TUGAS MATA KULIAH PERANCANGAN ELEMEN MESIN Dosen : Subiyono, MP MESIN PENGUPAS SERABUT KELAPA SEMI OTOMATIS DISUSUN OLEH : NAMA : FICKY FRISTIAR NIM : 10503241009 KELAS : P1 JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012 1
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Buah kelapa sangat digemari oleh masyarakat, mulai dari makanan sampai minuman. Dipinggir-pinggir jalan banyak penjual buah kelapa, akan tetapi banyak hambatan-hambatan yang terjadi. Salah satu hambatannya adalah pada saat proses pengupasannya. Apalagi ketika yang akan mengupasnya adalah seorang wanita. Untuk mengupas serabut kelapa dibutuhkan tenaga ekstra, hal itu yang menjadi hambatan utama dalam proses pengupasan serabut kelapa. Banyak penjual kelapa yang kesulitan atau kerepotan ketika menerima banyak pesanan (order) dalam memenuhi kepuasan pelanggan. Banyak waktu yang terbuang dalam proses pengupasan kelapa secara manual atau tenaga manuasia. Untuk mengatasi hal tersebut, maka diciptakan sebuah alat pengupas serabut kelapa semi otomatis B. Pernyataan Kebutuhan Hal-hal kebutuhan yang dapat mengakomodasi dari alat tersebut adalah : 1. Tersedianya pisau yang konturnya / bentuknya disesuaikan dengan bentuk kelapa pada umumnya. 2. Perputaran sekam pada kelapa harus kontinyu. C. Analisis Kebutuhan 1. Tuntutan mesin a. Tuntutan spesifikasi Alat ini harus dapat mengupas serabut kelapa 45 buah per jam. Alat ini harus memiliki kemampuan daya motor 1 PK. b. Tuntutan kontruksi Kontruksi harus ringan dan mudah dibawa kemana-mana. Kontruksi harus tahan hentakan. 2
c. Tuntutan harga Harga alat ini tidak lebih dari Rp. 2.500.000,00 d. Tuntutan keamanan Semua komponen yang berputar harus tertutupi. Kontruksi dalam harus ada penutup samping. 2. Analisis morfologi N O BAGIA N ALTERNATIF 1 ALTERNATIF 2 ALTERNATIF 3 1 Kontruk si 2 Mekanis Gabungan 3 Transmi si Roda Payung Gigi 4 Sumber daya Manual Motor bensin Motor listrik D. Ide alternatif / konsep Ide atau konsep pada mesin pengupas serabut kelapa semi otomatis adalah mengunci buah kelapa pada tengah-tengah poros lancip dan menghantamkan sebuah pisau kebadan kelapa tersebut dengan 3
ketebalan tertentu. Pada poros lancip dipasang motor yang dapat berputar secara periodik, guna penyayatan pada tubuh kelapa dapat sempurna terkena pisau semua. Prinsip kerja mesin : 1. Pengunci buah kelapa. 2. Pengupasan (penghantaman pisau ke buah kelapa). 3. Poros lancip berputar periodik. E. Keunggulan produk Keunggulan produk mesin pengupas serabut kelapa semi otomatis antara lain : 1. Waktu pengupasan lebih cepat daripada manual. 2. Tidak menggunakan lahan yang besar. 3. Perawatan / maintenance yang mudah. F. Keaslian Keaslian dari mesin ini adalah jarang ditemukan mesin pengupas serabut kelapa, serta sistem yang digunakan pada mesin ini benar-benar baru. II. PENGEMBANGAN DESAIN A. Spesifikasi umum Penggerak Muatan kerja Sistem transmisi Berat mesin Sistem penggerak mesin B. Spesifikasi Ukuran Panjang : 0,8 Meter Lebar : 0,8 Meter Tinggi : 1 Meter : motor listrik 1 PK : satu buah kelapa per proses : Puly v-belt : 23 Kg : roda trolly 4
Perhitungan kekuatan bahan Poros dan Pasak 1. Daya yang ditransformasikan P = 1 pk x 0,735 = 0,735 kw Putaran poros motor listrik yang dipakai : N = 1200 rpm 2. Faktor koreksi (Fc) Faktor koreksi yang dipakai adalah daya yang ditransmisikan maksimum yang diperlukan sebesar 1,2 Tabel Faktor koreksi daya Daya yang akan ditransmisikan fc Daya rata-rata yang diperlukan 1,2-2,0 Daya maksimum yang diperlukan 0,8 1,2 Daya normal 1,0 1,5 3. Daya rencana (Pd) kw Pd = Fc.P(kw) 5
= 1,2. 0,735 = 0,882 kw 4. Momen puntir rencana T (Kg mm) T = 9,74 x 10 5 Pd n = 9,74 x 10 5 0,735 kw = 596,575 kg mm 1200 5. Tegangan geser ijin δ (Kg / mm 2 ) δ = 5,1 T diameter poros 28 mm d 2 5,1. 596,575 kgmm 6. Gaya tangensial F(kg) 28 2 mm = 3,88 kg/mm 2 F = = = T d/2 596,575 kg 14 42,61 kg 7. Ukuran pasak Ukuran pasak yang digunakan pada poros ø 28 mm adalah : B : 18 L : 15 H : 7 7 8 15 Tabel ukuran pasak (sularso:1991) 6
8. Tegangan geser ( δg ) δ g = = = F b.l 42,61 kg 8.30 0,17 kg/mm 2 9. Tekanan Permukaan P = = = F (t1 = 4,0) l. ( t 1/ ta ) 42,61 kg 30. 4 0,35 kg/mm 2 Perhitungan Pengelasan Menghitung tebal pengelasan untuk keseluruhan kontruksi : Gaya yang diterima untuk bahan St 37 : Tegangan tarik ijin = δ = 1400 kg/mm 2 F = A. t = 0,2 cm 2. 1400 kgf / cm 2 = 280 kgf 7
Jika gaya dibebankan pada las lasan, maka perhitungan tebal pengelasan adalah: F = A. t 280 = A. 0,85. 1400 kgf / cm 2 280 = A. 1190 280 A = = 0,24 cm 2 1190 Panjang las adalah ( l ) l = 2 (p+l) = 2 (4 + 0,5) = 9 cm Luas penampang ( A ), maka tebal (a) pengelasan adaah : A = a. l 0,15 = a. 11 0,24 a = 9 a = 0,026 cm = 2,6 mm Jadi tebal pengelasan secara keseluruhan di ambil 2.6 mm. Perhitungan tebal pengelasan untuk rangka Pembuatan Rangka Bahan pipa siku st 37 ukuran 37 mm, tebal 3 mm Sambungan menggunakan las, dengan tegangan tarik bahan δt = 1400 kg/cm 2 Sabungan rangka menggunakan las listrik 8
Perhitungan momen yang terjadi pada rangka dan gaya yang bekerja Diket : Siku 37 mm, t = 3 mm = 1400 kg/cm 2 Ditanya : momen bengkok yang bekerja? Gaya yang terjadi pada rangka? Jawab : a. Gaya pada rangka F = A. t = 13,69. 1400 = 19160 kg b. Tinggi las-lasan (a) Tegangan geser ijin (δg) = 0,75 δt (tegangan tarik ijin), karena α = 0 0 F = A. t 19166 = A. 0,75. 1400 19166 A = = 18,25 cm 1050 Luas penampang adalah : A = a. l Dimana, l adalah : l = 4 x sisi siku = 4 x 3,7 mm = 14,28 mm Menhitung tebal las lasan : A = a. l 18,25 cm 2 = a. 14,8 cm 18,25 cm2 a = 14,8 cm 9
a = 1,2 cm = 12 mm Jadi tebal pengelasan untuk rangka adalah = 12 mm III. CARA DAN METODE PENGERJAAN A. Rancangan distribusi Komponen-komponen dikerjakan sendiri dengan alasan memiliki sumber daya manusia dan fasilitas bengkel yang mampu, serta membeli komponen dari luar jika komponen-komponen yang dibutuhkan sangat rumit dalam pengerjaan atau lebih murah daripada dikerjakan sendiri (sudah ada dipasaran dan sudah standar). B. Rancangan pemilihan proses No Komponen Alat mesin yang digunakan 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Kerangka V V V V V 2 Poros penekan V V V 3 Penutup casing V V V V V 4 Pisau V V V V 5 Bushing berulir V 6 Poros lancip V V V 7 Handel V V V V Keterangan : 1. Mesin bubut. 2. Mesin frais. 3. Mesin skrap. 4. Mesin potong. 5. Las 6. Mesin bor. 10
7. Kerja bangku. 8. Pengecatan. PEMBUATAN 1. Pembuatan Rangka Utama Besi Siku L dan plat dipotong sesuai ukuran kemudian dilakukan penyambungan dengan proses pengelasan SMAW (las listrik), kemudian dilanjutkan proses pengecetan pada rangka untuk melindungi dari korosi. Work Preparation Gambar bahan tiang rangka No Pengerjaan Keselamatan kerja Alat Ket 1 Memotong Siku dan Plat Pencekaman benda *Ragum kerja harus kuat. 11
2 Potong benda kerja sepanjang 60 cm. Dalam menggergaji harus memakai alat keselamatan kerja berupa kaca mata Gergaji 3 Posisi pencekaman diubah, kemudian memotong miring bagian ujung dengan kemiringan 45 Dalam menggergaji harus memakai alat keselamatan kerja berupa kaca mata Gergaji 4 Posisi pencekaman diubah, kemudian memotong miring bagian ujung yang satunya dengan kemiringan 45 Gergaji 5 Menggeringa dan meratakan sisi yang akan di las dan sisi tajam yang membahayakan. Hati-hati ketika menggunakkan peralatan listrik. Pemasangan batu gerinda harus benarbenar kuat. gerinda *kacamata 12
Gambar rangka depan No Pengerjaan Keselamatan kerja Alat Ket 6 Mencekam siku dan Plat Pencekaman benda kerja harus kuat. *Ragum 7 Potong benda kerja sepanjang 60 cm. 8 Posisi pencekaman diubah, kemudian memotong miring bagian ujung dengan kemiringan 45 Dalam menggergaji besi tidak boleh terlalu cepat karena gergaji akan panas dan cepat aus akibat gesekan. Posisi gergaji miring ke depan sekitar 10. Pemotongan harus hati-hati karena ada sisi-sisi tajam pada ujung benda kerja. *Gergaji *Ragum *Gergaji 9 Posisi pencekaman diubah, kemudian memotong miring bagian ujung yang satunya dengan kemiringan 45 Pencekaman benda kerja harus kuat *Ragum *Gergaji 10 Membuat bentuk yang sama di sisi yang sebelahnya. *Ragum *Gergaji 13
11 Menggerinda dan meratakan sisi yang akan di las dan sisi tajam yang membahayakan. Dalam menggergaji besi tidak boleh terlalu cepat karena gergaji akan panas dan cepat aus akibat gesekan. Posisi gergaji miring ke depan sekitar 10. gerinda *kacamata Gambar rangka samping No Pengerjaan Keselamatan kerja Alat Ket 12 Cekam bahan (kanal L) pada ragum. Pencekaman benda kerja harus kuat. *Ragum 13 Potong benda kerja sepanjang 40 cm. Dalam menggergaji besi tidak boleh terlalu cepat karena gergaji akan panas dan cepat aus akibat gesekan. Posisi gergaji miring ke depan sekitar 10. *Gergaji 14
14 Posisi pencekaman diubah, kemudian memotong miring bagian ujung dengan kemiringan 45 Pemotongan harus hati-hati karena ada sisi-sisi tajam pada ujung benda kerja. Gergaji 15 Posisi pencekaman diubah, kemudian memotong miring bagian ujung yang satunya dengan kemiringan 45 Pencekaman benda kerja harus kuat *Ragum *Gergaji 16 Membuat bentuk yang sama di sisi yang sebelahnya. *Ragum *Gergaji 15
17 Menggeringa dan meratakan sisi yang akan di las dan sisi tajam yang membahayakan. Hati-hati ketika menggunakkan peralatan listrik. Pemasangan batu gerinda harus benarbenar kuat. gerinda *kacamata Gambar penguat samping No Pengerjaan Keselamatan kerja Alat Ket 18 Cekam bahan (kanal L) pada ragum. Pencekaman benda kerja harus kuat. *Ragum 19 Potong benda kerja sepanjang 40 cm. Dalam menggergaji besi tidak boleh terlalu cepat karena gergaji akan panas dan cepat aus akibat gesekan. Posisi gergaji miring ke depan sekitar 10. *Gergaji 20 Menggeringa dan meratakan sisi yang akan di las dan sisi tajam yang membahayakan. Hati-hati ketika menggunakkan peralatan listrik. Pemasangan batu gerinda harus benarbenar kuat. gerinda *kacamata 16
Gambar penguat depan No Pengerjaan Keselamatan kerja Alat Ket 21 Cekam bahan (kanal L) pada ragum. Pencekaman benda kerja harus kuat. *Ragum 22 Potong benda kerja sepanjang 60 cm. Dalam menggergaji besi tidak boleh terlalu cepat karena gergaji akan panas dan cepat aus akibat gesekan. Posisi gergaji miring ke depan sekitar 10. *Gergaji 23 Menggeringa dan meratakan sisi yang akan di las dan sisi tajam yang membahayakan. Hati-hati ketika menggunakkan peralatan listrik. Pemasangan batu gerinda harus benarbenar kuat. gerinda *kacamata 17
Konstruksi rangka yang sudah jadi (telah dilas) No Pengerjaan Keselamatan kerja Alat Ket 24 Bahan tadi kemudian dirangkai dan dilas sehingga bentuknya seperti pada ganbar di atas. Saat mengelas menggunakan topeng las Hati-hati dengan barang panas setelah benda kerja dilas *SMAW *topeng las *palu las *sikat las *smit tang Pengelasan dilakukan dengan SMAW dengan diameter elektroda 2,6. 25 Merapikan hasil lasan dengan gerinda Menggunakan kacamata gerinda *kacamata 2. Pembuatan Poros Poros terdiri dari 2 bagian, poros untuk penyangkut pisau dengan poros bearing bracket Work Preperation Dalam pembuatan poros, pengerjaan yang dilakukan hanya dengan proses pemesinan 18
poros No Pengerjaan Keselamatan kerja Alat Ket 1 Memotong poros Pemotongan harus gergaji Bahan sepanjang 80 cm lurus ini dibeli 2 Meratakan pemotongan dengan mesin bubut sehingga panjangnya menjadi 60 cm Menggunakan kacamata melakukan pengerjaan. Menggunakan putarn yang sesuai. Ukuran bearing adalah diameter dalam 0,5 inchi. saat bubut *pahat bubut dibeli pulley Ukuran diameter pulley 20 cm. Pulley ini kemudian disambungkan ke motor 19
IV. PERHITUNGAN BIAYA No Komponen Harga satuan Jumlah Biaya total 1 Poros Φ 25 mm 900 mm Rp. 60.000 2 Plat tipis 1.8 mm 500 x 2400 mm Rp. 120.000 3 Roda trolly Rp. 30.000 4 Rp. 120.000 4 Motor 1 PK Rp. 700.000 1 Rp. 700.000 5 Reducer Rp. 400.000 1 Rp. 400.000 6 Bearing bracket Rp. 50.000 2 Rp. 100.000 7 v-belt Rp. 20.000 3 Rp. 60.000 8 Puly Rp. 40.000 4 Rp. 160.000 9 Pisau Rp. 150.000 1 Rp. 150.000 10 pegas Rp. 35.000 2 Rp. 70.000 11 Motor DC Rp. 400.000 1 Rp. 40.000 12 Plat siku Rp. 45.000/6M 3 Rp. 135.000 13 Poros Φ40mm Rp. 55.000 Rp. 55.000 TOTAL Rp. 2.170.000 20