Identifikasi masalah Mulai
Perumusan konsep desain Analisis perancangan
Pembuatan gambar kerja Manufaktur mesin
Uji fungsional mesin
Berhasil ?
Uji kinerja mesin
Pengukuran karakteristik bahan
Selesai
Berhasil ?
Modifikasi Informasi
pendukung lainnya
Tidak Ya
Tidak Ya
Variasi kecepatan putar mesin
4. Menentukan kombinasi perlakuan terbaik yaitu dengan nilai indeks terbobot yang paling tinggi.
Kriteria yang akan dipilih adalah memiliki kapasitas mesin yang tinggi, jumlah daun terpotong yang tinggi, pengurangan tinggi pelepah yang besar, pertambahan
lebar pelepah yang besar, panjang daun cacahan yang terpendek dan lebar daun cacahan yang terpendek.
4.3 Tahapan Desain
Desain mesin penanganan limbah pelepah sawit dilakukan melalui pendekatan perancangan mesin. Tahapan proses desain mesin dilakukan seperti
pada Gambar 4.1 Tahapan proses dimulai dari identifikasi unit-unit mesin yang akan dirancang yang akan menghasilkan metode dari masing-masing unit tersebut.
Metode yang dipilih pada masing-masing unit selanjutnya akan dianalisis sesuai dengan karakteristik pelepah dan daun sawit.
Gambar 4.1 Diagram alir perancangan mesin pencacah pelepah sawit
4.3.1 Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah dilakukan dalam melakukan penanganan dan pemanfaatan limbah pelepah sawit. Hasil identifikasi menunjukkan bahwa limbah
pelepah sawit dapat dimanfaatkan menjadi mulsa dan kompos. Limbah pelepah sawit yang diperoleh dari perkebunan masih dalam kondisi pelepah dan daun yang
menyatu. Bagian yang dijadikan mulsa adalah bagian pelepah sawit. Bagian tersebut dilakukan perusakan jaringan agar mudah terdekomposisi. Daun sawit
dijadikan bahan utama dalam proses pengomposan sehingga sehingga diperlukan pengecilan ukurannya.
4.3.2 Perumusan Konsep Desain
Konsep desain mesin dirumuskan berdasarkan hasil indentifikasi masalah. Kondisi limbah pelepah sawit yang dihasilkan perkebunan yang masih menyatu
maka diperlukan unit pemisah atara daun dan pelepah sawit. Unit pemisah ini dirumuskan menggunakan tipe gunting Gambar 4.2c. Bagian mesin yang akan
melakukan proses perusakan jaringan pelepah adalah unit pengempa tipe roll yang terdiri dari dua pasang pengempa Gambar 4.2a. Daun yang telah terpisah dari
pelepah akan dicacah menggunakan unit pencacah tipe reel bedknife Gambar 4.2b.
Gambar 4.2 Ilustrasi konsep desain mesin a unit pengempa pelepah b unit pencacah daun c unit pemotong daun
a b
c
4.3.3 Analisis Perancangan
Analisis perancangan dilakukan untuk mencari dan menentukan dimensi dari komponen mesin. Komponen mesin tersebut terkait dengan jenis bahan yang
akan digunakan. Kesesuaian antara penggunaan dimensi dan jenis bahan yang digunakan akan sangat menentukan keberhasilan dari perancangan mesin tersebut.
Analisis perancangan meliputi perhitungan kebutuhan daya mesin, dimensi poros, kecepatan transmisi dan perhitungan panjang sabuk transmisi. Analisis
perancangan secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 8-11. Hasil analisis Tabel 4.1 dan spesifikasi komponen mesin Tabel 4.2 digunakan sebagai acuan
pembuatan gambar kerja dan manufaktur mesin .
Tabel 4.1 Analisis teknik desain mesin
Komponen Analisis Desain Unit Pengempa Unit Penggunting Unit Pencacah
Kekuatan tekantahanan potong N 8134.62
67.67 67.67
Torsi N.m 804.44
116.76 58.38
Diameter unit mm 160
180 100
Putaran maksimum rpm 110
800 1600
Kebutuhan daya hp 9.27
0.1 0.58
Diameter poros mm 39.24
18.01 21.63
Tabel 4.2 Spesifikasi komponen mesin
Unit Mesin Dimensi
Keterangan Unit penggunting daun
1. Diameter poros 2. Diameter gunting
3. Jumlah penggunting 4. Jarak antar gunting
25 mm 180 mm
2 unit 180 mm
Dimensi mesin dari unit penggunting dirancang menggunakan data karakteristik
fisik daun Tabel 2.1 dan hasil uji tahanan potong daun Gambar 2.6
Unit pengempa pelepah 1. Poros silinder pengempa
2. Diameter roll 3. Panjang roll
4. Jarak antar roll 50 mm
160 mm 400 mm
20 mm Dimensi dari unit pengempa dirancang
menggunakan data
karakteristik fisik
pelepah Tabel 2.1 dan hasil uji tekan pelepah Gambar 2.5
Unit pencacah daun 1. Poros pisau pencacah
2. Kecepatan putar pisau 3. Panjang pisau pencacah
4. Jumlah pisau 25 mm
1200 rpm 500 mm
2 Dimensi dari unit pencacah dirancang
menggunakan data karakteristik fisik daun Tabel 2.1 dan hasil pengukuran NPK CN
rasio pengomposan daun Tabel 3.2
4.3.4 Pembuatan Gambar Kerja
Hasil analisis perancangan digunakan untuk pembuatan gambar kerja sesuai dengan konsep yang dipilih. Konsep tersebut menyangkut model dan konstruksi
dari bagian utama mesin. Solusi dari konsep mesin yang dikembangkan akan diterapkan dalam desain mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit.
Gambar kerja secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 63.
4.4 Rancangan Fungsional dan Struktural
Mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit terdiri dari unit pemotong daun, pencacah daun dan pengempa pelepah sawit. Keseluruhan unit
digerakkan terintergrasi dengan mesin diesel 10 hp. Komponen yang melakukan kerja sesuai dengan fungsi dan struktural dari mesin yang dirancang Gambar 4.3
adalah sebagai berikut:
1. Roll pengempa, berfungsi untuk melakukan pengempaan pada pelepah sawit. Roll pengempa terdiri dari 2 pasang dengan diameter 200 mm dan
panjang 495 mm. Clearence antar roll adalah 20 mm sesuai dengan hasil karakteristik pelepah sawit.
2. Pisau pencacah, berfungsi untuk mencacah daun sawit yang telah dipotong dari pelepahnya. Pisau pencacah menggunakan tipe reel
bedknife dengan panjang 500 mm. Pisau pencacah terdiri dari dua buah yang dipasang bersebrangan antar satu dengan yang lainnya.
3. Pisau penggunting, berfungsi untuk menggunting daun sawit dari pelepahnya. Pisau ini berdiameter 167 mm dan terdiri dari dua buah.
Pisau penggunting dipasang pada sisi kanan dan kiri dengan jarak 180 mm. Pisau penggunting terbuat dari bahan stainless steel.
4. Rangka utama, merupakan bagian yang berfungsi sebagai tempat melekatnya unit penggunting, unit pencacah dan unit pengempa. Rangka
utama terbuat dari bahan besi kanal. 5. Mesin diesel, berfungsi sebagai sumber tenaga untuk masing unit
pengempa, unit penggunting dan unit pencacah. 6. Gearbox, berfungsi untuk mereduksi kecepatan putaran dari mesin
diesel.
Gambar 4.3 Ilustrasi desain mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit
4.5 Hasil dan Pembahasan
4.5.1 Konstruksi Mesin Hasil Rancangan
Konstruksi mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit telah berhasil didesain Gambar 4.4. Mesin tersebut terdiri dari tiga unit utama yaitu unit
penggunting daun sawit, unit pengempa pelepah sawit dan unit pencacah daun sawit. Ketiga unit tersebut digerakkan oleh mesin diesel 10 hp dan menggunakan
dua buah gearbox dengan dengan rasio putaran 1:10 dan 1:30. Transmisi dari mesin ke unit pengempa menggunakan rantai no 80 dan transmisi dari mesin ke
unit pencacah dan penggunting menggunakan v-belt. Mesin berkerja dengan mengumpankan limbah pelepah sawit ke bagian unit penggunting daun sawit.
Daun yang telah terlepas dari bagian pelepah akan masuk ke unit pencacah untuk dicacah dan pelepah sawit akan masuk ke unit pengempa untuk dikempa.
Rangka utama tempat melekatnya unit penyusun mesin pencacah daun dan
pengempa pelepah sawit menggunakan besi kanal dengan ketebalan 4 mm. Dimensi rangka utama ini adalah 1820 × 1455 × 860 mm. Rangka utama mesin
didesain agar mudah dan disesuaikan dengan unit penyusun mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit. Las listrik digunakan untuk menyambungkan besi
kanal dalam proses perakitan. Gambar 4.4 Mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit
Tuas pengatur
Tekanan Mesin
diesel 10 hp
Rantai transmisi
unit pengempa
Gearbox 1:30
Poros penggunting
Roll pengempa
Unit pencacah
Gearbox 1:10
Unit penggunting Gambar 4.5 merupakan bagian yang akan menggunting daun yang masih melekat pada limbah pelepah sawit. Dimensi unit penggunting
ini adalah 1200 × 823 × 387 mm. Unit penggunting adalah bagian awal ketika limbah pelepah sawit di umpankan. Pisau penggunting terdiri dari dua buah pisau
yang berbentuk circular dan diberi 4 celah pada sisi pinggirnya. Jarak antar pisau kiri dan kanan adalah 180 mm sesuai dengan lebar maksimal dari pelepah pada
bagian pangkal. Sebagai bantalan pisau dalam menggunting maka pisau didekatkan pada bagian saluran pengumpanan sehingga pisau dapat bekerja untuk
menggunting daun sawit. Transmisi dari mesin menuju poros pisau penggunting menggunakan v-belt dengan melewati gearbox rasio 1:10.
Unit pencacah daun Gambar 4.6 ditempatkan dibagian bawah dari unit penggunting. Posisi ini dipilih agar daun sawit yang telah lepas dari pelepahnya
dapat masuk ke unit pencacah dengan gaya gravitasi. Dimensi unit pencacah adalah 760 × 270 × 335 mm. Pisau pencacah menggunakan tipe reel bedknife
dengan dua pisau. Penutup bagian atas dibuat menggunakan plat 2 mm dan dibentuk sedemikian rupa untuk menutupi pisau pencacah. Penutup bagian bawah
terbuat dari saringan kawat dengan jarak antar kawat pada saringan adalah 5 × 5 mm. Transmisi dari mesin menuju poros pencacah menggunakan v-belt.
Unit pengempa pelepah Gambar 4.7 ditempatkan sejajar dengan unit penggunting. Saat limbah pelepah telah selesai dipotong daunnya maka pelepah
akan masuk kedalam antar roll pengempa. Roll pengempa terbuat dari besi dengan diameteter 200 mm dan panjang 495 mm. Sepanjang permukaan roll pengempa
didesain celah dengan jarak 5 mm dan kedalam 5 mm. Clearence antar roll pengempa dapat diatur dengan tersedianya tuas pengatur cleatence. Berdasarkan
karakteristik dari pelepah sawit, maka clearence yang optimal digunakan adalah 20 mm. Poros pengempa yang digunakan adalah 50 mm dengan pillow block tipe
FBJ F211 dan FBJ T211. Unit pengempa menggunakan gearbox 1:30 untuk mengurangi kecepatan mesin dan membalikkan arah putaran mesin 90° menuju
Gambar 4.5 Unit penggunting pada mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit
Pisau circular
Gearbox 1:10 180 mm
Bantalan Pisau
roll pengempa. Transmisi dari mesin ke gearbox pengempa adalah v-belt dan transimisi dari gearbox ke roll pengempa adalah rantai no 80.
Gambar 4.6 Unit pencacah daun pada mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit
Tuas Pengatur
clearence Roll
Pengempa Rantai transmisi
Grid permukaan roll pengempa
Clearence 20 mm
Gambar 4.7 Unit pengempa pada mesin pencacah daun dan pengempa pelepah sawit
Arah aliran daun sawit
yang sudah tergunting
Unit pencacah
Pengumpanan pelepah
V-belt transmis
i
