RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS KULIT LUAR KOPI KAPASITAS 70 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 : ANGGIAT J H M SAGALA NIM`: 1305011013 DARMO AGUSTIN MARBUN NIM :1305011025 HERBERD SINAGA NIM :1305011049 MUGHNI RANGKUTI NIM :1305011069 YOKO PANDE H SIHOMBING NIM: 1305011114 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2016
RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS KULIT LUAR KOPI KAPASITAS 80 KG / JAM INTISARI Tujuan utama dari pembuatan mesin pengupas kulit kopi ini adalah untuk membantu dan mempermudah pekerjaan petani dalam mengupas kulit kopi terutama petani rumahan yang berekonomi rendah dan industri menengah ke bawah. Dengan mesin ini diharapkan dapatmembantu proses pengupasan kulit kopi sehingga dapat meningkatkan kualitas dan produktifitas petani.tahapan dalampembuatan mesin pengupas kulit kopi terdiri dari ide rancangan, pengumpulan data, kemudian merancang produk yang merupakan pengembangan konsep produk berupa gambar skets menjadi benda teknik. Danlangkah terakhir adalah menguji keberfungsian alat kemudian menyimpulkan hasil dari alattersebut.spesifikasi mesin pengupas kulit kopi dengan kapasitas 70 kg/jam, ukuran mesin 600 x 900 x 1400 mm, mengunakan motor listrik 0,25 HP 1400 rpm, Sistem transmisi mengunakan motor listrik dimana putarannya dari 1400 rpm menjadi 136 rpm dengan komponen 2 puli D = 20 inch dan 2 inch, v-belt jenis A No.85, 1 poros pejal D = 10 mm. Kata Kunci: Rancang bangun, Mesin pengupas kulit kopi. v
SKINNER COFFE MACHINE WITH CAPACITY 70 KG / HOUR ABSTRAK The main purpose of the skinner coffee machine is to help and make farmer job easier in skinning coffe espesially to the farmer with low economy and home industry. This machine is expected to help farmer on increasing the productivity and effectivity from skinning coffe process. Some steps of making this machine are idea of the planning machine, accumulating data, and planning to created machine from the sketch to make the real. the last step is tested the functional of the machine and conclude the result of the test. Capacityof this machine is 70 kg / hour, the size of this engine is 600 x 900 x 1400 mm, using an electric motor of 0,25 HP 1400 tpm, the transmision of the system is using electric motor with rotation from 1400 rpm to 136 rpm with 2 pulleys which diameter is 20 and 2 inch, V belt type A No. 85, 1 solid shaft which diameter is 20 mm. Keyword : Design, Skinner Coffe Machine vi
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmatnya penulis diberi kesehatan, kesempatan dan pengetahuan sehingga laporan tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Mesin Pengupas Kulit Luar Kopi Dengan Kapasitas 70 Kg/Jam, dapat diselesaikan dengan baik. Adapun penulisan laporan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah tugas akhir Program Diploma III Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Sesuai judul penulisan, maka penulis hanya membatasi masalah pada rancang bangun mesin pengupas kulit luar kopi yaitu Proses pembuatan mesin, Prinsip kerja mesin, serta Perawatan dan Perbaikan mesin tersebut. Di dalam menyelesaikan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai puhak, baik materi, moril, dan informasi. Oleh sebab itu penulis sudah selayaknya mengucapkan terima kasih banyak kepada : 1. Bapak Syahruddin,S.T.,M.T. Direktur Politeknik Negeri Medan ; 2. Bapak Idham Khamil, S.T., M.T. Ketua Jurusan Teknik Mesin Politerknik Negeri Medan ; 3. Bapak Jhoni Indra, S.T., M.T. Ketua Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan ; 4. Bapak Positron Bangun S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing TA 5. Seluruh Staff Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan ; 6. Orangtua kami yang selalu memberi dukungan berupa semangat, materi dan doa 7. Teman-teman satu tim yaitu : Anggiat Jumadi H M Sagala, Darmo Agustin Marbun, Herberd Sinaga, Mughni Rangkuti, Yoko Pande H Sihombing 8. Kepada teman teman sekelas di ME 6C; 9. Teman teman satu Program Studi Teknik Mesin yang sama saama mengerjakan tugas akhir viii
Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis menyadari bahwa laporan ini tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaa laporan TUGAS AKHIR ini dan juga sebagai masukan bagi penulis. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca atau siapa saja yang ingin mengambil isi bahan masukan ataupun sebagai pembanding. Medan, 2016 1. Anggiat J H M Sagala NIM : 1305011013 1. 2. Darmo Agustin Marbun NIM : 1305011025 2. 3. Herberd Sinaga NIM : 1305011049 3. 4. Mughni HRangkuti NIM : 1305011069 4. 5. Yoko P H Sihombing NIM : 1305011114 5. ix
DAFTAR ISI Halaman SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PERSETUJUAN... iv INTI SARI... v ABSTRAK... vi PERNYATAAN KEASLIAN TA... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Rumusan Masalah... 2 D. Tujuan... 2 E. Manfaat... 3 F. Teknik Pengumpulan Data... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 4 A. Sejarah Perkembangan Kopi... 4 B. Langkah langkah Pengolahan Kopi... 7 x
C. Kajian Tentang Mesin Pengupasan Kulit Luar Kopi... 10 D. Kriteria Pemilihan Bahan... 10 E. Teori Dasar Perancangan... 11 F. Elemen Mesin yang Digunakan... 12 1. Poros... 12 2. Bantalan... 15 3. Puli... 19 4. Sabuk... 19 G. Konsep Dasar Perancangan... 21 H. Pernyataan Kebutuhan... 21 I. Analisis Kebutuhan... 22 J. Pertimbangan Perancangan... 24 K. Tuntutan Perancangan... 25 L. Pengelasan (SMAW)... 26 BAB III PEMBAHASAN... 30 A. Penetapan Parameter... 30 B. Perancangan Pendorong... 31 1. Rancangan Pendorong... 31 2. Gaya Pendorong... 32 3. Kecepatan Pemotongan... 36 C. Perancangan Dinding Pengupas... 37 D. Perhitungan Kecepatan Putaran & Kapasitas Mesin... 37 1. Kecepatan Putaran ( Rpm )... 37 2. Perhitungan Kapasitas... 38 E. Perhitungan Daya Motor... 38 1. Daya Tanpa Beban... 38 a. Daya Pada Poros... 38 b. Daya Pada Pendorong... 42 c. Daya Pada Puli... 43 d. Daya Pada Belt... 45 xi
2. Daya Dengan Beban... 46 3. Daya Rencana... 47 F. Bagian Utama Mesin... 47 1. Kerangka Mesin... 48 2. Saluran Masuk ( HOOPER )... 49 3. Motor... 49 4. Pendorong... 50 5. Sistem Transmisi... 51 6. Poros... 52 7. Bantalan... 58 8. Sabuk V-belt... 61 G. Merangkai Mesin... 71 H. Prinsip Kerja Mesin... 71 BAB IV ANALISIS BIAYA PEMBUATAN MESIN & PERAWATAN DAN PERBAIKAN MESIN... 72 A. Analisis Biaya... 72 B. Biaya Listrik yang Dipakai Selama Pembuatan Mesin... 73 C. Upah Tenaga Kerja... 74 D. Biaya Total Pembuatan Mesin... 74 E. Pengertian dan Tujuan Perawatan...75 1. Perawatan secara rutin ( Daily Maintenance )... 75 2. Perawatan secara periodic ( Periodic Maintenance )... 76 F. Pemeliharaan Bagian Bagian Utama Mesin... 76 1. Pengupasan... 76 2. Sabuk... 76 3. Bantalan... 76 BAB V ANALISA PERCOBAAN MESIN... 77 A. Perhitungan Kapasitas... 77 1. Perhitungan Kapasitas Kopi Berdasarkan Percobaan... 77 xii
2. Perhitungan Kapasitas Biji Berdasarkan Percobaan... 78 3. Perhitungan Kapasitas Biji yang terkupas dengan Efisien 100 %... 79 B. Perhitungan Efisiensi... 82 BAB VI PENUTUP... 83 A. Simpulan... 84 B. Saran... 85 DAFTAR KEPUSTAKAAN LAMPIRAN xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Buah Kopi... 4 Gambar 2.2 Mesin Pengupas Kulit Luar Kopi Tradisional... 8 Gambar 2.3 Mesin Pengupas Kulit Luar Kopi Sumber Penggerak Motor Bensin... 8 Gambar 2.4 Mesin Pengupas Kulit Luar Kopi Sumber Penggerak Motor Listrik... 9 Gambar 2.5 Diagram Flow Chart Perancangan... 23 Gambar 2.6 Pengelasan SMAW... 27 Gambar 2.7 Mesin Pengelasan... 28 Gambar 2.8 Skema Proses Pengelasan SMAW... 28 Gambar 2.9 Peralatan Pengelasan... 28 Gambar 3.1 Pendorong... 30 Gambar 3.2 Luas Penampang Kulit Luar Kopi... 32 Gambar 3.3 Analisis Gaya Gesek... 33 Gambar 3.4 Dinding Pengupas... 36 Gambar 3.5 Analisis Pengikat Segitiga Pada Poros... 38 Gambar 3.6 Saluran Masuk (Hopper)... 48 Gambar 3.7 Motor Listrik... 49 Gambar 3.8 Pendorong... 50 Gambar 3.9 Diagram Alir Perhitungan Poros... 52 Gambar 3.10 Gaya Tarik Sabuk... 55 Gambar 3.11 Pembebanan pada Poros... 56 Gambar 3.12 Diagram Alir untuk Memilih Sabuk V... 61 Gambar 3.13 Hubungan Sabuk dengan Dua Pulli... 62 Gambar 3.14 Gaya Tarik Sabuk... 65 xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Data Produksi & Ekspor di Indonesia... 5 Tabel 2.2 Perbedaan Bantalan Gelinding dan Luncur... 17 Tabel 4.1 Biaya Material... 72 Tabel 4.2 Biaya Pemakaian Listrik... 72 Tabel 5.1 Data dan Percobaan Mesin Pengupas Kulit Luar Kopi... 76 Tabel 5.2 Kapasitas Berdasarkan data Percobaan... 80 Tabel 5.3 Efisiensi Berdasarkan Percobaan... 82 xv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Diagram Pemilihan Sabuk Lampiran 2 Tabel Pemilihan Bantalan Lampiran 3 Tabel Panjang Sabuk V Standart Lampiran 4 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan xvi
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pemilihan Judul Kopi merupakan sebuah komoditas perkebunan andalan di Indonesia. Dan Indonesia merupakan salah satu Negara penghasil kopi terbesar di dunia. Salah satu kopi yang dihasilkan adalah robusta dengan karateristik biji kopi berbentuk bulat. terdapat 2300 4000 biji kopi dalam setiap kilogramnya, tumbuh di ketinggian 400 700 m dari permukaan laut dengan suhu 24 30 derajat celcius. Biji kopi yang mentah berwarna hijau dan pada saat matang akan berubah menjadi merah. Periode kematangan buah kopi adalah 9 10 bulan Untuk menghasilkan kopi yang baik maka harus dilakukan pengolahan yang baik pula. Namun seiring dengan berjalannya waktu dan perkembangan teknologi yang pesat, petani kopi masih juga mengalami kendala dalam hal pengolahan kopi. kendala yang dihadapi adalah waktu dan energi yang dibutuhkan untuk mengolah kopi masih terlalu besar sehingga pengupasan kulit kopi kurang efisien dan masih banyak para petani menggunakan pengupas kulit kopi tradisional dengan sumber penggerak berupa tenaga manusia. Selain itu hasil dan kualitas pengupasan kulit kopi kurang baik karena masih banyak biji kopi yang pecah setelah proses pengupasan, bukan hanya pecah biji kopi yang telah diolah juga tidak terkupas dengan sempurna sehingga harus dilakukan pengupasan kembali, Tentu ini menjadi masalah bagi petani karna dapat mengurangi pendapatan petani tersebut.
Berdasarkan survey yang telah dilakukan di desa Simamora Nabolak Kecamatan Siborong borong Kabupaten Tapanuli Utara, petani masih menggunakan mesin pengupas kulit kopi bertenaga manual dengan manusia sebagai penggeraknya, sedangkan mesin pengupas kulit kopi yang penggeraknya menggunakan motor bensin dengan harga yang mahal.oleh karena itu maka dibuatlah terobosan baru tentang mesin pengupas kulit kopi yang diharapkan dapat mempercepat dan mempermudah proses pengupasan dengan harga ekonomis dengan efisiensi yang tinggi dan yang dapat dijangkau petani. B. Batasan Masalah Dalam rancang bangun ini di batasi batasan masalah yang akan dibahas, pembatasan masalah untuk menghindari bahasan di luar topik pembahasan, yaitu : 1. Perancangan mesin pengupas kulit kopi dengan kapasitas produksi minimal 70 kg/jam. 2. Mesin yang di rancang mampu mengupas buah kopi dengan bersih. 3. Merancang sistem transmisi, daya motor pengerak, poros, puli dan sabuk v-belt. C. Rumusan masalah Berdasarkan batasan masalah tersebut maka dapat ditarik rumusan masalah yaitu: 1. Bagaimanakah spesifikasi mesin pengupas pengupas kulit kopi? 2. Bagaimana sistem transmisi dari mesin pengupas kulit kopi? 3. Bagaimanakah gambar mesin pengupas kulit kopi? D. Tujuan Adapun tujuan dibuat mesin pengupas kulit luar kopi ini adalah :
1. Untuk meningkatkan penghasilan para petani kopi; 2. Untuk membantu dan memudahkan pekerjaan petani kopi; 3. Untuk membantu petani yang berekonomi lemah dan industri rumah tangga; 4. Untuk diproduksi dan dipasarkan kepada masyarakat. E. Manfaat Adapun manfaat rancang bangun mesin pengupas kulit luar kopi ini yaitu : 1. Meningkatkan efisiensi pengupasan kulit kopi; 2. Mengurangi biaya dan waktu bila dibandingkan dengan cara tradisional; 3. Membantu program Pemerintah dalam meningkatkan produktivitas Petani kopi F. Teknik Pengumpulan Data Untuk memperoleh data guna penyusunan laporan ini, metode yang penulis lakukan antara lain adalah : 1. Mengadakan studi literatur di perpustakaan 2. Mencari hal hal yang berhubungan dengan perancangan mesin di internet 3. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing dan pihak puhak yang memahami tentang perancangan mesin 4. Melakukan survei dengan melihat dan mengamati mesin mesin yang sudah ada.