RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH RUMPUT PAKAN TERNAK KAPASITAS 150 KG/JAM.
RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH
RUMPUT PAKAN TERNAK KAPASITAS 150 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat
Memperoleh Gelar Ahlimadya
Program Studi Teknik Mesin-D3
Oleh
LINGGOM LUBIS
NIM : 5113220024
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN D-3
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2016
ABSTRAK
Linggom Lubis. Nim 5113220024 : Rancang Bangun Mesin Pencacah Rumput
pakan Ternak Kapasitas 150 kg/jam. Tugas Akhir. Jurusan Pendidikan Teknik
Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Medan. 2016
Di era perkembangan jaman ini semua serba dituntut cepat dan tepat. Oleh
karena itu dunia dituntut memiliki sumber daya manusia yang berkualitas tinggi
dalam menyeimbangkan kemajuan teknologi. Saat ini pengolahan pakan masih
kebanyakan dikerjakan secara manual oleh para pengusaha peternakan. Hal ini
sangat mempengaruhi pruduktifitas dari ternak mereka. Dengan demikian
peternakan membutuhkan mesin yang dapat mendukung produktifitas usaha
mereka. Seperti mesin pencacah yang dapat mencacah rumput dan hijauan. Proses
pengujian mesin pencacah rumput pakan ternak ini bertujuan untuk melihat
kemampuan kinerja mesin dan kapasitas mesin yang sudah di rancang .
Perencanaan ini bertujuan untuk menghasilkan desain dan gambar kerja
konstruksi mesin pencacah rumput yang kuat, kokoh, aman, dan efisien dan
Mendapatkan hasil uji kinerja Mesin Pencacah Rumput Pakan Ternak.Proses
perancangan mesin pencacah rumput dilakukan dengan tahapan yaitu
perencanaan dan penjelasan tugas/fungsi, perencanaan konsep produk
(gambar kerja). Analisis teknik meliputi analisis daya, torsi yang terjadi
pada poros.Hasil perancangan menghasilkan mesin pencacah rumput pakan
ternak dengan spesifikasi ukuran panjang 850, lebar 500 dan tinggi 695 mm.
Sumber penggerak mesin adalah motor listrik DC 1 HP dengan putaran 1400 rpm.
Sistem transmisi menggunakan V-belt dengan poros penggerak berdiameter 25 mm
perbandingan diameter puli motor dengan puli poros 2 : 8. Kontruksi rangka terbuat
dari profil siku 40x40x3 mm dengan bahan St 42 dan casing menggunakan plat
aluminium dengan tebal 0,8 mm..
Kata Kunci : Rumput Gajah,Mesin Pencacah
i
ABSTRACT
Linggom Lubis. 5113220024 : Design Counting Machines Grass Livestock feed
capacity of 150 kg/ hour. Thesis. Majoring in mechanical engineering. Faculty of
Engineering. State University of Medan . 2016.
In this era of changing times all-rounder demanded quick and precise.
Therefore the world are required to have human resources of high quality in
balancing technological advances. Currently most of the feed processing is still
done manually by cattle ranchers. This greatly affects pruduktifitas of their
livestock. Thus farms require machines that can support their business
productivity. Like a chopper to chop grass and forage. The testing process
thrasher fodder grass aims to look at the performance capabilities of the machine
and engine capacity that has been designed. This plan aims to produce design and
working drawings construction thrasher grass strong, sturdy, safe, and efficient
and Obtain performance test results Counting Machines Forage Grass. The
process of designing grass chopper is conducted in stages namely planning and
explanation of the task / function, the planning concept products ( working
drawings ). Analysis techniques include the analysis of power, torque occurs on
the shaft. The results of the design produces fodder grasses thrasher to the
specification length 850, width 500 and height 695 mm. Engine driving source is
a DC electric motor 1 HP at 1400 rpm rotation. The system uses V -belt
transmission with a shaft diameter of 25 mm diameter ratio of the motor pulley to
pulley shaft 2 : 8. Construction frame is made from square profile 40x40x3 mm
with material St 42 and casing using aluminum plate with a thickness of 0.8 mm .
Keywords : Elephant Grass , Counting Machines
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa
karena telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu
syarat bagi mahasiswa untuk memenuhi tugas mata kuliah Tugas Akhir pada
Fakultas Teknik di Universitas Negeri Medan. Dalam penulisan tugas akhir ini,
dengan judul “Rancang Bangun Mesin Pencacah Rumput Pakan Ternak
Kapasitas 150 kg/jam”, penulis mengalami banyak hambatan yang disebabkan
oleh minimnya pengetahuan penulis dalam pengumpulan data dan dana yang
kurang mencukupi selama menyusun tugas akhir ini. Namun atas bantuan dari
berbagai pihak akhirnya penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan meski jauh
dari kesempurnaan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr.Harun Sitompul, M.Pd, sebagai Dekan Fakultas Teknik.
2. Bapak Prof. Dr. Sumarno, M.Pd, sebagai Wakil Dekan Bidang Akademik
Teknik Mesin.
3. Bapak Drs. Hidir Efendi, M.Pd, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin.
4. Bapak Drs. Selamat Riadi, MT, sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Mesin.
5. Bapak Drs. Robert Silaban, M.Pd, sebagai Ketua Prodi Teknik Mesin D3
6. Bapak Drs. Bonaraja Purba, M.Sisebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah banyak memberikan masukan, motivasi, dan petunjuk-petunjuk
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
iii
7. Bapak Prof. Dr. Siman, M.Pd, selaku dosen pembimbing akademik penulis.
8. Bapak dan Ibu Dosen beserta staf Pegawai Jurusan Teknik Mesin FTUNIMED
9. Teristimewa kepada Orangtua saya yang selalu menjadi penyemangat dan
doanya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Semua teman-teman saya yang selalu ikut serta dalam penyelesaian laporan
ini.
Dengan segala kerendahan hati melalui adanya tugas akhir ini, penulis menyadari
bahwa laporan tugas akhir ini tidak sepenuhnya sempurna, dikarenakan
keterbatasan pengetahuan, kemampuan serta pengalaman penulis.Sehubungan
dengan hal tersebut, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran dari
semua pihak yang bersifat membangun.Akhir kata, penulis mengucapkan
terimakasih. Penulis juga berharap tugas akhir ini bermanfaat dalam memperkarya
ilmu pendidikan.
Medan,
Maret 2016
Penulis
Linggom Lubis
NIM. 5113220024
iv
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
ABSTRACT ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
KATA PENGANTAR ...................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR ISI ................................................................................................................. v
DARTAR GAMBAR........................................................ Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL ............................................................ Error! Bookmark not defined.
DARTAR LAMPIRAN .................................................... Error! Bookmark not defined.
BAB I PENDAHULUAN ................................................. Error! Bookmark not defined.
A.
Latar Belakang .................................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Identifikasi Masalah ............................................. Error! Bookmark not defined.
C.
Batasan Masalah................................................... Error! Bookmark not defined.
D.
Rumusan Masalah ................................................ Error! Bookmark not defined.
E.
Tujuan .................................................................. Error! Bookmark not defined.
F.
Manfaat ................................................................ Error! Bookmark not defined.
BAB II LANDASAN TEORI ............................................ Error! Bookmark not defined.
A.
Kajian Teori ......................................................... Error! Bookmark not defined.
1.
Rumput gajah ( Pennisctum purpureum) ............ Error! Bookmark not defined.
2.
Mesin pencacah rumput .................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Tuntutan alat/Mesin Dari Sisi Calon Pengguna .... Error! Bookmark not defined.
C.
Analisis Morphologis Alat/Mesin Pencacah Rumput ....... Error! Bookmark not
defined.
D.
Gambaran Mesin Pencacah Rumput .................. Error! Bookmark not defined.
E. Teori Perancangan................................................... Error! Bookmark not defined.
1.
Daya Motor ....................................................... Error! Bookmark not defined.
2.
Poros .................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.
Sabuk-V (V-Belt) ............................................... Error! Bookmark not defined.
4.
Puli .................................................................... Error! Bookmark not defined.
5.
Baut ................................................................... Error! Bookmark not defined.
6.
Bantalan ............................................................ Error! Bookmark not defined.
BAB III KONSEP PERANCANGAN ............................... Error! Bookmark not defined.
v
A.
Diagram Alir Proses Perancangan ....................... Error! Bookmark not defined.
B.
Pemilihan bahan .................................................. Error! Bookmark not defined.
BAB IV PERENCANAAN KOMPONEN UTAMA ....... Error! Bookmark not defined.
A.
Gaya potong rumput gajah ................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Perencanaan daya penggerak .............................. Error! Bookmark not defined.
C.
Perencanaan sistem transmisi (puli dan sabuk-V) . Error! Bookmark not defined.
D.
Perencanaan V-belt.............................................. Error! Bookmark not defined.
E.
Perencanaan Poros .............................................. Error! Bookmark not defined.
F.
Perencanaan Baut ................................................ Error! Bookmark not defined.
G.
Perencanaan Bantalan ......................................... Error! Bookmark not defined.
H.
Uji Kinerja Mesin Pencacah Rumput ................. Error! Bookmark not defined.
I.
Prosedur Pengujian ............................................. Error! Bookmark not defined.
J.
Hasil Pengujian .................................................... Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................ Error! Bookmark not defined.
A.
Kesimpulan .......................................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Saran .................................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ....................................................... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN
vi
DARTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Rumput Gajah ............................................................................................ 5
Gambar 2. Bagian –bagian Mesin Pencacah Rumput ............................................... 10
Gambar3. Motor Listrik ............................................................................................. 12
Gambar 4. Skema Motor Listrik ................................................................................ 13
Gambar 5. Konstruksi Penampang Sabuk V ............................................................. 17
Gambar 6. Konstruksi Penampang Sabuk V ............................................................. 18
Gambar 7. Perencanaan Sabuk V............................................................................... 20
Gambar8. Puli............................................................................................................. 21
Gambar 9.Baut ...................................................................................................22
Gambar 10. Tekanan Permukaan Pada Ulir ........................................................23
Gambar 11. Bantalan Gelinding .........................................................................25
Gambar 12. Diagram Alir Proses Perancangan ...................................................27
Gambar 13. Rangka Mesin .................................................................................32
Gambar 14. Poros ..............................................................................................33
Gambar 15. Casing Mesin Penutup Pisau ...........................................................34
Gambar 16. Analisa Gaya Potong Rumput Menggunakan Neraca Tekan ............36
Gambar 17. Analisa Gaya Potong Rumput Menggunakan Beban Berkala ..........37
Gambar 18. Gaya Yang Bekerja Pada Pisau .......................................................37
Gambar 19. Transmisi Mesin Pencacah Rumput ................................................38
Gambar 20. Torsi Yang Terjadi..........................................................................39
Gambar 21. Keterangan Rumus Perhitungan Sabuk V........................................40
Gambar 22. Sudut Kontak Antara Sabuk V dengan Puli Yang Digerakkan .........42
Gambar 23. Gaya yang Bekerja pada Poros ........................................................48
Gambar 24. Defleksi yang Terjadai pada Poros ..................................................49
Gambar 25. Gambar Poros yang Akan Dibuat ....................................................50
Gambar 26. Grafik Pengujian .............................................................................59
vii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Petimbangan perancangan Mesin Pencacah rumput ..................................... 8
Tabel 2.Analisis Morfologi Mesin Pencacah Rumput................................................. 9
Table 3. Faktor Koreksi Daya ..................................................................................... 15
Tabel 4. Tabel Pengujian Mesin ................................................................................. 58
Tabel 5. Hasil Efisiensi Kerja Mesin .......................................................................... 62
viii
DARTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Panjang Sabuk V Standart ..................................................................... 67
Lampiran 2. Cara pemilihan sabuk ............................................................................ 68
Lampiran 3. Transmisi Sabuk V ................................................................................ 69
Lampiran 4. Diameter Mininmum Puli yang Diijinkan dan Dianjurkan .................. 70
Lampiran 5. Faktor Koreksi K0 pada Sabuk .............................................................. 71
Lampiran 6. Tabel Bantalan Bola Gelinding ............................................................. 72
Lampiran 7. Macam-macam Bantalan Gelinding...................................................... 72
Lampiran 8. Faktor-faktor V,X,Y,X0 dan Y0 ............................................................. 73
Lampiran 9. Tabel Bantalan Untuk Permesinan dan Umurnya................................. 74
Lampiran 10. Baja konstruksi Umum Menurut JIS................................................... 72
ix
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Protein hewani merupakan salah satu nutrisi yang sangat dibutuhkan
manusia. Keberadaan protein hewani sangat berpengaruh bagi pertumbuhan,
kesehatan, dan kecerdasan manusia. Ternak sebagai sumber pangan (daging, telur,
dan susu) bagi manusia memberikan kontribusi yang besar terhadap pemenuhan
kebutuhan protein hewani (Direktorat Jendral Peternakan, 2008). Indonesia
dengan jumlah penduduk di atas 220 juta jiwa membutuhkan pasokan daging,
telur, dan susu yang sangat besar. Peternakan merupakan salah satu komoditas
pangan yang memberikan kontribusi yang cukup besar bagi devisa negara dan
harus dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan protein hewani. Pada
kenyataannya, target kebutuhan protein hewani asal ternak sebesar 6 g/kapita/hari
masih jauh dari terpenuhi (Urip Santoso, 2010).
Peternakan ruminansia (sapi, kerbau, kuda, kambing, dan domba) terutama
sapi, merupakan sumber daging dan susu terbesar. Akan tetapi peternakan
domestik belum sanggup mencukupi kebutuhan pasar, sehingga pemerintah harus
memenuhinya dengan cara impor. Seiring dengan laju jumlah penduduk, maka
pengembangan peternakan ruminansia terus digalakkan agar kebutuhan mampu
dicukupi.
Pakan memegang peranan yang sangat penting dalam rantai produksi
peternakan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekurangan pakan pada ternak
khususnya sapi dapat menurunkan berat badan 130-150 gram/ekor/hari,
tergantung jenis kelamin dan umur sapi. Sedangkan kecukupan pakan dapat
meningkatkan berat badan 430-510 gram/ekor/hari (Anonim, 1992). Ternak
ruminansia sendiri makanan pokoknya adalah hijauan. Pakan hijauan yang
dimaksudkan disini meliputi tanaman jagung, rumput king grass, rumput gajah.
Rumput harus disediakan peternak sebagai pakan utama ternak setiap
harinya. Pakan tambahan juga harus diberikan untuk menambah gizi agar daging
ternak lebih cepat berkembang. Pakan tambahan tersebut seperti bekatul,
ramuan, sentrat,
ketela, ampas tahu dan lainya. Peternak berinisiatif
1
2
mencampurkan rumput dengan pakan tambahan untuk menghemat biaya.
Sebelum dicampur rumput harus dirajang (dicacah) terlebih dahulu, agar dalam
proses pencampuran mudah dilakukan. Rumput yang sudah dirajang kemudian
dicampur dengan bekatul, potongan ketela, sentrat, sedikit ramuan, garam dan diberi
air secukupnya sesuai takaran.
Peternak setiap hari harus menyediakan rumput dalam jumlah yang cukup
banyak untuk dirajang sebagai bahan pakan ternak. Peternak dalam mencacah
rumput masih menggunakan sabit,sehingga apabila rumput dalam jumlah yang
cukup banyak maka dibutuhkan waktu dan tenaga yang lebih banyak.
Peternak membutuhkan alat bantu agar dalam proses mencacah atau
merajang rumput dapat menghemat waktu dan tenaga yang dikeluarkan,
sehingga dalam merajang atau mencacah diperlukan waktu yang singkat.
Sebuah alat pencacah rumput sangat dibutuhkan oleh peternak.
Secara umum mesin pencacah rumput terdiri dari motor yang
berfungsi sebagai penggerak, sistem transmisi, casing, poros rangka, dan pisau
perajang. Hal yang harus diperhatikan dalam pembuatan Mesin Pencacah
Rumput ini adalah bagaimana membuat mesin dengan rangka yang kuat, pisaunya
tajam sampai beberapa kali pemotongan, ergonomis, harganya terjangkau dan
mudah didapat di pasaran. Mesin atau alat pencacah pakan ternak tersebut
harus
berfungsi
secara
maksimal
sesuai
fungsi
dan kebutuhanya
merupakan hal yang paling utama.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka
permasalahan yang didapat adalah:
1. Bagaimana proses pencacahan rumput pada mesin pencacah tersebut?
2. Bagaimana bentuk pisau perajang agar mampu mencacah dengan baik?
3. Bagaimana sistem transmisi yang digunakan pada mesin pencacah
rumput tersebut?
4. Berapa daya sumber tenaga dan putaran penggerak yang akan digunakan pada
mesin?
3
5. Bagaimana rangka yang kokoh agar mampu menahan beban dan getaran yang
terjadi dari mesin?
6. Bagaimana tingkat keamanan mesin bagi pengunanya?
7. Bagaimana gambar kerja konstruksi modifikasi mesin?
8. Berapa biaya yang dibutuhkan untuk membuat mesin pencacah rumput?
C. Batasan Masalah
Mengingat luasnya permasalahan untuk menghasilkan mesin pencacah
rumput pakan ternak, maka permasalahan difokuskan pada proses pencacahan
pada mesin, rancangan mesin yang mampu menghasilkan kapasitas produk 150
kg/jam dengan hasil potongan seragam 1 cm, sistem transmisi, daya motor
penggerak, tingkat keamanan dan gambar kerja.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka tujuan perancangan
mesin pencacah rumput pakan ternak ini adalah :
1. Mengetahui proses pencacahan pada mesin pencacah rumput.
2. Mengetahui sistem transmisi pada mesin.
3. Mengetahui berapa daya motor listrik yang diperlukan mesin.
4. Mengetahui tingkat keamanan dari mesin.
5. Mengetahui gambar kerja mesin pencacah rumput.
E. Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka tujuan perancangan
mesin pencacah rumput pakan ternak ini adalah :
a. Mengetahui proses pencacahan pada mesin pencacah rumput.
b. Mengetahui sistem transmisi pada mesin.
c. Mengetahui berapa daya motor listrik yang diperlukan mesin.
d. Mengetahui tingkat keamanan dari mesin.
e. Mengetahui gambar kerja mesin pencacah rumput.
4
F. Manfaat
Manfaat dari perancangan dan pembuatan mesin pencacah rumput
pakan ternak adalah sebagai berikut :
1. Bagi Mahasiswa
a. Sebagai suatu penerapan teori dan kerja praktek yang diperoleh saat
dibangku perkuliahan.
b. Mampu mengenalkan perancangan alat yang praktis dan ekonomis
kepada mahasiswa lainnya yang akan merancang, sehingga terinovasi
untuk menghasilkan produk baru yang lebih baik.
c. Melatih kedisiplinan serta kerjasama antar mahasiswa baik individual
maupun kelompok.
2. Bagi Universitas Negeri Medan
a. Sebagai bahan kajian di Jurusan Teknik Mesin dalam mata kuliah
bidang teknik mesin.
b. Merupakan perancangan alat yang perlu dikembangkan di kemudian
harisehingga menghasilkan mesin pencacah/perajang rumput yang lebih
baik.
3. Bagi Masyarakat
a. Terciptanya mesin ini, diharapkan membantu masyarakat peternak sapi
untuk mempermudah proses produksi perajangan rumput dengan waktu
yang lebih singkat dan tenaga yang lebih efisien.
b. Membantu dalam meningkatkan efectifitas dan efisiensi produksi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Hasil perancangan Mesin Pencacah Rumput adalah sebagai berikut :
1. Proses pencacahan mesin pencacah rumput menggunakan pisau berputar,
yaitu dengan menggunakan pisau berbentuk lurus
2. Sistem transmisi yang dipilih adalah transmisi tunggal yang terdiri dari
sepasang pulley berdiameter 2 inch untuk pulley motor dan 8 inch untuk
pulley yang digerakkan.
3. Kapasitas produksi Mesin pencacah rumput setiap 60 menit mampu
memotong rumput sebanyak ± 150 kg.
4. Mesin pencacah rumput menggunakan daya motor 1 Hp
5. Tingkat keamanan desain konstruksi mesin pencacah rumput berdasarkan
beberapa ketentuan dari hasil analisis teknik dapat dikategorikan baik karena
memenuhi beberapa syarat, antara lain:
a. Konstruksi poros akibat pembebanan pada mesin masih dalam batas aman,
karena defleksi yang terjadi masih dalam batas aman.
b. Sumber penggerak yang bebas polusi dan tidak bising.
c. Memenuhi syarat keselematan kerja bagi operator.
6. Gambar kerja modifikasi mesin pencacah rumput digunakan untuk proses
pembuatan mesin yang terdapat dalam lampiran
.
63
64
B. Saran
1. Proses penyempurnaan produk masih diperlukan untuk meningkatkan
efisiensi, usulan perbaikan rancangan mesin antara lain:
2. Dilihat dari segi sistem transmisi, putaran output mesin masih sangat besar
sehingga menjadikan hasil cacahan rumput menjadi sangat kecil-kecil.
Perbandinngan diameter pulley sebaiknya diperbesar untuk mengatasi
masalah tersebut.
3. Getaran pada casing masih terlalu besar sehingga harus diperlukan karet
peredam. Dalam memindahkan mesin masih kesulitan, sehingga perlu adanya
roda pada kaki rangka.
4. Sebaiknya sebelum penggunaan mesin tersebut selalu diasah terlebih dahulu
mata pisau untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
66
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Z. (1999). Elemen Mesin 1. Bandung: Refika Aditama.
Ambiyar. (2008). Teknik Pembentukan Pelat. Jakarta: Depdiknas.
http://sutanmuda.wordpress.com/ Budidaya-rumput-gajah-untuk-pakan-ternak/
Budiyanto.(2012). Tugas Akhir Perancangan Mesin Perajang Singkong.
Yogyakarta :Universitas Negeri Yogyakarta.
Juhana, Ohan, dan Suratman, M. (2000). Menggambar Teknik Mesin
denganStandar ISO. Bandung: Pustaka Grafika.
Sularso , Kyokatso Suga. (2002). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen
Mesin. Jakarta: Pradya Paramita
RUMPUT PAKAN TERNAK KAPASITAS 150 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat
Memperoleh Gelar Ahlimadya
Program Studi Teknik Mesin-D3
Oleh
LINGGOM LUBIS
NIM : 5113220024
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN D-3
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2016
ABSTRAK
Linggom Lubis. Nim 5113220024 : Rancang Bangun Mesin Pencacah Rumput
pakan Ternak Kapasitas 150 kg/jam. Tugas Akhir. Jurusan Pendidikan Teknik
Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Medan. 2016
Di era perkembangan jaman ini semua serba dituntut cepat dan tepat. Oleh
karena itu dunia dituntut memiliki sumber daya manusia yang berkualitas tinggi
dalam menyeimbangkan kemajuan teknologi. Saat ini pengolahan pakan masih
kebanyakan dikerjakan secara manual oleh para pengusaha peternakan. Hal ini
sangat mempengaruhi pruduktifitas dari ternak mereka. Dengan demikian
peternakan membutuhkan mesin yang dapat mendukung produktifitas usaha
mereka. Seperti mesin pencacah yang dapat mencacah rumput dan hijauan. Proses
pengujian mesin pencacah rumput pakan ternak ini bertujuan untuk melihat
kemampuan kinerja mesin dan kapasitas mesin yang sudah di rancang .
Perencanaan ini bertujuan untuk menghasilkan desain dan gambar kerja
konstruksi mesin pencacah rumput yang kuat, kokoh, aman, dan efisien dan
Mendapatkan hasil uji kinerja Mesin Pencacah Rumput Pakan Ternak.Proses
perancangan mesin pencacah rumput dilakukan dengan tahapan yaitu
perencanaan dan penjelasan tugas/fungsi, perencanaan konsep produk
(gambar kerja). Analisis teknik meliputi analisis daya, torsi yang terjadi
pada poros.Hasil perancangan menghasilkan mesin pencacah rumput pakan
ternak dengan spesifikasi ukuran panjang 850, lebar 500 dan tinggi 695 mm.
Sumber penggerak mesin adalah motor listrik DC 1 HP dengan putaran 1400 rpm.
Sistem transmisi menggunakan V-belt dengan poros penggerak berdiameter 25 mm
perbandingan diameter puli motor dengan puli poros 2 : 8. Kontruksi rangka terbuat
dari profil siku 40x40x3 mm dengan bahan St 42 dan casing menggunakan plat
aluminium dengan tebal 0,8 mm..
Kata Kunci : Rumput Gajah,Mesin Pencacah
i
ABSTRACT
Linggom Lubis. 5113220024 : Design Counting Machines Grass Livestock feed
capacity of 150 kg/ hour. Thesis. Majoring in mechanical engineering. Faculty of
Engineering. State University of Medan . 2016.
In this era of changing times all-rounder demanded quick and precise.
Therefore the world are required to have human resources of high quality in
balancing technological advances. Currently most of the feed processing is still
done manually by cattle ranchers. This greatly affects pruduktifitas of their
livestock. Thus farms require machines that can support their business
productivity. Like a chopper to chop grass and forage. The testing process
thrasher fodder grass aims to look at the performance capabilities of the machine
and engine capacity that has been designed. This plan aims to produce design and
working drawings construction thrasher grass strong, sturdy, safe, and efficient
and Obtain performance test results Counting Machines Forage Grass. The
process of designing grass chopper is conducted in stages namely planning and
explanation of the task / function, the planning concept products ( working
drawings ). Analysis techniques include the analysis of power, torque occurs on
the shaft. The results of the design produces fodder grasses thrasher to the
specification length 850, width 500 and height 695 mm. Engine driving source is
a DC electric motor 1 HP at 1400 rpm rotation. The system uses V -belt
transmission with a shaft diameter of 25 mm diameter ratio of the motor pulley to
pulley shaft 2 : 8. Construction frame is made from square profile 40x40x3 mm
with material St 42 and casing using aluminum plate with a thickness of 0.8 mm .
Keywords : Elephant Grass , Counting Machines
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa
karena telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu
syarat bagi mahasiswa untuk memenuhi tugas mata kuliah Tugas Akhir pada
Fakultas Teknik di Universitas Negeri Medan. Dalam penulisan tugas akhir ini,
dengan judul “Rancang Bangun Mesin Pencacah Rumput Pakan Ternak
Kapasitas 150 kg/jam”, penulis mengalami banyak hambatan yang disebabkan
oleh minimnya pengetahuan penulis dalam pengumpulan data dan dana yang
kurang mencukupi selama menyusun tugas akhir ini. Namun atas bantuan dari
berbagai pihak akhirnya penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan meski jauh
dari kesempurnaan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr.Harun Sitompul, M.Pd, sebagai Dekan Fakultas Teknik.
2. Bapak Prof. Dr. Sumarno, M.Pd, sebagai Wakil Dekan Bidang Akademik
Teknik Mesin.
3. Bapak Drs. Hidir Efendi, M.Pd, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin.
4. Bapak Drs. Selamat Riadi, MT, sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Mesin.
5. Bapak Drs. Robert Silaban, M.Pd, sebagai Ketua Prodi Teknik Mesin D3
6. Bapak Drs. Bonaraja Purba, M.Sisebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah banyak memberikan masukan, motivasi, dan petunjuk-petunjuk
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
iii
7. Bapak Prof. Dr. Siman, M.Pd, selaku dosen pembimbing akademik penulis.
8. Bapak dan Ibu Dosen beserta staf Pegawai Jurusan Teknik Mesin FTUNIMED
9. Teristimewa kepada Orangtua saya yang selalu menjadi penyemangat dan
doanya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Semua teman-teman saya yang selalu ikut serta dalam penyelesaian laporan
ini.
Dengan segala kerendahan hati melalui adanya tugas akhir ini, penulis menyadari
bahwa laporan tugas akhir ini tidak sepenuhnya sempurna, dikarenakan
keterbatasan pengetahuan, kemampuan serta pengalaman penulis.Sehubungan
dengan hal tersebut, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran dari
semua pihak yang bersifat membangun.Akhir kata, penulis mengucapkan
terimakasih. Penulis juga berharap tugas akhir ini bermanfaat dalam memperkarya
ilmu pendidikan.
Medan,
Maret 2016
Penulis
Linggom Lubis
NIM. 5113220024
iv
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
ABSTRACT ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
KATA PENGANTAR ...................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR ISI ................................................................................................................. v
DARTAR GAMBAR........................................................ Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL ............................................................ Error! Bookmark not defined.
DARTAR LAMPIRAN .................................................... Error! Bookmark not defined.
BAB I PENDAHULUAN ................................................. Error! Bookmark not defined.
A.
Latar Belakang .................................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Identifikasi Masalah ............................................. Error! Bookmark not defined.
C.
Batasan Masalah................................................... Error! Bookmark not defined.
D.
Rumusan Masalah ................................................ Error! Bookmark not defined.
E.
Tujuan .................................................................. Error! Bookmark not defined.
F.
Manfaat ................................................................ Error! Bookmark not defined.
BAB II LANDASAN TEORI ............................................ Error! Bookmark not defined.
A.
Kajian Teori ......................................................... Error! Bookmark not defined.
1.
Rumput gajah ( Pennisctum purpureum) ............ Error! Bookmark not defined.
2.
Mesin pencacah rumput .................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Tuntutan alat/Mesin Dari Sisi Calon Pengguna .... Error! Bookmark not defined.
C.
Analisis Morphologis Alat/Mesin Pencacah Rumput ....... Error! Bookmark not
defined.
D.
Gambaran Mesin Pencacah Rumput .................. Error! Bookmark not defined.
E. Teori Perancangan................................................... Error! Bookmark not defined.
1.
Daya Motor ....................................................... Error! Bookmark not defined.
2.
Poros .................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.
Sabuk-V (V-Belt) ............................................... Error! Bookmark not defined.
4.
Puli .................................................................... Error! Bookmark not defined.
5.
Baut ................................................................... Error! Bookmark not defined.
6.
Bantalan ............................................................ Error! Bookmark not defined.
BAB III KONSEP PERANCANGAN ............................... Error! Bookmark not defined.
v
A.
Diagram Alir Proses Perancangan ....................... Error! Bookmark not defined.
B.
Pemilihan bahan .................................................. Error! Bookmark not defined.
BAB IV PERENCANAAN KOMPONEN UTAMA ....... Error! Bookmark not defined.
A.
Gaya potong rumput gajah ................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Perencanaan daya penggerak .............................. Error! Bookmark not defined.
C.
Perencanaan sistem transmisi (puli dan sabuk-V) . Error! Bookmark not defined.
D.
Perencanaan V-belt.............................................. Error! Bookmark not defined.
E.
Perencanaan Poros .............................................. Error! Bookmark not defined.
F.
Perencanaan Baut ................................................ Error! Bookmark not defined.
G.
Perencanaan Bantalan ......................................... Error! Bookmark not defined.
H.
Uji Kinerja Mesin Pencacah Rumput ................. Error! Bookmark not defined.
I.
Prosedur Pengujian ............................................. Error! Bookmark not defined.
J.
Hasil Pengujian .................................................... Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................ Error! Bookmark not defined.
A.
Kesimpulan .......................................................... Error! Bookmark not defined.
B.
Saran .................................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ....................................................... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN
vi
DARTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Rumput Gajah ............................................................................................ 5
Gambar 2. Bagian –bagian Mesin Pencacah Rumput ............................................... 10
Gambar3. Motor Listrik ............................................................................................. 12
Gambar 4. Skema Motor Listrik ................................................................................ 13
Gambar 5. Konstruksi Penampang Sabuk V ............................................................. 17
Gambar 6. Konstruksi Penampang Sabuk V ............................................................. 18
Gambar 7. Perencanaan Sabuk V............................................................................... 20
Gambar8. Puli............................................................................................................. 21
Gambar 9.Baut ...................................................................................................22
Gambar 10. Tekanan Permukaan Pada Ulir ........................................................23
Gambar 11. Bantalan Gelinding .........................................................................25
Gambar 12. Diagram Alir Proses Perancangan ...................................................27
Gambar 13. Rangka Mesin .................................................................................32
Gambar 14. Poros ..............................................................................................33
Gambar 15. Casing Mesin Penutup Pisau ...........................................................34
Gambar 16. Analisa Gaya Potong Rumput Menggunakan Neraca Tekan ............36
Gambar 17. Analisa Gaya Potong Rumput Menggunakan Beban Berkala ..........37
Gambar 18. Gaya Yang Bekerja Pada Pisau .......................................................37
Gambar 19. Transmisi Mesin Pencacah Rumput ................................................38
Gambar 20. Torsi Yang Terjadi..........................................................................39
Gambar 21. Keterangan Rumus Perhitungan Sabuk V........................................40
Gambar 22. Sudut Kontak Antara Sabuk V dengan Puli Yang Digerakkan .........42
Gambar 23. Gaya yang Bekerja pada Poros ........................................................48
Gambar 24. Defleksi yang Terjadai pada Poros ..................................................49
Gambar 25. Gambar Poros yang Akan Dibuat ....................................................50
Gambar 26. Grafik Pengujian .............................................................................59
vii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Petimbangan perancangan Mesin Pencacah rumput ..................................... 8
Tabel 2.Analisis Morfologi Mesin Pencacah Rumput................................................. 9
Table 3. Faktor Koreksi Daya ..................................................................................... 15
Tabel 4. Tabel Pengujian Mesin ................................................................................. 58
Tabel 5. Hasil Efisiensi Kerja Mesin .......................................................................... 62
viii
DARTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Panjang Sabuk V Standart ..................................................................... 67
Lampiran 2. Cara pemilihan sabuk ............................................................................ 68
Lampiran 3. Transmisi Sabuk V ................................................................................ 69
Lampiran 4. Diameter Mininmum Puli yang Diijinkan dan Dianjurkan .................. 70
Lampiran 5. Faktor Koreksi K0 pada Sabuk .............................................................. 71
Lampiran 6. Tabel Bantalan Bola Gelinding ............................................................. 72
Lampiran 7. Macam-macam Bantalan Gelinding...................................................... 72
Lampiran 8. Faktor-faktor V,X,Y,X0 dan Y0 ............................................................. 73
Lampiran 9. Tabel Bantalan Untuk Permesinan dan Umurnya................................. 74
Lampiran 10. Baja konstruksi Umum Menurut JIS................................................... 72
ix
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Protein hewani merupakan salah satu nutrisi yang sangat dibutuhkan
manusia. Keberadaan protein hewani sangat berpengaruh bagi pertumbuhan,
kesehatan, dan kecerdasan manusia. Ternak sebagai sumber pangan (daging, telur,
dan susu) bagi manusia memberikan kontribusi yang besar terhadap pemenuhan
kebutuhan protein hewani (Direktorat Jendral Peternakan, 2008). Indonesia
dengan jumlah penduduk di atas 220 juta jiwa membutuhkan pasokan daging,
telur, dan susu yang sangat besar. Peternakan merupakan salah satu komoditas
pangan yang memberikan kontribusi yang cukup besar bagi devisa negara dan
harus dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan protein hewani. Pada
kenyataannya, target kebutuhan protein hewani asal ternak sebesar 6 g/kapita/hari
masih jauh dari terpenuhi (Urip Santoso, 2010).
Peternakan ruminansia (sapi, kerbau, kuda, kambing, dan domba) terutama
sapi, merupakan sumber daging dan susu terbesar. Akan tetapi peternakan
domestik belum sanggup mencukupi kebutuhan pasar, sehingga pemerintah harus
memenuhinya dengan cara impor. Seiring dengan laju jumlah penduduk, maka
pengembangan peternakan ruminansia terus digalakkan agar kebutuhan mampu
dicukupi.
Pakan memegang peranan yang sangat penting dalam rantai produksi
peternakan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekurangan pakan pada ternak
khususnya sapi dapat menurunkan berat badan 130-150 gram/ekor/hari,
tergantung jenis kelamin dan umur sapi. Sedangkan kecukupan pakan dapat
meningkatkan berat badan 430-510 gram/ekor/hari (Anonim, 1992). Ternak
ruminansia sendiri makanan pokoknya adalah hijauan. Pakan hijauan yang
dimaksudkan disini meliputi tanaman jagung, rumput king grass, rumput gajah.
Rumput harus disediakan peternak sebagai pakan utama ternak setiap
harinya. Pakan tambahan juga harus diberikan untuk menambah gizi agar daging
ternak lebih cepat berkembang. Pakan tambahan tersebut seperti bekatul,
ramuan, sentrat,
ketela, ampas tahu dan lainya. Peternak berinisiatif
1
2
mencampurkan rumput dengan pakan tambahan untuk menghemat biaya.
Sebelum dicampur rumput harus dirajang (dicacah) terlebih dahulu, agar dalam
proses pencampuran mudah dilakukan. Rumput yang sudah dirajang kemudian
dicampur dengan bekatul, potongan ketela, sentrat, sedikit ramuan, garam dan diberi
air secukupnya sesuai takaran.
Peternak setiap hari harus menyediakan rumput dalam jumlah yang cukup
banyak untuk dirajang sebagai bahan pakan ternak. Peternak dalam mencacah
rumput masih menggunakan sabit,sehingga apabila rumput dalam jumlah yang
cukup banyak maka dibutuhkan waktu dan tenaga yang lebih banyak.
Peternak membutuhkan alat bantu agar dalam proses mencacah atau
merajang rumput dapat menghemat waktu dan tenaga yang dikeluarkan,
sehingga dalam merajang atau mencacah diperlukan waktu yang singkat.
Sebuah alat pencacah rumput sangat dibutuhkan oleh peternak.
Secara umum mesin pencacah rumput terdiri dari motor yang
berfungsi sebagai penggerak, sistem transmisi, casing, poros rangka, dan pisau
perajang. Hal yang harus diperhatikan dalam pembuatan Mesin Pencacah
Rumput ini adalah bagaimana membuat mesin dengan rangka yang kuat, pisaunya
tajam sampai beberapa kali pemotongan, ergonomis, harganya terjangkau dan
mudah didapat di pasaran. Mesin atau alat pencacah pakan ternak tersebut
harus
berfungsi
secara
maksimal
sesuai
fungsi
dan kebutuhanya
merupakan hal yang paling utama.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka
permasalahan yang didapat adalah:
1. Bagaimana proses pencacahan rumput pada mesin pencacah tersebut?
2. Bagaimana bentuk pisau perajang agar mampu mencacah dengan baik?
3. Bagaimana sistem transmisi yang digunakan pada mesin pencacah
rumput tersebut?
4. Berapa daya sumber tenaga dan putaran penggerak yang akan digunakan pada
mesin?
3
5. Bagaimana rangka yang kokoh agar mampu menahan beban dan getaran yang
terjadi dari mesin?
6. Bagaimana tingkat keamanan mesin bagi pengunanya?
7. Bagaimana gambar kerja konstruksi modifikasi mesin?
8. Berapa biaya yang dibutuhkan untuk membuat mesin pencacah rumput?
C. Batasan Masalah
Mengingat luasnya permasalahan untuk menghasilkan mesin pencacah
rumput pakan ternak, maka permasalahan difokuskan pada proses pencacahan
pada mesin, rancangan mesin yang mampu menghasilkan kapasitas produk 150
kg/jam dengan hasil potongan seragam 1 cm, sistem transmisi, daya motor
penggerak, tingkat keamanan dan gambar kerja.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka tujuan perancangan
mesin pencacah rumput pakan ternak ini adalah :
1. Mengetahui proses pencacahan pada mesin pencacah rumput.
2. Mengetahui sistem transmisi pada mesin.
3. Mengetahui berapa daya motor listrik yang diperlukan mesin.
4. Mengetahui tingkat keamanan dari mesin.
5. Mengetahui gambar kerja mesin pencacah rumput.
E. Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah tersebut, maka tujuan perancangan
mesin pencacah rumput pakan ternak ini adalah :
a. Mengetahui proses pencacahan pada mesin pencacah rumput.
b. Mengetahui sistem transmisi pada mesin.
c. Mengetahui berapa daya motor listrik yang diperlukan mesin.
d. Mengetahui tingkat keamanan dari mesin.
e. Mengetahui gambar kerja mesin pencacah rumput.
4
F. Manfaat
Manfaat dari perancangan dan pembuatan mesin pencacah rumput
pakan ternak adalah sebagai berikut :
1. Bagi Mahasiswa
a. Sebagai suatu penerapan teori dan kerja praktek yang diperoleh saat
dibangku perkuliahan.
b. Mampu mengenalkan perancangan alat yang praktis dan ekonomis
kepada mahasiswa lainnya yang akan merancang, sehingga terinovasi
untuk menghasilkan produk baru yang lebih baik.
c. Melatih kedisiplinan serta kerjasama antar mahasiswa baik individual
maupun kelompok.
2. Bagi Universitas Negeri Medan
a. Sebagai bahan kajian di Jurusan Teknik Mesin dalam mata kuliah
bidang teknik mesin.
b. Merupakan perancangan alat yang perlu dikembangkan di kemudian
harisehingga menghasilkan mesin pencacah/perajang rumput yang lebih
baik.
3. Bagi Masyarakat
a. Terciptanya mesin ini, diharapkan membantu masyarakat peternak sapi
untuk mempermudah proses produksi perajangan rumput dengan waktu
yang lebih singkat dan tenaga yang lebih efisien.
b. Membantu dalam meningkatkan efectifitas dan efisiensi produksi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Hasil perancangan Mesin Pencacah Rumput adalah sebagai berikut :
1. Proses pencacahan mesin pencacah rumput menggunakan pisau berputar,
yaitu dengan menggunakan pisau berbentuk lurus
2. Sistem transmisi yang dipilih adalah transmisi tunggal yang terdiri dari
sepasang pulley berdiameter 2 inch untuk pulley motor dan 8 inch untuk
pulley yang digerakkan.
3. Kapasitas produksi Mesin pencacah rumput setiap 60 menit mampu
memotong rumput sebanyak ± 150 kg.
4. Mesin pencacah rumput menggunakan daya motor 1 Hp
5. Tingkat keamanan desain konstruksi mesin pencacah rumput berdasarkan
beberapa ketentuan dari hasil analisis teknik dapat dikategorikan baik karena
memenuhi beberapa syarat, antara lain:
a. Konstruksi poros akibat pembebanan pada mesin masih dalam batas aman,
karena defleksi yang terjadi masih dalam batas aman.
b. Sumber penggerak yang bebas polusi dan tidak bising.
c. Memenuhi syarat keselematan kerja bagi operator.
6. Gambar kerja modifikasi mesin pencacah rumput digunakan untuk proses
pembuatan mesin yang terdapat dalam lampiran
.
63
64
B. Saran
1. Proses penyempurnaan produk masih diperlukan untuk meningkatkan
efisiensi, usulan perbaikan rancangan mesin antara lain:
2. Dilihat dari segi sistem transmisi, putaran output mesin masih sangat besar
sehingga menjadikan hasil cacahan rumput menjadi sangat kecil-kecil.
Perbandinngan diameter pulley sebaiknya diperbesar untuk mengatasi
masalah tersebut.
3. Getaran pada casing masih terlalu besar sehingga harus diperlukan karet
peredam. Dalam memindahkan mesin masih kesulitan, sehingga perlu adanya
roda pada kaki rangka.
4. Sebaiknya sebelum penggunaan mesin tersebut selalu diasah terlebih dahulu
mata pisau untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
66
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Z. (1999). Elemen Mesin 1. Bandung: Refika Aditama.
Ambiyar. (2008). Teknik Pembentukan Pelat. Jakarta: Depdiknas.
http://sutanmuda.wordpress.com/ Budidaya-rumput-gajah-untuk-pakan-ternak/
Budiyanto.(2012). Tugas Akhir Perancangan Mesin Perajang Singkong.
Yogyakarta :Universitas Negeri Yogyakarta.
Juhana, Ohan, dan Suratman, M. (2000). Menggambar Teknik Mesin
denganStandar ISO. Bandung: Pustaka Grafika.
Sularso , Kyokatso Suga. (2002). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen
Mesin. Jakarta: Pradya Paramita