BAB 3 METODE PERANCANGAN€¦ · 3) Beban harus merupakan beban berbagi rata (distribusi) 4) Beban hidup harus 3 kali lebih kecil dari beban mati k. Rangka Rangka adalah struktur

BAB 3

METODE PERANCANGAN

3.1 Waktu dan Tempat

Rancangan ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan Agustus 2018

yang bertempat di Laboratorium Proses Teknologi Pengolahan Hasil

Perkebunan, Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan.

3.2 Desain dan Gambar Perancangan Mesin

Perancangan Mesin Screw Press diharapkan dapat memenuhi kekurangan

pada mesin yang telah ada sebelumnya. Sehingga perancangan Mesin Screw

Press ditentukan atas berbagai pertimbangan sebagai berikut :

a. Mesin Screw Press tidak menggunakan tenaga penggerak manusia

sebagai penggerak utamanya melainkan diganti dengan tenaga mesin

Dongfeng.

b. Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi

operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin berdimensi

panjang 150 cm x lebar 100 cm x tinggi 300 cm.

c. Mudah dalam pengoperasian serta perawatan cadang mesin.

d. Higenis bila digunakan untuk produksi.

3.3 Metoda Tahapan Perancangan

3.3.1 Mengidentifikasi Alat yang akan dirancang

Mengidentifikasi alat yang digunakan untuk proses pengempaan dengan

ulir adalah tipe meruncing.

3.3.2 Membuat Model Alat (Sketsa Alat)

Gambar 3.1 Bagian-bagian mesin

Keterangan :

1. Press Cage 8. PullyGear Box

2. Cone 9. Pully Mesin Diessel

3. Pengunci Cone 10. Gear Box

4. Gear Ulir Screw Press 11.Penampung Minyak Kasar

5. Rantai Penghubung Poros 12. Rangka Utama

6. As Ulir Screw Press 13. Belt penggerak Gear Box

7. Bearing 14. In-Put Brondolan rebus

3.3.3 Menghitung Komponen Yang Dirancang

a. Ulir/Screw

Ulir berguna untuk memindahkan buah hasil rebusan kearah out-let karena

adanya penyempitan yang diakibatkan oleh conus,maka akan terjadi

pemerasan pada buah tersebut sehingga minyak akan keluardari Press Cage.

Conveyor ulir biasanya terdiri dari poros yang dipasangi dengan sirip spiral

dengan lebar dan tebal tertentu.Saat poros berputar, material akan ikut

bergerak maju akibat sebagai akibat dari pola spiral pada siripnya. Screw ini

mengikuti putaran pada poros yang mendapatkan daya, sementara screw

hanya mendapatkan gaya, adapun rumus pada gaya poros ulir :

F=

…………(1)

Keterangan:

F = Gaya (kg)

b. Poros

Poros adalah komponen alat mekanis yang mentransmiskan gerak berputar

dan daya. Poros ini merupakan satu kesatuan dari sebarang sistem mekanis

dimana daya di transmisikan dari penggerak utama.

Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya putaran mesin yang

diteruskan, serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-bagian mesin

yang didukung dan ikut berputar bersama poros.

Untuk merencanakan sebuah poros, yang perlu diperlukan adalah daya

dengan persamaan sebagai berikut :

P=

…………...….…..(2)

Dimana :

T = momen puntir (kg.mm)

P = daya yang direncanakan (Hp)

n = putaran mesin Diesel (rpm)

Adapun perencanaan transmisi pada poros ulir :

Shaft gear box yang digunakan berjumlah 18, dan shaft poros ulir yang

digunakan berjumlah 57. Kedua shaft tersebut dipasangkan pada shaft

yangberhubungan.Shaft gear box mempunyai diameter berukuran 89,60 mm,

sedangkan shaft gear ulir mempunyai diameter berukuran 294,30 mm.

Mesin Screw Press ini memiliki sistem transmisi yang terdiri dari puli sabuk-V

dan roda gigi lurus serta gear dan rantai. Putaran yang direduksi oleh sistem

transmisi yaitu :

X =

….…….……………(3)

Dimana :

n = Putaran pully

i =Ratio gearbox

z₁= jumlah shaft gear box

z₂ = jumlah shaft poros ulir

x = putaran poros ulir

c. Perencanaan Bearing/ Bantalan

Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang

peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu

sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang

berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta

elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.

Jenis bantalan / Bearing yang digunakan didalam perancangan ini adalah Ball

Bearing, jenis ini juga umum digunakan pada industri otomotif. Ball Bearing

memiliki kinerja yang sangat sederhana yang memiliki gerakan putar yang

sangat efektif sehingga Bearing ini sangat sering sekali digunakan khususnya

dalam menahan beban putaran (Radial Load).

Adapun perhitungan pada Bantalan / Bearing :

Pertama adalah mencari perbandingan antara panjang dan diameter lubang

.…………………………..........(4)

Dimana :

l = panjang bantalan

d = Diameter Poros

Kekuatan bantalan

W =

…………….....................(5)

Dimana :

w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)

Kemudian kita dapat mengetahui tekanan bearing

.………..…………........(6)

Dimana :

w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)

Panas yang timbul

V =

..…………….…........(7)

Dimana :

n = Putaran Poros

d. Roda Gigi

Roda gigi merupakan transmisi langsung yang digunakan untuk

menghubungkan dua buah poros. Roda gigi dapat digunakan bila jarak antara

dua buah poros tidak terlalu lebar. Roda gigi merupakan transmisi langsung

yang memiliki kekuatan yang lebih baik dalam menghubungkan dan

memindahkan putaran.

Berdasarkan hasil Perencanaan Transmisi didapatkan rumus :

1) Diametral Pitch (P) Adalah banyaknya gigi setiap satu inch

P =

……………………………...…..(8)

2) Modul adalah panjang diameter lingkaran pitch untuk setiap gigi

m =

…………………………….……..(9)

3) Circular Pitch adalah jarak arc yang diukur pada lingkaran pitch

dari salah satu sisi sebuah gigi ke sisi yang sama dari gigi yang

berikutnya.

CP =

…………………...…...……..(10)

4) Addendum adalah arak radial dari lingkaran pitch sampai ujung

puncak gigi.

Add =

…………………………..…..(11)

5) Kelonggaran ( Clearance )

Jarak radial dari ujung puncak gigi ke bagian dasar roda gigi

yang digerakkan.

=

……………...……………....(12)

6) Deddendum (Dedd)

Adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai pada dasar dari

gigi.

Deddendum = Addendum + Clearance ……..(13)

7) Diameter blank (blank diameter)

adalah jarak yang panjangnya sama dengan diameter lingkaran

pitch ditambah dengan dua addendum.

blank diameter=D+2 addendum…………..(14)

8) Ketebalan gigi

Adalah jarak tebal gigi yang diukur pada lingkaran pitch dari satu

sisi ke sisi yang lain pada gigi yang sama. Tebal gigi nominal ½

Circular Pitch. (sularso 2004)

= x

……………………...….……..(15)

Gambar 3.2 Sudut Tekan Roda Gigi

e. Pulley

Pulley adalah suatu alat mekanis yang digunakan sebagai sabuk untuk

menjalankan suatu kekuatan alur yang berfungsi mengantar daya. Cara

kerjanya sering digunakan untuk merubah arah dari gaya yang diberikan,

mengirimkan gerak rotasi, memberikan keuntungan mekanis apabila digunakan

pada kendaraan.Pullydigunakan untuk mereduksi putaran mesin Dongfeng dan

putaran puli Gear Box dari 1095 rpm , 1325 rpm dan 1615 rpm.

Diketahui :

Daya

P = 1 HP

= 1 x 0,735 kW

P = 0,735W

Dalam hal ini dapatlah kita gunakan rumus daya Rencana :

Rumus :

Pd = fc . P Pd…………….……...(16)

Keterangan :

Pd = daya yang direncanakan

Momen rencana :

T = 9,74 x 10⁵ x

…………...……(17)

Keterangan:

T = Momen puntir

f. Sabuk-V

Tranmisi sabuk-V berfungsi untuk meneruskan atau mentrasmisikan dayadari

mesin diesel ke gear box dengan sabuk-V di pasang di pulley, adapun rumus

kecepatan sabuk V yaitu :.

v =

……………..….(18)

Keterangan :

V = kecepatan linier

Dp = diameter nominal

n1 = rpm

g. Rantai / Chain

Rantai Adalah Penyambung Gerakan Pinion Transmisi Ke Gear untuk

memutar Poros, yang bekerja berdasarkan gerakan Hidrolik Transmisi Dari

Pinion dan manual dari Gear.

Adapun jumlah rantai dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

..………........(19)

Dimana :

T1 = Jumlah Spocket kecil rantai 18

T2 = Jumlah Spocket besar rantai 57

X = jarak antara poros mesin dan poros input gear box 360

P = Pitch 16,21

Perhitungan kecepatan rantai sama halnya dengan menghitung

kecepatan sabuk-V dapat dihitung yaitu :.

v =

..…………….......(20)

Dimana :

V = kecepatan linier

Dp = diameter nominal

n1 = rpm

h. Reducer/Gear Box

Reducer adalah system transmisi yang berfungsi untuk memindahkan dan

mengubah tenaga dari motor. Reducer juga berfungsi untuk merubah momen

puntir, menyediakan rasio gigi yang sesuai dengan beban mesin, dan

menghasilkan putaran mesin tanpa selip.

Prinsip kerja reducer yaitu putaran dari motor diteruskan ke input Shaft melalui

hubungan antara clutch/kopling, kemudian diteruskan ke main shaft (poros

utama), torsi/momen yang ada di mainshaft diteruskan ke spindle mesin,

karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-gigi tersebut sehingga

putaran spindle yang dikeluarkan berbeda, tergantung dari rpm yang

diinginkan.

i. Cone

Cone dan penahan cone alat ini terletak pada As Screw tunggal yang berfungsi

sebagai pengepressan terhadap bahan yang akan di hantarkan oleh As Screw

untuk mendapatkan hasil minyak kasar dan cake. Penahan cone berfungsi

sebagai pengikat dari cone, agar cone tidak bergerak pada saat beroperasi utnuk

menghasilkan hasil olahnya.

j. Plat Stationery

Gaya dalam plat satu arah dapat dihitung dengan prinsip-prinsip mekanika

teknik, baik statis tertentu maupun statis tak tentu.

SKSNI T15-1991-03 mengijinkan menghitung distribusi gaya dengan

methode koefisien momen, dengan ketentuan sebagai berikut :

1) Jumlah bentang paling sedikit harus dua

2) Panjang bentang bersebelahan yang paling besar dibagian sebelah kiri

dan kanan tumpuan, tidak boleh ½ kali lipat besar dari panjang bentang

bersebelahan yang paling pendek

3) Beban harus merupakan beban berbagi rata (distribusi)

4) Beban hidup harus 3 kali lebih kecil dari beban mati

k. Rangka

Rangka adalah struktur datar yang terdiri dari sejumlah batang-batang yang

disambung satu dengan yang lain pada ujungnya dengan pen-pen luar,

sehingga membentuk suatu rangka kokoh, gaya luar serta reaksinya dianggap

terletak dibidang yang sama hanya bekerja pada tempat-tempat pen. (prasetyo

2012)

Rumus beban pada masing-masing batang yaitu :

w =

…………………………...……(21)

Dimana :

F = Total Beban

w = Beban satuan

3.4 Alat dan Bahan

3.4.1 Alat

a. Motor diesel

Gambar 3.3 mesin diessel

Spesifikasi :

Mitsubishi diesel D 2700

Maximum 27 hp/2400 rpm

b. Continious 23 hp/2200 rpmGear Box

Gambar 3.4 Gear Box

Spesifikasi :

Model : WPA

Tipe : BO

Ratio : 40

MFG. NO : 1408

c. Jangka Sorong

Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai

seperseratus milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian

bergerak. Pembacaan hasil pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan

ketelitian pengguna maupun alat. Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi

dengan display digital. Pada versi analog, umumnya tingkat ketelitian adalah

0.05mm untuk jangka sorong di bawah 30 cm dan 0.01 untuk yang di atas 30

cm.

Gambar 3.5 jangka sorong

3.4.2. Bahan

a. Pulley

Gambar 3.6 pulley

b. Roda gigi

Roda gigi lurus adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai,

tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil,

juga kontruksinya tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua

ujung poros-porosnya. (sularso 2004).

Gambar 3.7 Roda Gigi

c. Transmisi sabuk-V

Gambar 3.8 sabuk-V

d. Rantai / Chain

Rantai mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa slip.

Gambar 3.9 Rantai / Chain

e. Bantalan / Bearing

Jenis bantalan yang digunakan pada perancangan mesin press ini adalah jenis

Ball Bearing.

Gambar 3.10 Bantalan / Bearing

3.5 Bagan Alur Perancangan

Diagram alur proses penelitian ini dapat dilihat pada gambar sistematik ini:

Gambar 3.11 diagram alur perancangan

3.6 Jadwal Perancangan

Tabel 3.1 Jadwal Penelitian

No Jenis Kegiatan Bulan

1 2 3 4 5 6

1 Pengajuan Judul

2 Seminar Proposal

3 Persiapan Alat dan

Bahan

4 Proses Perancangan

Alat

5 Pengamatan

6 Analisa Data

7 Pengolahan Data

8 Penyusunan Laporan

Penelitian

9 Seminar Tugas

Akhir