RANCANG BANGUN MESIN DOWEL UNTUK PEMBUATAN KAYU SILINDER DENGAN DIAMETER 10 SAMPAI 20 MM UNTUK INDUSTRI GAGANG SAPU DAN SANGKAR BURUNG (RANGKA) PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md) Disusun oleh: MUHAMAD MIZAN ASRORI NIM. I8613022 PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
perpustakaan.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis diberikan kemudahan dalam menyelesaikan penyusunan laporan proyek akhir dengan judul Rancang Bangun Mesin Dowel Untuk Pembuatan Kayu Silinder Dengan Diameter 10 Sampai 20 mm Untuk Industri Gagang Sapu Dan Sangkar Burung (Rangka) tepat pada waktunya. Dalam rangka memenuhi salah satu syarat kelulusan tingkat Diploma di Jurusan Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, maka selaku mahasiswa dapat mengambil kesempatan dalam proyek akhir untuk menerapkan dan menguji ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan. Laporan ini disusun berdasarkan hasil proyek akhir dari bulan Februari sampai dengan Juli 2016. Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat diselesaikan. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang selalu memberikan limpahan rahmat dan hidayah-nya. 2. Bapak dan ibu serta keluarga yang senantiasa memberikan dukungan dan doa. 3. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T.,M.T. selaku ketua program studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta 4. Ibu Indri Yaningsih, S.T. selaku koordinator proyek akhir. 5. Bapak Purwadi Joko Widodo, S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing I proyek akhir yang selalu membimbing dan mengarahkan dalam pembuatan proyek akhir. 6. Bapak Dr. Syamsul Hadi, S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing II proyek akhir yang selalu membimbing dan mengarahkan dalam pembuatan proyek akhir. 7. Semua Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. iv
8. Mas Arifin dan mas Mamad selaku laboran Laboratorium Proses Produksi dan laboran Laboratorium Motor Bakar terima kasih atas bimbingan dan bantuannya. 9. Rekan mahasiswa D-III Teknik Mesin angkatan 2013 serta semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya proyek akhir dan penyusunan laporan ini. Penulis menyadari bahwa penulisan laporan proyek akhir dengan judul Rancang Bangun Mesin Dowel Untuk Pembuatan Kayu Silinder Dengan Diameter 10 Sampai 20 mm Untuk Industri Gagang Sapu Dan Sangkar Burung (Rangka) ini masih terdapat kekurangan, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berharap agar laporan proyek akhir ini bermanfaat bagi pembaca. Surakarta, 20 Juli 2016 Penulis v
vi
ABSTRACK MUHAMAD MIZAN ASRORI, 2016, DOWEL MACHINE DESIGN FOR MAKING WOODEN CYLINDER WITH DIAMETER 10 TO 20 MM FOR INDUSTRIAL BROOMSTICK AND BIRD CAGE THE FRAMEWORK Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. The purpose of this final project was to design and make the machine penyerut wooden dowel from a square into a cylinder. Making this tool serves to streamline the time and effort to make it easier for menyerut wood craftsmen into a cylinder. The design phase begins with the wood saw penyerut tool that is already on the market. The next stage is the planning that is covering, design drawings and calculations to determine the components that will be used The components are the dowel machine frame, pulleys, shafts, cutting blades, pillow block, V belts, nuts and bolts. Results dowel machine design is a specification Wood to be shaved by 10 mm to 20 mm with a maximum length of 100 cm. Using an electric motor to power 1 HP. Menyerut penyerut tool can be a cylindrical timber with a length of 100 cm evenly within 1 minute. Framework used to use material ST 37. Based on calculations, the framework that holds all the loads are safe to use. Keywords: belt, pulley, wooden Penyerut
ABSTRAKSI MUHAMAD MIZAN ASRORI, 2016, RANCANG BANGUN MESIN DOWEL UNTUK PEMBUATAN KAYU SILINDER DENGAN DIAMETER 10 SAMPAI 20 MM UNTUK INDUSTRI GAGANG SAPU DAN SANGKAR BURUNG BAGIAN RANGKA Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tujuan dari Proyek Akhir ini adalah merancang dan membuat mesin dowel penyerut kayu dari persegi empat menjadi silinder. Pembuatan alat ini berfungsi untuk mengefisienkan waktu dan tenaga agar mempermudah pengrajin kayu untuk menyerut kayu menjadi silinder. Tahap perancangan dimulai dengan melihat alat penyerut kayu yang sudah ada di pasaran. Tahap selanjutnya adalah perencanaan yaitu meliputi, perancangan gambar dan perhitungan untuk menentukan komponen yang akan dipergunakan Adapun komponen-komponen mesin dowel ini adalah rangka, pulley, poros, pisau pemotong, pillow block, sabuk V, Mur dan baut. Hasil perancangan Mesin dowel ini memiliki spesifikasi Kayu untuk diserut dengan 10 mm sampai 20 mm dengan panjang maksimal 100 cm. Menggunakan penggerak motor listrik dengan daya 1 HP. Alat penyerut ini dapat menyerut kayu menjadi silindris dengan panjang 100 cm secara merata dalam waktu 1 menit. Rangka yang digunakan menggunakan material ST 37. Berdasarkan hasil perhitungan, rangka yang menahan semua beban aman untuk digunakan. Kata kunci : Sabuk, pulley,penyerut kayu vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii BERITA ACARA PENDADARAN... iii KATA PENGANTAR... iv ABSTRAKSI... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR RUMUS... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Proyek Akhir... 2 1.5 Manfaat Proyek Akhir... 2 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Mesin Dowel... 4 2.2 Rangka... 4 2.3 Statika... 4 2.3.1 Tumpuan... 4 2.3.2 Gaya... 6 2.4 Faktor Keamanan... 9 2.5 Pengelasan... 9 2.6.1 Perhitungan Kekuatan Sambungan Las... 12 2.6 Solidwork... 14 BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Diagram Alir Proses Perancangan... 16 3.2 Pengertian Alat... 16 vii
3.3 Prinsip Kerja dan Cara Kerja Alat... 17 3.4 Komponen Mesin Dowel... 17 3.5 Perhitungan Daya... 18 3.6 Perencanaan Konstruksi... 20 3.7 Perhitungan Kekuatan Rangka... 20 3.7.1 Perhitungan Rangka Bagian Atas... 21 3.7.2 Perhitungan Rangka Bagian Bawah... 24 3.7.3 Perhitungan Tegangan Rangka... 28 3.8 Simulasi Analisa Pada Rangka... 30 3.9 Perhitungan Pengelasan... 32 BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN 4.1 Proses Pembuatan Rangka... 35 4.2 Penyiapan Alat Dan Bahan... 35 4.3 Proses Pengerjaan... 36 4.3.1 Proses Pemotongan... 36 4.3.2 Proses Perangkaian Rangka... 37 4.3.3 Proses Pengecatan... 42 4.4 Langkah Perakitan... 43 4.5 Langkah Pengujian Mesin... 43 4.6 Hasil Pengujian... 44 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 45 5.2 Saran... 45 DAFTAR PUSTAKA... 46 LAMPIRAN... 47 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Ukuran factor keamanan... 9 Tabel 3.1 Nilai gaya dalam... 23 Tabel 3.2 Nilai gaya dalam... 27 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Tumpuan sendi... 5 Gambar 2.2 Tumpuan roll... 5 Gambar 2.3 Tumpuan jepit... 6 Gambar 2.4 Prinsip statika keseimbangan... 7 Gambar 2.5 Gaya normal positif... 7 Gambar 2.6 Gaya normal negatif... 8 Gambar 2.7 Gaya geser positif... 8 Gambar 2.8 Gaya geser negatif... 8 Gambar 2.9 Momen lentur positif... 9 Gambar 2.10 Momen lentur negatif... 9 Gambar 2.11 jenis sambungan las... 11 Gambar 2.12 Bentuk alur las... 11 Gambar 2.13 Bentuk pengelasan rangka... 12 Gambar 2.14 Template dokumen baru solidworks... 15 Gambar 3.1 Diagram alir proses perancangan... 16 Gambar 3.2 Komponen mesin dowel... 17 Gambar 3.3 Proses penyerutan kayu... 18 Gambar 3.4 Perencanaan kontruksi rangka... 20 Gambar 3.4 Rangka bagian atas... 21 Gambar 3.5 FBD kesetimbangan gaya luar... 21 Gambar 3.6 Reaksi potongan gaya dalam... 22 Gambar 3.7 Potongan gaya dalam x-x... 22 Gambar 3.8 Potongan gaya dalam y-y... 22 Gambar 3.9 Potongan gaya dalam z-z... 23 Gambar 3.10 Diagram NFD, SFD, BMD... 24 Gambar 3.11 Rangka bagian bawah... 24 Gambar 3.12 FBD kesetimbangan gaya luar... 25 Gambar 3.13 Reaksi potongan gaya dalam... 26 Gambar 3.14 Potongan x-x... 26 Gambar 3.15 Potongan y-y... 26 x
Gambar 3.17 Diagram NFD, SFD, BMD... 27 Gambar 3.18 Titik CG pada bes profil L... 28 Gambar 3.19 Simulasi analisa tegangan... 30 Gambar 3.20 Simulasi analisa displacement rangka... 31 Gambar 3.21 Simulasi analisa factor of safety rangka... 31 Gambar 3.22 Bentuk pengelasan... 32 Gambar 4.1 Memotong bahan... 37 Gambar 4.2 Membuat garis potong menggunakan penyiku... 37 Gambar 4.3 Sambungan las rangka atas... 38 Gambar 4.4 Rangka atas yang telah dilas dengan besi L... 38 Gambar 4.5 Sambungan las rangka bawah... 38 Gambar 4.6 Rangka bawah yang sudah dilas dengan rangka atas... 39 Gambar 4.7 Sambungan rangka panjang 260 mm dengan 360 mm... 39 Gambar 4.8 Rangka yang sudah dilas dengan besi dudukan motor listrik... 40 Gambar 4.9 Rangka dudukan motor listrik yang dilas dengan rangka bawah... 30 Gambar 4.10 Sambungan dudukan pillow block... 40 Gambar 4.11 Membuat lubang dudukan pillow block... 41 Gambar 4.12 Rangka penutup atas yang telah di sambung... 41 Gambar 4.13 Memberikan cat dasar atau epoxy... 42 Gambar 4.14 Melakukan pengecatan warna hijau pada rangka... 42 xi
DAFTAR RUMUS Rumus 2.1 Kesetimbangan gaya terhadap x... 6 Rumus 2.2 Kesetimbangan gaya terhadap y... 6 Rumus 2.3 Kesetimbangan momen di titik a... 6 Rumus 2.4 Faktor keamanan... 9 Rumus 2.5 Panjang las minimum... 12 Rumus 2.6 Pusat titik berat x... 12 Rumus 2.7 Pusat titik berat b... 13 Rumus 2.8 Jarak beban dengan pusat titik berat... 13 Rumus 2.9 Jarak beban dengan pusat titik berat... 13 Rumus 2.10 Sudut cos... 13 Rumus 2.11 Momen inersia... 13 Rumus 2.12 Tegangan geser... 13 Rumus 2.13 Tegangan geser normal... 13 Rumus 2.14 Throat area... 13 Rumus 2.15 Tegangan geser tegak lurus G... 13 Rumus 2.16 Resultan tegangan... 14 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar 2D Komponen Rangka... 47 xiii