Prosedur Dan Pembuatan Mesin Pemarut Mini Dengan Kapasitas 50 Kg/Jam

KARYA AKHIR

PROSEDUR DAN PEMBUATAN

MESIN PEMARUT MINI DENGAN KAPASITAS

50 KG/JAM

OLEH :

035202039

HENDRA F PARDEDE

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH IJAZAH SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya Akhir ini dengan judul “PROSEDUR DAN PEMBUATAN MESIN PEMARUT MINI”.

Penyusunan laporan Karya Akhir ini dilakukan guna untuk menyelesaikan Studi di Program Studi Teknologi Mekanik Industri Universitas Sumatera Utara, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan.

Dalam kegiatan penulis untuk menyelesaikan Karya Akhir 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 :

1. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, Msc, sebagai Dosen Pembimbing penulis

2. Bapak DR.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU.

3. Mama tercinta yang telah banyak memberikan perhatian, nasihat, doa, dan dukungan baik moril maupun materil.

4. Abangku Alex dan kakak ipar serta kakakku Ipo dan Laurenza (Olen) yang selalu memberikan dukungan semangat dan selalu mendoakan penulis. 5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera

Utara.

6. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang izal, bang Syawal, bang Izhar Fauzi, bang Yono, bang ucok dan bang Marlon.

7. Rekan satu tim dalam pengerjaan karya akhir ini Elia Cosmas Bangun. 8. Rekan mahasiswa Koko wiradinata,SST, Wirya Prayudi,SST, Markus

ginting, SST, serta rekan-rekan stambuk ’03 yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu yang sudah banyak membantu.

9. Rekan satu Apartment di No 97 Pembangunan USU Jeffry, Ganda, Sir, Lae Rinto, serta rekan-rekan yang namanya tidak disebutkan satu-persatu yang sudah banyak memberi dukungan semangat.

10. My best friend Roy-Bien, Josh, Ono, Lae Madza, Vera, Nita, MerTum, and Mery yang selalu memberikan dukungan semangat dan selalu mendoakan penulis.

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, menghaturkan 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.

Medan, Oktober 2008 Penulis

NIM : 035202039 HENDRA F PARDEDE

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ...

DAFTAR ISI ...

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ... 1.2 Tujuan ... 1.3 Manfaat ... 1.4.Topik Bahasan ... 1.5.Metode Pengumpulan Data ... 1.6. Sistematika Penulisan ... 1.7 Metode perancangan ...

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gambaran Umum ... 2.2 Prinsip Kerja ... 2.3 Bagian-bagian Utama Mesin ... 2.4 Sistem Transmisi Sabuk dan Puli ... 2.5 Poros ... 2.6 Baut ... 2.7 Daya Motor Penggerak ... 2.8 Bantalan ...

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Material Yang diparut ... 3.2 Penetapan Kapasitas Mesin Pemarut ... 3.3 Perencanaan Sistem Transmisi ... 3.4 Spesifikasi Perencanaan ... 3.5. Proses pembuatan alat ... 3.5.1 Hopper... 3.5.2 Rangka dudukan... 3.5.3 Poros dan Pemarut ... 3.5.4 Perangkaian komponen ...

BAB IV ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN

BAGIAN-BAGIAN UTAMA

4.1 Daya Motor Penggerak ... 4.2 Sistem Transmisi Sabuk dan puli ... 4.3 Poros ... 4.4 Analisa Kekuatan Baut ... 4.5 Analisa umur bantalan ...

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 5.2 Saran ...

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Selama pembangunan jangka panjang hingga sekarang produk-produkmesin industri menunjukkan kemajuan sangat pesat, baik segi volume maupun keragaman produk yang dihasilkan. Perkembangan produk ini tidak hanya ditandai dengan terpenuhnya kepentingan masyarakat, tetapi juga mengarah kepada kemampuan dalam memasuki ekspor untuk meningkatkan devisa negara.

Komoditas pertanian di Indonesia cukup melimpah. Indonesia merupakan salah satu penghasil kelapa terbesar di dunia. Hal ini banyak bergantung dari sifat tanaman dan kemampuan petani dalam menangani hasil panennya. Untuk itu penanganan pasca panen hasil pertanian yang cepat harus dimaksimalkan, dengan maksud untuk mengurangi kerusakan maupun penyusutan yang erat kaitannya dengan kualitas dan kuantitas hasil olah atau hasil akhir yang akan dipasarkan.

Seiring dengan kemajuan teknologi tepat guna banyak ditemukan alat-alat teknologi yang diciptakan untuk mengolah hasil pertanian, hal ini disebabkan oleh meningkatnya hasil tani sehingga timbullah pemikiran untuk mengolah hasil tani tersebut sebelum dipasarkan, tujuannya tak lain untuk meringankan dalam pekerjaan.

Mesin pemarut adalah suatu hal yang penting dan meningkatkan observasi dalam penggunaan hasil kelapa, mesin ini dapat mempermudah kerja konsumen dalam pemakaian.

Pada saat sekarang ini banyak terdapat berbagai cara untuk memarut kelapa, yang pada umumnya hanya terbatas seperti hal pemarutan sebagai berikut:

1. Pemarutan dengan tangan (manual) 2. Pemarutan dengan mesin

Dalam hal ini pemprosesan buah kelapa membutuhkan waktu yang lama dan hasil yang diperoleh sangat terbatas. Melihat dan meninjau masalah yang dihadapi pemakai maka penulis membuat suatu peralatan yang lebih berguna dan efisien mempermudah dalam pengolahan buah kelapa.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari perancangan mesin pemarut kelapa adalah :

1. Untuk mewujudkan mesin pemarut kelapa yang mempunyai sistem sederhana, murah, mudah dioperasikan dan dipelihara, serta dapat meningkatkan penggunaan alat mesin tersebut.

2. Motivasi buat para petani kelapa untuk mengoptimalkan penggunaan alat ini.

1.3. Manfaat

Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :

1. Untuk mendukung pengembangan teknologi tepat guna bagi para industri kecil dan menengah.

2. Bagi para mahasiswa yang ingin dan tertarik untuk mengembangkan dari alat ini.

3. Penulis sendiri untuk menambah wawasan tentang proses pembuatan mesin pemarut mini dan mengaplikasikan ilmu yang didapat selama perkuliahan yang digunakan untukmerancang alat mesin pemarut mini.

1.4. Topik Bahasan

Akibat luasnya permasalahan yang terjadi pada perancangan ini, maka penulis menganggap perlu untuk membatasi masalah ini. Adapun masalah yang dibahas dalam rancang bangun ini adalah :

1. Mekanisme kerja alat pemarut

2. Perhitungan bagian-bagian utama, yaitu : a. Perhitungan daya motor

b. Perencanaan silinder utama c. Pemilihan sabuk pulley d. Perencanaan poros e. Perencanaan bantalan 3. Bagaimana cara pembuatannya

1.5. Metode Pengumpulan Data

Adapun metode pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini adalah :

1. Studi pustaka, yaitu mempelajari buku-buku referensi, literatur melengkapi teori-teori dalam laporan ini

2. Metode konsultasi, dengan pembimbing tugas akhir, maupun orang bengkel tempat penulis menyelesaikan rancang bangun ini

3. Melakukan survey lapangan, dengan melihat dan membandingkan mesin-mesin teknologi tepat guna yang telah ada

1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematis penulisan karya akhir ini adalah sebagai berikut:

I. Pendahuluan. Pada bab ini akan dibahas mengenai pengusaha Latar belakang, Tujuan dan Manfaat Perancangan, Sistematika Penulisan, Batasan Masalah dan Metode Pengumpulan data.

II. Tinjauan Pustaka. Pada bab ini akan dibahas mengenai mesin pemarut mini. Dasar-dasar perhitungan perancangan, perhitungan daya motor, sistem transmisi, puli, poros, bantalan.

III. Perhitungan Komponen Bagian-Bagian Utama. Bab ini membahas tentang berisikan perhitungan Daya motor, sistem transmisi berupa puli dan roda gigi, poros, bantalan.

IV. Kesimpulan. Pada bab ini akan memaparkan kesimpulan dari perancangan mesin pemarut mini.

Daftar Pustaka. Referensi yang mendukung karya akhir ini akan secara lengkap disajikan untuk kemudahan dalam mencari data maupun bahan kajian berikutnya.

Lampiran. Segala data hasil survey, data pendukung rancangan serta beberapa lampiran yang digunakan dalam penulisan Karya Akhir ini dilampirkan guna memudahkan dalam mencari maupun sebagai bahan kajian berikutnya.

1.7 Metode Perancangan

Metode yang dilakukan dalam perancangan yaitu penetapan sfesifikasi dan penetuan ukuran-ukuran utama serta dalam perencanaan ini penulis menentukan dan memilih material/bahan berdasarkan syarat-syarat yang harus dipenuhi material tersebut. Perumusan syarat-syarat tersebut ditentukan berdasarkan konstruksi mesin dan fungsi elemennya agar konstruksi itu dapat bekerja dengan baik dan layak.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Gambaran Umum

Mesin pemarut adalah suatu alat yang digunakan untuk membantu atau serta mempermudah pekerjaan manusia dalam hal pemarutan. Sumber tenaga utama mesin pemarut adalah tenaga motor, dimana tenaga motor digunakan untuk menggerakkan atau memutar alat parut melalui perantaraan sabuk.

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai mesin pemarut kelapa, mesin pemarut ini biasanya sering kita jumpai di warung-warung, pasar-pasar, dan di rumah makan.

Mesin pemarut ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Tempat Penampungan Hasil Parutan

Mesin pemarut ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Listrik : 120 watt, 220 volt

Putaran motor : 2280 rpm

Mesin pemarut ini bekerja secara kontiniu tanpa batas waktu. Cara kerja mesin pemarut ini yaitu motor penggerak dihidupkan maka pemarut berputar sesuai dengan kecepatan putarannya, lalu melakukan pemarutan pada kelapa dengan menempelkan buah kelapa yang akan diparut pada alat pemarut maka buah kelapa akan terparut.

Dalam hal pemarutan dilakukan oleh orang yang berpengalaman karena bisa berbahaya apabila dilakukan orang yang belum berpengalaman. Hasil yang diperoleh didalam pemarutan tidak begitu memuaskan, karena tidak semua bisa diparut dan batoknya bisa juga kena parut sehingga kelapa dan batoknya bisa bercampur karena sama-sama kena parut.

Sehingga dalam kesempatan ini penulis ingin membuat alat pemarut lain yang lebih efisien dan mudah digunakan, dimana konstruksi mesin/alat ini cukup sederhana dan memiliki keunggulan dari hasil yang diciptakannya bila dibandingkan dengan alat pemarut manual dan yang sebelumnya telah dibuat, karena dapat melakukan pekerjaan dalam jumlah yang banyak serta hasil yang diciptakannya lebih bagus dan cepat.

2.2. Prinsip Kerja

Seperti yang telah diterangkan di atas bahwa mesin pemarut adalah suatu alat yang digunakan untuk membantu manusia di dalam melakukan pekerjaannya. Sumber tenaga utama dari sistem pemarutan adalah tenaga motor, dimana putaran dari elektromotor diteruskan melalui puli yang akan memutar poros pemarut sehingga poros pemarut akan memarut bahan yang telah dimasukkan pada tempat pemarutan. Hasil parutan akan keluar pada corong penampung pada bagian bawah.

2.3. Bagian-bagian Utama Mesin

Adapun bagian-bagian utama dari mesin pemarut ini adalah : 1. Motor Listrik

Motor listrik merupakan sumber tenaga penggerak awal dari perancangan pada mesin ini. Pada dasarnya mesin mesin pemarut ini dipergunakan untuk rumah tangga dan pasar-pasar tradisional karena disamping efisien juga aman bagi pemakai.

2. Hopper

Hopper adalah bagian yang digunakan untuk memasukkan bahan yang akan di parut dan sekaligus sebagai wadah parutan. Bagian ini langsung berhubungan dengan alat parut.

3. Pemarut

Pemarut ini terbuat dari kayu yang berbentuk silinder kemudian ditambahkan berupa kawat-kawat atau paku-paku yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat memarut bahan karena gesekan antara bahan tersebut dengan kawat/paku. 4. Saluran Keluar Hasil Parut

Bagian ini merupakan tempat menyalurkan hasil parutan, dimana bagian ini diharapkan mampu dengan mudah menurunkan hasil parutan. Yang utama dari pembuatan bagian ini adalah bahannya licin sehingga bahan hasil parutan dapat dengan mudah meluncur turun, dan tahan terhadap korosi. Dalam pembuatan saluran keluaran hasil parut ini sebaiknya menggunakan bahan stainless steel. 5. Rangka Mesin

Rangka mesin merupakan bagian yang berfungsi untuk menopang seluruh komponen-komponen utama dari mesin pemarut. Jadi diharapkan rangka mesin ini mampu menahan kaseluruhan beban dan juga harus kokoh.

2.4. Sistem transmisi 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 2.1 diberikan berbagai proposi penampang sabuk-V yang umum dipakai.

Gambar 2.1 Ukuran penempang sabuk-V

Jika putaran puli penggerak dan yang digerakan berturut-turut adalah n1 (rpm) dan n2 (rpm), dan diameter nominal masing-masing adalah d1 (mm) dan D2 (mm). Karena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi i (i > 1), dimana :

1 2 2 1

d D n n

=

Kecepatan linier (v) sabuk-V (m/s) adalah :

1000 60×

= dn

v π

m m

r1 _R2

n1 n2

C

Penggerak _{Yang Digerakan}

Gambar 2.2 Panjang keliling sabuk Panjang sabuk rencana (L) adalah :

2 1 2 2

1 ( )

4 1 ) (

2

2 D d

C D

d C

L= +π + + − (Sularso;Elemen Mesin; Hal 170)

Dalam perdagangan terdapat bermacam-macam ukuran sabuk. Namun mendapatkan ukuran sabuk yang panjangnya sama dengan hasil perhitungan umumnya sukar. Didalam perdagangan nomor nominal sabuk-V dinyatakan dalam panjang kelilingnya dalam inchi.

Tabel 2.1 menunjukan nomor-nomor nominal dari sabuk standart utama. Tabel. 2.1 Panjang sabuk-V standart.

Nomor nominal Nomor nominal Nomor nominal Nomor nominal (Inchi) (mm) (Inchi) (mm) (Inchi) (mm) (Inchi) (mm)

10 254 45 1143 80 2032 115 2921

11 279 46 1168 81 2057 116 2946

12 305 47 1194 82 2083 117 2972

13 330 48 1219 83 2108 118 2997

14 356 49 1245 84 2134 119 3023

15 381 50 1270 85 2159 120 3048

16 406 51 1295 86 2184 121 3073

17 432 52 1321 87 2210 122 3099

18 457 53 1346 88 2235 123 3124

19 483 54 1372 89 2261 124 3150

20 508 55 1397 90 2286 125 2175

35 889 70 1778 105 2667 140 3556 36 914 71 1803 106 2692 141 3581 37 940 72 1829 107 2718 142 3607 38 965 73 1854 108 2743 143 3632 39 991 74 1880 109 2769 144 3658 40 1016 75 1905 110 2794 145 3683 (Sularso;Elemen Mesin; Hal 168)

Jarak sumbu poros C dapat dinyatakan sebagai :

8

) (

8 _{2 1} 2

2

d D b

b

C = + + − (Sularso;Elemen Mesin; Hal 170) Dimana :

) (

14 . 3

2L D₂ d₁

Sedangkan untuk besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk, digunakan rumus v

F F

Po=( ₁− ₂) (Sularso;Elemen Mesin; Hal 171)

µθ

e F F

= 2

1 _{(Sularso;Elemen Mesin; Hal 171)}

t b

F =σ_izin × × σ_izin = 2,5 – 3,3 N/mm Dimana : F

2

1

F

= gaya tarik pada sisi kencang (N) 2

b = Lebar sabuk spesifik (mm) = gaya tarik pada sisi kendor (N)

t = Tebal sabuk sfesipik (mm) e = 2,7182

μ = Koefesien anatar sabuk dan puli (0,3 – 0,6) θ = Sudut kontak antara sabuk dan puli (º) Besarnya sudut kontak adalah :

C d

D )

( 57

180°− 2 − 1

=

θ (Sularso;Elemen Mesin; Hal 173) C = Jarak sumbu poros (mm)

2.5. Poros

Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka perencanaan diameter porosnya adalah sebagai berikut :

3 . . 16 s d T π τ =

Supaya konstruksi aman maka τ_izin(τ_a)≥τ_timbul (kg/mm2

3 . . 16 s a d T π τ ≥ ) 3 1 . . 16       ≥ a s T d τ π 3 1 . 1 , 5       ≥ a s T d τ

Dimana : ds

T = Torsi (kg.mm)

= Diameter poros (mm)

τa = Tegangan izin (kg/mm

2

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

)

P fc Pd = .

Harga fc dapat dilihat pada tabel 2.5 dibawah ini :

Tabel 2.2 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

(Sularso;Elemen Mesin; Hal 7)

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

ω

Pd T =

n Pd

T

π

2

1000 60 102× × ×

=

n Pd

T =9,74×105×

Tegangan izin dapat dihitung sebagai berikut :

2

1 sf

sf

B a

× = τ

τ (Sularso;Elemen mesin;hal 8) Dimana : τ_B = Kekuatan tarik bahan (kg/mm2

Sf

) 1

SF = 5,6

= Faktor keamanan bahan, untuk bahan

S-C = 6,0

Dalam perencanaan diameter poros, ada faktor-faktor lain seperti faktor koreksi akibat momen puntir (Kt) dan faktor akibat beban lenturan (Cb), maka persamaan menjadi :

3 1

. . 1 , 5

   



 _{× ×}

≥ T Kt Cb

d

a s

τ (Sularso;Elemen mesin;hal:8)

Dimana harga Kt = 1,0 (jika beban halus)

1,0÷ 1,5 (Jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan) 1,5÷ 3,0 (Jika beban dikenakan dengan kejutan) Cb = 1,2÷2,3(jika tidak ada beban lentur maka Cb = 1)

2.6. 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 :

) 2 / (d_s

T

F=

Tegangan geser yang ditimbulkan adalah :

2

4 / d

F

k

×

=_π

τ

Dimana : τk = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm

2

d = Diameter luar baut (mm)

Tegangan geser izin didapat dengan :

2

1 fk

fk b ka

S S ×

= σ

τ

Dimana : Sfk1 Sfk

= Faktor keamanan (umumnya diambil 6) 2

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

= 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 :

2

4 / d

F

ka

× ≥_π

τ

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

1

t d

F P

× =

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 :

1

t d

F P_a

× =

Harga Pa dapat dilihat pada tabel 2.6 dibawah ini Tabel 2.3 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir

Bahan Tekanan permukaan yang diizinkan Pa (kg/mm2)

Ulir luar Ulir dalam Untuk pengikat Untuk penggerak Baja liat Baja liat atau perunggu 3 1

Baja keras Baja liat atau perunggu 4 1,3

Baja keras Besi cor 1,5 0,5

(Sularso;elemen mesin;hal 298) 2.7. Daya motor penggerak

Daya motor merupakan suatu pelengkap utama dalam melakukan suatu gerakan pada poros yang dihubungkan melalui puli dan sabuk. Daya motor dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan.

Daya motor penggerak dapat dihitung dengan dengan menggunakan rumus sebagai berikut ini :

P = T.ω Dimana : P = daya [watt]

T = momen puntir/torsi [Kg.mm]

ω = kecepatan sudut [rad/det] 2.8. Bantalan

Tujuan merencanakan bantalan adalah untuk mendapatkan umur bantalan. Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya disebut beban ekivalen

dinamis. Misalkan sebuah bantalan membawa beban radial Fr (kg) dan beban aksial Fa (kg), maka beban ekivalen dinamis P (kg) adalah :

YFa XVFr+

=

Pr (Sularso;Elemen Mesin; Hal 135) Dimana : X,V dan Y = faktor-faktor beban

Harga X,V dan Y dapat dilihat pada tabel 2.4 Tabel 2.4 faktor-faktor X,V dan Y

Jenis bantalan Beb an puta r pada cinci n dala m Beb an punt ir pada cinci n luar

Baris tunggal Baris ganda

e

Baris tunggal Baris ganda

Fa/VFr>e Fa/VFr≤eFa/VFr>e

V X Y X Y X Y Xo Yo Xo

Y o Bant alan bola alur dala m

Fa/Co = 0,014 =0,028 =0,084 = 0,11 = 0,17 = 0,28 = 0,42 = 0,56

1 1,2 0,56 2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00

1 0 0,56 2,3 0 1,9 0 1,7 1 1,5 5 1,4 5 1,3 1 1,1 5 1,0 4 1,0 0 0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44

0,6 0,5 0,6 0, 5 Bant alan bola sudu t

α = 20º = 25º = 30º = 35º = 40º

1 1,2 0,43 0,41 0,39 0,37 0,35 1,00 0,87 0,76 0,66 0,55 0 1,09 0,92 0,78 0,66 0,55 0,70 0,67 0,63 0,60 0,57 1,6 3 1,4 1 1,2 4 1,0 7 0,9 3 0,57 0,68 0,80 0,95 1,14 0,5 0,4 2 0,3 8 0,3 3 0,2 9 0,2 6 1 0, 84 0, 76 0, 66 0, 58 0, 52

Umur nominal L dapat ditentukan sebagai berikut :              =       = 10 / 3 3 / 1 3 , 33 , 3 , 33 , n f rol bantalan untuk n f Bola bantalan untuk n n

(Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)

Faktor umur :

Untuk kedua bantalan,fh

P C fn

= (Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)

Umur nominal Lh

    = = 10 / 3 3 / 1 500 , 500 , h h h h f f rol bantalan untuk f L Bola bantalan untuk adalah

(Sularso;Elemen Mesin; Hal 135)

Dimana C = Beban nominal dinamik spesifik (kg) P = Beban ekivalen dinamis (kg)

Harga C dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut : Tabel 2.5 Beban nominal dinamik spesifik

BAB III

PENETAPAN SPESIFIKASI

3.1 Material Yang Diparut

Peninjauan pada material yang diparut dilakukan dalam perencanaan mesin pemarut serbaguna. Material yang diparut adalah yang termasuk dalam kelapa, ubi, kunyit, jahe dan lain-lain.

3.2 Penetapan Kapasitas Mesin Pemarut

Kapasitas mesin pemarut direncanakan mampu menampung 50 Kg/jam bahan yang akan diparut dengan model poros pemarut bergerigi.

.

3.3 Perencanaan Sistem Transmisi

Untuk memindahkan putaran motor ke poros penggerak direncanakan menggunakan sistem transmisi sabuk dan puli dan disesuaikan dengan kebutuhannya. Dalam perencanaan mesin pemarut ini direncanakan putaran akhirnya adalah 700 rpm.

3.4 Spesifikasi Perencanaan.

Jenis Material : termasuk dalam kelapa, ubi, kunyit, jahe dan lain-lain

Kapasitas : 50 kg / jam

Selanjutnya adalah cara kerja mesin pemarut:

1. Bahan yang akan diparut dibersihkan terlebih dahulu, kemudian dimasukan pada bagian cerobong pemasukan.

2. Putaran pada poros pemarut akan memarut, bahan yang telah masuk dan akan dikeluarkan melalui cerobong pengeluaran.

3. Putaran pada poros adalah putaran yang dihasilkan dari putaran pada motor penggerak yang ditransmisikan melalui sabuk dan puli.

3.5. Proses pembuatan alat

3.5.1 Hopper

Hopper adalah bagian yang digunakan untuk tempat memasukkan bahan yang akan diparut dan keluar sekaligus sebagai wadah parutan. Bagian ini langsung berhubungan dengan alat parut.

Alat ini terbuat dari bahan plat besi, kemudian dibentuk sesuai dengan model yang diinginkan.

3.5.2 Rangka dudukan

Rangka dudukan terbuat dari plat profil L ukuran 40 dirangkai sedemikian rupa sesuai dengan ukuran rancangan dan dilas satu sama lain. Rangka dudukan sebagai tempat dudukan hopper, motor listrik. Adapun spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi dilihat pada tabel 3.3 dibawah ini.

Tabel 3.3 Spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi

Bagian Bahan Ukuran

Rangka Dudukan Pelat Profil L L40

Puli Besi Cor 3 inchi (1buah), 6 inchi (1buah)

3.5.3 Poros dan pemarut

Poros terbuat dari bahan baja S50C dengan diameter 20 mm dan panjang 400 mm. Pemarut terbuat dari kayu jati dengan diameter 60 mm dan panjang kayu 170 mm. Kayu jati pemarut dibubut untuk membuat lubang sebagai tempat dudukan poros. Kemudian kayu pemarut dipasangin paku dengan ukuran ¾ inchi yang berfungsi sebagai alat pemarut.

Alat ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Tabel 3.4 Spesifikasi data poros dan kayu pemarut

Bagian Bahan Ukuran

Poros S50C Ø20 mm × 400 mm

Pemarut Kayu jati Paku

Ø60 mm × 120 mm ¾ inchi

3.5.4 Perangkaian komponen

Perangkaian komponen yang dimaksud perangkaian komponen transmisi yang meliputi puli dan sabuk. Puli dengan diameter 3 inchi dipasang pada poros motor, kemudian diikat dengan baut. Puli dengan diameter 6 inchi dipasang pada poros pemarut diikat dengan baut. Menghubungkan komponen yang telah dirangkai pada dudukannya masing-masing dan dihubungkan dengan menggunakan belt yang telah direncanakan, seperti yang ditunjukan pada gambar :

BAB IV

ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN

BAGIAN-BAGIAN UTAMA

4.1 Daya Motor Penggerak

Daya motor yang dipergunkan untuk menggerakan poros pemarut perlu diperhitungkan. Daya pada poros pemarut adalah daya yang dibutuhkan pada motor penggerak dibagi dengan effisiensi mekanismenya. Pada spesifikasi perencanaan, kapasitas mesin pemarut (m) adalah 50 kg dan putaran poros pemarut direncanakan 700 rpm, kecepatan sudut bejana dapat dihitung sebagai berikut :

96 , 43 60 6 , 0 700 . . 2 = × = π ω rad/s

Untuk harga μs

Diameter poros pemarut yang telah direncanakan adalah 2 cm = 0,02 m, maka besarnya torsi dapat dihitung sebagai berikut :

dapat lampiran 04 , 0 2 02 , 0 4 = × =

T kg.m

Besarnya daya pada poros penggerak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

034 , 0 0 , 2 102 96 , 43 04 , 0 = × × =

P kW

Daya motor penggerak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

18 , 0 1836 , 0

034 , 0

= =

m

P kW

Effesiensi mekanisme total 0,1836 kW

Jadi besarnya daya motor penggerak (Pm) = 0,18 kW = 0,135

Dengan demikian daya motor yang digunakan sesuai dengan perencanaan yaitu ¼ Hp (sesuai dengan yang ada dipasarkan).

Hp=0,14 Hp

4.2 Sistem Transmisi sabuk dan puli

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

1. puli motor penggerak Ø 3’’ ( 76,2 mm ) 2. puli pemarut Ø 6’’ (152,4 mm )

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

2 1 1

d d x n

n= ...(Khurmi,1980.hal 675)

Dimana : d₁ = diameter puli penggerak

n₁ = putaran puli penggerak

d₂ = diameter puli yang digerakkan

Putaran pada puli pemarut adalah : 2 1 1 2 d d x n n =

= 1400 × 4 , 152 2 , 76

= 700 rpm

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

4 , 141 11 4 , 152 1

1 =dk −t = − =

dp mm 2 , 65 11 2 , 76

2 = − =

dp mm

Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : 179 , 5 1000 60 700 4 , 141 = × × × =π

v m/s

Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka 8 , 282 4 , 141

2× =

= rencana

C mm

Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut :

98 , 910 ) 2 , 76 4 , 141 ( 8 , 282 4 1 ) 2 , 76 4 , 141 ( 2 8 , 282

2 − 2 =

× + + + × = π L mm

Dari tabel 2.1 dapat dipilih panjang sabuk standart adalah 36 inchi, maka jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut :

52 , 286 8 ) 2 , 76 4 , 141 ( 8 69 , 1138 69 ,

1138 2 2

= − + + = C mm

Menurut sularso

C dp Dp

L− − ≥

2 , 2 286,52

6 , 90 4 , 141 98 ,

910 − − ≥ , baik

2

dk Dk

C > + , 286,52> 108,8 = baik

4.3 Poros

4.3.1 Analisa kekuatan poros pada motor penggerak

Poros pada motor penggerak berdiameter 15 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (σB) = 48 kg/mm

2

a σ

, maka adalah :

4 2 6

48 2

1× = × =

=

Sf Sf

B

a σ

σ kg/mm2, τa =0,5×4=2 kg/mm Untuk daya perencana (Pd) adalah :

2 373 , 0 50 , 0 25 , 0 2 . = × = =

= fcP Hp Hp

Pd kW

Torsi (kg.mm) adalah :

5 , 259 1400 373 , 0 10 74 ,

9 × 5 =

=

T kg.mm

Tegangan geser yang timbul :

392 , 0 15 5 , 259 1 , 5 . 1 , 5 3 3 = × = = s d T τ kg/mm

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena 2

τ τ >a

4.3.2 Analisa kekuatan poros pada puli pemarut

Poros pada puli pemarut adalah poros pemutar parutan berdiameter 20 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S50C dengan kekuatan tarik (σ_B) = 62 kg/mm2

maka ,

a

σ adalah :

16 , 5 2 6 62 2

1× = × =

= Sf Sf B a σ

σ kg/mm2,τ_a =0,5×5,16=2,58kg/mm Untuk daya perencana (Pd) adalah :

2 1492 , 0 2 , 0 40 , 0 25 , 0 2 . = × × = =

= fcP puli Hp Hp

Pd η kW

Torsi (kg.mm) adalah :

756 , 155 933 1492 , 0 10 74 ,

9 × 5 =

=

T kg.mm

Tegangan geser yang timbul :

099 , 0 20 756 , 155 1 , 5 . 1 , 5 3 3 = × = = s d T τ kg/mm

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena 2

τ τ >a

4.4 Analisa Kekuatan Baut

Baut disini berfungsi untuk pengikat poros terhadap puli, maka daya perencana untuk tiap-tiap baut :

2 , 0 4 , 0 25 , 0 2 . .

1 = fcP Puli = × × =

Pd η Hp = 0,1492 kW

1492 , 0 2

1 = Pd =

Untuk torsi (kg.mm) : 3386 , 102 1400 1492 , 0 10 74 , 9 10 74 , 9 5 1 1 5

1 = × = × =

n Pd

T kg.mm

3386 , 102 2

1 =T =

T kg.mm

Gaya tangensial (F) dapat dihitung dari persamaan :

6451 , 13 ) 2 / 15 ( 3386 , 102 ) 2 / ( 1

1 = = =

s

d T

F kg

6451 , 13 1

2 =F =

F kg

Tetapi dalam perencanaanya ukuran semua baut pengikat disamakan dengan ukuran ulir W ¼ , maka tegangn geser yang timbul dapat dihitung dari persamaan :

8788 , 3 350 , 6 4 / 7789 , 122 4

/ × 2 = × 2 =

= π π τ d F

k kg/mm

Untuk F diambil gaya yang paling besar dan d dapat dilihat pada lampiran. Bahan

baut diperkirakan dari baja liat 0,32 %C

2

58

= B

σ kg/mm2 dan Sf = 7, maka 2857 , 8 7 58 = = a

σ kg/mm

1429 , 4 2857 , 8 5 ,

0 × =

= a τ

2

kg/mm Jadi kontruksi aman karena

2

τ τ >a

4.5 Analisa umur bantalan

Tanda minus menunjukan arah gaya kebawah.

Bila diasumsikan tidak ada beban secara aksial (Fa), maka beban ekivalen dinamisnya adalah :

XVFr

= Pr

Untuk X diambil 0,56 dan V = 1,2 (lihat tabel 2.4) 0684 , 7 5184 , 10 2 , 1 56 ,

0 × × =

=

P kg

Faktor kecepatan dapat dihitung dengan persamaan :

2862 , 0 1420 3 , 33 3 1 =       = fn

Faktor umur (fh) :

P C f fh= _n

Untuk nilai C dapat dilihat pada tabel (2.5), maka : 5441 , 44 0684 , 7 1100 2862 ,

0 × =

= h

f

Umur nominal (Lh) :

7

3 _{4,5 10}

5441 , 44

500× = ×

=

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

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

1. Spisifikasi Perencanaan

a. Material yang diparut kelapa, ubi, kunyit, jahe dan lain-lain

b. Kapasitas mesin 50 kg

c. Sistem transmisi Sabuk dan Puli 2. Konstruksi alat

a. Daya motor penggerak ¼ Hp b. Putaran motor penggerak 1400 rpm c. Putaran pemarut 700 rpm d. Ukuran poros pemarut 60 mm e. Bahan poros pemarut kayu

f. Rangka dudukan Pelat Profil L 40 3. Sistem transmisi

a. Sistem transmisi Sabuk dan Puli b. Ukuran puli 3 dan 6 inchi c. Ukuran sabuk Tipe B 36 inchi

4. Poros dan bantalan

a. Diameter poros pemarut 20 mm

b. Bantalan poros Bantalan gelinding No. 6204 5. Proses perakitan

Proses perakitan alat harus disesuaikan dengan gambar kerja yang telah dibuat dan proses sambungan rangka dilakukan dengan pengelasan.

5.2 Saran

1. Sebaiknya digunakan bahan untuk corong masukan dan keluaran yang lebih baik seperti stainlesstell untuk menghindari korosi.

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

3. Setelah menggunakan mesin sebaiknya pemarut dibersihkan sebelum sisa dari hasil parutan menjamur.

4. Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban. 5. Berikanlah pelumasan pada bagian tertentu, khususnya pada bantalan.

DAFTAR PUSTAKA

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

2. Timoshenko,S. Dasar-dasar Perhitungan Kekuatan Bahan, Penerbit Restu Agung.

3. J. La Heij. Ilmu menggambar bangunan mesin. Cetakan ke-8. PT. Pradya paramitra. Jakarta. 1999.

4. Shigley, Joseph E. Perencanaan Teknik Mesin. Edisi ke-4. Erlangga. Jakarta. 1983.

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

LAMPIRAN Lampiran A-1 Ukuran ulir Withworth

Lampiran A-2 Konversi satuan AS yang umum ke satuan SI

(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373)

Lampiran A-3 Konversi satuan SI ke satuan AS yang umum

Lampiran A-4 Daftar Daya Motor dan Putaran

Daya Motor (Hp) Putaran (rpm) Daya Motor (Hp)

Putaran (rpm)

0,25

2020

7,50

2065

1000 1435

925 955

0,50

2070

10,00

2076

1405 1440

925 900

0,75

2005

15,00

2000

1405 1400

925 955

1,00

2700

20,00

2020

1400 1455

925 955

1,50

2010

25,00

2020

1470 1460

925 975

2,00

2005

30,00

2925

1000 1155

940 970

3,00

2705

40,00

2940

1405 1400

940 975

4,00

2005

50,00

2040

1420 1470

960 900

5,50

2090

60,00

2940

1420 1400

Lampiran A-5 Baja karbon JIS G 4051

(

(Sularso, elemen mesin hal 330)

Lampiran A-6 Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS)

Lambang Perlakuan Panas Diameter (mm) Kekuatan Tarik (kg/mm2 Kekerasan )

HRC

(HR

H

B)

B

S35C-D

Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80

58 - 79 53 – 69

(84) - 23 (73) - 17

- 144 - 216 Tanpa

dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

63 - 82 58 – 72

(87) - 25 (84) - 19

- 160 - 225 S45C-D

Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80

65 – 86 60 – 76

(89) - 27 (85) - 22

- 166 - 238 Tanpa

dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

71 – 91 66 – 81

12 - 30 (90) - 24

- 183 - 253 S55C-D

Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80

72 – 93 67 – 83

14 - 31 10 - 26

- 188 - 260 Tanpa

dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

80 – 101 75 – 91

19 - 34 16 - 30

- 213 - 285 (Sularso;Elemen Mesin;hal:330)

4. Poros dan bantalan

a. Diameter poros pemarut 20 mm

b. Bantalan poros Bantalan gelinding No. 6204 5. Proses perakitan

Proses perakitan alat harus disesuaikan dengan gambar kerja yang telah dibuat dan proses sambungan rangka dilakukan dengan pengelasan.

5.2 Saran

1. Sebaiknya digunakan bahan untuk corong masukan dan keluaran yang lebih baik seperti stainlesstell untuk menghindari korosi.

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

3. Setelah menggunakan mesin sebaiknya pemarut dibersihkan sebelum sisa dari hasil parutan menjamur.

4. Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban. 5. Berikanlah pelumasan pada bagian tertentu, khususnya pada bantalan.

DAFTAR PUSTAKA

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

2. Timoshenko,S. Dasar-dasar Perhitungan Kekuatan Bahan, Penerbit Restu Agung.

3. J. La Heij. Ilmu menggambar bangunan mesin. Cetakan ke-8. PT. Pradya paramitra. Jakarta. 1999.

4. Shigley, Joseph E. Perencanaan Teknik Mesin. Edisi ke-4. Erlangga. Jakarta. 1983.

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

6. Suhardiyono, 1. Tanaman Kelapa. Yogyakarta. 1988.

LAMPIRAN Lampiran A-1 Ukuran ulir Withworth

Lampiran A-2 Konversi satuan AS yang umum ke satuan SI

(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373) Lampiran A-3 Konversi satuan SI ke satuan AS yang umum

(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373)

Lampiran A-4 Daftar Daya Motor dan Putaran Daya Motor (Hp) Putaran (rpm) Daya Motor

(Hp) Putaran (rpm) 0,25 2020 7,50 2065

1000 1435

925 955

0,50

2070

10,00

2076

1405 1440

925 900

0,75

2005

15,00

2000

1405 1400

925 955

1,00

2700

20,00

2020

1400 1455

925 955

1,50

2010

25,00

2020

1470 1460

925 975

2,00

2005

30,00

2925

1000 1155

940 970

3,00

2705

40,00

2940

1405 1400

940 975

4,00

2005

50,00

2040

1420 1470

960 900

5,50

2090

60,00

2940

1420 1400

Lampiran A-5 Baja karbon JIS G 4051

(

(Sularso, elemen mesin hal 330)

Lampiran A-6 Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS) Lambang Perlakuan Panas Diameter (mm) Kekuatan Tarik (kg/mm2 Kekerasan )

HRC

(HR

H B)

B

S35C-D

Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80

58 - 79 53 – 69

(84) - 23 (73) - 17

- 144 - 216 Tanpa

dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

63 - 82 58 – 72

(87) - 25 (84) - 19

- 160 - 225 S45C-D

Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80

65 – 86 60 – 76

(89) - 27 (85) - 22

- 166 - 238 Tanpa

dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

71 – 91 66 – 81

12 - 30 (90) - 24

- 183 - 253 S55C-D

Dilunakkan 20 atau kurang 21 – 80

72 – 93 67 – 83

14 - 31 10 - 26

- 188 - 260 Tanpa

dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80

80 – 101 75 – 91

19 - 34 16 - 30

- 213 - 285 (Sularso;Elemen Mesin;hal:330)