BAB III Metode Rancang Bangun 3.1 Diagram Alir Metode Rancang Bangun MULAI PENGUMPULAN DATA : DESAIN PEMILIHAN BAHAN PERHITUNGAN RANCANG BANGUN PROSES PERMESINAN (FABRIKASI) PERAKITAN PENGUJIAN ALAT HASIL Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Rancang Bangun UNIVERSITAS MERCUBUANA 17
3.1.1 MULAI Pertama yang dilakukan ialah persiapan. Persiapan yang dilakukan seperti pengaturan jadwal kegiatan rancang bangun agar jalan nya kegiatan dapat terencana dan mendapatkan hasil rancang bangun yang diinginkan. 3.1.2 Pengumpulan Data Untuk mendapatkan data yang diperlukan dalam penulisan tugas akhir ini, penulisan menggunakan metode: a) Studi perpustakaan Studi perpustakaan berfungsi untuk memperoleh literatur dan rumus-rumus yang berkaitan dengan racang bangun mesin penggiling kedelai skala industri kecil. b) Observasi lapangan Kegiatan Observasi lapanngan: Mengamati model daan memahami prinsip kerja mesin sejenis yang ada. Mengamati kekurangan kekurangan alat yang sudah ada sebagai referensi agar alat yang akan dirancang dapat lebih baik. c) Desain Desain berfungsi untuk memudahkan dan mengefektifkan kerja mesin dalam hal penggunaan. Kegiatan mendesain suatu rancang bangun alat meliputi: Menentukan ukuran-ukuran utama dalam perhitungan kasar Mencari bahan lain atau mencari alternatif konstruksi yang baru. 3.1.3 Pemilihan Bahan Pemilihan bahan adalah suatu kegiatan penting yang perlu dilakukan. Pada saat pemilihan bahan diperlukan keefektifan dan keefisien guna mendapatkan hasil yang diinginkan hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bahan: UNIVERSITAS MERCUBUANA 18
a. Bahan yang mudah didapatkan dipasaran seperti baja karbon diprioritaskan dalam pemakaiannya, tapi tetap memperhitungkan kekuatan bahan. b. Memperhatikan apakah bahan tersebut dapat dilakukan proses permesinan dengan baik atau tidak. 3.1.4 Perhitungan Rancang Bangun Perhitungan dilakukan untuk mendapatkan dimensi dan karakteristik dari komponen-komponen yang akan digunakan pada Mesin Penggiling kedelai. 3.1.5 Proses Permesinan (Fabrikasi) Pada saat proses permesinan dilakukan beberapa jenis pengerjaan seperti: a. Pengerjaan potong Pengerjaaan potong adalah proses pemotongan komponenkomponen seperti besi siku untuk rangka dan bagian-bagian lain untuk mendapatkan profil yang sesuai dengan kebutuhan konstruksi. Pengerjaan potong dapat menggunakan alat potong lain seperti gerinda potong,mesin bubut dan lain-lain. b. Pengelasan Pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam dimana logam menjadi satu akibat panas atau tanpa satu tekanan. c. Pengerjaan bubut Pengerjaan yang dilakukan untuk mendapatkan bentuk silindris. Pengerjaan bubut juga dapat dilakukan untuk membuat ulir pada benda kerja. d. Pengerjaan Bor Pengerjaan bor dilakukan untuk melubangi bagian yang akan dibuat ulir atau juga untuk memasang baut. UNIVERSITAS MERCUBUANA 19
e. Pengerjaan Gerinda Pengerjaan gerinda berarti menggosok, mengausakan dengan gesekan atau mengasah. Pengerjaan ini di tujukan untuk pelepasan logam oleh suatu amplas putar. 3.1.6 Perakitan Perakitan adalah menyatukan komponen-komponen mesin penggiling kedelai, baik komponen uatama maupun komponen penunjang menjadi suatu konstruksi yang dapat dioperasikan. 3.1.7 Pengujian Mesin Penggiling Kedelai Parameter yang diamati pada saat pengujian mesin adalah a. Fungsi masing-masing komponen pada Mesin penggiling kedelai. b. Kapasitas atau daya yang dihasilkan. c. Uji karakterisasi. d. Kapasitas dari alat tersebut. 3.1.8 Selesai Setelah selesai dari proses rancang bangun dan alat sudah memahami uji fungsi dan uji karakterisasi, mesin tersebut dilakukan finishing berupa pengecatan agar terlihat menarik. 3.2 Bahan - Bahan yang Digunakan Bahan -Bahan yang digunakan dalam membuat mesin penggiling kedelai yaitu : 1. Besi siku Besi siku digunakan untuk membuat rangka. Spesifikasi yang di gunakan yaitu 40 x40 mm tebal 4 mm. UNIVERSITAS MERCUBUANA 20
Gambar 3.2.1 Besi siku profil L Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) 2. Plat dan lempengan stainless Plat dan lempengan stainless digunakan untuk membuat alat penggiling, wadah corong (Hopper) dan casing mesin. Spesifikasi yang digunakan adalah Lempengan stainless dengan tebal 1 mm dan 30 mm. Gambar 3.2.2 plat stainless Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) 3. Poros besi Poros besi digunakan untuk poros pulley dan as screw. UNIVERSITAS MERCUBUANA 21
Gambar 3.2.3 Poros Besi Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) 4. Mur dan baut Mur dan baut digunakan untuk mengunci dan memegang casing mesin penggiling. Gambar 3.2.4 Mur dan Baut Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) 5. Pulley Pulley digunakan untuk transmisi kecepatan mesin. Gambar 3.2.5 Pulley Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) UNIVERSITAS MERCUBUANA 22
6. Van Belt Van Belt digunakan untuk meneruskan daya dari motor listik ke mesin penggiling. Gambar 3.2.6 V-Belt Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) 7. Kawat las Kawat las digunakan sebagai bahan baku pengelasan kawat las yang digunakan adalah las listrik. Gambar 3.2.7 kawat las Sumber gambar: Google,(lion.indonetwork.co.id) 8. Batu gerinda Batu gerinda digunakan untuk memotong, mengamplas, menghaluskan dan mengkilapkan, terdapat beberapa jenis batuyang dipakai sesuai fungsinya. UNIVERSITAS MERCUBUANA 23
Gambar 3.2.8 Batu Gerinda Sumber gambar: Google,(perkakasku.com) 9. Bearing Bearing digunakan untuk menyangga as agar dapat berputar mengikuti perputaran mesin. Gambar 3.2.9 Bearing Sumber gambar: Google,(en.wikipedia.org) 10. Motor lisrik Motor listrik yang digunakan untuk penggerak mesin. Spesifikasi motor lisrik yang digunakan adalah 1 hp, jenis motor duduk. Gambar 3.2.10 Motor listrik Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) UNIVERSITAS MERCUBUANA 24
3.3 Metode Yang Digunakan 1.metode yang digunakan mengacu pada prinsip teknologi rancang bangun. 2.kegiatan dalam pelaksanaan program ini dilakukan dalam waktu 3 bulan. 3.4 Komponen-Komponen Utama Mesin 3.4.1 Rumah Penggiling Gambar 3.4.1 Rumah Penggiling Sumber gambar: Dokumen pribadi Komponen Rumah Penggiling pada mesin ini terbagi atas 3 bagian yaitu : a. Hopper berfungsi sebagai tempat pemasukkan biji kacang kedelai b. Rumah poros berfungsi sebagai tutup pelindung poros penggiling dan pendorong biji kacang kedelai menuju batu gilas. c. Rumah giling sebagai tutup pelindung lempengan penggiling yang berputar untuk menjaga agar biji kacang kedelai yang digiling tidak terlempar keluar. 3.4.2 Lempengan Penggiling Gambar 3.4.2 Lempengan Penggiling Sumber gambar: Dokumen pribadi UNIVERSITAS MERCUBUANA 25
Digunakan sebagai penggiling kacang kedelai agar lebih halus. Lempengan Penggiling ini terdiri dari 2 buah, dimana Lempengan yang pertama adalah lempengan Penggiling yang bergerak dan dihubungkan terhadap poros yang disambung dengan pulley, sedangkan pada permukaan Lempengan Penggiling ini diberi guratan-guratan kasar. Sedangkan untuk Lempengan Penggiling yang kedua (Lempengan Penggiling yang tidak berputar) pada permukaannya juga dibuat guratan kasar namun diberi cekungan sedalam beberapa millimeter. 3.4.3 Poros Gambar 3.4.3 Poros Sumber gambar: Dokumen pribadi Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Adapun macam-macam poros yang diklasifikasikan menurut pembebanannya (Sularso, 2004:1) adalah sebagai berikut : a) Poros transmisi Poros transmisi ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, pulley sabuk, atau sproket rantai. b) Gandar Poros seperti ini biasanya digunakan/dipasang antara rodaroda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar, disebut gandar. UNIVERSITAS MERCUBUANA 26
c) Spindel Poros transmisi yang relatif pendek, seperti halnya pada poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran dinamakan spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti. Poros yang digunakan adalah jenis poros transmisi dengan beban puntir. poros ini akan menjadi tempat dudukan lempengan gerinda penggerak, puli serta bantalan. Poros ini terbuat dari baja dengan bentuk bertingkat, dimana pengerjaannya dilakukan pada mesin bubut. Hal-hal penting yang perlu diperhatikan dalam merencanakan suatu poros (Sularso, 2004:1) adalah sebagai berikut : a. Kekuatan Poros Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir, lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Kelelahan, tumbukan dan pengaruh konsentrasi tegangan harus selalu diperhatikan bila poros tersebut bentuknya bertingkat atau mempunyai alur pasak. b. Kekakuan poros Meskipun sebuah poros mempunyai kekakuan yang cukup tetapi lenturan dan diflaksi puntirnya yang terlalu besar akan mengakibatkan timbulnya getaran yang dan suara yang berisik. c. Putaran kritis Bila suatu putaran mesin dinaikkan, maka pada suatu harga tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya disebut putaran kritis. Hal ini akan mengakibatkan kerusakan pada bagian yang lain. Maka dari hal tersebut, poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putarannya lebih rendah dari putaran kritisnya. d. Bahan poros Poros untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat biasanya terbuat dari baja paduan dengan pengelasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan. Meskipun demikian, pemakaian baja paduan khusus tidak dianjurkan jika alasannya hanya karena putaran tingggi dan beban berat. UNIVERSITAS MERCUBUANA 27
Tabel.3.1 Kecepatan Bubut Sumber tabel:google,(ilmubangunan.com) 3.4.4 Bearing Gambar 3.4.4 Bearing Sumber gambar: Google,(indonetwork.com) Bearing (Bantalan) adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Bearing dapat diklasifikasikan sebagai berikut : a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros 1. Bantalan gelinding (rolling bearing). Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum, dan rol bulat. 2. Bantalan luncur (sliding bearing). UNIVERSITAS MERCUBUANA 28
Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas. b. Atas dasar arah beban 1. Bantalan radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros, seperti : radial ball bearing merupakan jenis bantalan gelinding untuk gaya yang kecil, roller bearing merupakan jenis bantalan gelinding untuk gaya besar, dan sliding bearing. 2. Bantalan aksial. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros, seperti : axial ball bearing untuk gaya yang besar, dan tapper bearing untuk gaya yang kecil. 3. Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar tegak lurus sumbu poros, seperti : axial radial ball bearing. Pada perencanaan mesin penggiling kacang kedelai ini bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding dengan model duduk karena mengingat kedudukan poros yang tegak lurus dengan bidang vertical dan mempunyai jarak diatas rangka mesin serta gaya puntir ekuivalen/sejajar terhadap poros. Adapun alasan pemilihan bantalan gelinding ini adalah karena bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban yang kecil dari pada bantalan luncur. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Karena kontruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan gelinding hanya dapat dibuat oleh pabrik tertentu saja. Keunggulan bantalan ini adalah gesekannya yang sangat rendah dan pelumasannya pun sangat sederhana. Pelumasannya cukup dengan gemuk saja, bahkan pada jenis yang memakai seal sendiri bisa tidak diberi pelumasan. Meskipun bantalan ini kelihatannya sangat sederhana dan penggunaanya pun sangat mudah, akan tetapi bantalan ini sering menimbulkan suara bising dibandingkan dengan bantalan luncur. UNIVERSITAS MERCUBUANA 29
Gambar 3.4.4.1 Macam-macam Bantalan Sumber gambar: Google,(as-bearing.com) 3.4.5 Sabuk / V-Belt dan Pully Sabuk merupakan bagian mesin yang berfungsi sebagai pentransmisi putaran. Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-v dan sabuk Gilir tetapi sabuk yang paling banyak digunakan adalah sabuk-v termasuk pada perencanaan mesin penggiling kacang kedelai ini yang digunakan adalah sabuk-v karena mudah penanganannya dan harganya pun murah. Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipakai sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan disekeliling alur pully yang. Sedangkan pully adalah merupakan tempat sabuk berputar, besarnya putaran yang ditransmisikan tergantung pada diameter pulli penggerak dan puli yang digerakkan. UNIVERSITAS MERCUBUANA 30
Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipakai sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabut-V dibelitkan disekeliling alur pulley yang berbentuk V pula. Bagian sabut yang sedang membelit pada pulley ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah besar karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan sabuk-v dibandingkan dengan sabuk jenis lain. Gambar 3.4.4.2 Berbagai ukuran sabuk-v Sumber gambar: Google,(belt-pedia.com) Dalam mesin penggiling kacang kedelai ini, pulley digunakan untuk meneruskan putaran dari motor listrik menuju pulley penggerak yang selanjutnya untuk menggerakkan poros yang berfungsi sebagai transmisi. UNIVERSITAS MERCUBUANA 31
Gambar 3.4.4.3 Bentuk pulley penggerak Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) Dalam merancang transmisi daya menggunakan sabuk-v, hal pertama yang perlu diperhatikan adalah mengetahui diameter dan putaran masing-masing pulley. Jika pulley penggerak dan yang digerakkan berturut-turut adalah n1 rpm dan n2 rpm, dan diameter nominal masing-masing adalah dp (mm) dan Dp (mm), maka perbandingan putaran yang umum dipakai adalah perbandingan reduksi (i). Dipasaran memang terdapat bermacam-macam ukuran sabuk, tetapi mendapatkan sabuk yang panjangnya sama dengan hasil perhitungan umumnya sangat susah. Oleh karena itu, panjang sabuk yang digunakan umumnya mengikuti panjang sabuk yang ada dipasaran (mendekati panjang sabuk yang direncanakan). 3.4.6 Motor Listrik Gambar 3.4.6 Motor Listrik Sumber gambar: Google,(indonetwork.co.id) UNIVERSITAS MERCUBUANA 32
Motor listrik digunakan untuk mensuplai putaran ke poros utama secara kontinue dengan menggunakan pully dan sabuk. Sebelumnya harus kita ketahui seberapa besar daya motor yang diperlukan. Daya motor digunakan menggiling kacang kedelai, memutar poros yang menggerakkan Lempengan penggiling serta bagian-bagian lain. 3.4.7 Kerangka Kerangka atau tempat kedudukan dari seluruh komponen komponen mesin penggiling kacang kedelai merupakan bagian yang sangat penting pada mesin ini. Kerangka dibuat dari baja Profil L (3 cm x 3 cm) dengan ketebalan 4 mm, yang mempunyai ukuran 28 x 39 x 51 yang dirancang mengikuti konstruksi dasar dari unit mesin yang telah direncanakan. Dari pemilihan profil L diatas dianggap mampu menumpu beban diatasnya yang terdiri dari poros, casing, batu gerinda, hopper, motor, kacang serta bagian lainnya. Pembuatan kerangka ini dilakukan dengan memotong profil L sesuai ukuran kemudian dibentuk sesuai dengan konsep rancangan yang telah dibuat untuk dudukan semua komponen diatas kemudian dilas untuk menggabungkan semua komponen mesin. Gambar 3.4.7 Kerangka Sumber gambar: dokumen pribadi 3.5 Tahap pengujian Tahap pengujian mesin atau tahap pengumpulan data dilakukan dengan memasukan kedelai kedalam mesin seberat 1 Kg sebanyak 3 kali pengujian dari UNIVERSITAS MERCUBUANA 33
masing-masing perlakuan. Semua kegiatan yang berkaitan dengan pengujian alat dicatat sebagai bahan analisis terhadap keadaan mesin. Dari pengujian ini akan diketahui beberapa keadaan, yaitu : o Berapa banyak kacang kedelai yang halus tergiling. o Berapa sisa kacang kedelai yang tidak tergiling /ampas setelah pengujian. 3.6 Langkah pengujian Menghidupkan Mesin Memasukan kedelai Analisis data Berapa banyak kedelai yang tergiling Penyusunan Kesimpulan Gambar 3.6 Diagram Pengujian UNIVERSITAS MERCUBUANA 34
Untuk mendapatkan data pengujian, maka langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut : a.menghidupkan Mesin Disini dapat dilihat apakah mesin dapat bekerja dengan baik atau tidak. Hal ini dapat dilakukan dengan pengecekan gear motor dengan gear mesin. 1) Memasukan biji kedelai Setelah mesin bekerja sesuai langkah pertama, yaitu berputarnya gear motor dengan gear mesin, maka selanjutnya biji kedelai dimasukkan ke mesin melalui corong penampung yang berada diatas mesin. Pada tahap ini biji kedelai akan tergiling akibat putaran poros pemecah biji yang berada pada mesin, sehingga akan menghasilkan pecahan biji kedelai sesuai yang diinginkan. a. Analisis data Pada langkah ini dapat dilihat apakah mesin mampu bekerja dengan baik sesuai dengan apa yang diharapkan. Semua yang berhubungan dengan pengujian dicatat untuk mendapatkan data-data pengujian. b. Penyusunan kesimpulan Disini akan didapat data tentang mutu kedelai yang dihasilkan dari mesin pemecah kedelai penggerak motor listrik. Semua data yang didapat digunakan sebagai pembahasan. UNIVERSITAS MERCUBUANA 35