Transcript
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Gambaran Umum
Teknologi yang berkembang seiring dengan kemajuan jaman, sangat
mempengaruhi terhadap kebutuhan akan teknologi tepat guna baik untuk
kebutuhan industri maupun kebutuhan rumah tangga. Kebutuhan untuk proses
pencetakan mie sangat dibutuhkan untuk meningkatkan hasil produksi. Mie
biasanya banyak digunakan untuk kebutuhan konsumen seperti untuk mie rebus,
mie kuah, mie bakso, mie goreng, dan yang lainnya sesuai dengan kebutuhan
masing-masing.
Mesin pencetak mie ini adalah suatu alat yang khusus digunakan untuk
membantu serta mempermudah pekerjaan manusia dalam proses pencetakan mie,
khususnya untuk memproduksi mie yang lebih banyak. Sumber tenaga yang
digunakan untuk mesin pencetak mie ini digunakan motor listrik untuk memutar
poros penggiling dan poros pencetak dengan perantaraan reduser speed sebagai
alat untuk mengurangi putaran sehingga terjadi proses pencetakan adonan.
Bentuk dari konstruksi mesin pencetak mie ini cukup sederhana tetapi
mempunyai cara kerja yang cukup aman untuk dioperasikan. Selain itu mesin
pencetak mie ini mempunyai keuntungan yang lain dari segi hasil bila kita
bandingkan dengan proses pembuatan mie secara manual karena dapat melakukan
pencetakan dalam jumlah lebih banyak dan dengan waktu yang relatif singkat
dengan hasil proses pencetakan cukup baik yang sesuai dengan ukuran mie yang
diharapkan.
5
2.2 Jenis-Jenis Alat Pencetak
Pencetakan adalah suatu proses pembentukan suatu bahan menjadi bentuk
yang lebih sempurna sesuai dengan yang diinginkan. Ada beberapa macam cara
pencetakan mie yang dilakukan secara manual :
2.2.1 Pencetak dengan tabung/pipa penyalur
Pencetak dengan cara ini merupakan cara trasdisional yang umumnya
jarang dilakukan. Disamping hasil pencetakan yang kurang baik, pencetak ini
menggunakan banyak tenaga manusia dalam proses pengepresan adonan hingga
menjadi bentuk mie. Kapasitas pencetakan berkisar antara 8 – 12 kg per jam.
Gambar 2.1 Pencetak mie dengan tabung/pipa penyalur
2.2.2 Pencetak model ampia
Pencetak dengan alat ini merupakan cara manual yang umumnya banyak
dilakukan dan relatif banyak dimanfaatkan orang, karena pencetakannya
berkualitas baik dan bersih dengan angka kerusakan yang relatif kecil yang mana
alat ini terbuat dari bahan stainless steel. Pencetakan model ini berkapasitas 20 –
30 kg per jam.
Gambar 2.2 Pencetak mie model ampia
6
2.3 Konstruksi Mesin Yang Direncanakan
Gambar 2.3 Skema mesin pencetak mie
Keterangan gambar :
1. Engkol penggerak bak 8. Sproket
2. Corong masukan 9. Roda gigi
3. Bantalan 10. Rangka
4. Poros penggilingan 11. Reducer speed
5. Rantai 12. Motor listrik
6. Poros pencetak 13. Switch on off
7. Poros penggerak engkol 14. Bak penampung mie
2.4 Prinsip Kerja Mesin Yang Direncanakan
Proses pencetakan dapat dilakukan sebagai berikut:
7
1
2
3
4
5
6
7
8
1011
14
12
9
13
Adonan mie terlebih dahulu dibuat dari pencampuran bahan baku,
pembuatan bumbu hinggaa bahan tersebut tercampur rata, serta menjadi bentuk
adonan.
Kemudian adonan dimasukkan kedalam corong pemasukan, selanjutnya
adonan tersebut akan dipres oleh kedua poros penggiling dengan putaran yang
berlawanan arah. Akibatnya adonan akan menjadi tipis dan berbentuk lembaran
mie yang kemudian akan jatuh ke poros pencetak yang berada dibawah poros
penggiling.
Setelah lembaran mie sampai pada poros pencetak, maka poros pencetak
akan memotong lembaran mie hingga berbentuk mie yang telah jadi. Setelah mie
terbentuk maka mie akan jatuh ke bagian bak penampung yang berada tepat
dibawah poros pencetak.
Disini poros pencetak bekerja maju mundur sehingga mie dapat jatuh dan
tersusun dengan rapi pada bak penampungan mie. Mie ditampung dengan
menggunakan bak penampung yang bergerak kekiri dan kekanan untuk
menampung mie yang telah selesai dicetak.
Untuk menghindari adanya adonan yang terputus pada saat proses
penggilingan sampai proses pencetakan maka putaran poros penggiling, putaran
poros pencetak, putaran poros pemutar engkol bak penampung harus sama
(kecepatannya konstan). Dibawah poros penggiling dan poros pencetak terdapat
plat yang berguna sebagai pembersih sisa-sisa adonan yang tertinggal pada saat
proses pembuatan mie berlangsung.
2.5 Bagian Utama Mesin Pencetak Mie
8
2.5.1 Motor listrik
Motor listrik merupakan sumber utama sebagai tenaga untuk
menggerakkan mesin pencetak mie ini. Motor listrik digunakan untuk mensuplay
daya dengan perantara reducer speed ke poros secara kontinue dengan
menggunakan sproket dan rantai.
Gambar 2.4 Motor listrik
2.5.2 Reducer speed
Reducer speed adalah kontak transmisi roda gigi yang berfungsi untuk
mentransmisikan putaran dari motor listrik dengan perbandingan reduksi sesuai
dengan kebutuhan.
Gambar 2.5 Reducer speed
2.5.3 Poros
9
Poros merupakan salah satu bagian yang tidak bisa ditinggalkan dalam
merencanakan sebuah mesin. Jadi, poros berfungsi untuk memindahkan daya dari
suatu elemen ke elemen yang lain.
a. Poros penggiling
Fungsi utama dari poros ini adalah sebagai penggiling adonan hingga
berbentuk lembaran adonan mie. Poros penggiling terdiri dari dua buah poros.
Tebalnya sebuah mie rata-rata 2 [mm]. Dan tebal mie tersebut didapat dari
jarak poros penggilingannya. Jadi mesin pencetak mie ini akan menghasilkan
tebal mie 2 [mm]. Poros penggiling ini direncanakan dengan diameter 58 [mm],
panjang poros juga direncanakan adalah 500 [mm].
Gambar 2.6 Poros penggiling adonan
b. Poros pencetak adonan
Poros pencetak adonan terdiri dari dua buah poros. Poros pencetak adonan
ini direncanakan dengan diameter 60 [mm] dan panjang poros direncanakan juga
adalah 500 [mm]. Permukaan kedua poros ini dibuat beraturan sehingga adonan
yang telah tergiling dapat tercetak dengan adanya alur yang saling bergesekan satu
sama lain. Adapun ukuran alur yang dirancang adalah ukuran 2 [mm] dengan
kedalaman 3 [mm], dan jarak antar alur adalah 2 [mm], Poros ini berfungsi untuk
mencetak lembaran adonan yang berasal dari poros penggiling dan mencetaknya
10
hingga lembaran tersebut berbentuk mie dengan tebal mie yang tercetak adalah 2
[mm].
Gambar 2.7 Poros pencetak adonan
4. Sproket dan rantai
Rantai yang berfungsi untuk mentransmisikan daya dan mengurangi
putaran dari motor kepenggilingan dan percetakan.
Gambar 2.8 sproket dan rantai
Rantai sebagai transmisi mempunyai keuntungan antara lain sebagai
berikut :
1. Mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang besar
2. Dapat meneruskan daya tanpa slip
3. Tidak memerlukan tegangan awal
4. Keausan kecil pada bantalan
5. Mampu meneruskan daya yang besar dengan putaran rendah
6. Mudah pemasangannya
11
5. Roda gigi
Roda gigi adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk meneruskan
daya dan putaran dari satu elemen ke elemen lainnya. Dibandingkan elemen
lainnya seperti pully dan sabuk, sproket dan rantai, roda gigi mempunyai beberapa
keunggulan seperti lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan tepat, serta daya lebih
besar. Kekurangannya seperti memerlukan ketelitian lebih besar dalam
pembuatannya, pemasangannya maupun pemeliharaannya. Transmisi daya
dilakukan oleh gigi-gigi yang saling terkait. Maka dalam pemakaiannya selalu
terdapat sepasang atau lebih roda gigi dengan ukuran yang berbeda.
Klasifikasi Roda Gigi
Roda gigi diklasifikasikan dalam beberapa cara yaitu menurut letak poros,
arah putaran bentuk jalur gigi. Adapun secara umum seperti yang digambarkan
berikut ini :
Gambar 2.9 Roda gigi lurus
12
Dalam perencanaan ini akan dibahas mengenai roda gigi standart. Dalam
teori umumnya dianggap bahwa roda gigi merupakan benda kaku yang hampir
tidak mengalami perubahan bentuk untuk jangka waktu yang lama.
Berikut ini gambaran dari bagian-bagian dari roda gigi lurus :
Gambar 2.10 Nama-nama bagian dari roda gigi lurus
6. Bantalan
Bantalan merupakan elemen yang menumpu poros beban, sehingga
putaran atau getaran dapat berlangsung secara halus dan aman. Bantalan yang
baik adalah bantalan yang mampu menahan kedua beban tersebut. Pada mesin ini
bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding bola beralur baris tunggal.
Berikut ini gambar bantalan baris tunggal.
Gambar 2.11 Bantalan gelinding bola alur baris tunggal
13
2.6 Dasar Perencanaan Elemen Mesin Pencetak Mie
2.6.1 Perencanaan Daya Motor
Motor berfungsi sebagai sumber tenaga untuk memutar poros silinder.
Daya motor dapat dihitung dengan rumus :
………………………………………(Sularso, 1983 : 6)
……………………………………..(Sularso, 1983 : 7)
Jadi :
Dimana, T : torsi (Nm)
P : daya motor (Hp)
: kecepatan sudut (rad/det)
n : putaran motor (rpm)
Maka daya rencana
Pd = fc x P ……………………………………..(Sularso, 1997 : 7)
Dimana Pd : daya yang dibutuhkan (Hp)
fc : faktor korelasi
P : daya motor (Hp)
2.6.2 Perencanaan Poros
Poros merupakan elemen terpenting dari setiap mesin, dan berperan utama
dalam transmisi. Poros untuk meneruskan daya dan putaran. Persamaan rumus
yang digunakan untuk menentukan moment puntirnya adalah :
T = ……………………………....(Sularso, 1997 : 7)
Dimana : T = momen rencana
Pd = daya rencana (Hp)
n = putaran motor (rpm)
14
Tegangan geser yang diijinkan :
τa = ……………………………………(Sularso, 1997 : 8)
Dimana :
τa = tegangan geser yang diijinkan
σb = kekuatan tarik
sf1 = faktor pengaruh massa dan baja paduan = 6
sf2 = faktor pengaruh konsentrasi tegangan dan kekerasan permukaan = 1,3 – 3
Diameter poros yang diijinkan :
……………… (Sularso, 1997 : 18 )
Dimana: τa = tegangan geser
Km = faktor koreksi untuk lenturan 1,5 – 2,0
Kt = faktor koreksi untuk tumbukan 1,0 – 1,5
M = resultan moment maksimum yang terjadi [Kg.mm]
T = torsi pada poros [Kg.mm]
2.6.3 Sproket dan Rantai
Dengan menggunakan putaran (rpm) dari poros penggerak dan daya yang
telah dikoreksi (KW). Pemilihan rantai dapat dilakukan sesuai dengan diagram
pada gambar pemilihan nomor rantai. Dalam hal ini kita harus menghitung
beberapa ukuran-ukuran utama sprocket antara lain :
a. Diameter lingkaran jarak bagi sproket
= ...........................................(Sularso, 1997 : 197)
15
..............................................(Sularso, 1997 : 197)
Dimana : dp = diameter jarak bagi sproket kecil [mm]
Dp = diameter jarak bagi sproket besar [mm]
p = jarak bagi rantai [mm]
z1 = jumlah gigi sproket kecil
z2 = jumlah gigi sproket besar
b. Diameter kepala sproket
......................................(Sularso, 1997 : 197)
......................................(Sularso, 1997 : 197)
Dimana : dk = diameter kepala sproket kecil [mm]
Dk = diameter kepala sproket besar [mm]
p = jarak bagi rantai [mm]
z1 = jumlah gigi sproket kecil
z2 = jumlah gigi sproket besar
c. Panjang rantai yang dibutuhkan
............................(Sularso, 1997 : 197)
Dimana : Lp = panjang rantai
z1 = jumlah gigi sproket kecil
z2 = jumlah gigi sproket besar
Cp =
16
C = jarak sumbu poros
p = jarak bagi rantai
d. Kecepatan rantai
........................................................(Sularso, 1997 : 198)
Dimana : p = jarak bagi rantai [mm]
z1 = jumlah gigi sproket kecil
n1 = putaran pada sproket kecil [rpm]
e. Beban yang bekerja pada suatu rantai
.........................................................(Sularso, 1997 : 198)
Dimana : Pd = daya yang telah dikoreksi [KW]
v = kecepatan rantai [m/s]
2.6.4 Roda Gigi
Ukuran roda gigi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
1. Ukuran-ukuran roda gigi lurus
f. Modul roda gigi
………………………………...(Sularso, 1997 : 214)
Dimana : z = jumlah gigi pada roda gigi
d = diameter jarak bagi roda gigi [mm]
g. Lebar gigi dari roda gigi
Dimana : m = modul
b = lebar gigi
h. Tinggi kepala roda gigi
……………………………..(Sularso, 1997 : 219)
Dimana : k = faktor tinggi kepala = 1
17
m = modul
hk = tinggi kepala roda gigi
i. Tinggi kaki roda gigi
…………………………(Sularso, 1997 : 219)
Dimana : ck = 0,25 x m
ck = kelonggaran puncak
k = faktor tinggi kepala
m = modul roda gigi
hf = tinggi kaki roda gigi
j. Diameter kepala roda gigi
………………………..(Sularso, 1997 : 219)
Dimana : z = jumlah gigi pada roda gigi
m = modul
dk = diameter kepala roda gigi
k. Diameter kaki roda
………………(Sularso, 1997 : 219)
Dimana : df = diameter kaki roda gigi
z = jumlah gigi pada roda gigi
m = modul roda gigi
ck = kelonggaran puncak
l. Kedalaman pemotongan roda gigi
…………………………….(Sularso, 1997 : 219)
Dimana : H = kedalaman pemotongan roda gigi
m = modul roda gigi
ck = kelonggaran puncak
m. Kecepatan keliling roda gigi
18
………………………… (Sularso, 1997 : 238)
Dimana : db1 = diameter jarak bagi roda gigi [mm]
n1 = putaran poros penggerak roda gigi [rpm]
v = kecepatan keliling roda gigi
2. Kapaasitas beban roda gigi
Dalam perancangan ini roda gigi yang berkenaan dengan beban,
Umumnya meliputi lenturan. Ini didasari oleh kerusakan-kerusakan yang
terjadi berupa gigi patah, aus dan tergores. Maka gaya-gaya yang terjadi
pada roda gigi adalah :
a. Gaya tangensial pada roda gigi
………………………… (Sularso, 1997 : 238)
Dimana : Ft = gaya tangensial
Pd = daya rencana
v = kecepatan keliling
b. Gaya radial pada roda gigi
Fr = Ft x tg θ
Dimana : Ft = gaya tangensial roda gigi [Kg]
θ = sudut tekan roda gigi
c. Tegangan lentur yang terjadi pada roda gigi
………………………… (Sularso, 1997 : 239)
Dimana : σb = tegangan lentur
Ft = gaya tangensial
b = lebar roda gigi
m = modul roda gigi
19
Y = faktor bentuk roda gigi
Syarat : harga tegangan lentur yang didapat harus lebih kecil dari tegangan
lentur yang diizinkan. Apabila itu tercapai maka bahan roda gigi yang digunakan
dinyatakan aman.
2.6.5 Pasak
Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-
bagian mesin seperti roda gigi, sprocket, puli dan lain-lain. Momen diteruskan
dari poros ke naf atau dari naf ke poros. Pasak juga dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan-persamaan dibawah ini :
Momen rencana yang terjadi pada poros :
………………………… (Sularso, 1997 : 7)
Dimana : T = momen rencana
Pd = daya rencana
n = putaran pada poros
Gaya tangensial yang terjadi pada permukaan poros
………………………… (Sularso, 1997 : 25)
Dimana : F = gaya tangensial
T = momen rencana
ds = diameter poros
Tegangan geser izin pasak
………………………… (Sularso, 1997 : 25)
Dimana : τka = tegangan geser bahan
20
σB = tegangan tarik
sfK1 = faktor keamanan bahan = 6
sfK2 = faktor keamanan beban = 1,5-3
Panjang pasak didapat dari :
………………………… (Sularso, 1997 : 25)
Dimana : τKa = tegangan geser
l = panjang pasak
b = lebar pasak
F = gaya tangensial
2.6.6 Bantalan
Dalam hal ini kita harus memperhitungkan beban yang terjadi pada
bantalan.
Beban ekivalen dinamis (P)
Beban ekivalen dinamis adalah suatu beban yang besarnya sedemikian
rupa hingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh
beban dan kondisi putaran sebenarnya :
Rumus yang digunakan untuk menghitung beban ini adalah :
Pr = X . V . Fr + Y . Fa untuk bantalan radial ……..(Sularso, 1997 : 135)
Pa = X . Fr . + Y . Fa untuk bantalan akasial……..(Sularso, 1997 : 135)
Dimana : Pr = beban radial ekivalen dinamis
Pa = beban akasial ekivalen dinamis
Fa = beban akasial
Fr = beban radial
21
Faktor kecepatan bantalan bola
………………………… (Sularso, 1997 : 136)
Dimana : n = putaran bantalan
Faktor umur bantalan bola
………………………… (Sularso, 1997 : 238)
Dimana : fn = faktor kecepatan bantalan
C = beban nominal dinamis spesifikasi bantalan
P = beban ekivalen dinamis
Umur nominal bantalan
………………………… (Sularso, 1997 : 136)
Dimana : Lh = umur nominal bola
fh = faktor umur bantalan bola
22
top related