Analisa desain mekanisme penyayatan

4.2. Analisa desain mekanisme dan perancangan mesin

Proses pengupasan biji buah asam terdiri dari tiga tahap mekanisme kerja yaitu: mekanisme penyayatan, mekanisme pengupas dan mekanisme pemisah biji. Berdasarkan hasil uji dan analisa hitung maka dapat diperoleh data-data yang dapat disajikan pada Tabel 8. Tabel 8. Hasil analisa pengujian dan hitung pada mekanisme pengupas buah asam Mekanisme Metode analisa Bagian analisa Hasil Rata-rata Analisa hitung Panjang busur 4.3 cm Penyayatan Analisa hitung Sudut putar pisau 145 Analisa hitung Asam pada area sayatan 19 gram Pengujian model alat Daya 146-170 watt Pengujian model alat Torsi 1.35-1.65 N Pengujianhitung Kebutuhan gaya sayatan 1-1.10 N Pengujian model alat Kapasitas sayatan 6 kgjam Pengujian model alat Efisiensi sayatan 69 Analisa hitung Gaya gesek 0,16 N Analia hitung Gaya normal 0,23 N Pengupas Analisa hitung Panjang kontak silinder 5-6 cm Analisa hitung Luas bidang kontak 3,2 cm Pengujian model alat Daya 134-149 watt Pengujian model alat Torsi 1.17-1.45 Pengujian Hitung Gaya pengupas 1.8-2.1 N Pengujian model alat Kapasitas pengupas 4.5 kgjam Pengujian model alat Efisiensi 65 Pemisah Analisa hitung Kecepatan translasi biji asam 3.14 gramdetik Biji asam Analisa hitung Luas daerah alir biji asam 0.19 cm Analisa hitung Kapasitas 0,17 gramdetik Berdasarkan hasil pengujian dan analisa hitung pada parameter-parameter tersebut di atas dapat dijadikan sebagai referensi dalam desain mesin.

4.2.1. Analisa desain mekanisme penyayatan

Analisis gaya penyayatan berdasarkan skema mekanisme penyayatan dari pisau ulir tandem yang dibentangkan pada Gambar 10 menunjukkan jarak pisau Px dan jarak sayatan arah sejajar poros ulir Py yang dapat dihitung sebagai berikut : Pisau ulir yang digunakan dalam penelitian ini ada 2 buah yakni ulir 1 dan ulir 2. Kedua pisau tersebut mempunyai spesifikasi yang sama yakni d : 3,4 cm, L :1,5 cm dan α : 45 o . Dengan demikian nilai X, P x dan θ dari pisau ulir dengan k : 2 dapat dihitung sebagai berikut : • Panjang busur Jarak antar pisau cm X= 15tan45-2 cm 4,3 2 3,14x3,4 = • Jarak antar pisau cm cm 5,3 2 3,14x3,4 X P = =           • Sudut terhadap jarak antar pisau o 360 x πd x P px θ         = o 178 o 360 x 3,14x3,4 5,33 = =         Jumlah titik sayatan J TP berdasarkan sudut putar piasau ulir θ yaitu hubungan antara X dan θ tersebut dapat dihitung sebagai berikut: θ x 145 x360 3,14x3,4 2 2x3,14x3,4 15x1 = − =                           • Kecepatan titik sayatan linier ulir V BK Kecepatan linier ulir diperoleh dari : V BK = penyayatan waktu penyayatan Kapasitas = menit 60 kg 6 atau detik 3600 gram 60 = 0,01 gram detik • Kecepatan titik sayat searah poros ulir V py Kecepatan titik sayat searah poros ulir diperoleh dari : jika : sudut β = 45 , 45 tan gramdetik 0,01 py V = = 0,01 gramdetik Maka kecepatan titik sayatan searah poros sayat yaitu : 0,01 mdetik • Sudut yang dibentuk titik sayatan aktual terhadap pisau 1 0,01 0,01 β tan = = 1 0,01 0,01 β cos = = • Kecepatan titik sayatan aktual gramdetik jika V BK : kecepatan linier pisau ulir 0,01mdetik R : Jari-jari ulir 1,5 cm ω : kecepatan sudut raddetik V PY : kecepatan titik sayatan searah poros ulir 0,01 mdetik α : sudut sayat pisau 45 β : sudut yang dibentuk titik-titik sayatan aktual terhadap pisau ulir 45 V pa : kecepatan titik-titik sayat aktual 0,01 mdetik gramdetik 0,01 0,7 0,01 45 cos 0,01 Pa V = = = • Gaya penyayatan buah asam F P Gaya penyayatan ditentukan oleh : 1 jumlah buah asam pada luas sayatan J B , 2 jumlah titik sayatan J TP , dan 3 gaya puncak sayatan spesifik arah tangensial F pt . Bentuk bidang lintasan titik sayatan dari pisau ulir ini adalah jajaran genjang sehingga luas bidang tersebut dapat dihitung sebagai berikut : L ltp = 0,01 x 180 x 36 = 64,8 mm 6,4 cm J B = 0,01 x 180 x 36 x0,3 = 19,4 gram jika L ltp : luas bidang lintasan titik sayatan 6,4 cm C R : jarak yang ditempuh oleh satu titik sayatan pada satu ulir ke ulir berikut 36 mm 3,6 cm t : waktu 180 detik J B : jumlah asam pada luas area sayatan 19 gram K r : Kerapatan densitas buah asam 0,3 gram • Densitas buah asam gramdetik K r = mm 40 x mm 50 volome kgjam 6 = mm 40 x mm 50 volome gramdetik 60 = cm 200 gramdetik 60 = 0,3 gramdetik • Gaya yang diperlukan untuk penyayatan buah asam F P : Terdapat sejumlah gaya yang bekerja pada saat penyayatan buah yaitu : gaya gesek pisau dengan buah asam, gaya untuk mendorong buah asam, dan gaya akibat tahanan penyayatan buah asam itu sendiri. Ketiga gaya tersebut tercakup ke dalam gaya puncak penyayatan spesifik arah tangensial F pt saat pengukuran yang besarnya 1 Newton. F P = 0,01 x 180 x 3,6 x 0,3 x 3,4 x 3 x 1 = 1,98 Newton • Gaya sesaat yang diperlukan untuk sayatan adalah turunan dari Persamaan: F p = 0,01 x 3,6 x 0,3 x 3,4 x 3 = 1,10 Newton. 1,10 N merupakan hasil analisis hitungan Fpt, ternyata selisihnnya tidak terlalu beda dengan hasil pengukuran Jika F P : gaya penyayatan buah asam Newton J TP : jumlah titik sayatan setiap saat adalah 3 titik sayatan F pt : gaya puncak penyayatan spesifik arah tangensial terhadap mata pisau 1,10 Newton • Kapasitas pisau penyayat Kapasitas penyayat adalah jumlah polong buah asam yang digunakan pada corong pengumpan dalam waktu tertentu pada setiap perlakuan. kgjam 6 detik 180 detik 3600 0,3kgx = = • Efisiensi pisau penyayat Efisiensi penyayat adalah perbandingan antara polong buah asam tidak tersayat terhadap polong buah asam total dikali 100 x100 gram 300 gram 91,97 1 − = = 69

4.2.2. Analisa desain mekanisme pengupasan