LAPORAN PERENCANAAN ELEMEN MESIN

TUGAS

PERENCANAAN ELEMEN MESIN

PERANCANGAN PEMBUATAN MESIN PEMECAH KEMIRI DENGAN KAPASITAS 20 KG PER JAM

Oleh:

Muhammad Ali Assobuni

NIM : F1C 012 066

PRODI S1 TEKNIK MESIN REGULER PAGI

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis   panjatkan kehadirat Tuahan Yang Maha Esa , karena berkat rahmat dan anugrah -NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan  Laporan Perencanaan dengan judul “ PERANCANGAN PEMBUATAN  MESIN  PEMECAH KEMIRI DENGAN KAPASITAS 20 KG PER JAM ”.    Penyusunan laporan Perencanaan  ini dilakukan guna untuk menyelesaikan  Tugas Studi Perencanaan Elemen Mesin.   Dalam kegiatan penulis untuk menyelesaikan Laporan Perencanaan ini, penulis  telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar -besarnya kepada Ibu Nurchayati.,ST.,MT. Sebagai Dosen Pembimbing Asistensi dan rekan-rekan yang telah membantu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini.  Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan,  mengucapkankan terima kasih dan hanya Tuhan Yang Maha Esa   yang dapat  memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.  

 

Mataram, 13 Mei 2015

Penulis           

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................. i    

KATA PENGANTAR ................................................................ ii

DAFTAR ISI ................................................................................ iii

DAFTAR  GAMBAR ................................................................. iv

DAFTAR TABEL ................................................................................ v

BAB I : PENDAHULUAN ................................................................. 1

A.      Latar Belakang ........................................................................... 1

B.      Tujuan Perencanaan.............................................................. 1

C.      Manfaat Perencanan .................................................................. 1

D.     Sistematika Penulisan ............................................................... 1

E.      Batasan Masalah  ............................................................... 2

BAB II : LANDASAN TEORI ....................................................................... 3

A.      Macam-macam Sistem pemecah kemiri ............................... 3

B.      Tahapan-Tahapan Dalam Perancangan................................... 4

C.      Bagian Utama Mesin.................................................................... 6

D.     Dasar Perencanaan Elemen Mesin............................................ 8

BAB III : ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN DAN PERAWATAN MESIN........ 20

A.      Daya Motor Penggerak............................................................ 20

B.      Sistem Transmisi Sabuk Dan Puli......................................... 21

C.      Dimensi Hopper..................................................................... 22

D.     Dimensi Rol Pemecah......................................................... 23

E.      Poros................................................................................ 24

F.       Dimensi Bantalan............................................................ 25

G.     Mainenance...................................................................... 27

BAB IV : KESIMPULAN DAN SARAN......................................... 29

A.      Kesimpulan...................................................................... 29

B.      Saran.................................................................................. 29

DAFTAR PUSTAKA..................................................................... 30

LAMPIRAN..................................................................................... 31

BAB I

PENDAHULUAN

1. 1 Latar Belakang

Kemiri merupakan salah satu rempah-rempah yang menjadi bahan dalam proses industri makanan dan kosmetik. Sebelumnya proses pemecahan kulit kemiri dilakukan secara manual . Untuk itu dibuatlah mesin pemecah kemiri  untuk mempermudah dan mempercepat proses tersebut agar dapat meningkatkan efisiensi kerja dengan harapan mesin dapat mencapai efisiensi tinggi berupa hasil buah yang sempurna dan terpisah dengan baik dari kulitnya.

Cara memecahkan kemiri berawal dari cara manual yang kemudian  diaplikasikan menjadi suatu mesin dengan gesekan yang hampir sama secara konstan dan kontinu. Ada berbagai macam metode yang dipakai untuk memecahkan kemiri dengan kapasitas yang besar tetapi dengan hasil yang baik. 

1. 2 Tujuan Perencanaan

·         Sebagai syarat untuk menyelesaikan tugas Perencanaan Elemen Mesin

·         Mengaplikasikan Ilmu yang didapat selama perkuliahan yang digunakan dalam perencanaan alat pemecah kemiri

1. 3 Kegunaan Perencanaan

·         Mengetahui Proses kerja dari Alat Pemecah Kemiri

·         Sebagai  media  untuk  mengenal  atau  memperoleh  kesempatan  untuk melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis pekerjaan yang ada di lapangan

1. 4 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dilakukan sebagai berikut :

·         Bab I berisi tentang latar belakang, batasan masalah, perencanaan dan tujuan pembuatan mesin pemecah kemiri

·         Bab II berisi tentang landasan teori proses pemecah kemiri dan pemilihan mekanisme sebelum perencanaan

·         Bab III berisi tentang perencanaan mesin pemecah kemiri beserta elemen-elemen mesin

·         Bab IV berisi tentang kesimpulan dan saran

1. 5 Batasan Masalah

·          Sistem  pengoperasian alat pemecah biji kemiri

·         Turunan standar persamaan elemen mesin

1. 6 Gambar Alat

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1  Macam-macam Sistem pemecah kemiri

sebagai berikut :

2.1.1        Pemecah dengan Dipukul

Memecah kemiri dengan dipukul adalah cara yang paling mendekati dengan cara manual yang biasanya dilakukan yaitu dengan memukul kemiri secara  langsung  dengan  suatu  gerakan  baik  rotasi  maupun  translasi. Memecah dengan gerakan rotasi dimana terdapat rol pemukul yang bergerak rotasi merupakan suatu mekanisme yang lebih baik daripada menggunakan manual ditinjau dari segi efisiensi waktu, kapasitas dan faktor pekerja. Sama seperti mekanisme pemecah biji-bijian lainnya, mekanisme pemecah ini yaitu berupa sebuah rol pemecah dengan pasangannya dimana setiap rol pemecah dan pasangannya mempunyai beberapa gigi.

Untuk menghasilkan energi kinetik maka rol harus berputar dengan kecepatan tertentu sehingga energi tersebut lebih besar daripada ketangguhan kulit kemiri, dengan kulit dari biji kemiri baru dapat pecah. Kelebihan dari sistem ini adalah karena dapat didesain dengan dimensi yang kompak dibandingkan dengan sistem yang lain meskipun mempunyai kapasitas yang sama. Syarat biji kemiri sebelum  masuk kedalam sistem pemecah  ini  adalah  harus dikeringkan terlebih dahulu atau didinginkan sampai temperature ± -4 ˚C agar membantu didalam proses lepasnya kulit kemiri dengan buahnya setelah dipecahkan. Kekurangan dari mekanisme ini adalah biji kemiri harus dipilah terlebih dahulu dengan ukuran yang sama besar, karena adanya penyetelan celah antara rol pemukul dengan pasangannya.

2.1.2         Pemecah dengan Dijatuhkan

            Pemecah dengan dijatuhkan adalah merupakan salah satu mekanisme lain di dalam pemecah biji kemiri. Cara ini juga mengatasi rendahnya kapasitas suatu proses produksi. Mekanisme ini berupa suatu bucket elevator yang membawa kemiri dengan jumlah tertentu sampai dengan ketinggian tertentu kemudian dijatuhkan tanpa ada gaya awal (hanya gaya gravitasi) hingga kemiri jatuh ke suatu alas yang keras. Pecahnya kulit kemiri karena ada energi potensial yang dihasilkan karena kemiri jatuh dari ketinggian tertentu. Syarat awal dari mekanisme ini adalah kemiri harus didinginkan terlebih dahulu sampai ± -4 ˚C sampai dengan -6 ˚C. Kekurangan dari mekanisme  ini  adalah  mempunyai  dimensi  yang  paling  besar  diantara mekanisme yang lain meskipun mempunyai kapasitas yang sama. Sedang kelebihannya   adalah   karena   kemiri   tidak   harus   dipilah   berdasarkan ukurannya.

2.1.3        Pemecah dengan Dilempar

Mekanisme ini adalah untuk mengantisipasi besarnya dimensi mesin pemecah dengan mekanisme dijatuhkan yaitu dengan pemberian gaya awal pada  kemiri  sehingga  kemiri  menubruk  suatu  dinding  hingga  pecah. Pemberian gaya awal pada kemiri adalah memberi kecepatan awal dengan cara  melontarkannya,  sehingga  kekurangan  dari  mekanisme  ini  adalah kapasitas yang tidak terlalu besar dibandingkan dengan mekanisme yang lain karena adanya peletakan kemiri yang terbatas pada sayap pelempar agar mendapatkan  hasil  yang  maksimal  dan  dimensi  yang  lebih  kompak dibanding mekanisme denagn dijatuhkan. Syarat kemiri sebelum dipecah adalah kemiri harus didinginkan terlebih dahulu sampai ±-4˚ sampai dengan-6˚C.

2.1.4        Pemecah Dengan Dirol

Memecah  dengan  cara  ini  sama  dengan  cara  menekan.  Kemiri dimasukan kedalam celah rol dengan lebar tertentu dengan kecepatan putar tertentu sehingga menghasilkan gaya tekan ke kulit kemiri. Pecahnya kulit kemiri disebabkan karena besar gaya tekan lebih besar daripada kekerasan permukaan kemiri.

2.2  Tahapan-Tahapan Dalam Perancangan

Hasil  pertama  dari sebuah rancangan mesin tidaklah pernah sempurna. Langkah demi langkah harus dijalani sebelum hasil yang ideal tercapai. Hal-hal yang harus diperhatikan  dalam pengembangan lanjut sebuah rancangan mesin mencapai taraf tertentu adalah : hambatan yang timbul, cara mengatasi efek samping yang tidak terduga, kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakaian dan  kemampuan  untuk  mengatasi  saringan,  hal  mana  akan  memperlancar pengembangan itu sendiri.

Dalam mendesain tidak mungkin mengingat semua pokok-pokok utama secara  serentak.  Secara  bertahap  mengumpulkan  pokok-pokok  utama  dan pengalaman-pengalaman. Menurut G. Neimann ada  beberapa tahapan dalam perancangan, yaitu :

1.  Mula pertama, tugas desain yang bagaimanakah harus dipenuhi ? Faktor-faktor utama apa yang sangat menentukan untuk konstruksi ? Bahan-bahan,jumlah produk, cara produksi, bahan setengah jadi manakah yang patut dipertimbangkan.

2.  Menentukan ukuran-ukuran utama dengan perhitungan kasar.

3.  Menentukan alternatif-alternatif dengan sketsa tangan.

4.  Memilih bahan. Bahan-bahan umumnya yang mudah didapat dipasaran seperti baja karbon diprioritaskan pemakaiannya.

5.  Bagaimana memproduksi. Konstruksi dan cara pembuatan elemen-elemen tergantung dari jumlah produk yang akan dihasilkan.

6.   Mengamati desain secara teliti. Setelah menyelesaikan desain berskala, konstruksi diuji berdasarkan pokok-pokok utama yang menentukan dengan cara yang teliti. Adapun hal-hal yang harus diperhatikan adalah:

a.  Perubahan   sebuah   pokok   utama   dapat   mengubah   desain   secara menyeluruh.

b.  Mengubah konstruksi sebuah desain sebelum diproduksi adalah jauh lebih menghemat waktu bila dibandingkan dengan perubahan-perubahan yang dilakukan waktu atau setelah produksi berjalan.

c.  Hasil  konstruksi  yang  matang  biasanya  dicapai  setelah  dilakukan bermacam-macam desain dan perbaikan-perbaikan.

d.  Konstruksi yang terbaik merupakan hasil kompromi dari berbagai ragam tuntutan para pemakai.

7.  Merencanakan sebuah elemen; gambar kerja bengkel (workshop blue print).

Pokok-pokok utama yang harus diperhatikan dalam meneliti  gambar  kerja
adalah sebagai berikut :

a.   Ukuran: apakah elemen tersebut lengkap dan jelas ukurannya ? Apakah ukuran-ukuran tersebut sudah  termasuk bagian yang terpotong dalam proses pembuatan ?

b.  Toleransi dan simbol pengerjaan

c.  Nama bahan dan jumlah produk

d.  Apakah desain ini mengikuti standar dan norma yang berlaku ?

e.  Keterangan mengenai metode-metode khusus  pengerasan (hardening), celup dingin (quenching), pelapisan permukaan, semprot pasir (sand blastin) dan  sebagainya yang akan dialami elemen-elemen tersebut.

8.   Gambar lengkap dan daftar elemen. Setelah semua ukuran-ukuran elemen dilengkapi, baru dibuat gambar lengkap dengan daftar elemen-elemen.

2.3  Bagian Utama Mesin

Rancangan  mesin pemecah kemiri yang dimaksudkan adalah rancangan bagian utama mesin, rancangan bentuk dan dimensi yang ditetapkan berdasarkan beberapa  pertimbangan  diantaranya  kemudahan  dalam  pengoperasian,  bahan teknik yang tersedia dan kekuatan bahan yang digunakan.

Bagian utama mesin adalah bagian yang sangat penting dalam mendukung fungsi mesin. Hal ini dapat dirinci sebagai berikut :

2.3.1        Kerangka Mesin

Kerangka mesin terbuat dari besi siku, kerangka mesin berfungsi sebagai
tempat dudukan mesin dan bagian lain yang diatasnya. Jika kerangka sebuah mesin tidak kuat kemungkinan besar akan mempengaruhi kinerja mesin, maka dalam perancangan mesin pemecah kemiri ini kerangka mesin yang dipakai terbuat dari besi siku 30 x 30, dengan ketebalan 2 mm.

TAMPAK SAMPING                                                

  

                               

TAMPAK DEPAN

                                                       

Gambar 2.1 Rangka mesin

2.3.2        Corong Masuk

Corong   masuk   digunakan   sebagai   tempat   masukkan   bahan   baku.
Berfungsi sebagai pengarah bahan baku agar tepat jatuh pada rumah screw
press. Dalam memasukan buah kemiri kedalam corong masuk sebaiknya
dilakukan secara bertahap untuk menghindari penumpukan bahan baku
pada saluran pemasukkan yang dapat menggangu kinerja mesin. Corong
masuk terbuat dari besi plat dengan ketebalan 2 mm yang terletak pada
bagian puncak mesin.

Gambar 2.2 Corong Masuk

2.3.3   Poros Dan Ruang Rol Pemecah Kemiri

Untuk  menggerakkan  dan  mentransmisikan  daya  biasanya  digunakan poros. Didalam merencanakan poros ada beberapa kriteria yang harus dimiliki poros diantaranya poros harus tahan terhadap puntiran, lenturan dan lendutan. Screw Press digunakan untuk mengepress buah kemiri agar kemiri lepas dari kulitnya.

TAMPAK SAMPING                                                 

   TAMPAK DEPAN

Gambar 2.3Poros dan Rol Pemecah Kemiri

2.3.4    Corong Keluar

Setelah buah kemiri dipress maka kemiri akan keluar melalui corong pengeluaran. Corong pengeluaran terbuat dari plat aluminium dengan ketebalan 2 mm.

 

Gambar2.4 Corong Keluar

2.4   Dasar Perencanaan Elemen Mesin

2.4.1        Perencanaan Daya Motor

Usaha Kerja     Waktu

Untuk menghitung daya motor terlebih dahulu mendefinisikan daya yaitu :

Daya =

2 π n/60

Daya Motor dihitung dengan ; P = T. ω

atau,  P = T.                                                                                        ( Sularso, Elemen Mesin, hal:7 )

Dimana :   P = Daya yang diperlukan (watt)

                  T =  Torsi (N.m )

ω = Kecepatan sudut ( rad / s )

n =  Putaran motor (rpm )

Maka daya rencana : Pd = P. f _c

Dimana :                    Pd = Daya rencana ( Watt )

                                   P = Daya yang diperlukan (Watt )

F _c = Faktor koreksi

2.4.2        Perencanaan Poros

Poros adalah salah satu elemen  mesin terpenting. Penggunaan poros antara lain adalah meneruskan tenaga poros penggerak, poros penghubung dan sebagainya. Definisi poros adalah sesuai dengan penggunaan dan tujuan penggunaannya. Dibawah ini terdapat beberapa definisi dari poros :

·         Shaft, adalah poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari mesin ke mekanisme lainnya.

·          Axle, adalah poros yang tetap tapi mekanismenya yang berputar pada poros tersebut. Juga berfungsi sebagai pendukung.

·         Spindle, adalah poros pendek terdapat pada mesin perkakas dan mampu/sangat aman terhadap momen bending.

·         Line shaft (disebut juga “power transmission shaft”) adalah suatu poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang bergerak  dan berfungsi memindahkan daya motor penggerak ke mekanisme tersebut.

·         Flexible shaft, adalah poros yang berfungsi memindahkan daya dari dua mekanisme dimana perputaran poros membentuk sudut dengan poros lainnya. Daya yang dipindahkan relative kecil.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan poros antara lain :

2.4.2.1  Kekuatan poros, suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau bending ataupun kombinisi antara keduanya. Kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil atau bila poros memiliki alur pasak.

2.4.2.2  Kekakuan poros, meskipun poros memiliki kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena itu   selain   kekuatan,   kekakuan   poros   harus   diperhatikan   dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

2.4.2.3  Putaran kritis, adalah bila putaran suatu mesin dinaikan maka pada putaran   tertentu   akan   terjadi   getaran   yang   besar.   Sebaiknya direncanakan putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.

2.4.2.4  Korosi, bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

2.4.2.5  Bahan poros, poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja yang ditarik dingin dan difiris. Poros yang dipakai untuk putaran tinggi dan beban berat umumnya terbuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.

2.4.2.6  Macam-Macam Poros

Poros  untuk  meneruskan  daya  diklasifikasikan  menurut  pembebanannya sebagai berikut :

2.4.2.6.1        Poros Transmisi, Poros  macam  ini  mendapat  beban  puntir  murni  atau  lentur.  Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi, puli sabuk atau sproket,  rantai dan lain -lain.

2.4.2.6.2        Poros Spindel, Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.

2.4.2.6.3        Poros Gandar, Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidak  mendapat  beban  puntir,  bahkan  kadang-kadang  tidak  boleh berputar, disebut gandar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir juga.

2.4.2.7  Bahan Poros

Poros untuk umumnya biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang di- “ kill ” ( baja yang dideoksidasikan dengan ferosilikon dan dicor ; kadar karbon terjamin) (JIS G3123). Meskipun demikian bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang misalnya bila diberi alur pasak, karena ada tegangan sisa didalam terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya bertambah besar. Untuk mengetahui jenis baja karbon yang sering dipakai untuk poros dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1. JIS G3123 Batang baja karbon difinis dingin (sering dipakai Untuk poros )

Sumber:  (sularso;Elemen Mesin; hal:330 )

Didalam  perancangan  mesin pemecah kemiri  ini  bahan poros  yang
dipakai adalah dengan menggunakan bahan S50C, karena jenis ini digunakan untuk konstruksi umum, dengan kekuatan tarik (σ )menjelaskan macam-macam jenis baja karbon cor.

Tabel 2.2. Baja karbon JIS G 4051

Sumber: (Sularso; elemen mesn;, hal: 330)

Poros berfungsi untuk memutar piringan penumbuk. Untuk itu poros harus direncanakan mampu untuk menahan  beban-beban yang dialami oleh poros tersebut. Diameter poros harus juga diperhitungkan terhadap beban-beban yang akan dialami poros. Maka perencanaan diameter poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut :

16.TΠ.ds3

τ =

Supaya konstruksi aman maka τ _izin (τ_a) ≥ τ _timbul (kg/mm²)

                

dimana : d_s = Diameter poros (mm)

                 T = Torsi (kg.mm)

                 τ_a = Tegangan izin (kg/mm²)

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak (kW), maka
berbagai faktor keamanan bisa diambil, sehingga koreksi pertama bisa diambil

Tabel 2.3. Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan

Daya yang Akan Ditransmisikan	fc
Daya rata-rata yang diperlukan	1,2 - 2,0
Daya maksimum yang diperlukan	0,8 - 1,2
Daya normal	1,0 - 1,5

Sumber: (Sularso;Elemen Mesin; Hal: 7)

Untuk menghitung Torsi T (kg.mm) dapat dihitung dari daya perencana (kW) sebagai berikut :

                                                                         ( Sularso, Elemen Mesin, hal: 7 )

 

   T  = 9,74. 10⁵  Pd/n₁

Dimana :         T   =  Momen Puntir rencana ( kg.mm)

  Pd  =  Daya rencana (watt )

   n   =  Putaran motor ( rpm)

Tegangan geser yang diizinkan :       τ_a= σ _B/Sf₁xSf₂       ( Sularso, Elemen Mesin, hal: 8 )

Dimana :                     τ_a =  Tegangan geser izin ( kg/mm² )

                                    σ _B =  Kekuatan tarik ( kg/mm² )

                                    Sf ₁=  Faktor keamanan untuk baja karbon, yaitu 6,0

                                    Sf ₂= Faktor keamanan untuk baja karbon dengan alur pasak  dengan harga 1,3-3,0

Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros :

K_t = Faktor Koreksi untuk Momen Puntir

    = 1,0 (Jika beban halus)

    = 1,0 - 1,5 (Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan)

    = 1,5 - 3,0 (Jika beban dikenakan dengan kejutan)

C_b = Faktor lenturan

    = 1,2 - 2,3 (jika tidak ada beban lentur maka Cb = 1)

T  = Momen Puntir

2.4.3        Perencanaan Sabuk Dan Puli

Sebagian  besar  transmisi  sabuk  menggunakan  sabuk-V  karena  mudah penggunaannya dan harganya murah, tetapi sabuk ini sering terjadi slip sehingga tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat.

Sabuk terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Dalam
gambar 2.5 diberikan berbagai proposi penampang sabuk-V yang umum dipakai.

Gambar 2.5 Ukuran penampang sabuk-V

(Sularso:Elemen Mesin:Hal 164)

Sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya motor kebagian poros. Pemilihan sabuk dan puli dilakukan agar tidak terjadinya kehilangan gaya-gaya yang ditransmisikan. Untuk mengetahui diameter puli digunakan rumus:

 

                                                                                    ( Sularso,Elemen Mesin, hal:166 )

Dimana : N₁ = Putaran poros penggerak (rpm )

N₂ = Putaran poros yang digerakkan (rpm)

     d_P = Diameter puli penggerak (mm)

    D_P = Diameter poros yang digerakkan (mm)

Untuk menghitung panjang keliling sabuk digunakan :

                    ( Sularso,Elemen Mesin, hal:170 )

Jarak Sumbu Poros adalah :

Dimana : b = 2L - 3,14 (DP + dP)

Ket : L = panjang keliling sabuk (mm)
         C = jarak sumbu poros (mm)

2.4.4        Perencanaan Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak balik dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan pondasi pada gedung, bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

2.4.4.1  Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros

2.4.4.1.1        Bantalan Luncur.

Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros  dan   bantalan  karena  permukaan  poros  ditumpu  oleh permukaan bantalan dengan perantara pelapisan pelumas.

2.4.4.1.2        Bantalan Gelinding.

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat.

2.4.4.2              Atas dasar arah beban terhadap poros

2.4.4.2.1        Bantalan Radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.

2.4.4.2.2        Bantalan Radial. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

2.4.4.2.3        Bantalan Gelinding Khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Bantalan  yang  digunakan untuk  mesin tepung beras  ini adalah  bantalan gelinding. Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari segi gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur.

Gambar 2.6. Jenis -jenis bantalan gelinding

2.4.4.3       Gambar sket dari bantalan

Gambar 2.7. Sket bantalan

Bantalan berfungsi sebagai dudukan poros dan untuk mendukung poros akibat gaya tegangan sabuk dan beban yang diberikan terhadap poros. Beban radial bantalan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

F_e=x. V.F_r+y.F_a                             (Joseph E.Shigley, Perencanaan Teknik Mesin, hal: 58)

Ket :  F_e = Beban radial ekivalen ( N )

           F_r = Beban radial yang bekerja ( N )

           F_a = Beban aksial yang bekerja  ( N )

          V =  Faktor rotasi
          X =  Faktor radial
         Y =  Faktor aksial

Maka beban nominal dinamis spesifik ( C ) dapat dihitung dengan rumus:

                                                            ( R.S. Khurmi, Machine Design, hal: 909)

Dimana :    C =  Beban nominal dinamis spesifik
                  L =  Umur bantalan

            W =  Ekivalen beban dinamik
             K =  3, untuk bantalan peluru
                     10/3, untuk bantalan rol

2.4.5        Baut

            Baut  disini  berfungsi  sebagai  pengikat  untuk  dudukan  pada  motor penggerak tetapi selain itu berfungsi juga untuk pengikat poros terhadap puli. Jika momen rencana dari poros adalah

T (kg.mm) dan diameter poros adalah ds (mm), maka gaya tangensial F (kg) Pada permukaan poros adalah :

Tegangan geser yang ditimbulkan adalah :

Dimana :        τk =  Tegangan geser yang terjadi (kg/mm²)

                       d =  Diameter luar baut (mm)Tegangan geser izin didapat dengan :

Dimana :  Sfk ₁ = Faktor keamanan (umumnya diambil 6)

Sfk ₂ = Faktor keamanan

= 1,0-1,5 (jika beban dikenakan perlahan-lahan)

= 1,5-3,0 (jika beban dikenakan tumbukan ringan)

= 2,0-5,0 (jika beban dikenakan secara tiba-tiba dengan tumbukan berat)

Dari tegangan geser izin, panjang pasak yang diperlukan dapat diperoleh dengan :

                            

Gaya keliling F (kg) yang sama seperti diatas dikenakan pada luas permukaan samping pasak. Maka tekanan permukaannya adalah :

Dimana :  P  = Tekanan permukaan (kg/mm²)

                   t = kedalaman baut pada poros (mm)

dari  harga tekanan permukaan  yang di  izinkan, panjang pasak  yang diperlukan dapat dihitung dengan :

Dimana :  P_a = Tekanan permukaan izin (kg/mm²)

BAB III

ANALISA PERHITUNGAN ELEMEN MESIN DAN PERAWATAN MESIN

3.1  Daya Motor Penggerak

Motor merupakan pusat dari gerakan dalam keseluruhan sistem, maka dari ada itu harus diperhatikan dan diperhitungkan dengan teliti dan benar agar sistem yang kita rancang dapat berjalan sesuai dengan yang kita harapkan.

Diketahui daya elektro motor                                                = 750 Watt

Diketahui putaran elektro motor                                            = 1400 rpm

Maka untuk perhitungan torsi didapat :

 

Untuk  perhitungan  daya motor adalah sebagai berikut :

 

 

Gambar 4.1 Motor Listrik

3.2  Sistem Transmisi Sabuk Dan Puli

Sistem transmisi pada mesin pemecah kemiri adalah dengan puli, dengan putaran motor 1400 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang :

1.  puli motor penggerak Ø 3’’ ( 76,6 mm)

2.  puli pada screw press  Ø 10’’ ( 254,4 mm)

Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada masing-masing puli adalah sebagai berikut :

                                                                  ( Khurmi,1980.hal 675 )

Dimana :   d₁ = diameter puli penggerak

n                n₁ = putaran puli penggerak

                  d₂ = diameter puli yang digerakkan

                  n₂ = putaran puli yang digerakkan

Putaran puli pada screw press adalah :

Diameter   puli   diatas   merupakan (dk)   diameter   luar   puli,   maka   untuk menentukan diameter nominal puli (dp) adalah :

dp = dk₁−t=254,4−11=243.4mm

dp₂=76,6−11=56,6mm

Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka

Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut :

Dari tabel lampiran 1 dapat dipilih panjang sabuk standart adalah 59 inchi, maka jarak sumbu poros  dapat dihitung sebagai berikut :

Dimana untuk  b = 2 ×1490,53 − 3,14(243,4 + 76,6)=4020,4mm

Menurut  Sularso, Elemen Mesin

3.3  Dimensi Hopper

Mesin pemecah kemiri didesain dengan operator 1 orang saja, sehingga dimensi Hopper harus semaksimal mungkin dapat merampung biji kemiri yang ada. Untuk itu akan dicari luasan volume dari kemiri dan Hopper.

Data awal :

·         Kapasitas : 20 kg/jam

·         Diameter maksimal kemiri : 3 cm

·         Kemiri diasumsikan berbentuk bola

·         Berat 1 buah kemiri adalah 10 gr

·         Untuk memenuhi kapasitas, harus dilakukan 2x peruangan ke dalam hopper.

Perhitungan volume biji kemiri :

,jadi volume 1 buah biji kemiri adalah 14,14 cm³ Untuk 20kg kemiri :

 33,94 liter atau 34 liter

,volume total untuk 20 kg kemiri adalah 34 lt. Tetapi karena hopper  didesain untuk 4x penuangan maka hopper tidak boleh lebih kecil dari 8,5 lt.

Desain hopper :

TAMPAK DEPAN 

                          

   TAMPAK SAMPING

                                   

                                                                              

Gambar 4.2 Dimensi Hopper

Keterangan  :

a = panjang atas = 22 cm
b = lebar atas = 22 cm
c = tinggi = 20 cm

d = panjang bawah = 15 cm
e = lebar bawah = 9 cm

A = luasan atas

= a x b

= 484 cm²

B = Luasan bawah

= d x e

= 135 cm²

3.4  Dimensi Rol Pemecah

Rol pemecah didesain berdasarkan kapasitas yang ada sehingga jumlah gigi yang dipakai untuk memecah cukup 10 buah.

Desain rol pemecah :

D = diameter luar rol = 10,2 cm

d = diameter dalam rol = 10 cm

l = panjang rol = 19 cm

            TAMPAK DEPAN  

     

                                            

            TAMPAK SAMPING

Gambar 4.3 Dimensi Rol Pemecah

Sehingga massa rol pemecah ;

m = 7380.[0,25π .(0,102² -0,1² )0,19]

m = 0,4 kg

Untuk gigi pemecah didesain :

Panjang = 19 cm

Lebar = 1 cm

Tebal = 1cm

Sehingga massa 10 buah gigi adalah :

m = 10.7830.(0,01.0,01.0,19)

m = 1,48 kg

Dengan begitu massa total rol pemecah :
= 0,4 kg + 1,48 kg

= 1,88 kg

3.5  Poros

 Analisa Kekuatan Poros Pada Motor Poros pada motor penggerak berdiameter 24 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (σ_B )= 48 kg/mm² maka σ_a adalah :

Torsi kg/mm² adalah :

 

Tegangan geser yang timbul :

 

3.6  Dimensi bantalan

Dalam mesin ini bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding. Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil bila dibandingkan dengan bantalan luncur.

Bila diketahui  gaya radial dari poros sebesar 529,7 (N). Maka momen geser bantalan dapat ditentukan sebagai berikut :

M_t = F.f .(D/ 2)

Dimana : M_t = Momen geser bantalan ( N.mm)

F = Gaya radial ( N )

f  =  Koefisien geser bantalan = 0,0015 untuk bola bantalan tunggal

D = Diameter poros (mm)

Maka :

 M_t = 529,7 x 0,0015 x (24/2) = 9,53 N.mm

Akibat gaya gesek yang timbul maka akan menyebabkan sebagian daya akan turut hilang. Maka besar daya yang hilang adalah :

P _loss = M_t x N (2π/60)

Dimana :         P _loss = Daya hilang (Watt)

M_t    = Momen geser bantalan (N.mm)

N     = Putaran poros (rpm)

Maka :             P_loss = 9,53 x 1400 (2π/60)

                                  = 1396,4 watt

Beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah :

F_e = X.F_r + Y.F_a

Dimana :         F_e = Beban radial ekivalen (N)

X   = Faktor radial = 0,6

F_r= Beban radial yang bekerja (N)

Y  = Faktor aksial = 0,5

F_a = Beban aksial yang bekerja (N)

Bila beban aksial (Fa), maka :

Fa  = 185,71 N

Jadi beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah :

F_e = 0,6. 592,7 + 0,5 .185,71

F_e = 66135,04 N

Bila diasumsikan kehandalan bantalan yang bekerja sebesar 95 % dengan pemakaian direncanakan selama 1800 jam, maka dapat ditentukan umur bantalan yang digunakan sebesar :

Dimana : R =  Kehandalan Bantalan ( R = 0,95)

L =  Umur bantalan yang direncanakan

L₁₀= Umur penilaian bantalan

Maka :

Maka umur bantalan yang dapat dipergunakan sebesar 3332,34 jam.

3.7  Maintenance

3.7.1         Pengertian Dan Tujuan Utama Perawatan

Untuk dapat mencapai jumlah produksi yang maksimum maka perlu sekali
dibutuhkan kesiapan mesin yang digunakan seoptimal mungkin. Agar mesin dapat
siap pakai dan tidak mengganggu dalam sistem produksi maka diperlukan suatu
cara yang disebut pemeliharaan. Suatu mesin tidak mungkin tidak mengalami
kerusakan,  tetapi  usia  kegunaannya  dapat  diperpanjang  dengan  melakukan
kegiatan perawatan.

Perawatan dapat diartikan sebagai suatu kegiatan yang bertujuan untuk memelihara dan menjaga setiap komponen-komponen mesin atau peralatan agar dapat  tahan lama sehingga dapat mencapai hasil produksi yang maksimum.
Tujuan utama sistem perawatan adalah sebagai berikut :

1.  Agar  mesin ataupun peralatan yang digunakan dalam keadaan siap pakai secara optimal untuk menjamin kelancaran proses kerja mesin.

2.  Untuk memperpanjang usia dari pada mesin.

3.  Untuk menjamin keselamatan operator dalam menggunakan mesin atau peralatan.

4.  Untuk  mengetahui  kerusakan  mesin  sedini  mungkin  sehingga  dapat mencegah kerusakan yang lebih fatal.

Perawatan  yang  dilakukan  terhadap  mesin  pemecah  kemiri  ini  dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut :

1.      Perawatan secara rutin

Perawatan dilakukan secara terus menerus,  misalnya setiap hari atau setelah selesai menggunakan/memakai mesin. Pada mesin ini kegiatan perawatan secara rutin yang dilakukan adalah pembersihan dan pelumasan pada bagian yang berputar.

2.      Perawatan secara periodik

Perawatan secara periodik adalah kegiatan yang dilakukan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya seminggu sekali, sebulan sekali, dan setahun sekali. Pada mesin ini, kegiatan perawatan secara periodik adalah tegangan sabuk, poros rol pemecah. Sehingga mesin pemecah kemiri ini dapat bekerja secara optimal.

3.7.2        Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin

Perawatan utama yang dilakukan pada bagian-bagian utama mesin adalah sebagai berikut :

3.7.2.1  Puli dan Sabuk

Bagian   yang   memerlukan   perawatan   pada   puli   adalah   memeriksa ke-kencangan baut pengikat puli, mengecek secara visual kesejajaran antara puli. Periksa tegangan sabuk serta kerusakan yang terjadi pada sabuk, apabila sabuk sudah rusak sebaiknya diganti dan apabila tegangan sabuk kendor maka harus dikencangkan kembali.

3.7.2.2  Poros

Untuk  poros,  kegiatan  perawatan  yang  dilakukan  adalah  memeriksa keseimbangan terhadap bearing (bantalan).

3.7.2.3  Bantalan/Bearing

Lakukan pengecekan pada bantalan, jika bantalan sudah aus harus diganti walaupun belum mencapai umur jam kerja. Hal yang sangat penting terhadap perawatan bantalan adalah mengenai pelumasan, karena pelumasan pada bantalan untuk mengurangi gesekan dan  tingkat  keausan  antara  elemen  gelinding  dan  rumah  bantalan, mereduksi panas yang terjadi akibat gesekan, dan mencegah korosi. Cara pelumasan yang dipakai disini dengan pelumasan grease/gemuk. Pada bantalan ini dianjurkan dengan cara manual karena konstruksinya lebih   sederhana   dan   semua   gemuk   yang   bermutu   baik   dapat memperpanjang  umur  bantalan.  Pemberian  gemuk  dilakukan  dengan mengisi bagian dalam bantalan secukupnya.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1  Kesimpulan

Bedasarkan perhitungan dan perencanaan  yang dilakukan  maka  hasil kesimpulanya sebagai berikut :

4.1.1        Spesifikasi Perencanaan

4.1.1.1  Material yang digunakan          Buah Kemiri

4.1.1.2 Kapasitas mesin                        20 kg / jam

4.1.1.3 Sistem transmisi                        Sabuk dan Puli

4.1.2 Konstruksi alat

4.1.2.1 Daya motor                               1 Hp

4.1.2.2 Putaran motor penggerak          1400 rpm

4.1.2.3 Putaran poros screw press         421 rpm

4.1.3 Sistem transmisi

4.1.3.1 Sistem transmisi                        Sabuk dan Puli

4.1.3.2 Ukuran puli                               10" diporos rol pemecah dan 3" diporos motor    penggerak           

4.1.3.3 Panjang sabuk                           1490,53 mm

4.1.4 Poros dan bantalan

4.1.4.1   Diameter poros rol pemecah    25 mm

4.1.4.2   Bantalan poros                         Bantalan gelinding No. 6205

4.2              Saran

4.2.1        Lakukan inspeksi mesin sebelum dan sesudah pengoperasiannya.

4.2.2        Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban.

4.2.3        Memperhitungkan kekuatan mesin dan komponen mesin untuk memastikan mesin bekerja dalam keadaan maksimal.

4.2.4        Sewaktu   mengadakan   pembersihan,   pembongkaran   serta   pemasangan komponen mesin ini,  pastikan motor terbebas dari arus listrik.

DAFTAR PUSTAKA

Khurmi, R.S dan Gupta, JK. A Text Book of Machine Design. New Delhi Eurasia Publishing House (prt) Ltd. 1980.

Niemenn, G, 1994. Elemen Mesin. Surabaya: Erlangga.

Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita: Jakarta, 1994.

Shygley, Joseph E; 1986; Perencanaan Teknik Mesin jilid 1 & 2;  Jakarta;
Erlangga.

Sitinjak. K, Dkk, 1995. Teknologi Pasca Panen. Medan: Universitas Sumatera
Utara.

Teknologi Tepat Guna. Menteri riset dan teknologi.

Http://dewey.petra.ac.id/jiunkpe_dg_1856.html