RANCANG BANGUN MESIN PENCETAK BAKSO PADA SISTEM TRANSMISI PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md) Disusun oleh : DANANG ARIYANTO NIM. I8613007 PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
KATA PENGANTAR Assalamu alaykum warahmatullahi wabarakatuh. Segala puji bagi Allah Subhanahu wa Ta ala yang hanya kepada-nya kami memuji, memohon pertolongan, dan memohon ampunan. Atas segala rahmat dan hidayah-nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan penyusunan Laporan Proyek Akhir. Penulisan Laporan Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala bantuan dan perhatian selama melakukan Proyek Akhir dan penyusunan Laporan Proyek Akhir. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Bapak D.Danardono D.P.T, S.T., M.T., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan pengarahan dalam pembuatan Proyek Akhir maupun penyusunan laporan Proyek Akhir. 3. Ibu Indri Yaningsih, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II dan Koordinator Proyek Akhir Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan laporan Proyek Akhir. 4. Mas Rahmat selaku laboran Lab. Motor bakar yang selalu mendampingi dan memberikan saran dalam pembuatan Proyek Akhir. 5. Mas Arifin selaku laboran Lab. Produksi yang selalu mendampingi dan memberikan saran dalam pembuatan Proyek Akhir. 6. Semua dosen dan laboran Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tak lupa untuk orang-orang terdekat penulis mengucapkan terimakasih kepada : iv
1. Kedua Orang Tua yang selalu memberi dukungan baik mental, finansial dan do a selama ini, terimakasih telah membimbing dan memberikan contoh akan perjuangan. 2. Kepada rekan hebatku Helgha Wibowo dan Eko Setiawan yang selalu sigap dan setia menemani dalam proses proyek akhir ini, meskipun terkadang terjadi pertentangan diantara kita. 3. Kepada teman-teman mahasiswa Prodi Teknik Mesin Otomotif angkatan 2013, yang senantiasa mengingatkan akan keberhasilan yang harus kita dapatkan, kalian luar biasa. 4. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya Proyek Akhir dan penyusunan laporan ini. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam penulisan Laporan Proyek Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritikan, serta saran dari berbagai pihak. Semoga penulisan Laporan Proyek Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Wassalamu alaykum warahmatullahi wabarakatuh. Surakarta, Penulis v Juni 2016
ABSTRAK DANANG ARIYANTO, 2016, RANCANG BANGUN SISTEM TRANSMISI PADA MESIN PENCETAK BAKSO. Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tujuan dari Proyek Akhir ini adalah merancang dan membuat mesin pencetak bakso, untuk meghasilkan sebuah mesin yang lebih efisien dan efektif, sebelumnya telah di desain melalui program Solidwork, agar menghasilkan mesin yang baik dan optimal. Metode perancangan melalui proses dari survey lapangan, sehingga didapatkan desain yang lebih simple dari mesin yang sudah ada. Kemudian baru melakukan proses pembuatan mesin pencetak bakso. Dengan mekanisme dan perawatan yang lebih mudah. Dari hasil analisa perhitungan mendapatkan spesifikasi sebagai berikut mesin pemindah daya motor AC 1/2 hp, putaran motor listrik 1400 rpm, reduser dengan perbandingan putaran 1 : 10, diameter poros 19 mm, material poros mild steel ST 37, diameter pulley 50, 75, 90 mm dengan material pulley besi dan alumunium. V-belt yang dipakai tipe A 20, A 26, A 29, dan A 34. kapasitas bakso yang dihasilkan tergantung dari putaran cam, cam berputar dua kali per detik, sehingga dua kali putaran cam akan menggerakkan pisau pemotong dua kali dan menghasilkan dua buah bakso dalam satu detik. Kata kunci : Daya, Poros, Pulley, V-belt, Cam, Rekayasa. vi
ABSTRACT DANANG ARIYANTO, 2016, DESIGN OF TRANSMISSION SYSTEM ON THE MEATBALL MAKER MACHNE. Program Study Diploma Mechanical Automotive Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas Maret Surakarta. The purpose of this final project was to design and make the meatball molding machine, for meghasilkan an engine more efficient and effective, had previously been in the design through Solidwork program, in order to produce a good machine and optimal. The design method through the process of field survey, so we get a design that is more simple than the existing engines. Then new to the process of making meatballs printer engine. With mechanisms and easier maintenance. From the analysis of the calculation to get the following specification engine power transfer AC motor 1/2 hp, 1400 rpm electric motor rotation, rotation reducer with a ratio of 1: 10, 19 mm shaft diameter, shaft material mild steel ST 37, diameter pulley 50, 75, 90 mm with pulley material of iron and aluminum. V -belt used type A 20, A 26, A 29 and A 34. Meatballs capacity generated depends on the rotation cam, cam rotates twice per second, making two round trips cam will move the cutter blade twice and produced two meatballs in one second. Keywords : Power, Shaft, Pulley, V -belt, Cam, Engineering.
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN BERITA ACARA UJIAN... iii KATA PENGANTAR... iv ABSTRAKSI... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR PERSAMAAN... xiii DAFTAR NOTASI... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 1 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Proyek Akhir... 2 1.5 Manfaat Proyek Akhir... 2 1.6 Sistematika Penulisan... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Sistem Transmisi... 4 2.2 Motor... 4 2.3 Daya..... 5 2.4 Reduser... 6 2.5 Perhitungan gaya cam... 7 2.6 Pulley... 8 2.7 Sabuk V... 8 2.8 Poros.... 14 vii
2.9 Perngelasan... 17 BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1 Diagram Aliran... 18 3.2 Pengertian Alat... 19 3.3 Prinsip Kerja Dan Cara Kerja Alat... 20 3.4 Standar Operasional Prosedur (SOP)... 20 3.5 Mesin Pencetak Bakso... 21 3.6 Perhitungan Mencari Putaran... 22 3.7 Menghitung Daya Motor Listrik... 25 3.8 Perhitungan Pulley dan V-belt... 27 3.9 Perhitungan Poros Pengaduk... 38 3.10 Perhitungan Poros penghubung 43 3.11 Perhitungan Gaya Poros Cam... 52 BAB IV PROSES PEMBUATAN DAN PENGUJIAN 4.1 Alat Dan Bahan... 54 4.1.1 Alat... 54 4.1.2 Bahan... 54 4.2 Proses Pembuatan Rangka... 53 4.3 Proses Pembuatan Pengaduk Adonan Bakso... 59 4.4 Proses Pembuatan Pengunci Pengaduk Adonan Bakso... 62 4.5 Proses Perakitan Mesin Pencetak Bakso... 66 4.6 Pengujian Mesin Pencetak Bakso... 68 4.7 Hasil Pengujian Mesin Pencetak Bakso... 71 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 74 5.2 Saran... 74 DAFTAR PUSTAKA... 75 LAMPIRAN... 76 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 faktor Koreksi Transmisi Sabuk-V... 9 Tabel 2.2 Dimensi Standar V-belt... 14 Tabel 2.3 Penggolongan Bahan Poros... 15 Tabel 3.1 Hasil Reaksi Gaya Pada Potongan x-x... 41 Tabel 3.2 Hasil Reaksi Gaya Pada Potongan y-y... 41 Tabel 3.3 Hasil Reaksi Gaya Pada Potongan x-x... 45 Tabel 3.4 Hasil Reaksi Gaya Pada Potongan y-y... 46 Tabel 3.5 Hasil Reaksi Gaya Pada Potongan z-z.... 47 Tabel 3.6 Hasil Reaksi Gaya Pada Potongan x-x... 49 Tabel 3.7 Hasil Reaksi Gaya Pada Potongan y-y... 50 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Klasifikasi Motor Listrik...5 Gambar 2.2 Pengaduk Adonan Bakso... 5 Gambar 2.3 Rangkaian Cam... 7 Gambar 2.4 Tipe Sabuk V... 10 Gambar 2.5 Jenis Sabuk... 10 Gambar 2.6 Bagian Sabuk... 10 Gambar 2.7 Panjang Sabuk Dan Sudut Kontak Pada Sabuk Terbuka... 11 Gambar 2.8 Luas Penampang V-belt... 12 Gambar 3.1 Diagram Alur Proses Perencanaan... 18 Gambar 3.2 Mesin Pencetak Bakso...20 Gambar 3.3 Sketsa Mesin Pencetak Bakso... 21 Gambar 3.4 Ukuran pulley 1 dan pulley 2... 22 Gambar 3.5 Ukuran pulley 3 dan pulley 4... 23 Gambar 3.6 Ukuran pulley 3 dan pulley 5... 24 Gambar 3.7 Ukuran pulley 6 dan pulley 7... 24 Gambar 3.8 Pengaduk adonan bakso...25 Gambar 3.9 Jarak Antar Poros... 27 Gambar 3.10 Luas Penampang V-belt... 29 Gambar 3.11 Luas Penampang V-belt... 32 Gambar 3.12 Luas Penampang V-belt... 34 Gambar 3.13 Luas Penampang V-belt... 37 Gambar 3.14 Poros 3D... 38 Gambar 3.15 Poros Pengaduk... 39 Gambar 3.16 Reaksi Poros... 39 Gambar 4.17 Free Body Diagram...39 Gambar 3.18 Reaksi Gaya Vertikal...40 Gambar 3.19 Reaksi Gaya Dalam...41 Gambar 3.20 Reaksi Potongan x-x...41 x
Gambar 3.21 Reaksi Potongan y-y...43 Gambar 3.22 Diagram Gaya Normal, Gaya Geser, dan Momen... 43 Gambar 3.23 Poros Penghubung...44 Gambar 3.24 Reaksi Poros... 44 Gambar 3.25 Reaksi Gaya Dalam Poros... 45 Gambar 3.26 Reaksi Potongan x-x...45 Gambar 3.27 Reaksi Potongan y-y...46 Gambar 3.28 Reaksi Potongan z-z...47 Gambar 3.29 Diagram Gaya Normal, Gaya Geser, dan Momen... 48 Gambar 3.30 Reaksi Gaya Dalam...48 Gambar 3.31 Reaksi Gaya Dalam Poros... 49 Gambar 3.32 Reaksi Potongan x-x...49 Gambar 3.33 Reaksi Potongan y-y...50 Gambar 3.34 Diagram Gaya Normal, Gaya Geser, dan Momen... 51 Gambar 3.35 Poros Cam... 52 Gambar 3.36 Ukuran Poros Cam...53 Gambar 4.1 Mengelas Rangka Bawah... 55 Gambar 4.2 Menggerinda Rangka Bawah... 56 Gambar 4.3 Mengelas Rangka Atas...57 Gambar 4.4 Menggerinda Rangka Atas... 57 Gambar 4.5 Menyatukan Rangka Dengan Cara Dilas...58 Gambar 4.6 Menggerinda Hasil Pengelasan... 58 Gambar 4.7 Mendempul Rangka...59 Gambar 4.8 Mengamplas Rangka Yang Sudah Didempul...59 Gambar 4.9 Mengecat Rangka Dengan Epoxy... 60 Gambar 4.10 Mengecat Rangka Dengan Warna Biru...60 Gambar 4.11 Mengukur Panjang Awal Membuat Pola...61 Gambar 4.12 Membuat Pola... 62 Gambar 4.13 Menggunting Plat Stainless Steel... 62 Gambar 4.14 Mengukur Pitch... 63 Gambar 4.15 Mengelas Ulir Pengaduk Adonan... 63
Gambar 4.16 Pengaduk Adonan Bakso... 64 Gambar 4.17 Mengukur Panjang Poros... 64 Gambar 4.18 Menggergaji Poros...65 Gambar 4.19 Mengikir Poros... 65 Gambar 4.20 Mengukur Panjang Poros... 66 Gambar 4.21 Memberi Tanda Dengan Penitik... 66 Gambar 4.22 Mengebor Poros... 67 Gambar 4.23 Pengunci Pengaduk Adonan Bakso... 67 Gambar 4.24 Mesin Pencetak Bakso...70 Gambar 4.25 Memasukkan Steker Ke Stop Kontak... 71 Gambar 4.26 Memasukkan Adonan Bakso... 71 Gambar 4.27 Menghidupkan Mesin...72 Gambar 4.28 Hasil Cetakan... 72 Gambar 4.29 Mematikan Mesin...73 xii
DAFTAR PERSAMAAN Rumus 2.1 Menghitung Kapasitas Screw... 6 Rumus 2.2 Menghitung HPf... 6 Rumus 2.3 Menghitung HPm... 6 Rumus 2.4 Menghitung HP... 6 Rumus 2.5 Menentukan Putaran Output Reduser...7 Rumus 2.6 Gaya Cam.7 Rumus 2.7 Diameter Pulley... 7 Rumus 2.8 Mencari Sudut Kontak Sudut α... 1 1 Rumus 2.9 Mencari Sudut Kontak Sudut...11 Rumus 2.10 Menentukan Panjang Sabuk... 11 Rumus 2.11 Mencari Luas Penampang.....12 Rumus 2.12 Luas Penampang V-belt... 12 Rumus 2.13 Luas Penampang V-belt... 12 Rumus 2.14 Massa Belt Per Satuan Panjang... 12 Rumus 2.15 Kecepatan Sabuk dan Gaya Sentrifugal...12 Rumus 2.16 Kecepatan Sabuk dan Gaya Sentrifugal...13 Rumus 2.17 Gaya Maksimum Sabuk...13 Rumus 2.18 Tarikan Sisi Kencang Sabuk... 13 Rumus 2.19 Tarikan Sisi Kendor...13 Rumus 2.20 Torsi Yang Terjadi Pada Poros... 15 Rumus 2.21 Momen Yang Terjadi Pada Poros... 16 Rumus 2.22 Torsi Ekuivalen......16 Rumus 2.23 Moment Ekuivaen... 16 Rumus 2.24 Diameter Poros Dari Torsi Ekuivalen... 16 Rumus 2.25 Diameter Poros Dari Moment Ekuivalen...16 xiii
DAFTAR NOTASI P = Daya (watt) F = Gaya (newton) T = Torsi (N.m) N = Putaran (rpm) r = Jari-jari (mm) D = Diameter (mm) C = Kapasitas screw (ft3/jam) Ds = Diameter screw (in) Dp = Diameter pipa (in) P = Pitch dari screw (in) K = Prosentase dari pembebanan tabung (%) L = Panjang dari screw (ft) N = Kecepatan screw (rpm) Fd = Diameter screw faktor Fb =Hanger bearing factor D = Berat jenis material Ff = Flight faktor (lb/cf) Fm = Material faktor Fp = Paddle faktor HPf = daya total karena gesekan screw (HP) HPm = daya untuk memindahkan material (HP) Fo = over load faktor e = efisiensi penggerak (%) V = Kecepatan linear (m/s) m = massa (kg) a = perpepatan (m/ ) W = Berat (N) xv
g = Percepatan gravitasi (m/ ) M = Moment (N.m) Te = Torsi Ekuivalen (N.m) Me = Moment Ekuivalen s (Nm) = Tegangan Ijin Geser (N/ ) σb = Tegangan (N/ ) x = Jarak Antar Pusat Poros (mm) L = Panjang sabuk (mm) ijin bahan xvi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Tabel Material Characteristics (continued)...77 Lampiran 2. Tabel Diameter HP Factor... 77 Lampiran 3. Tabel Hanger Bearing HP Factor... 78 Lampiran 4. Tabel Flight Modification HP Factor, Ff...78 Lampiran 5. Tabel Paddle HP Factor, Fp... 79 Lampiran 6. Grafik Overload HP Factor, Fo... 79 Lampiran 7. Tabel Mechanical Efficiencies... 80 Lampiran 8. Tabel Baja Kontruksi Umum... 80 Lampiran 9. Tabel Sifat Mekanik Stainless Steel Austenitik... 80 Lampiran 10. Panjang Sabuk... 81 Lampiran 11. Tabel Sifat Mekanis Baja Struktur... 81 Lampiran 12. Mesin Pencetak Bakso...82 Lampiran 13. Sistem Transmisi...83 Lampiran 14. Puli D 90... 84 Lampiran 15. Motor listrik... 85 Lampiran 16. Cam... 86 Lampiran 17. Pengaduk... 87 Lampiran 18. Kopling Flens... 88 Lampiran 19. Reducer... 89 Lampiran 20. Puli D 75... 90 Lampiran 21. Poros Penghubung...91 Lampiran 22. Poros Pengaduk...92 Lampiran 23. Puli Double D 75...93 xvii