Pemeras,Pemarut Kelapa_revisi 4
Post on 09-Jul-2016
47 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah.
Meningkatnya kebutuhan manusia akan pangan maka akan
meningkatkan pula kreativitas dan inovasi dalam rancang bangun mesin-mesin
pengolah makanan. Salah satu dari sekian banyak bahan untuk membuat
makanan adalah santan. Sekarang ini produktivitas santan kelapa masih
rendah, dengan demikian perlu dirancang mesin untuk memenuhi kebutuhan
tersebut yaitu mesin pemarut dan pemeras kelapa.
Menurut data BPS kota Medan terdapat 55 pasar tradisional di kota
Medan, dan diperkirakan setiap pasar membutuhkan mesin atau alat pemeras
kelapa parut dan pemarut kelapa. Dari hasil survey di beberapa pasar di kota
Medan yang diamati memiliki proses diantaranya: pemarutan kelapa,
pemerasan kelapa dengan menggunakan kain kassa sebagai wadah, lalu
diperas dengan menggunakan sistem mendongkrak. Untuk membuat 1 kg
santan kelapa dibutuhkan sekitar ± 4 buah kelapa. Dalam sehari para
pedagang dipasar tradisional membutuhkan 300 - 400 buah kelapa untuk diperas
dan menghasilkan ±100 kg santan kelapa. Proses pemerasan 4 kg kelapa
parut dalam 2 kali perasan dilakukan ± 7 menit dan proses pengepresan
dengan menggunakan dongkrak tabung kecil dilakukan secara repetitif
sebanyak ± 30 kali. Dalam sehari proses pengepresan dengan menggunakan
dongkrak tabung kecil dilakukan secara repetitif sebanyak ± 3000 kali.
Kegiatan repetitif ini akan dapat menyebabkan keluhan musculoskuletal.
Perancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa merupakan jawaban dari
permasalahan di atas. Berdasarkan data diatas, penulis berharap untuk
memperbaiki proses pemarutan dan pemerasan kelapa agar lebih baik dan efisien,
maka penulis ingin membuat terobosan-terobosan mesin pemarut dan pemeras
kelapa baru yang dapat mempersingkat waktu operasi pengerjaan. Salah satu
1
terobosan baru adalah menciptakan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut
dengan daya 2 HP dan tenaga penggerak berupa motor listrik. Diharapkan
dengan penciptaan mesin ini berdampak pada pemanfaatan bahan baku
menjadi lebih optimal sehingga dapat mendorong perkembangan industri
dalam bentuk komoditi lain, seperti industri santan instan.
Gambar 1.1 Mesin pemarut kelapa
Kelebihan dari mesin ini adalah dapat memarut beberapa belahan kelapa
yang sudah dibuka tempurungnya lalu dimasukkan ke pemarutan dan langsung
mengeluarkan hasil parutan yang begitu sempurna. Adapun kekurangan dari
mesin ini adalah proses pemarutan harus kelapa yang sudah dikupas atau
dipisahkan dari tempurungnya.
2
Gambar 1.2. Mesin pemeras santan manual
Kelebihan dari mesin pemeras sistem dongkrak adalah proses pengerjaan
yang cukup efisien tidak menggunakan tenaga arus listrik yang hanya
memanfaatkan tenaga manusia untuk proses penekanan santan kelapa dan mesin
yang begitu sangat mudah untuk dipindahkan dari tempat satu ketempat yang
lainnya. Sedangkan untuk kekurangan dari mesin pemeras santan sistem hidrolik
ini adalah proses pengerjaan yang cukup sedikit dalam sekali proses pengerjaan
dan menghabiskan waktu yang begitu lama didalam proses pengerjaan yang
banyak.
Gambar 1.3. Mesin pemarut kelapa dengan mesin
Untuk kekurangan dari pada mesin ini adalah proses pengerjaan yang
cukup berbahaya bagi yang menggunakan mesin ini dikarenakan mata pemarut
yang begitu dekat dengan tangan untuk pemarutan kelapa.
Kelebihan dari mesin pemarut kelapa dengan mesin ini adalah proses
pengerjaan pemarutan yang begitu cukup cepat dalam pengerjaan dengan
kapasitas besar yang cukup sederhana untuk digunakan oleh para pedagang
industri kecil dan ibu rumah tangga.
Adapun kelebihan dari mesin yang akan dirancang adalah dimana suatu
proses pemarutan bisa dilakukan di satu mesin yang secara otomatis kelapa hasil
parutan akan masuk kedalam tabung pemeras kelapa yang bisa dikontrol
3
kapasitasnya melalui sipekerja. Mesin ini juga dilengkapi dengan sistem
pemerasan yang memanfaatkan sistem motor listrik yang mana mesin pemarut
dan pemeras kelapa tidak menggunakan tenaga manusia lagi dan bisa diatur
berapa besar putaran yang hendak diinginkan. Mesin ini sangat efisien terhadap
kebutuhan-kebutuhan industri kecil, menengah dan rumah tangga dikarenakan
konstruksi mesin yang tidak terlalu besar yang bisa mempermudah pengerjaan
pemarutan dan pemerasan kelapa. Proses pemarutan sama halnya dengan proses
pemarutan yang telah ada sebelumnya, tetapi hasil parutan pada mesin ini tidak
sama seperti parutan mesin lainnya yang harus dipindahkan dari tempat satu
ketempat yang lain untuk proses pemerasan.
Berdasarkan masalah diatas, maka perencanaan perancangan mesin
pemarut dan pemeras kelapa parut dengan daya 2 HP kali ini mengacu pada
mesin pemarut dan pemeras kelapa yang masih manual. Hanya saja
dimodifikasi pengerjaannya dengan menggunakan sumber tenaga motor
listrik. Kapasitas pengerjaanpun semakin lebih banyak. Mesin pemarut dan
pemeras kelapa ini sangat cocok untuk pedagang dipasar dan industri kecil,
menengah dan rumahan. Sehingga mesin ini dapat mengurangi penggunaan
tenaga manusia.
B. Rumusan Masalah.
Untuk mencapai tujuan perancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa
permasalahan yang akan dibahas, maka perlu ditentukan rumusan masalahnya,
yaitu mengenai rancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut dengan daya
2 HP. Dimana dalam rumusan masalah ini diperlukan perancangan yang nantinya
dapat dijadikan acuan dalam perancangan rekayasa alat.
Adapun masalah mesin dalam rancangan ini adalah sebagai berikut (1).
Pada mesin pemarutan dan pemerasan kelapa ini, kelapa yang akan diproses
harus diaprut dengan tangan atau menggunakan tenaga manusia. Bukan dalam
bentuk kelapa yang sudah dipisahkan dari tempurungnya. (2). Komponen-
komponen kelistrikan tidak dibahas atau tidak dijelaskan dalam bab. (3). Kelapa
4
parutan tersebut dilakukan 2 kali proses pemerasan mesin tanpa memperhatikan
hasil (kekentalan santan). (4). Kerangka pada mesin serta berbagai macam
sambungan yang ada diasumsikan aman untuk pemakaian.
Berdasarkan permasalahan alat terseut, maka rumusan masalah pada
rancangan ini adlaah sebagai berikut:
1. Menentukan ukuran-ukuran utama mesin pemarut dan pemeras kelapa
parut dengan daya 2 HP
2. Mampu mendesign gambar konstruksi mesin pemarut dan pemeras kelapa
parut dengan daya 2 HP
C. Manfaat
Adapun manfaat dari rancang mesin pemarut dan pemeras kelapa parut
dengan daya 2 HP ini adalah sebagai berikut:
1. Sebagai bekal pembelajaran tentang cara memodifikasi mesin produksi
dibidang teknik mesin.
2. Sebagai proses penyiapan keahlian mahasiswa dalam menghadapi
persaingan dunia kerja.
3. Sebagai bahan kajian di Jurusan Teknik Mesin dalam mata kuliah Teknik
merancang.
4. Untuk meningkatkan kualitas, kuantitas dan keamanan pembuatan mesin
pemarut dan pemeras kelapa yang sangat bermanfaat bagi masyarakat,
industri kecil dan menengah.
5
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Kajian Singkat Kelapa
Tanaman kelapa (Cocos nucivera L.) merupakan salah satu tanaman yang
termasuk famili Palmae dan banyak tumbuh didaerah tropis seperti Indonesia.
Tanaman ini memiliki nilai ekonomi yang sangat tinggi karena hampir seluruh
bagian tanaman ini dapat digunakan untuk kebutuhan manusia sehari – hari
(Palungkung, 1992). Buah kelapa dapat diolah menjadi berbagai macam
produk. Salah satunya adalah santan, minyak kelapa ( VCO), biodiesel, dan
minyak kopra. Semua olahan tersebut berawal dari santan yang dihasilkan
melalui proses pemarutan buah kelapa.
Gambar 2.1. Buah, kelapa parut dan santan
Dalam perkembanganya proses pembuatan santan mengalami banyak
inovasi, diantaranya dari proses pembuatan santan melalui pemarutan secara
manual hingga menggunakan mesin bersumber tenaga gerak motor listrik atau
motor bakar. Dimana metode –metode tersebut memiliki kelemahan dan
kelebihan masing – masing. Berawal dari alasan tersebut, timbul suatu
keinginan untuk membuat satu metode pembuatan santan yang diharapkan
lebih efisien diantara metode – metode tersebut, yaitu dengan membuat
rancang bangun mesin pemarut yang dilengkapi dengan pemeras santan. Dengan
pertimbangan mesin yang fleksibel bertenaga gerak motor listrik berdaya 2
HP 3 fasa diharapkan dapat menjawab kebutuhan manusia membuat santan
dalam kapasitas kecil.
6
B. Gambar mesin pemarut dan pemeras kelapa parut
Keterangan gambar:
1. Tabung pemeras
2. Katup penekan
3. Motor listrik
4. Pulley penggerak
5. Poros
6. Pulley yang digerakkan
7. Bantalan poros penekan
8. Roda gigi pinyon dan besar
9. Pemarut
10. Corong kelapa/Input
7
9
10
12
13
876
11
4
5
3
2
1
14
15
11. Bantalan dan dudukan
12. Rangka mesin
13. Corong santan/Output
14. Sabuk v-belt
15. Poros penekan
Prinsip kerja mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini adalah mesin
pemarut kelapa dipasang langsung dengan motor listrik yang dimanfaatkan
sebagai pemarut dengan mata parutan kelapa sehingga kelapa dapat berbentuk
parutan yang dilakukan dengan proses tenaga manusia seperti mesin yang telah
ada sebelumnya, namun pada mesin ini kelapa parutan yang sudah diparut secara
otomatis akan masuk kedalam tabung penekanan melalui saluran masuk yang
dibentuk corong dengan besi plat tipis guna menghasilkan santan dari proses
penekanan kelapa parut yang dicampur sedikit dengan air bersih. Sedangkan
untuk prinsip kerja penekanan kelapa yang sudah diparut untuk menghasilkan
santan menggunakan motor listrik 3 fasa dengan daya 2 HP sebagai sumber
tenaga yang mana putaran ditransmisikan melalui puli dan sabuk V-belt sehingga
sabuk V-belt berputar meneruskan putaran kepenggerak roda gigi kerucut lurus
yang mana roda gigi berputar sehingga poros ulir tekan berputar melalui roda gigi
permukaan yang berputar untuk dapat melakukan pergerakan naik dan turun untuk
melakukan proses pengepresan/penekanan kelapa parut yang akan menghasilkan
santan.
Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini merupakan salah satu jenis
alat tepat guna. Mesin tersebut berfungsi sebagai alat pemarut sakaligus penghasil
santan dari proses penekanan kelapa parut sehingga menjai santan mentah yang
siap diolah dengan dimensi telah ditentukan. Proses menghasilkan santan terjadi
akibat gaya tekan aksial F yang ada pada saat poros tekan ulir berputar.
Cara kerja mesin ini memiliki persamaan dengan mesin press yang
digerakkan sekerup yang telah ada sebelumnya, karena mesin tersebut memiliki
bagian poros penekan. Namun untuk membuat mesin pemarut dan pemeras kelapa
8
yang layak dikalangan produsen dan masyarakat yang membutuhkan maka
beberapa cara untuk memodifikasi dan perbaikan konstruksi dari mesin yang telah
ada sebelumnya. Hal tersebut bertujuan untuk meningkatkan hasil produktifitas
santan dan mengurangi biaya produksi pembuatan mesin.
Mesin pemarut dan pemeras ini harus dapat mempermudah dan
meningkatkan proses produksi santan. Besarnya tekanan pada poros penekanan
dapat diatur sehingga hasil santan dapat ditentukan. Adapun perencanaan dari
mesin ini adalah:
1. Tidak lagi menggunakan tenaga manual sebagai penggerak uatamanya.
2. Dimensi mesin yang sesuai sehingga tidak menghabiskan banyak biaya.
3. Kapasitas produksi mesin yang lebih banyak.
4. Daya mesin yang besar sehingga dapat meningkatkan produksi.
5. Memiliki fungsi yang lebih dari mesin yang telah ada sebelumnya.
6. Tingkat ergonomis yang lebih pada saat proses produksi.
7. Mudah dalam pengguanaan dan perawatannya.
C. Analisis Morfologi Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut
Berdasarkan penggunaan mesin ini, maka diperlukan beberapa langkah
analisis kebutuhan sebagai acuan dalam perencanaan pembuatan mesin pemarut
dan pemeras tersebut.
1. Spesifikasi Mesin
Spesifikasi mesin pemarut dan pemeras kelapa parut diharapkan memiliki
kapasitas produksi yang lebih tinggi dibandingkan dengan mesin yang telah ada di
pasaran sebelumnya dan memiliki dimensi yang sesuai dengan kebutuhan
sehingga tidak menghabiskan banyak biaya. Spesifikasi tersebut juga harus
memenuhi beberapa ketentuan pernyataan kebutuhan pengguna mesin, antara lain:
harga penjualan produk, kapasitas produksi, tingkat kenyamanan penggunaan,
kemudahan penggunaan, dan daya motor penggerak.
a. Harga jual mesin dapat dipengaruhi oleh harga meterial yang digunakan
sebagai bahan pembuatan mesin ini. Oleh karena itu untuk memenuhi
9
kebutuhan mesin yang diharapkan perencanaan mesin harus dapat
mengoptimalkan bahan-bahan dengan harga yang terjangkau namun dapat
menghasilkan kostruksi mesin yang baik dan efisien bagi pengguna.
b. Kapasitas produksi dapat dipengaruhi oleh dimensi mesin yang
digunakansebagai penggerak. Untuk itu perhitungan dimensi yang sesuai
dapat meningkatkan kecepatan produksi sehingga menghasilkan produk
yang lebih banyak dalam waktu yang relatif lebih singkat.
2. Desain Konstruksi Mesin
Perancangan Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut diharapkan dapat
memenuhi kekurangan pada mesin yang telah ada sebelumnya. Sehingga
perancangan Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ditentukan atas berbagai
pertimbangan sebagai berikut :
a) Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut tidak menggunakan tenaga
penggerak manusia sebagai penggerak utamanya melainkan diganti
dengan tenaga motor listrik.
b) Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi
operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin berdimensi
panjang 50 cm x lebar 50 cm x tinggi 100 cm.
c) Mudah dalam pengoperasian serta perawatan cadang mesin.
d) Higenis bila digunakan untuk produksi bahan pangan.
3. Standar Penampilan Produk.
Berdasarkan kapasitas kerja yang ingin dicapai dalam pembuatan mesin
ini, maka untuk standar penampilan dan dimensi mesin dapat ditentukan
berdasarkan tinggi rata-rata orang dewasa sebagai operator pemarutan dan
pemerasaan. Tujuannya adalah dengan spesifikasi mesin yang akan dirancang
operator dapat merasa lebih nyaman pada saat proses produksi sehingga
memudahkan proses produksi dan mampu menghasilkan produk yang sesuai
dengan target yang ditentukan. Kemudahan pengoperasian mesin juga sangat
10
diperlukan sebagi salah satu kenyamanan operator produksi sehingga proses
pengerjaan tidak mengganggu operator produksi dengan sulitnya pengoperasian.
4. Target Keunggulan Mesin.
Dalam pembuatan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini memiliki
beberapa target sebagai perbandingan keunggulan dengan mesin yang telah ada
sebelumnya. Beberapa target yang ingin dicapai dalam pembuatan mesin pemarut
dan pemeras kelapa parut tersebut adalah:
a. Pengoperasian mesin lebih mudah.
b. Biaya pembuatan terjangkau.
c. Mempunyai dimensi yang sesuai sehingga tidak memenuhi ruangan dan
nyaman pada saat pengoperasian.
d. Proses perawatan mudah.
e. Meningkatkan kualitas dan kuantitas produk.
Analisis morfologi merupakan pendekatan yang sistematis dan terstruktur
dalam mencari alternatif pemecahan masalah. Sebagai pengembangan produk
pemahaman karakteristik mesin dan penguasaan karakteristik mesin sangat
dibutuhkan dalam penyelesaian masalah. Materi dasar inilah yang selanjutnya
akan dikembangkan sebagai acuan memilih komponen mesin yang ekonomis,
sesuai perhitungan teknis dan memiliki tampilan yang menarik.
Berdasarkan penjelasan terkait diatas dapat memberikan gambaran
mengenai kebutuhan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut. Gambaran
mengenai spesifikasi tersebut dapat dikategorikan menjadi 2 yaitu:
a) D (Demands)/keharusan yaitu merupakan syarat mutlak yang harusdimiliki mesin sebagai sarana pemecahan masalah yang terdapat padapengguna.
b) W (Wishes)/keinginan yaitu syarat yang masih dapat dipertimbangkankeberadaannya sebagai nilai tambah yang terdapat pada mesin ini.
Tabel 1. Spesifikasi Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut
11
No Perancangan Persyaratan Tingkat kebutuhan
1 Gaya a. Mempunyai mata aerut untuk kelapa sayur
b. Memberikan gaya tekan yang sesuai
D
D2 Kinematika a. Arah sentripugal tetap
b. Mekanismenya mudah beroperasi c. Menggunakan sistem transmisi agar
didapat keuntungan mekanis.
DD
D3 Geometri a. Panjang berkisar 1000 mm
b. Lebar berkisar 1000 mm c. Tinggi berkisar 2000 mm d. Dimensi dapat diperbesar dan
diperkecil
DDDW
4 Energi a. Menggunakan tenaga motor b. Dapat diganti dengan penggerak lain
DW
5 Material a. Mudah didapat dan murah harganya b. Tahan korosi dan cuaca c. Sesuai standar teknis d. Umur pemakaian yang panjang e. Sifat mekanisnya baik
DDDDD
6 Ergonomi a. Sesuai dengan kebutuhan b. Tidak bising c. Mudah dioperasikan
DWD
7 Sinyal a. Petunjuk pengoperasian mudah dipahami
D
8 Keselamatan a. Kontruksi harus kokoh b. Bagian yang berbahaya ditutup c. Tidak menimbulkan polusi
DDD
9 Produksi a. Dapat diproduksi bengkel kecil b. Suku cadang murah dan mudah
didapat c. Biaya produksi relatif murah d. Dapat dikembangkan lagi
DD
WW
10 Perawatan a. Biaya perawatan murah b. Perawatan mudah dilakukan c. Perawatan secara berkala
DDW
11 Transfortasi a. Mudah dipindahkan b. Tidak perlu alat khusus untuk
memindahkan
DW
Berdasarkan cara kerja identifikasi kebutuhan dan keterangan spesifikasi
mesin kebutuhan mesin dalam memperoleh nilai ergonomis dan ekonomis, maka
12
dapat digunakan alternatif penyelesaian tugas design dan perancangan dengan
menggunakan matriks morfologi (tabel 2).
Tabel 2. Analisis morfologi mesin pemarut dan pemeras kelapa.
No Bahan Keterangan Varian yang dipilih
1 Besi siku Bahan rangka dudukan mesin
2 Besi poros ulir Transmisi 3
3 Besi kanal UNP Bahan rangka dudukan mesin
4 Roda gigi Transmisi 2
5 Motor listrik 3 fasa Sumber penggerak pemeras
6 Sabuk V-Belt dan
pully
Transmisi 1
7 Plat baja tipis Saluran masuk dan saluran
keluar
8 Motor listrik Sumber penggerak pemarut
13
9 Bantalan Dudukan/penumpu poros
10 Penahan bantalan Untuk penahan bantalan
Adanya analisis morfologi di atas, dapat memperjelas gambaran mesin
pemarut dan pemeras kelapa parut yang dirancang. Pemilihan komponen yang
digunakan dalam perancangan mengacu pada pemakaian serupa mesin yang sudah
ada, serta beberapa inovasi tambahan untuk meningkatkan fungsional mesin ini
itu sendiri. Disamping memperhatikkan kinerja yang optimmal, perancangan
mesin juga memperhitungkan biaya produksi sehingga harganya dapat dijangkau
untuk seluruh lapisan masyarakat yang membutuhkan.
5. Cara Kerja Mesin
Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut ini bekerja dengan cara
menekan kelapa parut yang berada didalam tabung penekanan yang telah berupa
parutan halus dengan poros penekan. Kemudian setelah kelapa diparut maka
kelapa hasil parutan akan langsung masuk ke dalam tabung penekanan sehingga
setelah selesai ditekan dengan poros dan kelapa parut dicampur dengan air maka
akan menghasilkan santan.
6. Langkah Pengoperasian Mesin
Langkah-langkah pengoperasian Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut
ini adalah sebagai berikut :
a.) Siapkan kelapa sayur yang sudah dibelah
b.) Atur sistem arus dengan menghidupkan motor listrik dengan
menghubungkan saklar ke stop kontak dan posisikan saklar pada posisi
ON
c.) Lakukan proses pemarutan kelapa
14
d.) Setelah selesai proses pemarutan, selanjutnya lakukan proses
menghidupkanmotor listrik dengan menghubungkan saklar ke stop kontak
dan posisikan pada posisi ON
e.) Tambahkan sedikit air pada kelapa parutan dengan takaran yang sesuai
dengan kapasitas yang dimasukkan
f.) Lakukan proses penekanan kelapa parut didalam tabung
g.) Santan kelapa akan keluar dari saluran corong penekanan
h.) Lihat hasil santan, apabila santan kekentalan maka ulang satu kali lagi
15
BAB III
METODE PERANCANGAN
A. Teori Dasar Perancangan
Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses
pembuatan produk. Dalam tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-
keputusan penting yang akan mempengaruhi keigatan-kegiatan lain yang
menyusulnya (Dharmawan, 1999: 1). Proses perancangan dilakukan sebelum
pembuatan suatu produk dan menghasilkan sebuah gambaran tentang produk
yang akan dibuat. Dalam proses perancangan akan menghasilkan gambar
sederhana yang kemudian digambar lagi sesuai dengan aturan sehingga dapat
dimengerti oleh semua orang yang membaca.
B. Diagram Alir Perencanaan Mesin
Dalam langkah perancangan Mesin Pemarut dan oemeras kelapa parut
mempunyai proses perencanaan. Proses perencanaan tersebut direkomendasikan
agar dilakukan secara berurutan sesuai dengan diagram, sehingga dapat
meningkatkan efisiensi produksi. Proses perencanaan mesin pemarut dan pemeras
kelapa dapat dilihat pada gambar 3.2 .
16
Gambar 3.2. Diagram alir perancangan mesin
Mekanisme pemarutan dan pemerasan pada mesin ini menggunakan
sistem pemutaran yang sama dengan beberapa mesin milling yang digunakan pada
perusahaan atau industri. Sistem pemutaran ini digerakkan oleh jenis transmisi,
yaitu dari perputaran puli sabuk V diteruskan oleh poros penghubung menuju ke
roda gigi permukaan ke poros ulir penekanan. Pemilihan bahan yang tepat untuk
membuat komponen mesin ini harus dipertimbangkan dengan baik, karena
mempengaruhi kinerja mesin dan perhitungan biaya produksi.
Ada beberapa aspek dalam perancangan seperti yang diungkapkan oleh
(Dharmawan, 1999:15) yang harus diperhatikan dalam pemilihan suatu bahan
teknik yaitu:
1. Bidang produk, meliputi:
a. Harus memenuhi persyaratan kesehatan pengguna
b. Harus memenuhi ketelitian dan kecepatan produksi
17
c. Mesin harus efisiensi dan hemat biaya produksi
d. Mesin yang kuat dan umur yang cukup panjang
e. Ramah lingkungan dan rasio daya-erat mesin tertentu
f. Tingkat kebisingan yang rendah
2. Bidang ekonomi, meliputi:
a. Ketersediaan barang
b. Biaya pengerjaan
c. Biaya permesinan
d. Harga bahan
e. Waktu pengerjaan
Aspek-aspek yang perlu diperhatikan dalam perancangan alat tidak lepas
dari bagaimana proses pengerjaan dan kekuatan komponen bahannya.
Diharapkan mesin pemarut dan pemera kelapa parut ini dapat bekerja secara
efektif dan seoptimal mungkin.
C. Landasan Skematik
Dalam perancangan suatu elemen mesin ada beberapa aspek yang harus
diperhatikan. Salah satu aspek tersebut adalah pemilihan jenis bahan teknik yang
akan digunakan. Pemilihan bahan untuk elemen atau komponen sangat
berpengaruh terhadap kekuatan elemen tersebut. Penentuan bahan yang tepat
pada dasarnya merupakan kompromi antara berbagai sifat, lingkungan dan cara
penggunaan sampai dimana sifat bahan dapat memenuhi persyaratan yang telah
ditentukan.
1. Daya penggerak
Penggerak merupakan sumber tanaga dari proses pemarutan dan
pemerasan. Untuk meringankan kerja dan meningkatkan hasil produktifitas
pengerjaan dari operator maka jenis penggerak yang dipilih pada sistem
pemerasan adalah motor listrik 3 phasa dengan daya 2 HP karena proses
penekanan santan pada kelapa parut harus dilakukan pergerakan naik turun,
sedangkan untuk sistem pemarutan kelapa menggunakan motor listrik dengan
18
daya ½ HP. Pemilihan motor listrik ini disesuaikan dengan kapasitas proses
pemerasan dan pemarutan yang biasa digunakan. Dimana rumus untuk
menentukan daya adalah.
Pd=fc . P(kW )............................................................................(sularso, 1997:7)
Dimana:
P= Daya yang ditransmisikan (kW)
Pd= Daya rencana (kW)
f c= Faktor koreksi
2. Poros
Poros merupakan salah satu bagian dari mesin yang sangat penting karena
hampir semua mesin menggunakan poros sebagai penghubung atau alat untuk
meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran, oleh karenanya poros
memegang peranan utama dalam transmisi dalam sebuah mesin. (Sularso,
1997:1). Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros utama yang
mengalami beban puntir dan beban lentur.
ds=[ 5,1τ a
K tCb T ]1 /3....................................................................(Sularso, 1997:8)
Dimana:
d s = diameter poros
τ a =tegangan tarik
k t =faktor koreksi
cb =faktor lenturan
T = torsi
3. Bantalan
19
Bantalan merupakan elemen mesin yang mampu menumpu poros
berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara
halus, aman, dan panjang umur (Sularso, 1997:103). Bantalan harus cukup kokoh
untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.
Pemasangan bantalan poros diantara poros dan dudukan bertujuan untuk
memperlancar putaran poros, mengurangi gesekan dan mengurangi panas serta
menambah ketahanan poros. Syarat bantalan poros harus presisi ukuran yang
tinggi sehingga tidak kocak dalam bekerja. Pemilihan bantalan disesuaikan
dengan tabel yang telah memiliki ketetapan. Perhitungan yang digunakan dalam
merancang untuk kekuatan bantalan:
W = wl .........................................................................................(Sularso,1997:107)
Perhitungan untuk tekanan bantalan:
P = Wld .........................................................................................(Sularso,
1997:109)
Dimana:
P=tekanan bantalan
w=beban bantalan
Bantalan dapat dikelompokan atas 2 bagian dilihat dari segi elemenya
yaitu :
a) Bantalan luncur, dimana gesekan terjadi langsung pada poros
dengan bantalan perantara lapisan pelumas.
b) Bantalan gelinding, dimana gesekan terjadi antara elemen
gelindingya dengan cincin dalam dan cincin luar bantalan.
Bantalan dapat dikelompokkan berdasarkan kegunaan sebagai berikut :
a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros
20
1) Bantalan luncur
2) Bantalan gelinding
b. Atas dasar arah beban terhadap poros
1) Bantalan radial
2) Bantalan aksial
3) Bantalan gelinding khusus
Pemilihan terhadapat bantalan adalah dengan menganalisa gaya – gaya
yang terjadi pada poros. Apakah poros tersebut menerima gaya aksial ataupun
gaya radial. Maka dari gaya tersebut dapat ditentukan dengan persamaan beban
eqivalen dinamis.
Pr = X . V . Fr + Y . Fa………………………......……….......( Sularso, 1997:135 )
Pa = X . Fr + Y. Fa
Dimana :
Pr = Beban eqivalen dinamis radial
Pa = Beban eqivalen dinamis aksial
V = Faktor rotasi
1, untuk bantalan cicin dalam berputar
1,2 untuk bantalan cicin luar yang berputar
X = Faktor beban radial
Y = Faktor beban aksial
Fa = Beban aksial [ Kg ]
Fr = Beban radial [ Kg ]
21
Kriteriaa pemiliha X dan Y adalah dari harga [
FaV . Fr ],
Bila harga [
FaV . Fr < e ], maka harga X = 1 daan Y = 0 untuk bantalan baris
tunggal.
Bila harga [
FaV . Fr > e ], maka harga x = 0,56 dan harga Y dipilh sesuai dengan
harga perbandingan Fa / Co.
c. Faktor umur bantalan
fh = fn . C / P.................................................................................(sularso, 1997:136)
Dimana :
fh = Fakto umur
fn = Faktor kecepatan
Lh = umur nominal
C = Beban nominal dinamis spesifik [ Kg ]
P = Beban eqivalen dinamis [ Kg ]
d. Umur nominal bantalan
Lh = 500 fh3 ...............................................................................(Sularso, 1997:136)
4. Sabuk V-belt.
Sabuk V-Belt merupakan material alternatif yang dapat digunakan bila
jarak antara dua buah poros yang akan dihubungkan terlalu jauh ssehingga tidak
memungkinkan bila menggunakan transmisi langsung dengan roda gigi atau
rantai. Sabuk V-belt adalah salah satu transmisi penghubung yang terbuat dari
22
karet dan mempunyai penampang trapesium. Dalam penggunaannya sabuk V-belt
dibelitkan mengelilingi alur puli yang berbentuk sabuk V. Bagian belt yang
membelit pada puli akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya
akan bertambah besar (Sularso, 1997:163). V-belt banyak digunakan karena sabuk
V-belt sangat mudah dalam penangananya dan murah harganya. Selain itu sabuk
V-belt juga memiliki keungulan lain dimana V-belt akan menghasilhan transmisi
daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah serta jika dibandingkan dengan
transmisi roda gigi dan rantai, sabuk V-belt bekerja lebih halus dan tak bersuara.
Penampang sabuk V-belt dapat diperoleh atas dasar daya rencana dan
putaran poros pengerak. Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang
diteruskan dengan faktor koreksi. Transmisi sabuk V-belt hanya dapat
menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama. Sabuk
V-belt selain juga memiliki keungulan dibandingkan dengan transmisi-transmisi
yang lain, sabuk V-belt juga memiliki kelemahan dimana sabuk V-belt dapat
memungkinkan untuk terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan sabuk
V-belt perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan
panjang sabuk yang akan digunakan dengan pemilihan sabuk sesuai dengan daya
rencana dan putaran poros penggerak.
n1
n2=
D p
dp....................................................................................( Sularso; 1997 :166)
Dimana:
n1 = putaran motor (rpm)
n2 =putaran puli penggerak (rpm)
Dp =diameter nominal (mm)
d p =diameter nominal (mm)
23
Gambar 2.3. Ukuran penampang sabuk-V
Gambar 2.4. Diagram pemilihan sabuk-V
24
5. Pulley
Pulley digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros ke poros yang
lain.
Pulley yang digunakan terbuat dari besi tuang. Dalam perencanaanya
diameter pulley harus benar-benar di perhitungkan agar putaran yang diinginkan
dapat diperoleh.
Tabel 3.2 Ukuran pulleydapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Type Diameter W Lo K Ko e f
A 71-100
101-125
125 atau lebih
34
36
38
11,95
11,92
12,30
9,2 4,5 8,0 15,0 10,0
B 125-160
161-200
201 atau lebih
34
36
38
15,58
16,07
16,29
12,5 5,5 9,5 19,0 12,5
C 200-250
251-315
34
36
21,18
21,45 16,9 7,0 12,0 25,5 17,0
25
316 atau lebih 38 21,72
D 355-450
451 atau lebih
36
38
30,77
31,14
24,6 9,5 15,5 37,0 24,0
E 500-630
631 atau lebih
36
38
36,95
37,45
28,7 12,7 19,3 44,5 29,0
6. Roda Gigi Kerucut Lurus
Adapun fungsi roda gigi tersebut adalah sebagai pemindah daya dari
putaran puli yang digerakkan keroda gigi untuk memutar poros ulir penekanan
santan dengan putaran dari roda gigi keporos. Adapun jenis roda gigi yang dipakai
mesin pemeras kelapa adalah roda gigi kerucut lurus
Gambar 2.14. Klasifikasi Roda Gigi
26
Untuk menentukan jarak bagi lingkar (t) ditulis
t=πdz .........................................................................................(Sularso,1997:214)
Untuk menentukan modul (m) maka dirumuskan
m=dz .........................................................................................(Sularso,1997:214)
Menentukan jarak bagi diametral maka dirumuskan
DP= zd '' ( 1
in ).............................................................................(Sularso,1997:215)
Untuk hubungan DP dan m maka dapat dirumuskan
m=25 , 4DP ....................................................................................(Sularso, 1997:215)
Dimana:
t =jarak bagi lingkar
d =diameter lingkaran jarak bagi
z =jumlah gigi
m =modul
DP=jarak bagi diametral
Dalam perancangan ini akan dibahas mengenai roda gigi kerucut lurus.
Pada teori umumnya dianggap bahwa roda gigi kerucut lurus merupakan benda
kaku yang hampir tidak mengalami perubahan bentuk untuk jangka waktu yang
lama. Bagian-bagian roda gigi kerucut lurus dapat dilihat pada gambar dibawah
ini :
27
Gambar 1.1. Nama-nama bagian roda gigi
Untuk perencanaan roda gigi maka dirumuskan perbandingan antara
jumlah gigi pada roda gigi pinion dan driver adalah :
i=n1
n2 .....................................................................................(Sularso, 1997:268)
Perbandingan roda gigi yang digunakan hanya untuk mentransmisikan putaran
dengan perbandingan n1 : n2 = 1 : 1, maka i = 1
Diameter sementara roda gigi yang pertama
d1=2R sin δ=zm ...................................................................(Sularso, 1997:268)
Dimana :
d1 = diameter sementara roda gigi pertama
R = sisi kerucut
δ = sudut kerucut jarak bagi
z =jumlah gigi
m =modul
Untuk mencari diameter lingkaran jarak bagi maka dirumuskan
perbandingan z1 = z2 = 1, maka untuk mencari diameter lingkaran jarak bagi
roda gigi standart.
d=mz ....................................................................................(Sularso, 1997:269)
28
Dimana:
d =diameter lingkar jarak bagi
m=modul
z= jumlah gigi
Sisi kerucut:
R=d /(2sin δ )
Dimana:
R= sisi kerucut
d =diameter lingkar jarak bagi
δ = sudut kerucut jarak bagi
Tinggi kepala:
hk = (1 + x1)m ..........................................................................(Sularso, 1997:269)
Dimana :
hk = tinggi kepala
x1 = perubahan kepala
m = modul
Tinggi kaki:
h f=(1−x1 )m+ck Dimana:
hf = tinggi kaki
Ck =kelonggaran puncak untuk pinion ≥ 0,188 m
Tinggi gigi:
H=2m+ck
Dimana:
H=tinggi gigi
b. Gaya Tangensial Roda Gigi
29
Hubungan antara daya yang ditransmisikan P (kW), gaya tangensial Ft
(kg), dan kecepatan keliling V (m/s) adalah :
P= Ft . v102 .............................................................................(Sularso, 1997:238)
Namun bila daya yang ditransmisikan merupakan daya nominal dari sebuah motor
listrik, dapat dipilih fc = 1.
Pd=f c . P .................................................................................(Sularso, 1997:238)
Pd=Ft .v102 ..................................................................................(Sularso, 1997:238)
maka :
Ft=102. PdV
Dimana :
Pd = daya rencana (Kw) pada perhitungan ini daya rencana yang
digunakan.
Maka kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi roda gigi yang mempunyai
putaran n1 (rpm) adalah
v=π db 1n1
60 x1000..............................................................................(Sularso, 1997:238)
Dimana:
v =kecepatan keliling
db 1=diameter jarak bagi
n1 =putaran
7. Cetakan
Pada mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini, untuk menentukan
kapasitas mesin ditentukan bagian tabung pemeras/penekan kelapa parut dan
putaran penekan. Maka diperhitungkan yang ada ditabung.
30
V= π4 (D)2.L......................................................................................( )
Dimana:
V = Volume tabung
D = Diameter tabung
L = Panjang tabung
BAB IV
PERHITUNGAN KOMPONEN UTAMA
A. Tabung Pemeras dan corong
Pada mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini, untuk menentukan
kapasitas mesin ditentukan bagian tabung pemeras/penekan kelapa parut dan
putaran penekan. Maka diperhitungkan yang ada ditabung.
1. Tabung pemeras
Pada perancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini digunakan
tabung dengan diameter tabung (∅ )150 mm dan panjang tabung (L) 500 mm.
Gambar 1.1 Konstruksi tabung
Untuk menentukan diameter plat tabung pada kemiringan ∝ maka
dilakukan perhitungan
Dv=√di2+( t2 )2
Dimana:
Dv = Dimaeter plat tabung pada kemiringan ∝
31
dp = Diameter poros tabung = 32 mm
di = Diameter tabung = 150 mm
t = Tebal plat tabung = 4 mm
Dv=√¿¿
Dv=√22500+4
Dv = 300 mm
Sin ∝ =d i
Dv
Sin ∝ =150300
=0,5
∝= 37,7°
Untuk menentukan diameter dalam tabung pada kemiringan ∝ maka
diperoleh
dv =dp
sin∝
dv =32
37,7
= 0,84 mm
Tabel 1.1. Dimensi dan ukuran perencanaa tabung pemeras
Dimensi Ukuran
Tebal katup penekan 50 mm
Tebal plat 4 mm
Diameter luar tabung (∅ ¿150-4 =146 mm
Panjang tabung (L) 500-50 =450 mm
Untuk menghitung kapasitas tabung kelapa parut yang masuk kedalam
tabung dalam sekali pemerasan maka untuk menentukan volume tabung adalah:
V= π4 (D)2.L
Dimana:
V= Volume tabung (mm)
32
D= Diameter tabung 146 (mm)
L= Panjang tabung 450 (mm)
Maka:
Vtabung =π4
¿
Vtabung = π4 (146)2 . 450 mm
= 7529877 mm2
Jadi volume kelapa parut yang masuk kedalam tabung pemeras =
7529877 mm. Dari data yang didapat diperoleh massa jenis kelapa (p) adalah
sebesar 0,802x10−3. Maka massa kelapa parut yang masuk kedalam tabung
adalah:
mkelapa=V kelapa . p
= 7529877 . 0,802x10−3
mk= 6,038 Kg
Dari hasil uji coba dilapangan sebelumnya, jumlah putaran yang
dibutuhkan oleh cetakan selama 60 detik sebanyak 1 kali.
Maka kapasitas alat pemeras kelapa santan dapat dihitung yaitu
Q = M.n .60
Dimana :
Q = Kapasitas alat [ kg/jam]
M = massa kelapa [ kg ]
n = Jumlah putaran
Maka :
Q = M..n. .60
= 6,038 . 1 . 60
= 362,28 [kg/jam]
33
= 362 [kg/jam]
2. Perhitungan poros penekan
Poros pada poros penekan tabung terbuat dari baja S55C-D dengan
kekuatan tarik 91 kg/mm2
Gambar 1.1 Penampang poros penekan
Poros penekan dirancang berulir screw press untuk meneruskan putaran
dari roda gigi besar sehingga untuk menghitung massa poros dilakukan, yaitu:
mpx=π
4¿¿
Dimana:
mp = Massa poros (kg)
L =Panjang poros =1000 (mm)
p = Massa jenis baja =7,85.10−6(kg/mm3)
d = Diameter poros =32 (mm)
Jadi:
mp¿ π
4¿ ¿
= 0,785.1024.1000.7,85.1 0−6
= 6,42 Kg
Dengan demikian massa total (beban radial) yang dialami poros adalah:
Fr = mp + mk
= 6,42 + 6,038
= 12,458 Kg
Dari konstruksi mesin, poros penekan akan mengalami beban kombinasi
yaitu beban puntir yang disebabkan oleh adanya torsi.
B. Pemilihan Motor Penggerak
34
1. Data motor
Data motor yang digunakan pada mesin pemarut dan pemeras kelapa parut
adalah:
Tabel 1.1. Data pemilihan daya penggerak mesin pemarut dan pemeras
Daya Putaran Daya rencana
Pemarut 0,5 HP 1400 rpm 2 kw
Pemeras 2 HP 3 Fasa 1400 rpm 1400 rpm
Putaran untuk mesin pemarut kelapa parut direncanakan 2 kw, untuk
memperoleh putaran 300 rpm dari putaran motor 1400 rpm dilakukan
dengan memakai puli yang mempunyai perbandingan 1 : 300 selanjutnya putaran
yang keluar dari puli adalah:
i=n1
n2
Dimana:
i = perbandingan putaran (rpm),
n2 = putaran poros pada puli (rpm)
n1= putaran poros pada motor listrik (rpm)
i=n1
n2=
1450300
=4,8 rpm
Maka perbandingan putaran (i)
i=d2
d1=
n1
n2
Dimana:
i = perbandingan putaran (rpm)
35
d2 = diameter poros pada roda gigi (rpm)
d1= diameter poros pada motor listrik (rpm)
n2= putaran poros pada puli (rpm)
n1 = putaran poros pada roda gigi (rpm)
i=d2
d1=
n1
n2=1450
300=4,8
1( perbandingan puli )5 :1
¿ 51=
d1
d2=d2=5 d2 . diameter puli (d1 )=6 inchi , maka d2=5 x 6=30 inchi
Daya motor yang dibutuhkan untuk menekan mesin pemaras kelapa parut
berasal dari motor listrik. Dalam hal ini daya yang dipakai dalam proses pemeras
kelapa parut adalah daya maksimum yang dibutuhkan.
Pada tabel 3.1 terlihat bahwa puli tipe E diameter minimum yang
diizinkan 450 mm dan diameter minimum yang dianjurkan 550 mm puli 30
inchi termasuk kedalam diameter minimum yang dianjurkan.
Jadi, perbandingan puli 5:1 putaran pada puli (n2) 300 rpm. Sedangkan
yang diinginkan putaran pada pemarut kelapa 300 rpm, jadi diameter pada puli(d2
) 30 inchi, sedangkan pada roda gigi pulinya 6 inchi.
Maka diketahui:
d p 2¿¿
(diameter puli 2) = 30 inchi =762 mm
d p 3¿¿
(diameter puli 3 ) = 6 inchi =152 mm
n2(putaran puli) = 4,8 rpm
n3(putaran poros roda gigi) = 300 rpm
2. Perbandingan reduksi
Perbandingan reduksi ini dapat dihitung dengan cara membandingkan
putarnya, yaitu sebagai berikut:
36
i=n1
n2= 4,8
300=0,016
C. Perencanaan Pemilihan Puli dan Sabuk-V
Data-data pada mesin yang dirancang :
1. puli pemaeras Ø 4’’ ( 101,6 mm )
2. puli motor penggerak Ø 3’’ ( 76,2mm )
Pemilihan penampang sabuk ini dapat ditentukan dengan cara melihat
daya rencana yaitu sebesar 2 HP, dan putaran poros penggerak 1400 rpm.
Berdasarkan diagram pemilihan sabuk, maka didapat penampang sabuk V dengan
tipe A.
Gambar 1.1 Penampang Pulley
1. Diameter lingkaran jarak bagi puli
Untuk penampang sabuk V tipe E, diameter minimum puli yang
dianjurkan dapat dilihat pada tabel 1.1:
Tabel 11. Diameter minimum puli yang diijinkan dan dianjurkan (mm)
Penampang A B C D E
Diameter min. Yang diizinkan 65 115 175 300 450
Diameter min. Yang dianjurkan 95 145 225 350 550
(Sularso, 1997:169)
37
5. Kecepatan linear sabuk
Dapat ditentukan berdasarkan putaran motor, yaitu sebagai berikut:
v=d p . n1
60.1000
¿762.4,860000
=3657
60000
= 0,06 m/s
Kecepatan v adalah 0,06 < 30 m/s, jadi baik
6. Penentuan panjang sabuk
Setelah dirancang dan diperoleh jarak antara kedua pusat puli yaitu
950 mm, maka panjang sabuk yang diperlukan dapat ditentukan dengan
persamaan (2.20).
Gambar 1.1:Perhitungan panjang keliling sabuk
L=2C+ π2 ( d p+D p )+ 1
4 C ( Dp−d p )2
=2(550) + 3,14
2(762+152 )+ 1
4.550(152−762)2
38
=1.100 +3,14
2( 914 )+ 1
2.200(372)
= 1.100 +1434,9 +0,16
= 2535 mm
Berdasarkan pada tabel 1.1 didapat ukuran V-belt yang digunakan 100
inchi.
Tabel 3.1. Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc
Daya yang akan ditransmisikan Fc
Daya rata-rata yang diperlukan
Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal
1,2-2,0
0,8-1,2
1,0-1,5
Dengan demikian daya yang direncanakan untuk pemeras kelapa yaitu:
1 Hp = 0,746 kW, maka
P = 2,4 Hp x 0,746 kW = 1,7904 kW=1,8 kW
Pada rancang bangun ini akan dihitung daya motor yang dibutuhkan untuk
pemerasan kelapa parut adalah yaitu :
Pd=f c . P(Kw)............................................................................(Sularso, 1997:7)
Dimana:
P= Daya yang ditransmisikan (kW)
Pd= Daya rencana (kW)
f c= Faktor koreksi
Penyelesaian:
Pd = 1,2 x 1,8 kW
39
= 2,16 kW
diasumsikan = 2,2 kW
Dalam hal ini perlu dilakukan pemeriksaan terhadap daya tersebut. Pada
perancangan daya maksimum yang dibutuhkan. Jika momen puntir disebut
sebagai momen rencana adalah T (kg.mm) maka:
Pd = ( T / 1000) (2 .π.n1/ 60)102 ..................................................................(Sularso,
1997:7)
Sehingga:
T=9,74 x 105 Pd
n1............................................................................(Sularso, 1997: )
Dimana:
Pd= Daya rencana (kW)
T =Momen puntir/momen rencana (kg.mm)
n1=Putaran motor (rpm)
Sehingga untuk menentukan T maka:
T=9,74 x 105 21400
T = 1477 (kg.mm)
Maka diperoleh:
Pd =( 1477 / 1000) (2. 3,14. 1400/ 60)102
Pd =( 1477) (151,76 )102 = 2,19 Hp
Maka daya yang dibutuhkan untuk pemerasan kelapa parut dengan putaran
1450 rpm adalah dengan daya 2,2 Hp.
Atas dasar daya rencana dan putaran poros penggerak, penampang sabuk
V yang sesuai dapat diperoleh dari gambar 3.3 dan gambar 3.4 dibawah ini.
40
Gambar 3.3. Ukuran penampang sabuk-V
Gambar 3.4. Diagram pemilihan sabuk-V
Pemilihan penampang sabuk-V untuk sistem transmisi mesin pemeras
kelapa parut dipilih tipe A yang dikarenakan daya rencana sebesar 2,2 kW dan
putaran motor sebesar 1400 rpm dan putaran puli yang digerakkan 300 rpm maka
didapat:
D min = 95 (mm)
41
dp = 95 (mm), Dp = 95 x 4,83= 458,8 (mm)
dk = 95 +2+5,5 =102,5 (mm)
Dk = 458,8 +2+5,5 = 466,6 (mm)
53
ds 1+10=53
22,4+10=47,3 (mm ) , DB1=50(mm)
53
ds 2+10=53
31,5+10=62,5 (mm ) , DB2=70(mm)
Kecepatan linear sabuk-V (m/s) adalah
V=d p n1
60 x 1000
Maka diperoleh: V=95 x140060 x1000 = 2,2 (m/s)
V : 30
2,2 (m/s) < 30 (m/s), baik
E. Perencanaan Poros
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.
Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran, peranan
utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
Dalam perancangan mesin ini bahan poros yang digunakan baja batang
difinis dingin S30C-D. Adapun data perencanaan merancang mesin pemarut dan
pemeras kelapa yaitu putaran puli yang digerakkan 300 rpm. Bila momen rencana
T kg.mm dibebankan pada suatu diameter poros ds (mm) maka tegangan geser τ
kg/m2 yang terjadi adalah:
τ= T(π ds
3/16)=5,1T
ds3 ......................................................................(Sularso, 1997:
7)
Dimana:
τ = Tegangan
42
T= Momen puntir rencana
ds= Diameter poros
τ a (kg/mm2) untuk pemakaian umum pada poros dengan berbagai cara.τ a dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas
kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik σ B(kg/mm2).
Batas kelelahan puntir adalah 18% dari σ B(kg/mm2) sesuai standar ASME. Untuk
harga 18% faktor keamanan untuk bahan S-C Sf1 6,0 dan Sf2 1,3-3,0 dengan
pengaruh masa, dan baja paduan.
S30C-D, 58 (kg/mm2), Sf1= 6,0, Sf2= 2,0
Maka dapat diketahui tegangan geser yang diizinkan:
τ a=σ B /( Sf 1 xSf 2)............................................................................(Sularso, 1997:8)
Dimana:
τ a = Tegangan tarik yang dizinkan
σ B = Tegangan tarik (kg/mm2 ¿
Sf 1, Sf 2= Faktor keamanan
Maka:
τ a=58/ (6,0 x 2,0 )=4,83 (kg /mm2)
Kemudian keadaan momen puntir harus ditinjau, faktor koreksi yang
dianjurkan oleh ASME maka digunakan Kt=2,0 karena terjadi sedikit kejutan atau
tumpukan pada poros dan Cb=1,5 karena diperkirakan akan terjadi pemakaian
dengan beban lentur. Maka diperoleh rumus untuk menentukan diameter poros ds
(mm) :
ds=¿......................................................................(Sularso, 1997:8)
Maka untuk menentukan diameter poros penggerak dan yang digerakkan
adalah:
43
ds1=¿
= 16,7 (mm), ≈ Untuk mendapatkan diameter bagian bantalan anggaplah
diameter poros ds 1 = 22,4 (mm)
ds 2=¿
= 28,2 (mm), ≈ Untuk mendapatkan anggaplah diameter bagian bantalan
poros yang digerakkan ds 2= 31,5 (mm)
F. Perencanaan Pasak
Suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin
seperti roda gigi, sproket, puli, kopling. Momen diteruskan dari poros ke naf atau
dari naf ke poros. Jika momen rencana dari poros adalah T (kg.mm) dan diameter
poros adalah ds(mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah
F = T
ds/2.......................................................................................(Sularso, 1997:25)
Maka diperoleh data sebagai berikut:
ds 1=22,4 (mm )
ds2=31,5 ( mm )
T 1=1477 (kg . mm )
T 2=7142(kg . mm)
Maka gaya tangensial:
Fds1 = 1477/ (22,4 /2) = 131 (kg)
Penampang pasak yang digunakan pada poros penggerak 5 x 5
Kedalaman alur pasak pada poros t 1= 2,8 (mm)
Kedalaman alur pasak pada naf t 2= 2,1 (mm)
Fds2 = 7142 / (31,5 /2) = 453 (kg)
44
Penampang pasak yang digunakan pada poros yang digerakkan 14 x 9,
Kedalaman alur pasak pada poros t 1= 5,5 (mm)
Kedalaman alur pasak pada naf t 2= 2,9 (mm)
Dengan demikian tegangan geser τ ka(kg/mm2) yang ditimbulkan adalah:
τ ka=Fb l .......................................................................................(Sularso, 1997:25)
Dari tegangan geser yang diijinkan τ ka(kg/mm2), panjang pasak l1(mm) yang
diperlukan dapat diperoleh:
τ ka≥ Fb . l1 .............................................................................(Sularso, 1997:25)
Bahan yang dipilih untuk pasak S45C dicelup dingin dan dilunakkan, maka:
σB=70( kg
mm2 ) ,Sf k 1 x Sf k 2=6 x 3=18
Untuk menentukan tegangan geser yang diijinkan
τ ka=70 /18=3,9(kg /mm2)
Tekanan permukaan yang diijinkan Pa = 8 (kg/mm2), dikarenakan diameter poros
yang tidak terlalu besar. Menentukan panjang pasak pada poros penggerak:
τ k1=131
5 x l 1≤ 3,9 l1≥ 6,71(mm)
P1=131
l2 x2,1≤8,0 l2≥ 7,79(mm)
l= 7,79 (mm)
lk= 12 (mm)
b /ds=¿5 / 22,4 = 0,223, 0,25 > 0,223 < 0,35,
lk /ds=¿12/ 22,4 = 0,535, 0,75 > 0,535 < 1,5,
Ukuran pasak : 5 x 5
Panjang pasak yang aktif : 12 (mm)
45
Bahan pasak : S45C, dicelup dingin, dan dilunakkan
Menentukan panjang pasak pada poros yang digerakkan:
τ k 2=453
14 x l1≤ 3,9 l1≥ 8,29(mm)
P2=453
l2 x2,9≤ 8,0 l2≥ 19,5(mm)
l = 19, 5 (mm)
lk= 40 (mm)
b /ds=¿14 / 31,5 = 0,444, 0,25 < 0,444 > 0,35, baik
lk /ds=¿40/ 31,5 = 26,66, 0,75 < 26,66 > 1,5, baik
Ukuran pasak : 14 x 9
Panjang pasak yang aktif : 40 (mm)
Bahan pasak : S45C, dicelup dingin, dan dilunakkan
46
G. Bantalan
Perencanaan pemilihan untuk bantalan pada mesin pemarut dan pemeras
kelapa ini berbahan perunggu yaitu bantalan luncur yang biasa digunakan pada
umumnya.
Bahan bantalan Kekerasan
Hb
Tekanan maksimum
yang diperbolehkan
(kg/mm2 ¿
Temperatur
maksimum yang
diperbolehkan (
℃¿
Besi cor
Perunggu
Kuningan
Perunggu fosfor
Logam putih berdasar Sn
Logam putih berdasar Pb
Paduan Cadmium
Kelmet
Paduan Aluminium
Perunggu timah hitam
160-180
50-100
80-150
100-200
20-30
15-20
30-40
20-30
45-50
40-80
0,3-0,6
0,7-2,0
0,7-2,0
1,5-6,0
0,6-1,0
0,6-0,8
1,0-1,4
1,0-1,8
2,8
2,0-3,2
150
200
200
250
150
150
250
170
100-150
220-250
(Sularso, 1997: )
H. Perencanaan Roda Gigi
Roda gigi yang digunakan untuk memindahkan daya pada mesin adalah
roda gigi lurus, yang berukuran Ø140mm, tebal 30mm,dengan jumlah gigi 52, dan
diameter jarak pembagi 135 mm.
1. Modul
M =
DN .....................................................................................( sularso, 1997;214 )
Dimana :
M = Modul
47
D = Diameter jarak bagi
N = Banyak gigi
Maka :
M =
DN
M =
13552
M = 2,6
2. Jarak bagi lingkaran
P =
π . DN ...................................................................................( Sularso,1997;214 )
Dimana :
P = Jarak bagi lingkaran
D = Diameter jarak bagi
N = Banyak gigi
Maka :
P =
π . DN
P =
3 ,14 . 135 mm52
P = 8,15 [mm]
3. Jarak titik pusat roda gigi yang berpasangan
L =
D+d2 ........................................................................................( sularso, 1997 )
48
Dimana :
L = Jarak titik pusat
D = Diameter jarak bagi penggerak
d = Jarak bagi yang digerakkan
Maka :
L =
D+d2
L =
130 , 5+130 ,52
L = 130,5 [mm]
4. Putaran roda gigi
n1.d1 = n2.d2 ............................................................................................................... (sularso, 1997 )
Dimana :
n1 = putaran roda gigi [rpm]
n2 = putaran poros [rpm]
d1 = dia meter roda gigi [mm]
d2 = diameter poros [mm]
Maka :
n1.d1 = n2.d2
n1 =
n2 x d2d1
n1 =
39 rpm . 20mm135 mm
49
n1 =
780135
n1 = 5, 7 [rpm]
5. Kecepatan roda gigi.
V =
π . db1. n160 .1000 ........................................................................( sularso, 1997;238 )
Dimana :
db : Diameter jarak bagi
V : Kecepatan
Kecepatan pada roda gigi adalah :
V = π . db1. n160
= 3 ,14 . 0 ,135 .3960
= 0,27 [ m/s ]
6. Gaya tangensial
Ft = Mt / r ........................................................................................( sularso,
1997 )
Dimana :
Ft = Gaya tangensial [ N ]
Mt = Momen Torsi
r = radius jarak bagi
50
Sehingga gaya tangensial yag terjadi pada roda gigi adalah :
Ft =
0 , 18[ Nm ]0 , 0675[ m ]
= 2,67 [ N ]
7. Gaya radial
Fr = Ft . tg θ .....................................................................................( sularso, 1997 )
Dimana :
Fr = Gaya radial roda gigi [ N ]
Ft = Gaya tange nsial roda gigi [ N ]
θ = Sudut tekan roda gigi = 20°
Sehingga gaya radial yang terjadi pada roda gigi adalah :
Fr = 2,67 . tg 20°
= 0,96 [ N ]
8. Tegangan lentur
σb =
Ftb .2 . y .......................................................................................(sularso, 1997 )
Dimana :
b = Tebal gigi [ mm ]
y= Nilai dari tabel
Ft= gaya tangensial [ N ]
σb= tegangan lentur [ Kg/mm2 ]
Dari tabel faktor roda gigi didapat nilai dari z = 50 , nilai y = 0,408
51
Maka tegangan lentur yang terjadi pada roda gigi adalah :
τ b =
Ftb .2 . y
=
2 ,67[ N ]20 . 2. 0,408[ mm2 ]
= 0,00128 [ N ]
= 1,6.10-2 [ Kg/mm2 ]
9. Gaya pada roda gigi.............................................
(Sularso,1997;)
F = √ Ft2+Fr2
= √2 ,672+0 , 962
= √7 ,12+0 ,926
= √6 ,8352
= 2,6 N
10. Torsi yang terjadi karena putaranτ = F . r .......................................................................................(sularso, 1997 )
τ = 0,18 . 0,01
= 0,0018 [Nm]
11. Daya pada roda gigi
θ =
2 π . n60 .1000 . τ ................................................................. ( sularso, 1997 )
=
2.3 , 14 .5,7 .60 .1000 .0,0018
52
=
0 ,4237460000
= 4x10-6 [Hp]
Maka daya yang direncanakan
Pd = Fc . P ..............................................................................( sularso, 1997 )
= 1,5 . 4x10-6
= 6 x10-6 [ Hp ]
I. Konstruksi Rangka
Spesifikasi rangka yang dibuat mempunyai dimensi 1000 x 1000 x 2000
mm dengan spesifikasi sebagai berikut.
No Komponen Bahan Dimensi
1 Besi siku BJ 37
2 Besi kanal UNP
3 Plat baja tipis 0,6 mm
4 Las busur listrik Elektroda E 6013 ∅ 3,6 mm
53
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
B. Saran
54
DAFTAR PUSTAKA
Sularso, Kiyotsu, 1997, Elemen-Elemen Mesin,
55
LAMPIRAN GAMBAR
Pandangan Atas
56
57
58
top related