50 REKAYASA MIXER PEMBUAT PUPUK ORGANIK LIMBAH KOTORAN SAPI PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi DIII Teknik Mesin Disusun oleh : JOKO SETYAWAN I 8106029 PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
78
Embed
REKAYASA MIXER PEMBUAT PUPUK ORGANIK LIMBAH …/Rekayasa... · pemotongan, pembubutan, pengelasan, pelubangan dan perakitan komponen. ... 5. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk
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
50
REKAYASA MIXER PEMBUAT PUPUK
ORGANIK LIMBAH KOTORAN SAPI
PROYEK AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Program Studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh :
JOKO SETYAWAN
I 8106029
PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
51
REKAYASA MIXER PEMBUAT PUPUK
ORGANIK LIMBAH KOTORAN SAPI
PROYEK AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Program Studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh:
JOKO SETYAWAN
I 8106029
PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
52
HALAMAN PERSETUJUAN
REKAYASA MIXER PEMBUAT PUPUK
ORGANIK LIMBAH KOTORAN SAPI
Disusun Oleh :
JOKO SETYAWAN
I 8106029
Proyek Akhir ini telah disetujui untuk diajukan dihadapan Tim Penguji Tugas
Akhir Program Studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas
· Manusia sepantasnya berdoa dan berusaha, walau Tuhan yang
menentukan.
· Wujudkan cita-cita disertai tekad dan usaha yang keras.
· Tak ada suatu rencana yang tak dapat terwujud kala kita punya keyakinan
dan mengubah cara pandang kita, semua itu dapat terwujud karena tekad
semangat dan keyakinan.
· keberhasilan ialah sebagian rasa bahagia di dunia ini.
· Dapat meraih keberhasilan bersama teman adalah rasa bahagia yang
luar biasa.
· Kegagalan merupakan sebuah peringatan atas kesalahan kita dalam
mewujudkan cita-cita.
· Orang yang mengabaikan orang lain lambat laun akan mengabaikan
dirinya sendiri.
55
PERSEMBAHAN
Sebuah hasil karya yang kami buat demi menggapai sebuah cita-cita, yang ingin saya
persembahkan kepada:
Umi yang saya sayangi dan cintai yang telah memberi dorongan moril maupun meteriil serta
semangat sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Ade`-ade`saya yang saya sayangi, makasih atas kritikan-kritika penyemangat kalian.
Tole ku AD 5118 GT yang setia menemaniku kemana pun.
Kantin Pak Min selalu dihati.
Saino resto yang menyenangkan..
Teman-teman dan semua yang selalu memberi dukungan, terima kasih banyak.
Fakultas Teknik, terima kasih banyak.
Ade’-ade’ angkatanku, tingkatkan mutu dan kualitas diri, jangan pernah menyerah!!!
56
PERSEMBAHAN
Saya Persembahkan Kepada :
v Umi tercinta.
v Adik dan keluarga yang tersayang.
v Teman – teman yang memberi dukungan.
v Fakultas Teknik
57
ABSTRAKSI
JOKO S, 2010, REKAYASA MIXER PEMBUAT PUPUK ORGANIK
LIMBAH KOTORAN SAPI, Proyek Akhir, Program Studi, Diploma III Mesin
Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pondok pesantren Abdurrahman Bin Auf di klaten mempunyai peternakan
sapi cukup banyak, sehingga menghasilkan kotoran yang banyak. Kotoran ini
dikumpulkan dan digunakan untuk pemembuatan biogas. Sisa kotoran hasil
biogas dimanfaatkan untuk pembuatan pupuk pertanian. Proyek Akhir ini
bertujuan untuk merencanakan, membuat, dan menguji mesin mixer sebelum
pelletisasi untuk keperluan homogenisasi pupuk kotoran sapi.
Metode dalam perancangan mesin ini adalah studi pustaka dan pengujian
alat. Alat ini memiliki bagian utama yaitu tabung pengaduk bersudu. Untuk
mentransmisikan daya dari motor ke reducer menuju ke poros melalui puli, V-
belt, juga gear dan rantai. Proses pembuatannya melalui beberapa tahapan yaitu
pemotongan, pembubutan, pengelasan, pelubangan dan perakitan komponen.
Dari hasil perancangan dan pembuatan mesin mixer didapatkan mesin
dengan spesifikasi sebagai berikut: diameter poros = 24 mm, diameter tabung =
550 mm, panjang tabung = 800 mm, keliling lubang masukan = 690 mm. Dari uji
alat yang dilakukan mesin mixer ini dapat mencetak homogenisasi pupuk kotoran
sapi dengan kapasitas 120 kg/jam.
58
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan YME. yang memberikan limpahan rahmat,
karunia dan hidayah-Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul
REKAYASA MIXER PEMBUAT PUPUK ORGANIK LIMBAH
KOTORAN SAPI ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan suatu
apapun. Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan
kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Dalam laporan ini, penulis menyampaikan banyak terima kasih atas
bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Penulis menyampaikan
terima kasih kepada:
1. Zainal Arifin, ST.,MT Selaku ketua program DIII Teknik Mesin Universitas
Sebelas Maret.
2. Bapak Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT. Selaku pembimbing Proyek Akhir I.
3. Bapak Eko Prasetya Budiana, ST., MT Selaku pembimbing Proyek Akhir II.
4. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST. Selaku Koordinator Proyek Akhir.
5. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya.
6. Rekan-rekan mahasiswa D III Produksi dan Otomotif angkatan 2006 .
7. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat
dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan
bagi pembaca bagi pada umumnya. Amin.
Surakarta, Januari 2010
Penulis
59
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL............................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iii HALAMAN MOTTO........................................................................................................ iv
PERSEMBAHAN....................................................................................................v ABSTRAKSI ..........................................................................................................vi KATA PENGANTAR ...................................................................................................... vii
DAFTAR ISI........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................x DAFTAR TABEL.............................................................................................................. xi
DAFATAR NOTASI ............................................................................................ xii BAB I PENDAHULUAN........................................................................................1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1
1.5. Manfaat Proyek Akhir...........................................................................2 1.6. Metode Pemecahan Masalah.................................................................3
BAB II DASAR TEORI ..................................................................................................... 4
2.1. Puli dan Sabuk.......................................................................................4 2.2. Bantalan.................................................................................................8 2.3. Poros................................................................................................................. 9
2.4. Statika..................................................................................................11 2.5. Proses Pengelasan ...............................................................................15 2.6. Proses Permesinan.......................................................................................... 17
2.7. Pemilihan Mur dan Baut .....................................................................19 BAB III ANALISA PERHITUNGAN ..................................................................21
3.2. Perhitungan dan Analisis.....................................................................22 3.2.1. Menentukan Poros Motor..........................................................22
BAB IV PROSES PRODUKSI......................................................................................... 50
4.1. Pembuatan Poros .................................................................................50 4.2. Waktu Permesinan...............................................................................51 4.3. Membuat Rangka ........................................................................................... 54
4.4. Proses Pengecatan ...............................................................................55 4.5. Perakitan..............................................................................................55 4.6. Estimasi Biaya................................................................................................ 57
4.7. Perawatan Mesin .................................................................................59 BAB V PENUTUP.................................................................................................61
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Gambar sabuk dan sudut kontak puli (Khurmi dan Gupta, 2002) ......1
Gambar 2.2. Jenis-jenis bantalan gelinding (Sularso dan Gupta, 1978) ..................2 Gambar 2.3. Sketsa prinsip statika kesetimbangan (Popov, 1996)..........................3 Gambar 2.4. Sketsa gaya dalam (Popov, 1996) .......................................................4
Gambar 2.5. Sketsa reaksi tumpuan rol (Popov, 1996) ...........................................5 Gambar 2.6. Sketsa reaksi tumpuan sendi (Popov, 1996) .......................................6 Gambar 2.7. Sketsa reaksi tumpuan jepit (Popov, 1996).........................................1
Gambar 3.1. Sketsa mesin rekayasa Mixer ..............................................................2 Gambar 3.2. Skema pembebanan pada poros ..........................................................3 Gambar 3.3. Potongan yang dianalisa......................................................................4
Gambar 3.4. Potongan X-X (C-A) ...........................................................................5 Gambar 3.5. Potongan Y-Y (A-D) ..........................................................................6 Gambar 3.6.Potngan A-A (B-E) ..............................................................................1
Gambar 3.7. Potongan Z-Z (B-D)............................................................................2 Gambar 3.8. Diagram Gaya Normal ........................................................................3 Gambar 3.9. Diagram Gaya Geser ...........................................................................4
Gambar 3.10. Diagram Momen Lentur....................................................................5 Gambar 3.11. Pembebanan pada salah satu rangka .................................................6 Gambar 3.12. Analisa pembebanan salah ssatu ranngka .........................................1
Gambar 3.13. Diagram gaya geser (A-E-B) ............................................................2 Gambar 3.14. Diagram momen lentur (A-E-B) .......................................................3 Gambar 3.15. Diagram gaya pada rangka................................................................4
Gambar 3.16. Diagram gaya normal ........................................................................5 Gambar 3.17. Diagram pembebanan pada batang A-C ...........................................6 Gambar 3.18. SFD batang A-C................................................................................1
Gambar 3.19. NFD batang A-C ...............................................................................2 Gambar 3.20. BMD batang A-C ..............................................................................3 Gambar 4.1. Poros transmisi ....................................................................................4
Gambar 4.2. Konstruksi rangka ...............................................................................5
62
DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Kecepatan pahat HSS (mm/menit)..........................................................1
Tabel 4.2. Kecepatan pemakanan pahat (mm/rev)...................................................2 Tabel 4.3. Daftar harga komponen mesin ................................................................3 Tabel 4.4. Daftar harga komponen cat .....................................................................4
Tabel 4.5. Daftar harga pengerjaan..........................................................................5
63
DAFTAR NOTASI
A = luas penampang (mm2).
b = tebal roda gigi (mm).
d = diameter (mm).
F = gaya (N).
i = jumlah langkah pemakanan.
L = panjang pembubutan (mm).
l = jarak (mm).
M = momen (kg.m).
m = modul (mm).
Me = momen ekivalen (kg.m).
N,n = kecepatan putaran (rpm).
P = daya motor (watt).
r = jari-jari (mm).
s = kecepatan pemakanan (mm/rev).
T = torsi (kg.m).
Te = torsi ekivalen (kg.m).
TG = jumlah gigi gear.
TP = jumlah gigi pinion.
v = kecepatan (m/s).
WA = beban aksial pada gigi (N).
WT = beban tangensial pada gigi (N).
y’ = faktor pinion.
z = jumlah gigi pahat frais.
a = sudut kemiringan gigi (derajat).
σ = tegangan tekan (N/mm2).
ws = tegangan kerja ijin (N/mm2).
os = beban statis ijin (N/mm2).
τ = tegangan geser (N/mm2).
q = sudut kontak (derajat)
64
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Tabel L1.1. Tipe sabuk 64 Table L1.2. Kekuatan sabuk 64 Table L1.3. Material sabuk 64 Lampiran 2 Panjang sabuk menurut IS : 2494-1974 65 Lampiran 3 Tabel data sabuk 66 Lampiran 4 Kekuatan bahan 67 Lampiran 5 Ukuran pasak dan alur pasak 68 Lampiran 6 Profil siku 69 Lampiran 7 Ukuran Baut 70 Lampiran 8 Tipe Bantalan 71 Lampiran 9 Tabel L9.1 Besar factor XR, YT beban ekivalen untuk beban statis bantalan menurut IS : 3824-1984 72 Tabel L9.2. Kecepatan putaran spindle 72 Tabel L9.3. Faktor safety 72 Lampiran 10 Tabel L10.1. Table permesinan 73 Tabel L10.2. Tabel kecepatan pemotongan 73 Lampiran 11 Standar values for cutting speeds – angles – specific cutting force 74 Lampiran 12
65
Tables Cutting speed v – Feed s – Colents 75 Lampiran 13 Ukuran bearing 76 Lampiran 14 Besar factor XR, YT beban ekivalen untuk beban dinamis bantalan 77 Lampiran 15 Tabel L15.1. Value of service factor (Ks) 78 Tabel L15.2. Kekuatan Sambungan Las 78...................................................................................................................
66
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Berdasarkan peninjauan di lapangan pada Pondok Pesantren
Abdurrahman Bin Auf yang memiliki luas lahan kurang lebih mencapai
lima hektar mempunyai beberapa unit usaha, diantaranya peternakan
ayam, dan peternakan sapi. Pondok Pesantren berkapasitas 120 orang
santri ini memiliki sekitar 4.000 ekor ayam dan 100 ekor sapi yang
dipisahkan dalam empat kandang ayam dan dua kandang sapi. Dengan
jumlah sapi mencapai 100 ekor, volume kotoran yang dihasilkan sekitar
2.360 kg/hari. Kotoran ini dikumpulkan dan digunakan untuk membuat
biogas. Sisa kotoran setelah dibuat biogas digunakan untuk pupuk
pertanian. Sebagian pupuk ini digunakan sendiri dan yang lain dijual.
Penggunaan pupuk ini masih dalam bentuk serbuk, sehingga
menimbulkan beberapa masalah antara lain: pemerataan pupuk dalam
bentuk ini dirasa kurang begitu mudah dan berdebu. Permasalahan
pemerataan dan berdebu ini dapat diatasi dengan mengolahnya menjadi
pellet. Pembuatan pellet membutuhkan teknologi dan mesin-mesin tepat
guna.
Pembuatan pellet adalah proses mengkompresikan kotoran sapi
berbentuk serbuk untuk menghasilkan pupuk yang berbentuk silindris.
Namum sebelum proses peletisasi kotoran sapi harus dicampur dengan
cairan tetes tebu menggunakan mesin mixer. Mesin mixer memberikan
keuntungan dalam pencampuran cairan tetes tebu dengan kotoran sapi
lebih efisien waktu dan lebih merata. Sehingga hasil pupuk yang dibuat
semakin berkualitas tinggi bagi tanaman. Beberapa keuntungan ini yang
mendorong kami untuk membuat mesin mixer.
67
1.2. Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana
merancang, membuat, dan menguji mixer dengan tabung yang berputar
dengan penggerak motor bensin yang sederhana dan efektif. Masalah
yang akan diteliti meliputi:
1. Cara kerja mesin.
2. Pemilihan bahan dalam proses pembuatan komponen mesin.
3. Analisa perhitungan mesin.
4. Perkiraan perhitungan biaya.
5. Pembuatan mesin.
6. Pengujian campuran kotoran sapi dengan tetes tebu.
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah pada proyek akhir ini adalah:
1. Perhitungan dibatasi hanya pada komponen mesin yang meliputi:
perhitungan putaran rantai, roda gigi, poros, bantalan, kekuatan rangka,
dan kekuatan las.
2. Daya motor yang digunakan 5,5 HP.
3. Kapasitas volume tabung adalah 40 Kg
1.4. Tujuan Proyek Akhir
Tujuan dari proyek akhir ini adalah supaya mahasiswa dapat
merancang,membuat, dan menguji mesin rekayasa mixer pembuatan
pupuk organik limbah kotoran sapi untuk dimanfaatkan sebagai usaha
yang berguna.
1.5. Manfaat Proyek Akhir
Proyek akhir ini mempunyai manfaat sebagai berikut :
1. Secara Teoritis
Mahasiswa dapat memperoleh pengetahuan tentang perencanaan,
pembuatan, dan pengujian alat rekayasa mixer pembuatan pupuk
organik limbah kotoran sapi sistem putar drum sentrifugal.
68
2. Secara Praktis
Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang diperoleh selama kuliah
khususnya dalam bidang mata kuliah kerja bangku dan plat,
permesinan, mekanika teknik, elektronika, dan elemen mesin serta
mengetahui karakteristik setiap komponen yang digunakan beserta cara
kerjanya.
1.6. Metode Pemecahan Masalah
Dalam penyusunan laporan ini penulis mengunakan beberapa
metode untuk merancang rekayasa mixer pembuatan pupuk
organik limbah kotoran sapi antara lain:
a. Studi pustaka.
Yaitu data diperoleh dengan merujuk pada beberapa literatur sesuai
dengan permasalahan yang dibahas.
b. Pengujian alat.
Yaitu dengan melakukan beberapa kali percobaan/pembuatan langsung
untuk mendapatkan mesin dengan spesifikasi yang dikehendaki.
69
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Puli dan Sabuk
Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang mereduksi putaran
dari motor bensin menuju reducer, ini juga berfungsi sebagai kopling putaran
motor bensin dengan reducer. Puli dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja
pres, atau aluminium (Khurmi dan Gupta, 2002) .
Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke
poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun
berbeda. Tipe sabuk antara lain: sabuk flat, sabuk V, dan sabuk circular.
Faktor-faktor dalam perencanaan sabuk (Khurmi dan Gupta, 2002) :
1. Perbandingan kecepatan
Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut
ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :