PERANCANGAN MESIN PENGGILING GIPSUM KAPASITAS 25 KG/JAM DENGAN PENGGERAK ENERGI MATAHARI (SOLAR CELL)

i PERANCANGAN MESIN PENGGILING GIPSUM KAPASITAS 25 KG/JAM DENGAN PENGGERAK ENERGI MATAHARI (SOLAR

CELL₎

SKRIPSI Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin

SYAFRILULLAH GIARTA HERLIANTOMMY NIM: 201010120311117

PEMBIMBING I : Ir. Daryono, MT PEMBIMBING II : Ir. Ali Mokhtar, MT

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014

ii LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI

PERANCANGAN MESIN PENGGILING GIPSUM KAPASITAS 25 KG/JAM DENGAN PENGGERAK ENERGI MATAHARI (SOLAR

CELL₎

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin

Oleh:

Syafrilullah Giarta Herliantommy

201010120311117

Diterima dan Disetujui pada tanggal 9 Agustus 2014 Dosen Pembimbing I

Ir. Daryono, M.T.

Dosen Pembimbing II

Ir. Ali Mokhtar, M.T

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

iii UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

BERITA ACARA

PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR

Nama : Syafrilullah Giarta H. No.Induk :201010120311117 No. ST. Pemb. TA : E.2/123/FT/UMM/III/2013 ST. Keluar : 24 Maret 2014 Judul : Perancangan Mesin Penggiling Gipsum Kapasitas 25 kg/jam Dengan Penggerak Energi Matahari (Solar Cell)

Mengetahui, Malang, 9 Agustus 2014

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing I

Ir., MT Ir. Daryono, MT

Minggu Kegiatan Uraian Asistensi TTD Dosen Pembimbing I

1-3

Judul TA & BAB I (pendahuluan,

latar belakang, tujuan)

Persetujuan Judul & Konsultasi Bab I

ACC Bab I 4-5 BAB II (Tinjauan

Teori)

Konsultasi Bab II ACC Bab II 6-7 BAB III

(Metodologi)

Konsultasi Bab III ACC Bab IV 8-10

BAB IV (perhitungan &

pembahasan)

Konsultasi Bab IV ACC Bab II

11-12 (Kesimpulan dan Seminar)

Konsultasi Bab V & Seminar Hasil

iv UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

BERITA ACARA

PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR

Nama : Syafrilullah Giarta H. No.Induk :201010120311117 No. ST. Pemb. TA : E.2/123/FT/UMM/III/2013 ST. Keluar : 24 Maret 2014 Judul : Perancangan Mesin Penggiling Gipsum Kapasitas 25 kg/jam Dengan Penggerak Energi Matahari (Solar Cell)

Mengetahui, Malang, 9 Agustus 2014

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Daryono, MT Ir. Ali Mokhtar, MT

Minggu Kegiatan Uraian Asistensi TTD Dosen Pembimbing II

1-3

Judul TA & BAB I (pendahuluan,

latar belakang, tujuan)

Persetujuan Judul & Konsultasi Bab I

ACC Bab I 4-5 BAB II (Tinjauan

Teori)

Konsultasi Bab II ACC Bab II 6-7 BAB III

(Metodologi)

Konsultasi Bab III ACC Bab IV 8-10

BAB IV (perhitungan &

pembahasan)

Konsultasi Bab IV ACC Bab II

11-12 (Kesimpulan dan Seminar)

Konsultasi Bab V & Seminar Hasil

v LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah :

Nama : Syafrilullah Giarta Herliantommy

Nim : 201010120311117

Tempat / Tanggal Lahir : Malang / 23 April 1992

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas Akhir dengan Judul :

“ Perancangan Mesin Penggiling Gipsum Kapasitas 25 kg/jam Dengan Penggerak Energi Matahari (Solar Cell) “

Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik disuatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian atau keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka. 2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir inbi dapat dibuktikan terdapat

unsur-unsur “PLAGIASI”, saya bersedia “TUGAS AKHIR INI DIGUGURKAN” dan “GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN”, serta diproses sesuai ketentuan yang berlaku.

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya.

Malang, 9 Agustus 2014 Penulis,

vi

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rohmat, taufik dan hidayah-nya pada penyusun sehingga dapat menyelasaikan Tugas akhir ini.

Didalam penyusun tugas akhir ini sering mengalami kesulitan dan hambatan, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan itu bias dihadapi dan teratasi. Oleh karena itu sangat tepatlah bila penyusun pada kesempatan kali ini untuk menyampaikan terima kasih atas jasa baik yang selama ini penyusun terima, baik nasehat, petunjuk serta bimbingan dan saran yang berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas akhir ini. Rasa terima kasih ini penyusun sampaikan kepada :

1. Bapak Sudarman, Ir. MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

2. Bapak Daryono, Ir. MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

3. Bapak Ir. Daryono, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 4. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan

masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini.

5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung maupun tidak langsung.

vii 6. Serta kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materi maupun non materi, mendo`akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan.

7. Kawan-kawan sebimbingan, serta teman-teman seangkatan TM 2010 kelas A-D. 8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak

Dalam penyusunan tugas akhir ini, penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan baik dalam penyusunan data maupun dalam pembahasannya. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penyusun harapkan demi sempurnanya Tugas akhir ini.

Semoga Allah SWT memberikan balasan kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga Tugas akhir bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.

Penulis

viii DAFTAR ISI

COVER ... i

POSTER ... ii

LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI ... iii

BERITA ACARA ... iv

LEMBARAN PERYATAAN ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR PUSTAKA ... 70

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1.Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Perancangan ... 2

1.4. Batasan Masalah... 2

BAB II ... 3

TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1. Pengetahuan Umum Tentang Gips... 3

2.2. Macam Kontruksi Mesin Penggiling ... 5

2.2.1.Mesin Penggiling I ... 5

2.2.2. Mesin Penggiling II ... 6

2.2.3. Mesin Penggiling III ... 7

2.3.Teori Penghancuran Gips ... 8

ix

2.5.Perhitungan Puli ... 10

2.6.Perhitungan Sabuk ... 13

2.7.Perancangan Poros ... 19

2.8. Perencanaan pasak ... 23

2.9. Perancangan Bantalan ... 25

2.10. Parameter Solar Cell ... 28

BAB III ... 29

METODOLOGI PENELITIAN ... 29

3.1. Diagram Alir Perancangan ... 29

3.2.Konsep Desain ... 31

3.3. Analisa dan Kesimpulan ... 31

BAB IV ... 32

PERHITUNGAN & PEMBAHASAN ... 32

4.1.Pisau Pemotong ... 32

4.2.Perhitungan Puli ... 38

4.3.Perhitungan Sabuk ... 41

4.4.Perancangan Poros ... 47

4.5. Perencanaan pasak ... 57

4.6. Perancangan Bantalan ... 60

4.7. Mekanisme Solar Cell Sebagai Penggerak Motor ... 62

BAB V ... 68

KESIMPULAN ... 68

5.1.Kesimpulan ... 68 LAMPIRAN

x DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Mesin Penggiling I ... 5

Gambar 2.2 : Mesin Penggiling II ... 6

Gambar 2.3 : Mesin Penggiling III ... 7

Gambar 2.4 : Ukuran Penampang Sabuk – V ... 15

Gambar 2.5 : Diagram Pemilihan Sabuk – V ... 15

Gambar 3.1 : Diagram Alir Perancangan ... 29

Gambar 3.2 : Konsep Alat Penggiling Gips ... 31

Gambar 4.1: Pisau pemotong ... 32

Gambar 4.2: Penampang balok gips... 33

Gambar 4.3: Diameter kikisan gips ... 33

Gambar 4.4 : Jumlah mata pisau ... 34

Gambar 4.5 : Gaya reaksi yang terjadi pada poros ... 49

Gambar 4.6 : Free Body Diagram ... 57

Gambar 4.7 : Inverter ... 63

Gambar 4.8 : Motor Listrik ... 63

Gambar 4.9 : Pandangan Atas Sel Surya ... 66

Gambar 4.10 : Bentuk Hubungan Battery ... 67

xi DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN I: Naskah publikasi.

LAMPIRAN II: Tabel standar pasak.

LAMPIRAN III: Tabel standar sabuk I.

LAMPIRAN IV: Tabel standar sabuk II.

LAMPIRAN V: Tabel standar poros I.

LAMPIRAN VI: Tabel standar poros II.

LAMPIRAN VII: Tabel standar bantalan I.

LAMPIRAN VIII: Tabel standar bantalan II.

LAMPIRAN IX: Tabel standar sabuk III.

LAMPIRAN X: Tabel standar sabuk IV.

LAMPIRAN XI: Naskah presentasi sidang.

LAMPIRAN XII: Curriculum vitae.

LAMPIRAN XIII: Surat keterangan hasil ujian.

LAMPIRAN XIV: Gambar rancangan kerja.

xii DAFTAR PUSTAKA

Dobrovolsky, V., dkk. Tt. Machine Elements. Terjemahan A. Troitsky. Moscow: Peace Publisher.

Khurmi, R. S. dan Gupta, J. K. 1980. A Text Book Of Machine Design. New Delhi: Eurasia publishing House (Put.) Ltd.

Sularso dan Suga, K. 1997. Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: P.T. Pradnya Paramita.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Gipsum diakses 19/05/2014)

(http://bragy.wordpress.com/2010/05/24/pengetahuan-gips diakses 19/05/2014) (http://solarcellpanel.com)

1 BAB I

PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang

Kata gipsum berasal dari kata kerja dalam bahasa Yunani μαγειρεύω,

yang artinya memasak. Disebut memasak karena di daerah Montmartre, Paris,

pada beberapa abad yang lalu orang-orangnya membakar gipsum untuk berbagai keperluan, dan material tersebut kemudian disebat dengan plester dari Paris.

Penggunaan gypsum dapat digolongkan menjadi dua macam seperti dipaparkan sebagai berikut. Yang belum mengalami kalsinasi. Dipergunakan dalam pembuatan semen Portland dan sebagai pupuk. Jenis ini meliputi 28% dari seluruh volume perdagangan. Yang mengalami proses kalsinasi. Sebagian besar digunakan sebagai bahan bangunan, flester paris, bahan dasar untuk pembuatan kapur, bedak, untuk cetakan alat keramik, tuangan logam, gigi dan sebagainya. Jumlah tersebut meliputi 72% dari seluruh volume

perdagangan. (http://id.wikipedia.org/wiki/Gipsum)

Khusus untuk kasus yang dibahas saat ini, gipsum yang dipakai untuk keperluan kerajinan. Bahan baku awal gipsum berbentuk padat dan keras sehingga membutuhkan mesin penggiling untuk mengubahnya menjadi butiran halus. Hasil penggilingan gipsum tersebut digunakan untuk campuran atau bahan utama membuat kerajinan seperti souvenir, pigora dan lain-lain. Umumnya mesin penggiling gipsum menggunakan mesin diesel dengan kapasitas besar serta dari segi perawatannya membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Atas dasar itulah maka dirancang mesin penggiling gipsum dengan

2 motor listrik dengan penggerak energi matahari (solar cell), dengan konstruksi mesin yang sederhana. Sehingga alat perancangan ini bisa memudahkan dan meringankan serta mengefisiensikan pengrajin souvenir rumahan.

1.2Rumusan Masalah

Beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam perancangan mesin penggiling gipsum adalah sebagai berikut.

1. Bagaimana desain mesin penggiling gipsum dengan penggerak matahari berkapasitas 25 kg/jam?

2. Bagaimana dimensi komponen mesin penggiling gipsum?

1.3Tujuan

Maksud dan tujuan perancangan mesin penggiling gipsum adalah sebagai berikut.

1. Mendapatkan desain mesin penggiling gipsum dengan penggerak matahari berkapasitas 25 kg/jam.

2. Mendapatkan dimensi komponen mesin penggiling gipsum.

1.4Batasan Masalah

Agar pembahasan susunan tugas akhir ini tidak terlalu luas, maka penyusun memberikan batasan atas permasalahan penyusunan tugas akhir ini. Adapun batasan masalah, antara lain :

1. Bahan baku adalah gipsum berbentuk padat dan keras. 2. Kondisi matahari berada di wilayah Malang.

3. Perhitungan solar cell tidak dihitung secara mendetail, dan hanya meliputi perhitungan modul dan baterai.

ix

2.5.Perhitungan Puli ... 10

2.6.Perhitungan Sabuk ... 13

2.7.Perancangan Poros ... 19

2.8. Perencanaan pasak ... 23

2.9. Perancangan Bantalan ... 25

2.10. Parameter Solar Cell ... 28

BAB III ... 29

METODOLOGI PENELITIAN ... 29

3.1. Diagram Alir Perancangan ... 29

3.2.Konsep Desain ... 31

3.3. Analisa dan Kesimpulan ... 31

BAB IV ... 32

PERHITUNGAN & PEMBAHASAN ... 32

4.1.Pisau Pemotong ... 32

4.2.Perhitungan Puli ... 38

4.3.Perhitungan Sabuk ... 41

4.4.Perancangan Poros ... 47

4.5. Perencanaan pasak ... 57

4.6. Perancangan Bantalan ... 60

4.7. Mekanisme Solar Cell Sebagai Penggerak Motor ... 62

BAB V ... 68

KESIMPULAN ... 68

5.1.Kesimpulan ... 68 LAMPIRAN

x DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Mesin Penggiling I ... 5

Gambar 2.2 : Mesin Penggiling II ... 6

Gambar 2.3 : Mesin Penggiling III ... 7

Gambar 2.4 : Ukuran Penampang Sabuk – V ... 15

Gambar 2.5 : Diagram Pemilihan Sabuk – V ... 15

Gambar 3.1 : Diagram Alir Perancangan ... 29

Gambar 3.2 : Konsep Alat Penggiling Gips ... 31

Gambar 4.1: Pisau pemotong ... 32

Gambar 4.2: Penampang balok gips... 33

Gambar 4.3: Diameter kikisan gips ... 33

Gambar 4.4 : Jumlah mata pisau ... 34

Gambar 4.5 : Gaya reaksi yang terjadi pada poros ... 49

Gambar 4.6 : Free Body Diagram ... 57

Gambar 4.7 : Inverter ... 63

Gambar 4.8 : Motor Listrik ... 63

Gambar 4.9 : Pandangan Atas Sel Surya ... 66

Gambar 4.10 : Bentuk Hubungan Battery ... 67

xi DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN I: Naskah publikasi.

LAMPIRAN II: Tabel standar pasak.

LAMPIRAN III: Tabel standar sabuk I.

LAMPIRAN IV: Tabel standar sabuk II.

LAMPIRAN V: Tabel standar poros I.

LAMPIRAN VI: Tabel standar poros II.

LAMPIRAN VII: Tabel standar bantalan I.

LAMPIRAN VIII: Tabel standar bantalan II.

LAMPIRAN IX: Tabel standar sabuk III.

LAMPIRAN X: Tabel standar sabuk IV.

LAMPIRAN XI: Naskah presentasi sidang.

LAMPIRAN XII: Curriculum vitae.

LAMPIRAN XIII: Surat keterangan hasil ujian.

LAMPIRAN XIV: Gambar rancangan kerja.

xii DAFTAR PUSTAKA

Dobrovolsky, V., dkk. Tt. Machine Elements. Terjemahan A. Troitsky. Moscow: Peace Publisher.

Khurmi, R. S. dan Gupta, J. K. 1980. A Text Book Of Machine Design. New Delhi: Eurasia publishing House (Put.) Ltd.

Sularso dan Suga, K. 1997. Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: P.T. Pradnya Paramita.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Gipsum diakses 19/05/2014)

(http://bragy.wordpress.com/2010/05/24/pengetahuan-gips diakses 19/05/2014) (http://solarcellpanel.com)

1 BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Kata gipsum berasal dari kata kerja dalam bahasa Yunani μαγειρεύω, yang artinya memasak. Disebut memasak karena di daerah Montmartre, Paris, pada beberapa abad yang lalu orang-orangnya membakar gipsum untuk berbagai keperluan, dan material tersebut kemudian disebat dengan plester dari Paris.

Penggunaan gypsum dapat digolongkan menjadi dua macam seperti dipaparkan sebagai berikut. Yang belum mengalami kalsinasi. Dipergunakan dalam pembuatan semen Portland dan sebagai pupuk. Jenis ini meliputi 28% dari seluruh volume perdagangan. Yang mengalami proses kalsinasi. Sebagian besar digunakan sebagai bahan bangunan, flester paris, bahan dasar untuk pembuatan kapur, bedak, untuk cetakan alat keramik, tuangan logam, gigi dan sebagainya. Jumlah tersebut meliputi 72% dari seluruh volume perdagangan. (http://id.wikipedia.org/wiki/Gipsum)

Khusus untuk kasus yang dibahas saat ini, gipsum yang dipakai untuk keperluan kerajinan. Bahan baku awal gipsum berbentuk padat dan keras sehingga membutuhkan mesin penggiling untuk mengubahnya menjadi butiran halus. Hasil penggilingan gipsum tersebut digunakan untuk campuran atau bahan utama membuat kerajinan seperti souvenir, pigora dan lain-lain. Umumnya mesin penggiling gipsum menggunakan mesin diesel dengan kapasitas besar serta dari segi perawatannya membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Atas dasar itulah maka dirancang mesin penggiling gipsum dengan

2 motor listrik dengan penggerak energi matahari (solar cell), dengan konstruksi mesin yang sederhana. Sehingga alat perancangan ini bisa memudahkan dan meringankan serta mengefisiensikan pengrajin souvenir rumahan.

1.2Rumusan Masalah

Beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam perancangan mesin penggiling gipsum adalah sebagai berikut.

1. Bagaimana desain mesin penggiling gipsum dengan penggerak matahari berkapasitas 25 kg/jam?

2. Bagaimana dimensi komponen mesin penggiling gipsum? 1.3Tujuan

Maksud dan tujuan perancangan mesin penggiling gipsum adalah sebagai berikut.

1. Mendapatkan desain mesin penggiling gipsum dengan penggerak matahari berkapasitas 25 kg/jam.

2. Mendapatkan dimensi komponen mesin penggiling gipsum. 1.4Batasan Masalah

Agar pembahasan susunan tugas akhir ini tidak terlalu luas, maka penyusun memberikan batasan atas permasalahan penyusunan tugas akhir ini. Adapun batasan masalah, antara lain :

1. Bahan baku adalah gipsum berbentuk padat dan keras. 2. Kondisi matahari berada di wilayah Malang.

3. Perhitungan solar cell tidak dihitung secara mendetail, dan hanya meliputi perhitungan modul dan baterai.