ANALISIS TEKNIK DAN UJI KINERJA MESIN PENGUPAS KULIT ARI KACANG KEDELAI (Glycine max ). (Studi Kasus di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat) SKRIPSI diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Teknologi Industri Pertanian Oleh : HILMI SAHASTO P1A050073 Jurusan Teknik Manajemen Industri Pertanian Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran Jatinangor 2010
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ANALISIS TEKNIK DAN UJI KINERJA MESIN PENGUPAS
KULIT ARI KACANG KEDELAI (Glycine max ).
(Studi Kasus di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat)
SKRIPSI
diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknologi Pertanian
di Fakultas Teknologi Industri Pertanian
Oleh :
HILMI SAHASTO
P1A050073
Jurusan Teknik Manajemen Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Industri Pertanian
Universitas Padjadjaran
Jatinangor
2010
i
RIWAYAT HIDUP
Nama lengkap Hilmi Sahasto, terlahir sebagai anak bungsu
dari empat bersaudara dari pasangan Sukendar SP. dan Aty
Sugiarti pada tanggal 06 juni 1987 di Cirebon.
Pada tahun 1999 penulis lulus dari Sekolah Dasar Negeri
Jatibarang II, kemudian melanjutkan pendidikan ke SLTP
Negeri 8 Cirebon dan lulus pada tahun 2002. Selanjutnya
penulis melanjutkan pendidikan di SMU Negeri 3 Cirebon dan lulus pada tahun
2005. Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa di jurusan
Teknik dan Manajemen Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Industri Pertanian,
Universitas Padjadjaran Bandung.
Pengalaman organisasi selama kuliah, penulis sebagai pengurus di Badan
Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Industri Pertanian tahun 2006-2007,
Himpunan Mahasiswa jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian bidang
kajian ilmiah pada tahun 2006-2007 dan Ikatan Mahasiswa Teknologi Perrtanian
Indonesia (IMATETANI) 2006-2007.
ii
ABSTRAK
Hilmi Sahasto 2010. Analisis Teknik dan Uji Kinerja Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai (Glycine Max ) di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat. Dibimbing Oleh Ade Moetangad Kramadibrata dan Totok Herwanto Data teknis mesin pengupas kulit ari kacang kedelai produksi UPTD Balai Mekanisasi Pertanian Jawa Barat (MPK0108) perlu dikaji ulang spesifikasi teknis dan diuji kinerjanya. Metode analisis deskriptif digunakan untuk mengamati kelayakan teknis komponen struktural (poros silinder pengupas, pin, bantalan, rangka dan pengelasan) dan kinerja fungsionalnya (kapasitas kerja, efisiensi, rendemen, kebutuhan daya, indeks performansi, tingkat kebisingan dan getaran mesin) pada tiga perlakuan jarak celah silinder pengupas, yaitu; 3, 4 dan 5 mm. Hasil pengamatan terhadap struktur teknis menunjukan bahwa mesin ini dengan poros silinder pengupas berdiameter 17 mm, umur bantalan 670.959,86 jam, rangka dengan kekuatan 53.948,4 N, pengelasan dengan kekuatan 10.150 N, sudah memenuhi kelayakan teknis yang dispesifikasikan, kecuali pin untuk puli dan sprocket dengan diameter 7 mm. Sementara dari hasil uji kinerja diperoleh bahwa perlakuan terbaik yaitu pada perlakuan 2 dengan jarak celah silinder pengupas 4 mm didapatkan kapasitas kerja 403,6 kg/jam, efisiensi 18,12 persen, rendemen kedelai terkupas 64,72 persen, kebutuhan daya 160, 2 W dan tingkat kebisingan 89,3 dB mesin ini sudah memenuhi spesifikasi kinerjanya. Namun dengan indeks kinerja rata-rata dari ketiga perlakuan sebesar 0,52 (<1) dan dengan tingkat getaran mesin 12,6 mm/s (berbahaya), mesin ini belum dapat direkomendasikan kepada khalayak pengguna dan perlu direparasi untuk perbaikan kinerjanya. Kata kunci : Mesin Pengupas Kulit Ari kedelai, Analisis Teknik dan Uji Kinerja
iii
ABSTRACT
Hilmi Sahasto 2010. Technical Analysis and Testing Performance Soybean (Glycine Max) Peelling Machine in UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa barat. Guided By Ade Moetangad Kramadibrata and Totok Herwanto Technical specification of soy bean peeler machine, type of MKP0108 made by UPTD Balai Mekanisasi Pertanian Jawa Barat needed to be reanalyzed and its performance had to be tested for recommendation purposes. Method of descriptive analysis has been used to observe the technical acceptability of its structural components (the shaft of peeler cylinder, pin, bearing, frame and welded parts) as well as its functional performances (work capacity, efficiency, rendement, power requirement, performance index, sound level and machine vibration) in three treatment of a gap distance of peeling cylinder, such as ; 3, 4, and 5 mm. Results showed that except of the pin for pulley and sprocket with diameter 7 mm, other structural components such as the shaft of peeler cylinder, bearing, frame and welded parts are technically acceptable. Whereas from results of performance test obtained that best treatment happened to second treatment a gap distance of peeling cylinder of 4mm, get a work capacity of 403.6 kg/h, efficiency of 18.12 percent, a portion of peeled soybean of 64.72 percents, a power requirement of 160.2 W and a sound level of 89.3 dB, this machine have complied of its performance specification. However, by its low average of performance index of 0.57 (<1) and its level of machine vibration of 12.6 mm/s (dangerous), the machine is not yet ready to be recommended for the respective users and needs to be repaired for improvement. Keywords: Soybean Peeling Machine, Technical Analysis and Performance Test
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah
SWT, yang telah melimpahkan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi yang berjudul “Analisis Teknik dan Uji Kinerja Mesin
Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai (Glycine Max ) di UPTD BPT Mekanisasi
Pertanian Jawa Barat.” sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar Sarjana di
Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Shalawat dan salam juga tercurah kepada
Nabi Muhammad SAW.
Selama penyusunan skripsi ini penulis menyadari bahwa tidak sedikit
bantuan dan dukungan yang penulis terima dari berbagai pihak. Untuk itu tak lupa,
penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak, terutama kepada:
1. Allah S.W.T yang selalu memberikan Cinta, cahaya dan kearifan-Mu membuatku
semakin semangat untuk mendekati dan menuju-Mu.
2. Papah dan Mamah tercinta atas segala doa, cinta, kasih sayang dan semua
pengorbanan yang telah diberikan kepada penulis dengan tulus dan iklas.
3. Ketiga kakakku yang selalu memberikan semangat, dorongan dan bantuan lainnya
kepada penulis selama ini.
4. Bapak Prof. Dr.H.Ade Moetangad Kramadibrata, Dipl-Ing, M.Res.Eng.Sc., Ph.D.
selaku ketua komisi pembimbing yang telah mengarahkan, membimbing dan
membantu penulis dalam menyusun skripsi ini.
5. Bapak Totok Herwanto, Ir., M.Eng. selaku anggota komisi pembimbing yang telah
mengarahkan, membimbing dan membantu penulis dalam menyusun skripsi ini.
6. Bapak Sudaryanto Zain, Ir.,MP., selaku dosen penelaah yang telah memberikan
saran dan kritik yang membangun dalam penyusunan skipsi ini.
7. Bapak Gunawan Nawawi, Ir., M.S. selaku dosen wali yang telah membimbing dan
mengarahkan penulis selama menempuh studi di Jurusan Teknik danManajeman
Industri Pertanian.
8. Keluarga besar Sumantri dan Suminta Harto atas doa dan dorongan semangatnya
9. Santi Keumalasari yang selalu memberikan doa, semangat dan perhatiannya.
10. Semua rekan-rekan mahasiswa TMIP angkatan 2005 yang banyak membantu
penulis selama kuliah, terutama Fendy, Pardi, Rudi dan Nanda.
v
11. Crew [email protected], mang yayan dan mang arief yang membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi.
12. Yuniarto Rahidi yang membantu penulis dalam melakukan penelitian di UPTD BPT
mekanisasi Pertanian Jawa barat.
13. Rekan-rekan SMA 3 Cirebon yang selalu memberi semangat kepada penulis agar
segera menyelesaikan tugas akhir.
14. Bapak Wawan Wintarasa, selaku kepala UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Propinsi
Jawa Barat di Bojong Pincung, Kabupaten Cianjur yang telah mengizinkan penulis
untuk melakukan penelitian.
15. Seluruh staf di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Propinsi Jawa Barat di Bojong
Picung, Kabupaten Cianjur yang telah membantu dan memantau penulis dalam
menyelesaikan penelitian.
16. Seluruh staf pengajar dan karyawan di jurusan Teknik dan Manajemen Industri
Pertanian, Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran.
Akhir kata dengan segala keterbatasan, penulis menyadari bahwa skripsi ini
masih jauh dari sempurna, namun penulis berharap semoga skripsi ini dapat
bermanfaat bagi penulis sendiri khususnya dan ilmu pengetahuan pada umumnya.
Jatinangor, Februari 2010
Hilmi Sahasto
Penulis
vi
DAFTAR ISI
RIWAYAT HIDUP .............................................................................................. i ABSTRAK .......................................................................................................... ii ABSTRACT ....................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi Daftar Tabel ........................................................................................................ ix
Daftar Gambar .................................................................................................... xi Daftar Lampiran................................................................................................. xii BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang........................................................................................... 1
1.2. Identifikasi Masalah ................................................................................... 2
1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................................... 2
1.4. Kegunaan Penelitian .................................................................................. 2
2.2 Proses Pengupasan Kulit Ari Kedelai ......................................................... 8
2.3 Tipe-Tipe Mesin dan Mekanisme pada Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai . 9
2.4 Bagian Utama dan Kegunaan Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai .................................................................................................... 12
2.5 Analisis Teknik ........................................................................................ 14
2.5.1. Kebutuhan Daya Penggerak .............................................................. 14
2.5.2. Analisis Poros ................................................................................... 15
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 57
ix
Daftar Tabel
Nomor Judul Halaman
1. Koefisien Gesek Sorgum pada Kadar Air yang Berbeda dan Struktur Permukaan. ............................................................................................ 7
2. Spesifikasi Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai ...................................... 12
3. Hubungan Intensitas Kebisingan dengan Lama Jam Kerja per Harinya sesuai dengan Standar tingkat kebisingan berdasarkan OSHA ............. 28
4. ISO 2372 Pedoman Untuk Besarnya Getaran Pada Mesin, Mesin dengan Daya Kecil, Terutama Untuk Motor Listrik Kurang Dari 15 Kw........... 30
5. Perbandingan data spesifikasi teknis dan aktual hasil perhitungan ........ 39
6. Nilai Diameter Hitung dengan Diameter Aktual yang Dipengaruhi Oleh Kecepatan Putar dan Diameter Poros. ................................................... 41
7. Faktor yang Mempengaruhi Perbedaan Hasil Dari Kapasitas Teoritis ... 44
8. Kapasitas Aktual Mesin Berdasarkan ke Tiga Perlakuan....................... 44
9. Efisiensi Mesin ..................................................................................... 45
10. Kebutuhan Daya Aktual ....................................................................... 46
11 Energi Spesifik ..................................................................................... 47
12. Indeks Unjuk Kerja .............................................................................. 47
13. Persentase Susut Hasil .......................................................................... 48
14. Rendemen Proses ................................................................................. 49
16. Tingkat Kebisingan .............................................................................. 51
17. Nilai Getaran Bedasarkan Perlakuan yang Diberikan ............................ 52
18. Kelayakan Analisis Teknik Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai 53
19. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Rangka .................................................................................. 78
20. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Sambungan Las ..................................................................... 81
21. Kondisi Kedelai Kering dan Setelah Direbus 2 Jam .............................. 82
22. Kadar Air Kedelai Basah (setelah direbus 2 jam) .................................. 82
24. Massa Kedelai Hasil Proses Pengupasan yang Dipisahkan Berdasarkan Kualitas ................................................................................................ 89
x
25. Hasil pengukuran kebisingan yang diperoleh dari mesin ketika beroperasi ............................................................................................................. 94
26. Hasil pengukuran getaran pada mesin ketika dioperasikan .................... 97
xi
Daftar Gambar
Nomor Judul Halaman 1. Diagram Kerangka Pemikiran ................................................................ 4
2. Mekanisme dengan Screw ...................................................................... 9
3. Mekanisme dengan Rol Karet ............................................................... 10
4. Mekanisme dengan Dua Buah Gerinda ................................................. 10
5. Mekanisme Pengupasan dengan Dua Buah Silinder yang Bergesekan .. 11
6. Mesin Pengupas dengan Menggunakan Mekanisme Dua Buah Silinder yang Bergesekan dibuat oleh UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat .................................................................................................... 11
7 Rangka yang menopang beban ............................................................. 21
4. Desikator, untuk menstabilkan kadar air bahan agar tidak
bertambah setalah proses pemanasan dengan menggunakan oven..
5. Cawan alumunium sebagai wadah kedelai basah
6. Stop Watch, kecermatan 1/100 detik dan kapasitas 24 jam.
7. Tachometer dengan merk Lutron DT-2236, untuk mengukur RPM
motor penggerak.
32
8. Meteran dengan panjang makimal 5 m, untuk mengukur dimensi
mesin.
9. Jangka sorong dan penggaris untuk mengukur dimensi komponen
mesin
10. Gelas ukur 500 ml, untuk mengukur volume dari kedelai basah
11. Oven elektrik dengan merk Memmert yang berada di Laboratorium
Pasca Panen FTIP UNPAD, untuk mengukur kadar air.
12. Kompor gas dan panci, untuk merebus kedelai
13. Multimeter, untuk mengukur arus dan tegangan
14. Kalkulator Casio fx 991MS, untuk menghitung data yang didapat.
15. Soundlevel Meter dengan merk Lutron SL-4112, untuk mengukur
tingkat kebisingan mesin pengupas kulit ari kedelai
16. Vibration meter dengan merk Lutron VT-8204, untuk mengukur
getaran pada mesin pengupas kulit ari kedelai.
17. Software Autocad 2004, untuk menggambar mesin pengupas kulit
ari kedelai.
3.3 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah metode analisis deskriptif, yaitu
melakukan pengukuran, pengamatan dan perhitungan terhadap spesifikasi teknis
dari mesin, kemudian menganalisis dari data tersebut sehingga memperoleh
gambaran mengenai kinerja mesin pengupas kulit ari kacang kedelai yang pada
akhirnya dapat memberikan gambaran tentang kelayakan mesin tersebut.
3.4 Perlakuan
Perlakuan yang diberikan pada percobaan ini yaitu dengan mengubah jarak
celah antar silinder yaitu pada jarak 5, 4, dan 3 mm setiap pengujian mendapat
perulangan sebanyak 5 kali.
33
3.5 Tahapan Penelitian
Gambar 8 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Pengkondisian Bahan - Kedelai direbus selama 2 jam - Pegukuran kerapatan kamba kedelai
Persiapan Mesin - Melakukan Pengecekan mesin dan alat yang akan digunakan pada percobaan penelitian
Menimbang massa kedelai hasil rebusan selama 2 jam 2000 gram
Memasukkan sampel kedalam hoper dan waktu pengupasan dihitung
Mengukur rpm motor dan poros pada saat proses pengupasan
Menimbang massa kedelai yang keluar dari outlet
Melakukan uji kinerja meliputi : - Kapasitas teoritis - Kebutuhan daya - Kapasitas aktual - Energi spesifik - Efisiensi Mesin - Indeks unjuk kerja - Susut hasil
Melakukan analisis teknik meliputi :
- Kebutuhan Daya Penggerak - Analisis Sabuk Dan Puli - Diameter Poros - Analisis Rangka - Analisis Pin - Kekuatan Las - Analisis Bantalan
Selesai
Melakukan analisis ergonomi
- Tingkat kebisingan - Getaran
melakukan pengulangan sebanyak 5 kali untuk setiap perlakuan
34
3.6. Analisis Teknik
Prosedur analisis teknik
1. Mengukur dimensi elemen–elemen mesin pengupas kulit ari kedelai
2. Melakukan analisis teknik meliputi :
1. Daya penggerak
Variabel yang diamati antara lain :
Putaran putaran puli, berat silinder pengupas, jari-jari silinder pengupas,
Parameter yang dihitung antara lain:
Daya penggerak mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 1,
momen puntir menggunakan dengan Persamaan 2, gaya tangensial dengan
menggunakan Persamaan 3, daya gesek bahan dengan menggunakan
Persamaan 4 dan daya pengupasan dengan Persamaan 5.
2. Poros
Variabel yang diamati antara lain:
Kecepatan puli silinder pengupas, putaran motor penggerak, panjang poros
dan diameter poros.
Paremeter yang dihitung antara lain:
Daya yang direncanakan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
7, momen puntir atau momen rencana dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan 8, diameter poros dapat dihitung menggunakan
Persamaan 10, momen torsi dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 11 dan putaran kritis dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 12.
3. Pin
Variabel yang diamati antara lain:
Daya, kecepatan putar dan jari-jari poros.
Parameter yang dihitung yaitu :
Diameter dari pin yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 16.
4. Bantalan
Variabel yang diamati yaitu :
35
Putaran poros
Parameter yang dihitung yaitu :
Umur nominal bantalan, dapat dilihat pada Persamaan 21.
5. Sabuk dan puli (unit transmisi)
Variabel yang diamati antara lain :
Kecepatan putar motor penggerak, diameter motor penggerak, diameter
puli jarak antar poros.
Parameter yang dihitung antara lain :
Kecepatan putaran poros dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
22, panjang sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 23,
massa sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 24,
kecepatan linier dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 25 dan
jumlah sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 30.
6. Rangka
Variabel yang diamati antara lain :
Beban yang ditopang rangka dan panjang kolom rangka.
Parameter yang dihitung antara lain:
Lendutan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 31, lendutan
yang diizinkan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 32 dan
beban kritis yang diizinkan dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 34.
7. Kekuatan las
Variabel yang diamati antara lain :
Tebal dan panjang bidang las
Parameter yang dihitung yaitu:
Gaya yang bekerja pada rangka dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 35.
3.7 Uji Kinerja
Prosedur pengujian kinerja mesin meliputi :
1. Kapasitas Pengupasan Teoritis
Variabel yang diamati antara lain :
36
Kecepatan putaran poros, jarak antar celah, panjang silinder dan diameter
poros.
Parameter yang dihitung antara lain:
Kapasitas teoritis dapat di hitung dengan menggunakan Persamaan 37.
2. Kapasitas aktual pengupasan
Variabel yang diamati antara lain :
Berat kedelai yang keluar dari saluran pengeluaran dan waktu pengupasan
Parameter yang dihitung yaitu:
Kapasitas pengupasan aktual dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 38.
3. Efisiensi pengupasan
Variabel yang diamati antara lain:
Kapasitas pengupasan aktual dan kapasitas pengupasan teoritis.
Paremeter yang dihitung yaitu:
Efisiensi mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 39.
4. Kebutuhan daya mesin (Watt)
Variabel diamati antara lain :
Tegangan dan arus ketika mesin dioperasikan.
Parameter yang dihitung yaitu:
Kebutuhan daya mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
40.
5. Energi Spesifik Pengupasan
Variabel yang diamati antara lain :
Kebutuhan daya aktual dan kapasitas aktual.
Parameter yang dihitung yaitu:
Energi spesifik pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 41.
6. Indeks Unjuk Kerja
Variabel yang diamati antara lain :
Massa kedelai yang terkupas baik utuh maupun terbelah dan massa kedelai
yang tidak terkupas (masih utuh dengan kulit ari)
Parameter yang dihitung yaitu:
37
Indeks unjuk kerja dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 42.
7. Persentase Susut Hasil
Variabel diamati antara lain :
Massa bahan kedelai yang keluar dan massa bahan kedelai yang masuk
Parameter yang dihitung yaitu:
Persentase susut hasil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 43.
8. Rendemen pengupasan
Variabel yang diamati antara lain :
Massa kedelai yang terkupas dan massa kedelai yang masuk.
Parameter yang dihitung yaitu:
Rendemen pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
44.
3.7.1 Pengujian Kapasitas Aktual dan Rendemen
Pengujian kapasitas aktual pengupasan dan rendemen dengan cara
1. Menimbang kedelai yang akan dikupas
2. Memasukan kedelai kedalam hoper
3. Menimbang hasil yang keluar dari saluran pengeluaran
4. Mencatat waktu selama proses berlangsung hingga mesin tidak
mengeluarkan kedelai lagi
5. Melakukan pengulangan sebanyak 5 kali dengan menggunakan 2000 gram
kedelai dengan 3 perlakuan jarak antar celah yang berbeda 5, 4 dan 3 mm
6. Menimbang dan merata-ratakan hasil output tiap percobaan begitu pula
dengan waktunya
7. Menghitung rendemen tiap perlakuan dan ulangan
8. Menghitung kapasitas aktual mesin tiap perlakuan
3.7.2 Pengujian Kualitas Kupasan
Cara pengujian kualias kupasan kedelai yaitu
1. Hasil dari proses pengupasan akan diambil sampel untuk pengujian
kualitas kupasan.
38
2. Hasil yang diharapkan yaitu kedelai yang terkelupas bersih kulit arinya
dalam keadaan utuh maupun terbelah.
3. Timbang kedelai yang terkelupas baik, terkupas belah, rusak dan utuh
(tidak terkelupas) kemudian dipersentasekan
4. Semakin banyak kedelai yang terkelupas baik utuh maupun belah dan
semakin sedikit kedelai yang hancur dan utuh maka kualitas output mesin
semakin bagus.
3.8 Pengamatan Ergonomi
Pengukuran dalam pengujian ergonomi dilakukan dengan mengamati atau
menghitung nilai dari kebisingan dan getaran yang dihasilkan dari mesin
pengupas kulit ari kedelai.
1. Tingkat bisingan
Pengukuran tingkat kebisingan dilakukan pada tiga titik pengamatan,
yaitu: saat mesin penggerak dinyalakan, saat memasukkan bahan ke dalam hoper,
saat pengambilan kedelai dari saluran pengeluaran. Perhitungan lama waktu kerja
per hari akibat pengaruh kebisingan menggunakan Persamaan 45.
2. Getaran
Pengukuran getaran yang dihasilkan mesin dilakukan di rangka, hoper dan
dinding ruang pengupasan, hasil rata-rata dari ketiga tempat pengukuran
kemudian dibandingkan dengan standar dimana yang dipakai adalah ISO 2372-
ISO pedoman untuk besarnya getaran mesin, mesin dengan daya kecil, terutama
untuk motor listrik kurang dari 15 kW.
39
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis Teknik
4.1.1. Kebutuhan Daya Penggerak
Kebutuhan daya penggerak dihitung untuk mengetahui apakah daya yang
tersedia dapat menggerakkan silinder pengupas secara perhitungan atau teoritis
dengan menggunakan rumus sehingga mesin dapat beroperasi atau bekerja.
Kebutuhan daya total secara teoritis dengan menggunakan perhitungan pada
Persamaan 6 sebesar 167,67 Watt atau 0,22 Hp dari hasil tersebut, maka secara
teoritis motor penggerak tersebut dapat berputar dengan daya sebesar 0,22 Hp.
Adapun daya yang tersedia dari motor penggerak sebesar 186,5 watt atau
0,25 Hp. Dengan demikian kebutuhan daya tercukupi secara teoritis untuk dapat
berputar atau dapat menggerakkan silinder. Perhitungan dapat dilihat pada
Lampiran 1.
4.1.2.Analisis Poros
Pengukuran analisis poros bertujuan untuk mengetahui apakah poros yang
digunakan secara aktual sudah sesuai dengan perhitungan poros secara teoritis.
Untuk mengetahui kelayakan dari poros tersebut ada tiga komponen yang menjadi
dasar pertimbangan antara lain diameter poros, putaran kritis dan defleksi yang
dihasilkan dari putaran poros tersebut. Untuk mengetahui perbandingan antara
hasil secara aktual dengan perhitungan dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan data spesifikasi teknis dan aktual hasil perhitungan
Parameter Spesfikasi teknis Aktual hasil perhitungan Diameter poros 17 mm 15,5 mm Defleksi puntiran - 0,1420
Putaran Poros = 340 rpm Kritis =1490,16 rpm
40
Gambar 9 Defleksi Puntiran
Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa ketiga parameter yang menjadi dasar
poros layak atau tidak digunakan sudah terpenuhi sehingga poros masih layak
digunakan. Diameter poros yang digunakan oleh mesin pengupas kulit ari kacang
kedelai secara aktual sebesar 17 mm lebih besar dibandingkan dengan batas
minimal diameter poros yang dapat digunakan yaitu 15,5 mm.
Defleksi puntiran berdasarkan beban yang diterima seperti adanya
pemasangan puli, sprocket/rantai, roda gigi, silinder pengupas dan putaran yang
dihasilkan oleh poros dapat mengakibatkan poros berubah bentuk. Pada poros
mesin pengupas ini terjadi defleksi sebesar 0,1420 sedangkan batas maksimal dari
defleksi yang diijinkan adalah 0,25 sampai 0,30o.
Sedangkan untuk parameter yang ketiga yaitu putaran kritis, berdasarkan
hasil perhitungan mengenai batas putaran kritis yang dihasilkan ketika mesin
beroperasi dengan kecepatan tertentu dapat mengakibatkan poros patah dengan
batas tertentu. Untuk putaran kritis poros silinder pada mesin pengupas kulit ari
kacang kedelai diperoleh putaran kritis sebesar 1490,16 sedangkan menurut
standar untuk putaran aktual tidak boleh melebihi 80 persen dari putaran kritis
yang dihasilkan. Untuk mesin ini kecepatan putar poros silinder yang digunakan
yaitu 340 rpm dan 80 persen dari putaran kritis 1.192 rpm. Oleh karena itu putaran
poros silinder pengupas mesin pengupas kulit ari kedelai masih jauh dari standar
putaran kritis sehingga aman untuk digunakan dalam pengoprasiannya.
Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 1.
4.1.3.Analisis Pin
Pin digunakan untuk menetapkan bagian-bagian mesin agar tidak bergeser,
pada mesin pengupas kulit ari kacang kedelai ini bagian-bagian yang
menggunakan pin antara lain pada poros motor penggerak, sprocket, puli dan roda
41
gigi. Dengan menggunakan Persamaan 16 maka dapat dihitung diameter pin pada
bagian-bagian tersebut.
Gambar 10 Tata Letak Pin di Komponen Mesin
Tabel 6. Nilai Diameter Hitung dengan Diameter Aktual yang Dipengaruhi Oleh Kecepatan Putar dan Diameter Poros.
Jumlah 36 40 32 Sumber : Standar Uji Mesin Penyosoh Beras.
Berdasarkan Tabel 15 dapat dilihat bahwa nilai pembobotan terbesar yaitu
perlakuan 2 sebesar 40 poin dengan jarak antar celah yang diberikan sebesar 4
mm. Dengan demikian perlakuan terbaik pada penelitian ini yaitu perlakuan 2.
4.3.Kajian Ergonomi
4.3.1 Tingkat Kebisingan.
Pengukuran tingkat kebisingan pada mesin pengupas kulit ari kedelai
dilakukan dengan mengukur pada ketiga titik pengamatan yaitu pada saat mesin
dinyalakan, saluran pemasukan atau hoper, dan saat pengambilan hasil kupasan
saluran pengeluaran. Ketiga tempat ini digunakan sebagi titik pengamatan karena
operator bekerja di ketiga titik pengamatan tersebut yang menghasilkan suara
cukup besar. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat pengukur tingkat
kebisingan yaitu Sound Level Meter, dari data yang diperoleh alat tersebut maka
dapat dihitung batas waktu kerja dari operator.
Pemberian batas waktu kerja ini bertujuan untuk menghindari operator
yang bekerja selama selang waktu tertentu mengalami gangguan baik
pendengaran atau pun gangguan kesehatan lainnya akibat dari tingkat kebisingan
51
yang dihasilkan oleh mesin. Hasil kebisingan dan lamanya jam kerja dapat dilihat
pada Tabel 16.
Tabel 16. Tingkat Kebisingan Perlakuan Jarak celah,mm Tingkat kebisingan,dB Jam kerja, jam/hari
1 5 89,18 8,96 2 4 89,6 8,45 3 3 89,94 8,06
Berdasarkan hasil pengukuran diperoleh rata-rata tingkat kebisingan dari
tiga buah perlakuan yang diberikan adalah perlakuan 1 (5mm) sebesar 89,18 dB,
perlakuan 2 (4 mm) sebesar 89,6 dB dan perlakuan 3 (3 mm) sebesar 89,94 dB.
Dari ketiga hasil ini tidak berbeda jauh, begitu juga dengan kebisingan yang
dihasilkan ketika mesin bekerja tanpa beban yaitu sebesar 88,12 dB. Dari nilai
kebisingan ini dilakukan perhitungan lama waktu kerja yang dapat dilakukan oleh
operator perhitungan dapat menggunakan Persamaan 45. Dari hasil perhitungan
diperoleh lama waktu kerja untuk perlakuan 1 sebesar 8,96 jam/hari, perlakuan 2
sebesar 8,45 jam/hari dan perlakuan 3 sebesar 8,06 jam.
Asumsi yang dipakai yaitu jam kerja dilakukan selama 8 jam dengan
tingkat kebisingan 90 dB sebagai acuan awal. Dari hasil perhitungan tersebut
dapat terlihat bahwa mesin ini dapat digunakan atau dioperasikan oleh operator ±
8 jam per harinya. Dalam kenyatannya setelah proses pegupasan berlangsung
suara yang dihasilkan cukup besar sehingga membuat pendengaran sedikit
terganggu. Berdasarkan hasil keputusan menteri tenaga kerja mengenai nilai
ambang batas faktor fisika ditempat kerja nilai ambang batas tingkat kebisingan
ditempat kerja tidak lebih dari 140 dB.
4.3.2. Getaran
Pengukuran getaran yang dihasilkan oleh mesin ketika beroperasi
merupakan getaran mekanis karena terjadi akibat getaran oleh alat-alat mekanis.
Pengukuran getaran dilakukan di 3 titik pengamatan yang memiliki getaran
terbesar yaitu rangka mesin, ruang pengupasan, hoper dan outlet yang mewakili
dari keseluruhan mesin. Hasil dari setiap pengukuran kemudian dirata-ratakan dan
52
menjadi 1 hasil untuk setiap perlakuannya. Untuk hasil pengukuran getaran dapat
dilihat pada Tabel 17.
Tabel 17. Nilai Getaran Bedasarkan Perlakuan yang Diberikan Perlakuan Getaran mm/s
1 (5mm) 12,26
2 (4mm) 12,86
3 (3mm) 12,78
Kosong 11,7
Dari Tabel 17 tersebut dapat dilihat nilai dari getaran yang dihasilkan oleh
mesin kemudian di baca oleh alat pengukur getaran yaitu Vibration Meter. Untuk
menentukan kelayakan getaran yang dihasilkan oleh mesin pengupas kulit ari
kedelai ini, maka nilai getaran harus dibandingkan dengan standar getaran yaitu
dengan menggunkan ISO 2372 yang terdapat dalam Manual Operasional Book of
Vibration Meter seperti yang terdapat pada Tabel 3. Dimana rata-rata dari getaran
yang dihasilkan sebesar 12,6 mm/s.
Getaran dengan nilai sebesar ini dimasukkan kedalam kualifikasi
berbahaya karena melebihi batas minimal dari getaran apabila menggunakan
motor dengan daya kurang dari 15 kW yaitu 4,5 mm/s. Getaran ini dapat terjadi di
akibatkan karena putaran silinder atau poros pengupas yang besar, tidak kuatnya
pengikat antar komponen mesin, adanya gesekan-gesekan antara dua permukaan.
4.4.Kelayakan Analisis Teknik
Penentuan kelayakan analisis teknik ini bertujuan untuk mengetahui
perbandingan antara hasil perhitungan secara teoritis dengan kondisi aktual dari
mesin pengupas kulit ari kacang kedelai yang telah dirancang bangun oleh UPTD
BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat. Dari Tabel 18 dapat terlihat kelayakan dari
setiap komponen pendukung mesin secara teknis dan syarat yang harus dipenuhi
untuk dapat dikatakan layak atau tidak komponen-komponen tersebut digunakan.
Apabila berdasarkan keterangan Tabel 18 dinyatakan memenuhi maka komponen
tersebut telah memenuhi syarat kelayakan sedangkan apabila tidak memenuhi
maka komponen tersebut tidak layak digunakan dan disarankan untuk
53
menggantinya dengan yang lebih baik sehingga pada akhirnya komponen-
komponen pendukung dari mesin dalam melakukan kerja dengan baik sehingga
menghasilkan kinerja yang optimal.
Tabel 18. Kelayakan Analisis Teknik Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai
Parameter Spesifikasi teknis
Aktual hasil perhitungan
Keterangan Kesimpulan
Kebutuhan daya
penggerak 0.25 Hp 0.22 Hp
Secara aktual mesin dapat dioperasikan dengan motor penggerak berdaya 0,22 Hp berdasarkan hasil perhitungan, namun motor 0,22 hp tidak ada di pasaran sehingga motor yang digunakan yaitu motor listrik 0,25 Hp.
Memenuhi
Poros
Diameter 17 mm 15,5 mm
Diameter poros hasil perhitungan lebih kecil dari diameter poros yang digunakan sehingga poros aman digunakan
Memenuhi
Defleksi puntiran - 0,1420
Syarat defleksi puntiran poros menurut Sularso dan Suga yaitu 0.250-0.30, dari hasil perhitungan defleksi puntiran lebih kecil dibandingkan dengan syarat yang diizinkan.
Memenuhi
Putaran Poros 340 rpm Kritis
1490,16 rpm
Syarat putaran poros pada spesifikasi teknis menurut Sularso dan Suga tidak melebihi 80 persen dari putaran kritis pada aktual hasil perhitungan
Memenuhi
PIN Motor
penggerak 7 mm 3,43x10-
3mm Untuk menghindari pin patah yang dapat mengakibatkan terganggunya kerja mesin maka diameter pin hasil perhitungan ( aktual) lebih kecil dari diameter pin spesifikasi teknis.
Memenuhi
Puli 7 mm 7,2 mm Tidak Sprocket 7 mm 7,2 mm Tidak
Roda gigi 7 mm 5,48 mm Memenuhi
Bantalan
Umur bantalan
670.959,86 jam
Menurut Sularso dan Suga syarat umur bentaklan untuk mesin pertanian lebih besar dari 3000 jam
Memenuhi
Unit transmisi Jumlah sabuk 1 buah 0,29 Jumlah sabuk aktual hasil Memenuhi
54
perhitungan 0.29 sehingga sabuk yang digunakan dibulatkan menjadi 1 buah sabuk.
Rangka
Lendutan 0,026 mm
Syarat lendutan yang diizinkan 0,86 mm. lendutan hasil perhitungan lebih kecil dari lendutan yang diizinkan sehingga rangka aman.
Memenuhi
Beban kritis kolom
363,4 N 53948,4 N
Syarat beban kritis kolom maksimal 53948,4 N. sedangkan dari hasil beban yang ditopang rangka 363,4 N sehingga rangka aman.
Memenuhi
LAS
Beban yang ditopang
363,4 N 10150 N
Syarat beban yang ditopang las maksimal 10150 N. sedangkan dari hasil beban yang ditopang rangka 363,4 N sehingga kekuatan las aman.
Memenuhi
55
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Berdasarkan komponen pendukung untuk kelayakan dari pengujian analisis
teknik secara aktual antara lain kebutuhan daya penggerak 0.25 Hp,
diameter poros 17 mm, diameter pin 7 mm, umur bantalan 670.959,86 jam,
unit transmisi dengan 1 buah sabuk, kekuatan rangka 53.948,4 N dan
kekuatan las 10.150 N. Mesin pengupas kulit ari kacang kedelai belum
layak digunakan karena terdapat komponen yang masih diluar batas yang
diizinkan yaitu diameter pin pada puli dan sprocket menurut spesifikasi
teknis sebesar 7 mm sedangkan diameter pin aktual/hasil perhitungan 7,2
mm.
2. Dari hasil pembobotan pengujian kinerja mesin pengupas (MPK0108)
Perlakuan terbaik terjadi pada perlakuan 2 jarak celah silinder pengupas 4
mm.
3. Dengan kapasitas kerja 403,6 kg/jam, efisiensi 18,12 persen, rendemen
64,72 persen, kebutuhan daya 160,2 Watt dan indeks kinerja rata-rata 0,52
(<1), maka mesin belum layak digunakan.
4. Pengujian ergonomik, tingkat kebisingan yang dihasilkan mesin 89.4 dB
masih dibawah standar yang diizinkan berdasarkan peraturan kementrian
tenaga kerja yaitu 140 dB, sedangkan getaran yang dihasilkan 12, 6 mm/s
(>4mm/s) melebihi toleransi yang diizinkan sehingga berbahaya bagi
keselamatan dan kenyamanan operator dalam mengoprasikan mesin.
5.2 Saran
1.Diperlukan modifikasi terhadap pin mesin pengupas kulit ari kacang kedelai
agar mesin memenuhi kelayakan operasional.
56
2. Melapisi silinder dengan karet agar mengurangi kelicinan terhadap pada
saat proses pengupasan.
3. Untuk operator sebaiknya menggunakan pelindung pendengaran karena
suara yang dihasilkan cukup bising.
4. Mengganti rangka dengan plat yang lebih tebal atau menanam rangka pada
lantai untuk meredam getaran.
57
DAFTAR PUSTAKA
Buku Referensi : Annas, M. S. 2002. Penyusunan matriks morfologi Mesin pengupas kulit ari
Kacang kedelai. IPB, Bogor.
Daywin, J. F., Radja, G. S., dan Imam, H. 2008 Mesin-mesin Budidaya Pertanian di Lahan Kering,Edisi pertama. Graha ilmu, Yogyakarta.
Hall, A. S., A. R. Holowenko, H.G. Laughin (1993). Theory and Problem of Machine Design. McGraw-Hill Internasional Book Company, Singapore.
Herwanto, T., Dadi, R dan Totok, P. 1999. Penilaian Performance indeks Komponen Rice Milling Unit (RMU). Laporan Penelitian Jurusan Teknologi Pertanian. Fakultas Pertanian.
Istigno, J. Hiegien. 1971. Keselamatan Kerja Terhadap suara dan Vibrasi. Perusahaan Keselamatan Kerja dan Jaminan Sosial.
Juliandra. 2006. Analisis Teknik dan Uji Kinerja Mesin Pemipil Jagung di Desa Bojong Kecamatan Nagreg Kabupaten Bandung. Skripsi. Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjadjaran, Bandung,
Lehto, M. R. and James, R. B. .2008 Introduction to Human Factor and Ergonomics for Engineering. Lawrence Erlboum Associates, London.
Mohsenin, N. N. 1980. Physical Properties of Plant and Animal Material.Gordon and Breach Science Publishing, New York.
Regional Network Agriculture And Machenery 1995. Test Codes And Procedure For Farm Machinery. Unindo, United State of America.
Sanders, M. S., and Cosmick, E. J. 1987. Human Factors in Engineering and design. Mc.Graw-Hill Book Co, Singapore.
Saputra, V. E. D. 2004. Perencanaan Mesin Pengupas Dan Pemisah Kulit Ari Biji Kedelai Untuk Bahan Dasar Tempe. Skripsi.Universitas Kristen Petra, Surabaya.
Shigley. J. E. 1986. Perancangan Teknik Mesin jilid 2 edisi keempat, Erlangga , Jakarta.
Singer, F. L., Andrew, P. and Darwin, S. 1995. Kekuatan Bahan (Teori kokoh_strenght of Material). Edisi Ketiga. Erlangga, Jakarta.
58
Smith, H P. 2000. Farm Machinery and Equipment. Mc Graw Hill Publishing Company Ltd, New Delhi.
Suhaidi, I. 2003 Pengaruh Lama Perebusan dan Perendaman Kedelai dan Jenis Zat Penggumpal Terhadap Mutu Tahu, Fakultas Pertanian Jurusan Teknologi Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Sularso dan Kiyokasu, Suga. 1997. Dasar Perencanaan dan Perancangan Elemen Mesin. Cetakan Kesembilan.Pradnya Paramita, Jakarta.
Suma’mur. 1989. Ergonomi Untuk Produktivitas Kerja.CV Haji Masagung, Jakarta. Dalam Ahmad, M. 2006. Analisis Teknik dan Uji Kinerja Alat Pencetak Pot. Skripsi Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjadjaran, Bandung.
Sutalaksana, Anggawisastra dan Tjakraatmadja.2006. Teknik Tata Cara Kerja. Jurusan Teknik Industri ITB, Bandung.
Suryawinata, B. 2006. Perencanaan, Pembuatan dan Pengujian Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai. Skripsi.Universitas Kristen Petra, Surabaya.
Nwakonobi, T. U. and A. P. Onwualu. 2009. Effect of moisture content and Struktural Surface on Coefisien of friction of Two Nigerian food grains : Sorghum bicolor) and Millet (Pinenisetum glaucum). Agricultural Engineering International : the CIGR Ejournal.
Zain, S., Ujang, S., Sawitri dan Ulfi, I. 2005. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Pustaka Giratuna. Bandung.
Situs / Website : Badan Pusat Statistik Dan Direktorat Jenderal Tanaman Pangan, 2008.
available online at : Http://www.deptan.go.id/infoeksekutif/tan/TP%20ATAP%2008%20RAM%20II%2009/Prod%20Kedelai1.htm (dikutip 15 maret 2009)
Direktorat penanganan pasca panen. 2008. Teknologi Pasca Panen Kedelai Ditjen pengolahan dan pemasaran hasil pertanian. Jakarta available online at:http://agribisnis.deptan.go.id/xplore/view.php?file=PASCA- PANEN/Layanan/Layanan%20Teknis/Pentek/Pascapanen-Kedelai-21107.ppt.(dikutip 18 november 2009).
Hasbullah. 2000. Teknologi Tepat Guna Untuk Agroindustri Kecil Sumatera Barat, Dewan Ilmu Pengetahuan, Teknologi dan Industri Sumatera Barat, Padang, Available online at :
59
http://www.ristek.co.id_pengupas_kulit_kedelai_selinder.pdf. (dikutip 28 januari 2009).
Hermanto, Y. 2008. Rancang Bangun Alat Pengupas Kulit Ari Kedelai Sebagai Usaha Peningkatan Kuantitas Produksi Tempe (Bagian Dinamis). Available online at :http://digilib.unej.ac.id/go.php?id=gdlhub-gdl-grey-2008.yushermant25&node=524&start=86&PHPSESSID=7556b7345f7a0ef9e18c9ff28c80810c (dikutip 15 Maret 2009)
Suharto dan Julian. 2009 Industri Tahu Tempe Masuk Mall. Available at : http://agroindonesia.co.id/2009/03/17/industri-tahu-tempe-masuk-mall/ (dikutip 30 mei 2009).
Supriyono. 2003. Memproduksi Tempe. Direktorat pendidikan menengah kejuruan, Jakarta. Available at : http://125.160.17.21/speedyorari/view.php?file=pendidikan/materi-kejuruan/pertanian/agro-industri-pangan/memproduksi_tempe.pdf (dikutip 28 januari 2009).
LAMPIRAN
60
Lampiran 1. Analisis Teknik
1. Kebutuhan Daya Penggerak
Diketahui :
Massa silinder pengupas : 10 kg
Percepatan gravitasi : 9,81 m/s2
D silinder pengupas : 88 mm
Kebutuhan daya penggerak menggunakan Persamaan 1 yaitu,
P1 = .
= ,
= 153,59 watt
Momen Torsi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2 yaitu,
Mt = Ft x r
= 98,1 N x 0,044 m
= 4,316 Nm
Gaya tangensial dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 3 yaitu,
Ft = m x g
= 10 kg x 9,81
= 98,1 N
Gambar 11. Sketsa Momen Torsi
Kebutuhan daya gesek bahan pada proses pengupasan dapat dihitung
dengan menggunakan Persamaan 4.
P2 = P3 x µ
= ( Daya dengan Beban - Daya tanpa Beban ) x 0,64
= (165 Watt – 143 Watt) x 0,64
61
= 22 Watt x 0,64
= 14,08 Watt
Maka kebutuhan daya penggerak total untuk dalam melakukan proses
pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 6.
Pt = P1+P2
= 153,59 Watt + 14,08 Watt
= 167,67 Watt
62
Lampiran 1. Lanjutan
1. Analisis Poros
Diketahui :
Faktor koreksi daya untuk daya maksimum = 0,8-1,2, digunakan 1,0.
Daya yang ditransmisikan merupakan daya output dari motor listrik
dengan kapasitas 0,25 hp = 168,5 watt.
Putaran puli pada motor penggerak (n) =1400 rpm
Putaran puli pada silinder pengupas () = 340 rpm
Daya rencana
Daya rencana dihitung dengan Persamaan 7 yaitu,
Pd = fc . P
= 1,0 x 0,1685 kW
= 0,1685 kW
Momen rencana
Momen rencana dihitung dengan Persamaan 8 yaitu,
T = 9,74 x 10 5
= 9,74 x 10 5 ,
= 482.7 kg.mm
Beban pada poros
Poros mengalami pembebanan seperti pada gambar berikut:
Nilai putaran kritis dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan12
yaitu,
2
.
nn
nnc W
Wg
detik/02,156107,2
107,681,95
2
radx
xx
c
c
n kritis = rpmxrad 16,14902
60detik/02,156
70
Lampiran 1. Lanjutan 2. Analisis Pin
Bagian yang menggunakan komponen pin antara lain motor pengerak,
sproket dan roda gigi.
Diketahui
Ps= 15 x106 Pa
Kecepatan puli silinder pengupas () = 340 rpm
Kecepatan puli motor penggerak = 1400 rpm
Daya = 0,25 Hp
Untuk menghitung besarnya diameter dari pin yang digunakan dapat
menggunakan Persamaan 16 yaitu,
Motor penggerak
= 1400 rpm
T = NmxP 27,1
602.1400
74625,0
F = rT
Maka F = Nmx
Nm 4,40
21063
27,13
Ps= 24/1 DF
AF
sPFD 4.2
mmxmxx
ND 366
2 1043,31043,314,310154.4,40
Diameter pin yang dipakai di motor secara aktual sebesar 7 mm sehingga
pin yang digunakan aman digunakan karena lebih kecil dari pada diameter secara
teoritis.
71
Lampiran 1. Lanjutan
Sproket dan puli pada poros
= 340 rpm
T = NmxP 2,5
602.340
74625,0
sPFD 4.2
F = Nmx
Nm 7,611
210172,5
3
mmmxx
NxD 2,71023,714,3101547,611 3
62
Diameter pin yang diperlukan untuk menahan gaya pada sproket sebesar
7,23 mm secara teoritis tidak bebeda jauh dengan pin yang digunakan secara
aktual sebesar 7 mm sehingga masih aman untuk digunakan.
- Roda Gigi
= 591,6 rpm
T = NmxP 01,3
602.6,591
74625,0
sPFD 4.2
F = Nmx
Nm 1,354
2101701,3
3
mmmxx
NxD 48,51048,514,310154,1,354 3
62
Diameter pin yang dipakai di roda gigi secara aktual sebesar 7 mm
sehingga pin yang digunakan aman digunakan karena lebih kecil dari pada
diameter secara teoritis.
72
Lampiran 1. Lanjutan 3. Analisis Bantalan
Jenis bantalan : P6005 kecepatan puli motor penggerak : 1400 rpm Kapasitas nominal dinamik spesifik : 790 Faktor beban : 1,2 Beban radial karena puli : 0,96 kg Beban radial karena siinder pengupas: 10 kg Beban radial karena tegangan tali : 156,46 N = 15,95 kg Beban radial karena roda gigi : 0,54 kg
Beban radial
Fr = W1+W2+W3+W4
= 0,96+10+15,95+0,54 = 27,45 kg
Pr = fw x Fr
= 1,2 x 27,45
= 32,94
Umur bantalan ( Reting life )
fn= 33,33
n
fn= 3340
3,33
fn=0,46
Faktor umur bantalan
fh= fn xPrC
fh = 0,46 x 94,32
790
fh = 11,03
73
Lampiran 1. Lanjutan
Umur bantalan :
Lb =500 x (fh)3
= 500 x (11,03)3
= 670.959,86 jam
74
Puli
Bantalan Bantalan
Silinder Pengupas Gear (roda gigi)
Lampiran 1. Lanjutan 4. Analisis Unit transmisi
Puli dan Sabuk Pada Poros Transmisi
Diketahui :
Diameter motor (D1) = 0.068 m
Putaran puli motor (n1) = 1400 rpm
Diameter puli (D2) = 0.28 m
Luas penampang sabuk (A) = 83 mm2 = 83 x 10 -6 m2
Jarak antar puli (C) = 0.485 m
휎 = 1,7 MPa
휌 = 1250 Kg / m3
f. Gesek = 0,3
C
D
D1
2
Susunan puli dan sabuk pada poros transmisi
75
Lampiran 1. Lanjutan
Putaran puli reduksi
n2 =
= ,,
= 340 rpm
Panjang sabuk transmisi
L = 2 C + (D1+D2)+ (D1-D2)2
L= 2x 485mm + 휋(68mm+280mm)+ ( )
L= 1539,804 mm
Massa sabuk V tipe A
m = ρ x A x l = 1250 kg/m3 x 83 x 10-6 m2x 1 m
=0,10375 kg
Kecepatan Linier
v = . .
= , ,
= 4,98 m/s
m v2 = ( 0,10375 kg) x (4,98 m/s )2
= 2,57 kg m2/s2
Sudut kontak sabuk
= 180 ± 2 arc sin
= 180 ± 2 arc sin .
= 180 ± 25,24
76
Lampiran 1. Lanjutan
1 = 205,25 0 = 205,25 = 3,58 rad
2 = 154,750 = 154,75 = 2,7 rad
Yang di gunakan nilai sudut kontak lebih kecil yaitu 2,7 rad
Tegangan sisi kencang
T1 = 휎 x A
= 1,7 x 106 . 83x10-6
= 141,1 N
Tegangan sisi kendor
= 푒 ∝ . /
, – , ,
= 푒 , . . /
138,53= 10,83 ( T2-2,57)
138,53+27.83 = 10,83 T2
T2 = ,,
= 15,36 N
Daya sabuk
P = (T1- T2) v
= (141,1 N-15,36 N). 4,98 m/s
= 626,18 watt/ sabuk
Jumlah sabuk
n =
= , ,
77
Lampiran 1. Lanjutan
= , ,
= 0,29 ≈ 1 buah sabuk
78
Lampiran 1. Lanjutan
5. Analisis Kekuatan Rangka
Tabel 19. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Rangka
Komponen Massa (Kg) Hoper 3,09
Penutup 6,74 Silinder pengupas @10 20
Poros 1,06 Roda gigi 2,2
Puli 2,8 Bantalan 1.15
Total 37,04
Gambar 12. Beban Yang Ditopang Rangka
Modulus elastisitas baja : 200x109Pa
Batas patah (Sy) : 275x106 Pa
Momen inersia : 0,024 x 10-6 m4( Singer,1995)
Panjang baris (L1) : 0,258 m
Panjang kolom tegak (L2) : 0,580 m
Luas penampang (A) : 201 mm2
Lendutan rangka () : EI
PL48
3
mmmxxxxx
Nx 027,0102710024,01020048
)258,0(4,363 669
3
79
Lampiran 1. Lanjutan
Lendutan yang diizinkan (1) = mmmxxxL 86,0106,8258,03001
3001 4
1
Berdasarkan hasil tersebut maka nilai lendutan yang di hasilkan oleh
perhitungan secara teoritis lebih kecil dari pada nilai lendutan yang diizinkan
sehingga rangka dalam keadaan aman untuk digunakan.
Beban pada rangka bawah yang menopang motor dengan berat 225 kg.
Panjang baris (L1) : 0,0924m
Panjang kolom tegak (L2) : 0,232m
Luas penampang (A) : 201 mm2
Lendutan rangka () : EI
PL48
3
mmxmxxxxx
Nx 4769
3
1038,81038,810024,01020048
)0924,0(245
Lendutan yang diizinkan (1) = mmmxxxL 308,01008,30924,0300
1300
1 41
Berdasarkan hasil tersebut maka nilai lendutan yang di hasilkan oleh
perhitungan secara teoritis lebih kecil dari pada nilai lendutan yang diizinkan
sehingga rangka dalam keadaan aman untuk digunakan.
Perhitungan Beban Kritis Kolom
Karena kedua ujung dalam kondisi tetap, maka nilai kostanta kondisi
ujung (C) yang digunakan dalam perhitungan adalah 4.
Jari-jari girasi (k) rangka dihitung dengan menggunakan Persamaan 33 (
Hall, 1980).
k =
k = , ..
=0,011 m
푳풌 = ,
, = 52,7 m
80
Lampiran 1. Lanjutan
Menghitung angka pembanding kerampingan teoritis (Cc) digunakan
Persamaan( Singer dan Phytel, 1995) sebagai berikut
52,7 m = ..
= 239,6 m
Dapat dilhat bahwa L/k jauh lebih kecil, maka untuk menghitung beban
kritis kolom digunakan Persamaan 32, yaitu
Fcr = 275.106Pax201.10-6m2 1 − ( , ).
Fcr = 55275 N(1-0,024)
Fcr = 53948,4 N
Beban kritis yang mampu ditopang oleh kolom adalah 53748,4 N.
sedangkan beban yang ditopang kolom (P) sebesar 577,71 N, sehingga dengan
demikian kolom yang dibuat secara teknis layak digunakan
81
Lampiran 1. Lanjutan 6. Analisis kekuatan Las
Diketahui :
Rangka yang digunakan berukuran 35x35x3 mm
Tebal bidang las = 2 mm
Panjang bidang = 35 mm
Tegangan izin logam dasar : 145 Mpa
Beban yang ditopang oleh sambungan las adalah :
Tabel 20. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Sambungan Las
Komponen Massa (Kg) Hoper 3,09
Penutup 6,74 Silinder pengupas @10 20
Poros 1,06 Roda gigi 2,2
Puli 2,8 Bantalan 1.15
Total 37,04
Gambar 13. Sambungan Las Dan Bidang Las
F ≤ x t x l
37,04x 9,81 ≤ 145 x106 x 0,002 x 0,035
363,4 N ≤ 10150N
Karena nilai F pada las jauh lebih kecil dari pada total beban yang dapat
ditopang oleh bidang las tersebut maka sambungan las aman digunakan.
82
Lampiran 2. Uji Kinerja
Sebelum melakukan pengujian terhadap mesin pengupasan kulit ari
kedelai, terlebih dahulu dilakukan pengamatan terhadap kondisi dari bahan yang
digunakan yaitu kedelai. Kondisi awal bahan kedelai sebelum digunakan sebagai
bahan pengujian.
Tabel 21. Kondisi Kedelai Kering dan Setelah Direbus 2 Jam Keterangan Varietas Gunung - Nama dagang Kedelai Cap Jempol Kedelai impor dari Amerika banyak
digunakan sebagai bahan dasar pembuatan tempe di daerah Cianjur dan Cirebon.
Diameter kering ± 5,5-7 mm Cap jempol Diameter basah setelah direbus 2 jam
± 10-12 mm ( mayor) ± 4 - 5,5mm ( minor)
Diukur sesuai sumbu dari kedelai Mayor: sumbu memanjang elips Minor : sumbu membujur elips
Kadar air kering ± 15 % Kadar air basah setelah direbus 2 jam
± 42,5 % Menggunakan Metode Penentuan Kadar Air Oven Menurut United Nations Industrial Developmen Organisation, UNINDO (1995)
1. Pengukuran Kadar Air
Hasil pengukuran kadar air kedelai basah dengan metode Penentuan Kadar
Air Oven Menurut United Nations Industrial Developmen Organisation,
UNINDO (1995). Hasil pengukuran kadar air dari kedelai basah dapat dilihat pada
Tabel 6 Hasil rata-rata pengukuran kadar air kedelai basah sebesar 42,5 persen
Tabel 22. Kadar Air Kedelai Basah (setelah direbus 2 jam)
Kadar Air Berat Awal (g) Berat Akhir (g) Kadar Air (%) BB