BAB III PROSES PERANCANGAN DAN GAMBAR 31Skema dan Prinsip kerja Prinsip kerja mesin penggiling serbuk jamu ini adalah sumber tenaga motor listrik di transmisikan ke diskmill menggunakan dan pulley dan v-belt Sehingga pisau diskmill bergerak untuk menghancurkan serbuk jamu yang secara otomatis turun langsung ke bak penampung Sketsa mesin Penggiling serbuk jamu dapat dilihat pada Gambar 31 Gambar 31 Sketsa Mesin Pengiling serbuk jamu Keterangan: 1 Bak penampung serbuk jamu 6 Puli diskmil 2 Pintu 7 V-belt 3 Penutup rangka (Plat) 8 Puli motor listrik 4 Rangka 9 Motor listrik 5 Penggiling (crusher) 10 Penutup motor listrik (plat) 14
15 32 Diagram Alir Proses Perencanaan Proses perencanaan mesin penggiling serbuk jamu diilustrasikan pada gambar 32 dibawah ini Mulai Pengamatan dan Pengumpulan data Membuat gambar sketsa rangka Perhitungan kekuatan baut rangka dan las Proses pembuatan Proses perakitan Selesai Gambar 32 Diagram Alir Perencanaan 33 Kajian Singkat Produk Mesin pembuat serbuk jamu ini dirancang untuk membuat serbuk jamu dari tanaman toga yang sudah dikeringkan dan digiling menggunakan pisau tipe diskmill Mesin pembuat serbuk jamu ini diharapkan dapat membantu dalam proses produksi pembuatan serbuk jamu agar lebih efisien
16 34 Perhitungan baut pada dudukan motor listrik Baut yang digunakan adalah M10 sebanyak 4 buah terbuat dari baja ST 37 yang menopang beban (P) sebesar 200 N Dari lampiran diketahui mengenai baut M10 antara lain sebagai berikut: L1 33 Rangka 1 Diameter mayor (d) 10 mm 2 Diameter minor (dc) 902 mm 3 L1 16 mm 4 L2 32 mm 5 Daya (P1) 1 Hp 746 watt 6 Tegangan tarik (σ) 370 N/mm2 7 Tegangan tarik bending (σb) 036 x 370 N/mm2 1332 N/mm2 8 Tegangan geser (τ) 018 x σ 018 x 370 N/mm2 666 N/mm2 9 Factor keamanan (sf) 3 L2
17 10 Mencari T1 dan T2 pada V-belt - Perbandingan tegangan antara sisi kencang dan sisi kendor sabuk 2718 253 253 - Kecepatan sabuk 652073 mm/s 65 m/s - Mecari tegangan sisi kencang dan sisi kendor P1 ( 253 746 ( )V 746 (153 ) 65 7497 N 153 7497 153 11470 N ) 65
18 11 Perhitungan gaya vertikal Tv (T T ) sin 63 Tv 3973 089 Tv 3536 N (Rido2015) 12 W P Tv 200 N 3536 N 16464 N Kekuatan baut berdasarkan perhitungan tegangan tarik a Tegangan tarik ijin (σijin) σt b N/mm2 222 N/mm2 Beban geser langsung yang diterima baut Ws d N/mm2 444 N/mm2 Tegangan geser ijin (τijin) τt c N 4116 N Beban tarik yang terjadi akibat gaya tarik sabuk beban tarik maksimal Wt ( ) ( ) 3292 N
19 e Diasumsikan beban tarik dan geser yang diterima baut ekivalen - Beban tarik ekivalen Wte + 4 Wte [ Wt + ] [ 3292 + 3292 + 4 60785 N - Beban geser ekivalen Wse [ + 4 [ 3292 + 4 ] 44325 N f 4116 ] 4116 ] Tegangan tarik (σ baut) dan tegangan geser (τ baut) yang terjadi - Tegangan tarik σbaut π 095 N/mm2 60785 Tegangan tarik pada baut σbaut < Tegangan tarik ijin (σijin) maka baut aman - Tegangan geser τbaut π 056 N/mm2 44325 Tegangan geser pada baut τbaut < Tegangan geser ijin (τijin) maka baut aman
20 35 Rangka Gambar 34 Rangka batang A-B/E-F Perencanaan rangka ada dua beban yang akan ditahan pada batang besi profil L Batang A-B sebagai penahan beban motor listrik Sedangkan batang E-F sebagai penahan beban diskmill Pada kedua batang ini memiliki beban yang paling besar
21 1 Menghitung gaya pada batang A-B A C D B Gambar 35 Rangka batang A-B Perhitungan gaya yang bekerja: Massa motor listrik W P Tv 200 N 3536 N 16464 N Gambar 36 Gaya yang bekerja pada batang A-B
22 Keseimbangan Gaya Luar 0 ( 8232 20 ) + ( 8232 140 ) ( RBY 520 ) 0 16464 Nmm + 115248 Nmm 520 Nmm RBy 0 RBy 2532 N 0 RAy + RBy 16464 0 RAy + 2532 16464 0 RAy 16464 2532 RAy 13932 N Setelah didapatkan RAy dan RBy maka dicari reaksi gaya dalam potongan x-x kanan a Keseimbangan gaya dalam Gambar 37 Titik potongan gaya A-B Potongan X-X Gambar 38 Reaksi gaya dalam potongan x-x kanan
23 Nx 0 Vx1 2532 Mx 2532 X Potongan Y Y Gambar 39 Reaksi gaya dalam potongan y-y kanan Nx 0 Vx2 2532 8232-57 N Mx F 380 Vx X 8232 380 57 X Potongan Z Z Gambar 310 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan
24 Nx 0 Vx3-8232 - 8232 + 2532-13932 N Mx 8232 380 + 8232 500 13932 X Tabel 31 Tabel gaya dan momen pada potongan keseluruhan Potongan Posisi Titik Gaya Gaya Geser Normal X X X0 Momen lentur B NB 0 kg Vx12532 N MB0 Nmm X 380 C NC 0 kg Vx12532 N MC96216 Nmm Y Y X 380 C NC 0 kg Vx22532 N MC96216 Nmm X 500 D ND 0 kg Vx2 57 N MD27816 Nmm Z Z X 500 D ND 0 kg Vx3 57 N MD27816 Nmm X 520 A NA 0 kg Vx3 13932 N MA0 Nmm
25 Diagram Gaya :
26 Tegangan pada Rangka A-B - Rangka yang digunakan adalah profil L ST 37 a Dimensi Rangka : 40mm x 40mm x 3mm b Momen Inersia (I): I t (b + l) I 3 (37 + 40) ( ) (37) (40) (40+37) ( I 3 I 3 (b) (l) 924 924 )( ) I 3 x 2382104 I 7146312 mm c Jarak titik berat Y 2 (b + l) ( ) 888 mm d Beban Maksimum (Mmax) 96216 Nmm e Faktor keamanan (Sf) 3 f Tegangan yield pada st37 (σy) 240 N/mm2 (karena Sf 3) 80 N/mm2 Maka Tegangan tarik ijin (σijin) g Tegangan tarik rangka (σ) 96216 Nmm 119 N/mm2 Jadi karena σijin > σ maka pemilihan rangka dengan beban besi Profil St 37 dengan dimensi 40mm x 40mm x 3mm aman untuk menahan beban
27 2 Menghitung gaya pada batang E-F F H E G Gambar 311 Rangka batang E-F Gaya yang bekerja Kecepatan V-belt 60 652073 mm/s 65 m/s Luas penampang sabuk Tan 19 x 8 x 034 275 mm c b 2x 13 2 275mm 75 mm + 8 2 13 + 75 8 2 82 mm2
28 Massa permeter panjang sabuk m Area x Panjang x Densitas 082 cm2 x 14942 cm x 114 gr/cm3 13967 gr 013967 kg Gaya tarik sentrifugal (Tc) Tc m x (V)2 013967 x (65 m/s)2 59 N (Rido2015) Massa Diskmill (F) 10 kg 10 kg 10 m/s2 100 N Berat total F + Tc 1059 N Berat total 1059 N x ½ (dikarenakan beban maksimal dibagi 2 batang rangka bagian atas) Perhitungan diambil pada salah satu batang yaitu batang E-F Sehingga gaya yang bekerja pada batang E-F (Gambar 39) adalah 5295 N Gambar 312 Gaya yang bekerja pada batang E-F
29 Keseimbangan Gaya Luar 0 ( 5295 20 ) + (5295 200 ) ( RFY 470 ) 0 1059 Nmm + 10590 Nmm 470 Nmm RFy 0 RFy 2478 N 0 REy + RFy 1059 0 REy + 2478 1059 0 REy 1059 2478 REy 8112 N Setelah didapatkan REy dan RFy maka dicari reaksi gaya dalam potongan x-x kanan b Keseimbangan gaya dalam Gambar 313 Titik potongan gaya E-F
30 Potongan X-X Gambar 314 Reaksi gaya dalam potongan x-x kanan Nx 0 Vx1 2478 N Mx 2478 N X Potongan Y Y Gambar 315 Reaksi gaya dalam potongan y-y kanan Nx 0 Vx2 2478-5295 -2817 N Mx F 270 Vx X 5295 270 2817 X
31 Potongan Z Z Gambar 316 Reaksi gaya dalam potongan z-z kanan Nx 0 Vx3 2478 5295-5295 8112 N Mx 5295 270 + 5295 390 8112 X Tabel 32 Tabel gaya dan momen pada potongan keseluruhan Potongan Posisi Titik Gaya Gaya Geser Normal X X X0 Momen lentur F NB 0 N Vx1 2478 N MF0 Nmm X 270 H NC 0 N Vx1 2478 N MH66906 Nmm Y Y X 270 H NC 0 N Vx2 2478 N MH66906 Nmm X 390 G ND 0 N Vx2 2817 N MG33102 Nmm Z Z X 390 G ND 0 N Vx3 2817 N MG33102 Nmm X 470 E NA 0 N Vx3 8112 N ME 0 Nmm
32 Diagram gaya:
33 Tegangan pada Rangka E-F - Rangka yang digunakan adalah profil L ST 37 h Dimensi Rangka : 40mm x 40mm x 3mm i Momen Inersia (I): I t (b + l) I 3 (37 + 40) ( ) (37) (40) (40+37) ( I 3 I 3 (b) (l) 924 924 )( ) I 3 x 2382104 I 7146312 mm j Jarak titik berat Y 2 (b + l) ( ) 888 mm k Beban Maksimum (Mmax) 66906 Nmm l Faktor keamanan (Sf) 3 m Tegangan yield pada st37 (σy) 240 N/mm2 (karena Sf 3) 80 N/mm2 Maka Tegangan tarik ijn (σijin) n Tegangan tarik rangka (σ) 083 N/mm2 Jadi karena σijin > σ maka pemilihan rangka dengan beban besi Profil St 37 dengan dimensi 40mm x 40mm x 3mm aman untuk menahan beban
34 Perhitungan Las Diketahui: P 20kg 10 m/s 200 N karena beban maksimal yang digunakan 1 batang rangka maka P 100 N Panjang plat (e) 470 mm Panjang las ( l ) 40 mm Tegangan tarik maks (σu) 370 N/mm2 Tegangan bending (σb) 036 x σu 1332 N/mm2 Tegangan ijn ( 018 x σu 666 N/mm2 ) a Mencari Throat area Atxl 0707 s x 40 2828 s mm2 b Tegangan geser N/mm2 c Moment bending MPxe 75 x 470 35250 Nmm Gambar 316 Tipe Las sudut
35 d Mencari Section Modulus t x (l)2 Z 6 0707 s x (40)2 6 18853 s mm2 e Tegangan bending 35250 18853 18697 N/mm2 f Diketahui tegangan geser max ( τmax 1 (σb ) + 4 τ 2 666 1 666 1 3495778 1 3498587 2 s2 2 666 2 666 s ) 666 N/mm2 + 4 + 4 702 s2 s2 s 14 mm Dari hasil perhitungan diatas didapatkan ukuran las (s) yaitu 14 mm