Perancangan Mesin Penggiling Batubara Berkapasitas 200 kg/jam
PERANCANGAN MESIN PENGGILING BATUBARA
BERKAPASITAS 200 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ANGGA AGUSTA ARIS SANDY
201110120311046
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
i
ii
iii
iv
v
vi
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). Perancangan Mesin Penggiling Batubara
Berkapasitas 200 kg/jam. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang.
Pembimbing (1) Daryono (2) Murjito
ABSTRAK
Batubara adalah mineral organik yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa
tumbuhan purba yang mengendap selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika
dan kimia yang berlangsung jutaan tahun. Oleh karena itu, batubara termasuk
dalam kategori bahan bakar fosil. Mengingat akan pentingnya bahan baku energi
alternatif pengganti minyak bumi, yang saat ini Indonesia hanya memiliki
cadangan minyak bumi sebesar 3,7 miliar barel (Sekretaris SKK Migas Gde
Pradyana 23/04/2015).
Metode perancangan yang digunakan melalui beberapa tahapan, berikut
tahapan-tahapannya tahap 1) Mencari data perancangan meliputi membuat konsep
desain mesin, mencari data tentang batubara, dan spesifikasi motor penggerak. 2)
Melakukan studi literatur meliputi pengkajian terhadap penelitian terdahulu,
sehingga dapat diketahui kelemahan dari hasil perancangan yang telah ada. 3)
Melakukan perancangan sistem penggiling meliputi spesifikasi dimensi roll
penggiling, dimensi poros, bantalan, pulley, v-belt dan roda gigi. 4) Perancangan
rangka meliputi kontruksi rangka yang sesuai dan pemilihan jenis besi profil
rangka yang digunakan. 5) Melakukan pengecekan meliputi pemeriksaan hasil
perancangan terperinci. 6) Mendesain mesin yaitu menggambar mesin yang telah
dirancang sesuai dengan hasil perhitungan.
Pada perancangan mesin penggiling batubara ini mengasilkan kecepatan
putaran roll penggiling 354 rpm, dan menghasilkan kapasitas produksi 200
kg/jam. Sumber penggerak mesin adalah motor listrik merk yuema 45 kw / 60 hp
dengan putaran 980 rpm. Sistem transmisi menggunakan V-belt dan roda gigi,
dengan pulley penggerak diameter pitch 115 mm, pulley yang digerakkan
diameter pitch 318 mm sedangkan roda gigi ada dua masing-masing memiliki
diameter pitch 130 mm.
Kata kunci: perancangan, batubara, mesin penggiling batubara
vii
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). The design of coal grinder machine 200
kg/hour. Faculty of Engineering. University of Muhammadiyah Malang.
Preceptor (1) Daryono (2) Murjito.
ABSTRACT
Coal is a combustible organic mineral, formed from ancient plant remains
that settles subsequently deformed due to physical and chemical processes that
took place millions of years. Therefore, coal included in the category of fossil
fuels. Given the importance of alternative energy raw materials instead of
petroleum, which is currently Indonesia only has oil reserves of 3.7 billion barrels
(SKK Migas Secretary Gde Pradyana 23/04/2015).
The design method used through several phases, the following phases
phase 1) for the design of data includes making the design concept of the
machine, look for data on coal, and the specifications of the motor. 2) Conduct a
literature study includes an assessment of previous studies, so as to know the
weakness of the existing design results. 3) Perform system design including
specification dimensional grinder roll grinders, the dimensions of the shaft,
bearings, pulleys, v-belt and gears. 4) The design of the framework include
appropriate frame construction and choice of profile steel frame used. 5) Checked
the detailed design includes examination results. 6) Designing a machine that is
drawing machines that have been designed in accordance with the calculation
results.
In designing this machine produces coal mill roll grinder rotation speed
354 rpm and generates a production capacity of 200 kg / hour. Engine driving
source is the electric motor brands Yuema 45 kw / 60 hp at 980 rpm rotation.
Transmission system using the V-belt and gears, the drive pulley pitch diameter of
115 mm, the driven pulley pitch diameter of 318 mm, while the two gears each
having a diameter of 130 mm pitch.
Keywords: design, coal, coal grinding machine
viii
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 bisa
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 Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
waktu, kesempatan, dan ilmunya untuk membimbimg sehingga tugas akhir
ini dapat terselesaikan dengan baik.
4. Bapak Murjito, ST, MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya tugas akhir ini.
5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
6. Kedua orang tua selalu memberikan bantuan materi maupun non materi,
mendo’akan dan mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan
terlupakan.
7. Teman-teman sebimbingan dan seangkatan Teknik Mesin 2011, Temanteman HMJ Teknik Mesin.
8. Teman-teman kos 12 C yang selalu memberi semangat.
9. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak
ix
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.
x
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................... i
POSTER .............................................................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii
LEMBAR ASISTENSI ..................................................................................... iv
LEMBAR SURAT PERNYATAAN ................................................................ vi
ABSTRAKS ...................................................................................................... vii
ABSTRACS ..................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix
DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3 Tujuan Perancangan ...................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................... 3
1.5 Manfaat Perancangan .................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Patent ............................................................................. 4
2.2 Spesifikasi Batubara ..................................................................... 7
2.3 Dasar Teori ................................................................................... 9
2.3.1 Dasar Perancangan Mesin Penggiling ................................. 9
2.3.2 Cara Kerja Mesin Penggiling Batubara ............................. 10
2.3.3 Bagian Utama Mesin Penggiling batubara ........................ 10
2.4 Roll Penggiling Batubara ............................................................ 11
xi
2.5 Sabuk Penggerak ......................................................................... 13
2.6 Pulley .......................................................................................... 16
2.7 Roda Gigi .................................................................................... 20
2.7.1 Perancangan Roda Gigi ..................................................... 20
2.8 Poros............................................................................................ 23
2.8.1 Perancangan Poros ............................................................ 23
2.9 Pasak .......................................................................................... 27
2.10 Bantalan ..................................................................................... 30
2.10.1 Perencanaan Bantalan .................................................... 33
2.11 Rangka ....................................................................................... 35
BAB III METODOLOGI
3.1 Metode Desain Pahl and Beitz..................................................... 38
3.2 Perencanaan Proyek dan Penjelasan Tugas ................................. 41
3.3 Perancangan Konsep Produk ....................................................... 41
3.4 Perancangan Bentuk (Embodiment Desaign) .............................. 42
3.5 Perancangan Detail ...................................................................... 43
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Perencanaan Kecepatan Roll dan Kapasitas ................................ 51
4.1.1 Kecepatan Roll (n) .............................................................. 51
4.1.2 Kapasitas Mesin (Q) ........................................................... 53
4.2 Perencanaan Roll Penggiling Batubara ....................................... 55
4.2.1 Gaya yang terjadi pada roll penggiling............................... 56
4.2.2 Pemilihan Bahan Roll Penggiling....................................... 59
4.2.3 Perhitungan Daya Penggilingan ......................................... 60
4.3 Pemilihan Motor .......................................................................... 61
4.4 Perencanaan Transmisi Sabuk dan Pulley ................................... 62
4.5 Perencanaan Roda Gigi ............................................................... 71
4.6 Perencanaan Poros ....................................................................... 75
xii
4.6.1 Analisa Tegangan pada Poros ............................................. 75
4.6.2 Perhitungan Poros ............................................................... 79
4.7 Perencanaan Pasak ....................................................................... 81
4.8 Perencanaan Bantalan .................................................................. 83
4.8.1 Perhitungan Beban Bantalan ............................................... 83
4.9 Perencanaan Rangka .................................................................... 85
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 87
5.2 Saran ............................................................................................ 89
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1: Tabel Klasifikasi Batubara Menurut ASTM ....................................... 9
Tabel 2.2: Panjang Sabuk-V Standart ................................................................ 14
Tabel 2.3: Faktor-faktor koreksi daya yang ditransmisikan fc .......................... 24
Tabel 2.4: Ukuran Pasak .................................................................................... 30
Tabel 3.1: Pemilihan Part ................................................................................... 45
Tabel 4.1: Nilai V-Belts ..................................................................................... 63
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1: Patent NONCLOGGING ICOAL CRUSHER ............................... 5
Gambar 2.2: Patent Two roll crusher and method of roller ................................. 6
Gambar 2.3: Batubara .......................................................................................... 7
Gambar 2.4: Kontruksi Sabuk V ........................................................................ 14
Gambar 2.5: Ukuran Penampang Sabuk V ........................................................ 14
Gambar 2.6: Pulley............................................................................................. 16
Gambar 2.7: Macam-macam pasak .................................................................... 27
Gambar 2.8: Dimensi pasak ............................................................................... 28
Gambar 2.9: Jenis-jenis bantalan gelinding ....................................................... 32
Gambar 2.10: Susunan sebuah bantalan............................................................. 32
Gambar 2.11: Penampang plat baja ................................................................... 36
Gambar 3.1: Diagram Alir Perancangan Menurut Pahl And Beitz .................... 40
Gambar 4.1: Roll Penggiling ............................................................................. 60
Gambar 4.2: Perancanaan pulley........................................................................ 64
Gambar 4.3: Free body diagram pembebanan poros ......................................... 76
xv
DAFTAR PUSTAKA
Sularso, Kiyokatsu Suga. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta.
Dobrovolsky, V. Zablonsky, K. Mak, S. Machine Element. Foreign Languages
Publishing House. Moscow
Krar, S.F. Oqwald, J.W. Amand, J.E.St. 1986. Teechnology of Machine Tools.
McGraw-Hill Book Co. Singapore.
Khurmi, R.S. Gupta, J.K. 1982. Machine Design. Eurasia Publishing House (Pvt)
Ltd. Ram Nagara. New Delhi.
Tutumluer, E. Dombrow, W. Huang, H. 2008. Laboratory Characterization of
Coal dust Fouled Ballast Behavior. Civil and Environmental Engineering
Department. Urbana. Illinois.
Abrosimov, K. Bromberg, A. Katayev, F. 1987. Road Making Machinery. Mir
Publishers. Moscow.
Bird, John. Ross, Carl. 2002. Mechanical Engineering Principless. Laserword Pvt.
Ltd. Chennai, India.
Patent US2564464 - Nonclogging coal crusher - Google Patents
Patent US6685118 - Two roll crusher and method of roller adjustment - Google
Patents
Jurnal: Permana, Enda. Ariyano. Yulianto, Aris. Rancang Bangun Mesin
Penghancur Es. Departemen Pendidikan Teknik Mesin FPTK UPI. Bandung
Roll Crusher _ Information in my Life.html
Cadangan Batu Bara Indonesia Melimpah - indonesiahebat.org
xvi
Cadangan Minyak RI Habis 11 Tahun Lagi - Bisnis Liputan6.com
dunia tambang_ Jenis - Jenis Batubara.html
ESDM - Cadangan Batubara Indonesia Sebesar 12 Miliar Ton.html
Grinding dan Sizing _ Alat-Alat Industri Kimia.html
http://rumushitung.com/2013/05/31/tabel-massa-jenis-dan-berat-jenis/
http://khusnulbravo.blogspot.co.id/2014/02/praktikum-batubara-hgi.html
xvii
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kekayaan alam Indonesia sangat melimpah, khususnya kandungan
mineral dalam perut bumi misalkan kandungan mineral batubara. Sebagian
besar pulau di Indonesia mengandung mineral ini. Namun cadangan yang
besar dan utama berada di Pulau Kalimantan, Pulau Sumatra dan Bengkulu,
sedangkan daerah lainnya terdapat di Jawa Barat, Jawa Tengah, Papua dan
Sulawesi.
Mengingat akan pentingnya bahan baku energi alternatif pengganti
minyak bumi, yang saat ini Indonesia hanya memiliki cadangan minyak bumi
sebesar 3,7 miliar barel (Sekretaris SKK Migas Gde Pradyana 23/04/2015).
Salah satu energi alternatif adalah batubara yang keberadaannya cukup
melimpah yang sebelumnya sebesar 26 miliar ton kini menjadi 65,4 miliar
ton, sedang cadangan dari 2,6 miliar ton menjadi 12 miliar ton (Berdasarkan
aplikasi sistem database yang dikembangkan oleh ESDM dengan NEDO) dan
sangat potensial sebagai bahan bakar alternatif untuk rumah tangga dan
industri. Menggunakan batubara sebagai sumber energi alternatif yang dapat
digunakan secara langsung dalam bentuk padat (briket) atau menjadi gas
(gastifikasi) dan cair (pencairan).
Mengingat cadangan sumber energy fosil (minyak dan gas bumi) di
dunia semakin menipis, sebagaimana tertuang dalam Peraturan Presiden
1
2
Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional (KEN) maka
pemerintah mencanangkan sampai akhir tahun 2025 pemanfaatan batubara
sebagai sumber energy akan meningkat sampai 33%. Walaupun cadangan
batubara di Indonesia relatif besar, sebagian besar sumber daya batubara
tersebut merupakan batubara berperingkat rendah yang berkadar air tinggi.
Batubara berperingkat rendah akan cocok untuk berbagai kebutuhan rumah
tangga dan industri kecil, misalnya memasak. Oleh karena itu, bentuk briket
merupakan bentuk paling cocok sebagai sumber energi alternatif memasak di
kegiatan rumah tangga dan home industri.
Untuk mendukung program pemerintah dan pemanfaatan batubara
sebagai energi alternatif pengganti minyak bumi di atas, maka dirancanglah
mesin penggiling batubara berkapasitas 200 kg/jam yang berfungsi untuk
mengubah batubara dari padat menjadi serbuk atau serpihan kecil agar dapat
diolah menjadi briket yang dapat digunakan untuk keperluan rumah tangga
atau home industri.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana merancang sebuah alat penggiling batubara yang bisa
menghasilkan serbuk atau serpihan berkapasitas produksi 200 kg/jam. Mudah
dalam penggunaan dan perawatan.
1.3 Tujuan Perancangan
Mendapatkan
sebuah
rancangan
mesin
penggiling
batubara
berkapasitas 200 kg/jam yang menghasilkan serbuk atau serpihan.
3
Mendapatkan gambar detail rancangan alat penggiling batubara agar dapat
dibuat alatnya.
1.4 Batasan Masalah
Jenis batubara yang digiling adalah batubara bituminous low volatile
dan medium volatile dengan ukuran masuk maksimal 70 mm, dengan sistem
penggilingan batubara menggunakan sistem gerus dengan kapasitas mesin
penggilingan 200 kg/jam.
1.5 Manfaat Perancangan
Manfaat dari perancangan mesin penggiling batubara adalah
terciptanya sebuah rancangan mesin penggiling batubara yang menghasilkan
produk berupa serbuk atau serpihan yang berkapasitas produksi sebesar 200
kg/jam dan hasil penggilingan bisa diproses menjadi briket bahan bakar
alternatif untuk rumah tangga dan home industri.
BERKAPASITAS 200 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ANGGA AGUSTA ARIS SANDY
201110120311046
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
i
ii
iii
iv
v
vi
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). Perancangan Mesin Penggiling Batubara
Berkapasitas 200 kg/jam. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang.
Pembimbing (1) Daryono (2) Murjito
ABSTRAK
Batubara adalah mineral organik yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa
tumbuhan purba yang mengendap selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika
dan kimia yang berlangsung jutaan tahun. Oleh karena itu, batubara termasuk
dalam kategori bahan bakar fosil. Mengingat akan pentingnya bahan baku energi
alternatif pengganti minyak bumi, yang saat ini Indonesia hanya memiliki
cadangan minyak bumi sebesar 3,7 miliar barel (Sekretaris SKK Migas Gde
Pradyana 23/04/2015).
Metode perancangan yang digunakan melalui beberapa tahapan, berikut
tahapan-tahapannya tahap 1) Mencari data perancangan meliputi membuat konsep
desain mesin, mencari data tentang batubara, dan spesifikasi motor penggerak. 2)
Melakukan studi literatur meliputi pengkajian terhadap penelitian terdahulu,
sehingga dapat diketahui kelemahan dari hasil perancangan yang telah ada. 3)
Melakukan perancangan sistem penggiling meliputi spesifikasi dimensi roll
penggiling, dimensi poros, bantalan, pulley, v-belt dan roda gigi. 4) Perancangan
rangka meliputi kontruksi rangka yang sesuai dan pemilihan jenis besi profil
rangka yang digunakan. 5) Melakukan pengecekan meliputi pemeriksaan hasil
perancangan terperinci. 6) Mendesain mesin yaitu menggambar mesin yang telah
dirancang sesuai dengan hasil perhitungan.
Pada perancangan mesin penggiling batubara ini mengasilkan kecepatan
putaran roll penggiling 354 rpm, dan menghasilkan kapasitas produksi 200
kg/jam. Sumber penggerak mesin adalah motor listrik merk yuema 45 kw / 60 hp
dengan putaran 980 rpm. Sistem transmisi menggunakan V-belt dan roda gigi,
dengan pulley penggerak diameter pitch 115 mm, pulley yang digerakkan
diameter pitch 318 mm sedangkan roda gigi ada dua masing-masing memiliki
diameter pitch 130 mm.
Kata kunci: perancangan, batubara, mesin penggiling batubara
vii
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). The design of coal grinder machine 200
kg/hour. Faculty of Engineering. University of Muhammadiyah Malang.
Preceptor (1) Daryono (2) Murjito.
ABSTRACT
Coal is a combustible organic mineral, formed from ancient plant remains
that settles subsequently deformed due to physical and chemical processes that
took place millions of years. Therefore, coal included in the category of fossil
fuels. Given the importance of alternative energy raw materials instead of
petroleum, which is currently Indonesia only has oil reserves of 3.7 billion barrels
(SKK Migas Secretary Gde Pradyana 23/04/2015).
The design method used through several phases, the following phases
phase 1) for the design of data includes making the design concept of the
machine, look for data on coal, and the specifications of the motor. 2) Conduct a
literature study includes an assessment of previous studies, so as to know the
weakness of the existing design results. 3) Perform system design including
specification dimensional grinder roll grinders, the dimensions of the shaft,
bearings, pulleys, v-belt and gears. 4) The design of the framework include
appropriate frame construction and choice of profile steel frame used. 5) Checked
the detailed design includes examination results. 6) Designing a machine that is
drawing machines that have been designed in accordance with the calculation
results.
In designing this machine produces coal mill roll grinder rotation speed
354 rpm and generates a production capacity of 200 kg / hour. Engine driving
source is the electric motor brands Yuema 45 kw / 60 hp at 980 rpm rotation.
Transmission system using the V-belt and gears, the drive pulley pitch diameter of
115 mm, the driven pulley pitch diameter of 318 mm, while the two gears each
having a diameter of 130 mm pitch.
Keywords: design, coal, coal grinding machine
viii
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 bisa
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 Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
waktu, kesempatan, dan ilmunya untuk membimbimg sehingga tugas akhir
ini dapat terselesaikan dengan baik.
4. Bapak Murjito, ST, MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya tugas akhir ini.
5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
6. Kedua orang tua selalu memberikan bantuan materi maupun non materi,
mendo’akan dan mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan
terlupakan.
7. Teman-teman sebimbingan dan seangkatan Teknik Mesin 2011, Temanteman HMJ Teknik Mesin.
8. Teman-teman kos 12 C yang selalu memberi semangat.
9. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak
ix
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.
x
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................... i
POSTER .............................................................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii
LEMBAR ASISTENSI ..................................................................................... iv
LEMBAR SURAT PERNYATAAN ................................................................ vi
ABSTRAKS ...................................................................................................... vii
ABSTRACS ..................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix
DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3 Tujuan Perancangan ...................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................... 3
1.5 Manfaat Perancangan .................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Patent ............................................................................. 4
2.2 Spesifikasi Batubara ..................................................................... 7
2.3 Dasar Teori ................................................................................... 9
2.3.1 Dasar Perancangan Mesin Penggiling ................................. 9
2.3.2 Cara Kerja Mesin Penggiling Batubara ............................. 10
2.3.3 Bagian Utama Mesin Penggiling batubara ........................ 10
2.4 Roll Penggiling Batubara ............................................................ 11
xi
2.5 Sabuk Penggerak ......................................................................... 13
2.6 Pulley .......................................................................................... 16
2.7 Roda Gigi .................................................................................... 20
2.7.1 Perancangan Roda Gigi ..................................................... 20
2.8 Poros............................................................................................ 23
2.8.1 Perancangan Poros ............................................................ 23
2.9 Pasak .......................................................................................... 27
2.10 Bantalan ..................................................................................... 30
2.10.1 Perencanaan Bantalan .................................................... 33
2.11 Rangka ....................................................................................... 35
BAB III METODOLOGI
3.1 Metode Desain Pahl and Beitz..................................................... 38
3.2 Perencanaan Proyek dan Penjelasan Tugas ................................. 41
3.3 Perancangan Konsep Produk ....................................................... 41
3.4 Perancangan Bentuk (Embodiment Desaign) .............................. 42
3.5 Perancangan Detail ...................................................................... 43
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Perencanaan Kecepatan Roll dan Kapasitas ................................ 51
4.1.1 Kecepatan Roll (n) .............................................................. 51
4.1.2 Kapasitas Mesin (Q) ........................................................... 53
4.2 Perencanaan Roll Penggiling Batubara ....................................... 55
4.2.1 Gaya yang terjadi pada roll penggiling............................... 56
4.2.2 Pemilihan Bahan Roll Penggiling....................................... 59
4.2.3 Perhitungan Daya Penggilingan ......................................... 60
4.3 Pemilihan Motor .......................................................................... 61
4.4 Perencanaan Transmisi Sabuk dan Pulley ................................... 62
4.5 Perencanaan Roda Gigi ............................................................... 71
4.6 Perencanaan Poros ....................................................................... 75
xii
4.6.1 Analisa Tegangan pada Poros ............................................. 75
4.6.2 Perhitungan Poros ............................................................... 79
4.7 Perencanaan Pasak ....................................................................... 81
4.8 Perencanaan Bantalan .................................................................. 83
4.8.1 Perhitungan Beban Bantalan ............................................... 83
4.9 Perencanaan Rangka .................................................................... 85
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 87
5.2 Saran ............................................................................................ 89
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1: Tabel Klasifikasi Batubara Menurut ASTM ....................................... 9
Tabel 2.2: Panjang Sabuk-V Standart ................................................................ 14
Tabel 2.3: Faktor-faktor koreksi daya yang ditransmisikan fc .......................... 24
Tabel 2.4: Ukuran Pasak .................................................................................... 30
Tabel 3.1: Pemilihan Part ................................................................................... 45
Tabel 4.1: Nilai V-Belts ..................................................................................... 63
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1: Patent NONCLOGGING ICOAL CRUSHER ............................... 5
Gambar 2.2: Patent Two roll crusher and method of roller ................................. 6
Gambar 2.3: Batubara .......................................................................................... 7
Gambar 2.4: Kontruksi Sabuk V ........................................................................ 14
Gambar 2.5: Ukuran Penampang Sabuk V ........................................................ 14
Gambar 2.6: Pulley............................................................................................. 16
Gambar 2.7: Macam-macam pasak .................................................................... 27
Gambar 2.8: Dimensi pasak ............................................................................... 28
Gambar 2.9: Jenis-jenis bantalan gelinding ....................................................... 32
Gambar 2.10: Susunan sebuah bantalan............................................................. 32
Gambar 2.11: Penampang plat baja ................................................................... 36
Gambar 3.1: Diagram Alir Perancangan Menurut Pahl And Beitz .................... 40
Gambar 4.1: Roll Penggiling ............................................................................. 60
Gambar 4.2: Perancanaan pulley........................................................................ 64
Gambar 4.3: Free body diagram pembebanan poros ......................................... 76
xv
DAFTAR PUSTAKA
Sularso, Kiyokatsu Suga. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen
Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta.
Dobrovolsky, V. Zablonsky, K. Mak, S. Machine Element. Foreign Languages
Publishing House. Moscow
Krar, S.F. Oqwald, J.W. Amand, J.E.St. 1986. Teechnology of Machine Tools.
McGraw-Hill Book Co. Singapore.
Khurmi, R.S. Gupta, J.K. 1982. Machine Design. Eurasia Publishing House (Pvt)
Ltd. Ram Nagara. New Delhi.
Tutumluer, E. Dombrow, W. Huang, H. 2008. Laboratory Characterization of
Coal dust Fouled Ballast Behavior. Civil and Environmental Engineering
Department. Urbana. Illinois.
Abrosimov, K. Bromberg, A. Katayev, F. 1987. Road Making Machinery. Mir
Publishers. Moscow.
Bird, John. Ross, Carl. 2002. Mechanical Engineering Principless. Laserword Pvt.
Ltd. Chennai, India.
Patent US2564464 - Nonclogging coal crusher - Google Patents
Patent US6685118 - Two roll crusher and method of roller adjustment - Google
Patents
Jurnal: Permana, Enda. Ariyano. Yulianto, Aris. Rancang Bangun Mesin
Penghancur Es. Departemen Pendidikan Teknik Mesin FPTK UPI. Bandung
Roll Crusher _ Information in my Life.html
Cadangan Batu Bara Indonesia Melimpah - indonesiahebat.org
xvi
Cadangan Minyak RI Habis 11 Tahun Lagi - Bisnis Liputan6.com
dunia tambang_ Jenis - Jenis Batubara.html
ESDM - Cadangan Batubara Indonesia Sebesar 12 Miliar Ton.html
Grinding dan Sizing _ Alat-Alat Industri Kimia.html
http://rumushitung.com/2013/05/31/tabel-massa-jenis-dan-berat-jenis/
http://khusnulbravo.blogspot.co.id/2014/02/praktikum-batubara-hgi.html
xvii
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kekayaan alam Indonesia sangat melimpah, khususnya kandungan
mineral dalam perut bumi misalkan kandungan mineral batubara. Sebagian
besar pulau di Indonesia mengandung mineral ini. Namun cadangan yang
besar dan utama berada di Pulau Kalimantan, Pulau Sumatra dan Bengkulu,
sedangkan daerah lainnya terdapat di Jawa Barat, Jawa Tengah, Papua dan
Sulawesi.
Mengingat akan pentingnya bahan baku energi alternatif pengganti
minyak bumi, yang saat ini Indonesia hanya memiliki cadangan minyak bumi
sebesar 3,7 miliar barel (Sekretaris SKK Migas Gde Pradyana 23/04/2015).
Salah satu energi alternatif adalah batubara yang keberadaannya cukup
melimpah yang sebelumnya sebesar 26 miliar ton kini menjadi 65,4 miliar
ton, sedang cadangan dari 2,6 miliar ton menjadi 12 miliar ton (Berdasarkan
aplikasi sistem database yang dikembangkan oleh ESDM dengan NEDO) dan
sangat potensial sebagai bahan bakar alternatif untuk rumah tangga dan
industri. Menggunakan batubara sebagai sumber energi alternatif yang dapat
digunakan secara langsung dalam bentuk padat (briket) atau menjadi gas
(gastifikasi) dan cair (pencairan).
Mengingat cadangan sumber energy fosil (minyak dan gas bumi) di
dunia semakin menipis, sebagaimana tertuang dalam Peraturan Presiden
1
2
Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional (KEN) maka
pemerintah mencanangkan sampai akhir tahun 2025 pemanfaatan batubara
sebagai sumber energy akan meningkat sampai 33%. Walaupun cadangan
batubara di Indonesia relatif besar, sebagian besar sumber daya batubara
tersebut merupakan batubara berperingkat rendah yang berkadar air tinggi.
Batubara berperingkat rendah akan cocok untuk berbagai kebutuhan rumah
tangga dan industri kecil, misalnya memasak. Oleh karena itu, bentuk briket
merupakan bentuk paling cocok sebagai sumber energi alternatif memasak di
kegiatan rumah tangga dan home industri.
Untuk mendukung program pemerintah dan pemanfaatan batubara
sebagai energi alternatif pengganti minyak bumi di atas, maka dirancanglah
mesin penggiling batubara berkapasitas 200 kg/jam yang berfungsi untuk
mengubah batubara dari padat menjadi serbuk atau serpihan kecil agar dapat
diolah menjadi briket yang dapat digunakan untuk keperluan rumah tangga
atau home industri.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana merancang sebuah alat penggiling batubara yang bisa
menghasilkan serbuk atau serpihan berkapasitas produksi 200 kg/jam. Mudah
dalam penggunaan dan perawatan.
1.3 Tujuan Perancangan
Mendapatkan
sebuah
rancangan
mesin
penggiling
batubara
berkapasitas 200 kg/jam yang menghasilkan serbuk atau serpihan.
3
Mendapatkan gambar detail rancangan alat penggiling batubara agar dapat
dibuat alatnya.
1.4 Batasan Masalah
Jenis batubara yang digiling adalah batubara bituminous low volatile
dan medium volatile dengan ukuran masuk maksimal 70 mm, dengan sistem
penggilingan batubara menggunakan sistem gerus dengan kapasitas mesin
penggilingan 200 kg/jam.
1.5 Manfaat Perancangan
Manfaat dari perancangan mesin penggiling batubara adalah
terciptanya sebuah rancangan mesin penggiling batubara yang menghasilkan
produk berupa serbuk atau serpihan yang berkapasitas produksi sebesar 200
kg/jam dan hasil penggilingan bisa diproses menjadi briket bahan bakar
alternatif untuk rumah tangga dan home industri.