar 2.6. Bantalan... 10 Gambar 2.7. Pisau Dinamis... 10 Gambar 2.8. Pisau Statis... 11 Gambar 2.9. Tabung Cacahan... 11 Gambar 2.10. Corong Masukan... 12 Gambar 2.11. Corong Keluaran... 12 Gambar 2.12. Mur dan Baut... 13 Gambar 3.1. Hasil Percobaan Gaya Potong Jerami... 23 Gambar 3.2. Sudut Kontak Sabuk dan Pulli... 27 Gambar 3.3. Free Body Diagram Pada Poros... 32 xiii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 8 Lampiran 9 Lampiran 10 Lampiran 11 Standart JIS G 5101 dan JIS G 5102 Baja Carbon Cor Ukuran Standard Ulir Kasar Ukuran Standard Baut Ukuran Standard Mur Tabel Tegangan Izin Sabuk Ukuran Standard Sabuk Bantalan Gelinding Beban Equivalen Bantalan Faktor Faktor Koreksi Penomoran Bantalan Pasak xiv
DAFTAR NOTASI ST 37 : Baja dengan kekuatan tarik maksimum [ 37 kg/mm 2 ] P : Power / Daya [ Watt ] T : Torsi ( Momen akibat puntiran ) [ kgmm] V : Kecepatan Linear [ mm/s ] Mb : Momen pada titik b Ra : Reaksi pada titik a π : Phi ( tetapan = 3,14 ) τ : Tegangan geser [ kg/mm ] τ t : Tegangan tarik [ kg/mm ] α : Sudut [ o ] e : Bilangan alam = 2,7182 Te : Momen punter ekivalen [ kg/mm ] τ a : Tegangan geser izin [ kg/mm 2 ] n : Putaran d : Diameter L : Panjang keliling sabuk X : Jari-jari Sf 1 : Faktor keamanan batas kelelahan Sf 2 : Faktor kemanan akibat pengaruh konsentrasi tegangan dan kekerasan Q : Kapasitas A : Luas penampang ρ : Massa jenis xv
INTISARI Untuk meningkatkan produksivitas dalam bidang pertanian agar lebih praktis dan efisien, jerami dicacah terlebih dahulu yang akan di ubah menjadi kompos. Mesin yang dirancang adalah mesin pencacah jerami secara vertical dengan kapasitas 1000 [kg/jam]. Dimana mesin ini menggunakan motor listrik dengan putaran 1400 [rpm] dan dengan daya motor 1 [HP], diameter puli penggerak 3 dan diameter puli yang digerakkan 6 dengan sabuk V tipe B-38 dengan panjang 1020 [mm]. Mesin ini menggunakan 3 pisau dinamis dan 1 pisau statis, dimana pisau dinamis adalah pisau yang berputar seiring putaran poros dan pisau statis adalah pisau yang melekat pada tabung cacahan dimana jenis jerami yang dimasukkan ke corong masukan akan dicacah oleh pisau pencacah, setiap satu kali putaran, satu pisau akan memotong jerami sepanjang 10 mm. Hasil dari cacahan akan keluar dari corong keluaran dan pengurangan volume dari jerami yang telah dicacah akan mempercepat pembusukan yang akan mempermudah untuk digunakan sebagai bahan utama pembuatan kompos. Mesin ini diharapkan bermanfaat bagi pelaku industri pertanian untuk memanfaatkan peluang usahanya. Kata kunci : jerami, dicacah, kompos xvi
ABSTRACT To increase productivity in agriculture,to be more practical and efficient straw is chopped beforehand which will be converted into compost. The designed machine is machine of chopped straw for vertical with capacity 1000 [kg/h]. This machine uses electric motor with speed of 1400 [rpm] and the motor power is 1 [HP], the diameter of driving pulley is 3 and the driven pulley is 6 with V belt type B-38 with a length of 1020 [mm]. This machine uses 3 dinamic knives and 1static knife, where dynamic knife rotates as the rotation axis and the static knife attached to the tube count, where the type of straw that is entered to the inlet will be chopped by chopp knife, each one round, one knife will cut the grass along 10 mm. The result of this chopp will move out from the outlet and decrease volume of the chopped straw will be accelerate the rotten and it will be easy to use as main material to make compost. This machine is expected to benefit for agriculture industry to take the advantage of its business opportunities. Key words : straw, chopped, compost xvii