Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
dan penampang yang jelas dari elemen tersebut dengan memperhatikan ukuran, toleransi, nama bahan dan jumlah produk.
7. Gambar kerja langkah dan daftar elemen, setelah semua ukuran elemen
dilengkapi baru dibuat gambar kerja lengkap dengan daftar elemen. Didalam gambar kerja lengkap hanya diberikan ukuran assembling dan
ukuran luar setiap elemen diberi nomor sesuai daftar.
2.3. Faktor Penentu Pembuatan Produk yang Baik
Faktor yang mempengaruhi kualitas pengirisan ubi : 1.
Jarak mata pisau kelandasan pengiris Untuk mendapatkan ketebalan kerupuk yang diinginkan dapat menyetel
jarak antara landasan tempat tumpuan bahan ubi dengan pisau pengiris.
2. Kecepatan potong untuk mengiris bahan ubi
Kecepatan potong yang lebih besar menghasilkan permuka mengkerut dan bentuk yang berbeda dengan bentuk dasar bahan ubi. Untuk mendapatkan
permukaan yang halus dan bentuk relatif baik harus dengan kecepatan sayap yang lebih rendah.
3. Kecepatan pengumpanpemakanan bahan ubi ke pisau potong
Untuk mendapatkan hasil dan bentuk diameter yang sesuai, kecepatan pengumpan arus relatif konstan.
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
10
2.4. Bagian-Bagian Utama Mesin Yang Akan Dirancang
Gambar :2.4. Kontruksi Mesin Pengiris Ubi
Keterangan Gambar : 1. Tabung pengumpan
9. Poros 2. Saluran penampung
10. Bantalan Bearing 3. Rangka
4. Motor 5. Puli Motor
6. Tali puli 7. Puli penggerak pisau
8. Rumah mata pisau 1
3 4
5 9
2 8
7 6
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
2.5. Cara Kerja Mesin
Untuk memahami terjadinya pengirisan untuk mendapatkan irisan ubi, terlebih dahulu perlu dijelaskan cara kerja mesin sebagai berikut : bahan kerupuk
ubi yang sudah dikupas berbentuk bulat panjang dimasukkan dalam tabung pengumpan atau kelandasan pemotong, setelah mesin terlebih dahulu dihidupkan.
Bersamaan dengan itu pisau berputar, maka bahan keripik ubi akan didorong ke mata piau maka teririslah dengan sendiriya disebabkan oleh mata pisau yang
berputar, selanjutnya hasil irisan kerupuk ubi akan jatuh melalui saluran pengumpan. Demikian selanjutnya proses ini terus berlangsung secara berulang-
ulang.
2.6. Rumusan Dan Komponen Perancangan Mesin Pengiris Ubi
Diharapkan mesin pengiris kerupuk ubi ini didalam penggunaannya berjalan dengan baik jika didukung dengan bagian komponen-komponen yang
baik dan terencana, dengan menentukan daya motor penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pengiris ubi, yang terdiri dari:
1 Daya motor untuk menggerakkan perngkat pengiris tanpa beban P
tb
. 2
Daya motor untuk menggerakkan pengiris dengan beban P
b
.
2.6.1. Perhitungn daya motor untuk menggerakkan perangkat pengiris tanpa bebanP
tb
. Motor Listrik berfungsi sebagai penggerak dengan daya 0,25 hp, 1430 rpm
direncanakan untuk menggerakkan poros pisau pengiris, poros perantaran dan poros penggerak piringan batang penghubung melalui perantaraan puli dan sabuk,
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
pada perencanaan ini motor penggerak yang digunakan adalah jenis motor listrik yang terlihat pada gambar 2.5.
Gambar : 2.5. Motor Listrik
Menurut Sularso, 1997, untuk mengetahui daya elektro motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pengiris ubi, yang terdiri dari :
1. Menentukan daya tanpa beban yang dibutuhkan suatu benda dalam gerakan melingkar dapat dihitung berdasarkan rumus :
P
tb
= ω
. T
Maka, P
tb
= I . αω
2.1 Dimana : P
tb
= daya motor tanpa beban Kw T = torsi yang timbul N.m
ω = kecepatan sudut rads
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
ω =
60 .
. 2
n
π
2.6.2 Menghitung daya motor penggerak dengan beban P
b
Untuk melakukan perhitungan daya penggerak dengan memberikan beban maka harus diketahui besar gaya yang dibutuhkan
untuk melakukan pengirisan terhadap bahan ubi, dan putaran operasionalnya. Rumus yang digunakan adalah :
P
b
= T . ω
2.2 P
b
= daya motor dengan beban Kw T = torsi yang diakibatkan beban N.m
T = F . d F = gaya pengirisan pada sistem N
d = jarak beban yang terjauh dari sumbu poros pisau m ω =
60 .
. 2
n
π kecepatan sudut = rads
2.6.3 Poros
Poros yang berfungsi sebagai pemutar pisau penyayat, poros perantara dan poros penggerak bahan penghubung, harus benar-benar diperhitungkan dan dibuat
dari bahan yang cukup kuat sehingga poros tersebut mampu menahan beban yang diberikan kepadanya. Namun bahan poros juga mudah diperoleh dipasaran, dalam
perencanaan poros ada beberapa hal yang perlu diperhatika.Poros yang digunakan untuk meneruskan putaran relatif rendah dan bebannya tidak terlalu berat,
umumnya dibuat dari baja biasa dan tidak membutuhkan perlakuan khusus.
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
Bahan yang dipilih adalah baja karbon konstruksi standart JIS G 4501, dengan lambang S30C. Yang terlihat pada gambar 2.6.
Gambar : 2.6. Poros
Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya dan putaran mesin yang diteruskan serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-bagian mesin
yang didukung dan ikut berputar bersama poros. Beban puntir disebabkan oleh daya dan putaran mesin sedangkan beban lentur serta beban aksial disebabkan
oleh gaya-gaya radial dan aksial yang timbul. 1. Momen puntir atau torsi yang terjadi
Besar torsi yang terjadi T pada poros adalah : sularso, 1997, hal, 7 T = 9,74.10
1 5
. n
Pd
2.3 Dimana : T = torsi kg.mm
P
d
= daya rancang Kw n
1
= putaran poros penggerak rpm
3
1 ,
5 ds
xT =
τ 2.4
Dimana : d
s
= Diameter poros mm
a
τ = Tegangan geser izin kgmm
2
T = Torsi kg.mm
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
2. Menentukan momen puntirtorsi yang terjadi
P p
W T
=
maka : T =
P
. W
P
2.5 3. Menentukanpemeriksaan sudut puntir yang terjadi
Untuk melakukan pemeriksaan sudut puntir digunakan rumus sebagai berikut : Sularso, 1997, hal, 18
θ = 584
4
. .
ds G
L T
2.6
Dimana : θ
= sudut defleksi ° T = torsi kg.mm
G = modulus geser, untuk baja = 8,3 x 10³ kgmm² d
s
= diameter poros mm
4. Menentukan Tegangan
geser izin
a
bahan poros adalah : Sularso, 1997, hal, 8
a
=
2 1
xsf sf
b
σ 2.7
Dimana : b = kekuatan tarik poros kgmm² Sf
1
= foktor keamanan material Sf
2
= faktor keamana poros beralur pasak
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
5. Menentukan tegangan geser yang terjadi pada poros adalah :
Sularso, 1997, hal, 7
Tabel 2.1. Faktor-faktor koreksi daya akan ditransmisikan
Daya yang akan ditransmisikan ƒ
C
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2-2,0
Daya maksimum yang diperlukan 0,8-1,2
Daya normal 1,0-1,5
Sularso, 1997, hal, 7
2.6.4 Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban sehingga putaran dapat berlangsung secara halus, aman, dan tahan lebih lama. Bantalan
harus kokoh untuk memungkinkan poros dan elemen mesin lainnya dapat bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh
sistem akan menurun dan tidak dapat bekerja dengan semestinya. Bantalan yang digunakan dalam perancangan mesin pengiris ini adalah
bantalan bola dan rol . Bantalan bola dan rol disebut juga sebagai bantalan anti
gesek antifriction bearing , karena koefisien gesek statis dan kinetisnya yang kecil. Bantalan ini terdiri dari cincin luar dengan alur lintasan bola dan rol, dan
cincin dalam yang juga memiliki alur lintasan yang sama seperti yang ada pada cincin luar. Bola atau rol ditempatkan diantara kedua cincin di dalam alur lintasan
tersebut. Untuk menjaga agar bola dan rol tidak saling bersentuhan satu dengan yang lainnya maka bola dibuat bersarang. Sarang ini juga berfungsi untuk
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
menjaga bola terlepas dari alurnya sewaktu berputar. Ukuran bantalan ini biasanya menyatakan diameter dalam bantalan diameter poros yang akan masuk .
Agar putaran poros dapat berputar dengan lancar, maka yang perlu diperhatikan adalah sistem pelumasannya. Oli merupakan pelumasan yang cukup
baik, tetapi oli dapat merusak sabuk yang terbuat dari karet, sehingga pelumasan yang kental viscous lubricant lebih disukai.Dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2 .7 Bantalan Bearing
Bantalan untuk poros penggerak yang diameternya disesuaikan dengan ukuran poros yang dinyatakan aman, maka beban ekivalen dinamis p dapat
dihitung berdasakan Sularso, 1997, hal. 135
QP = X . Fr + Y . F
a
2.2
Dimana : C = beban nominal dinamis spesifik kg P = beban ekivalen dinamis spesifik kg
n
f = faktor kecepatan
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009. h
L = umur nominal bantalan Untuk menghitung beban ekivalen dinamis digunakan rumus :
a. untuk bantalan radial Pr = X . V. Fr + Y. Fa
2. 3
b. untuk bantalan aksial Pa = X . Fr + Y . Fa
2. 4 Sularso, 1997, hal, 135
Dimana : Pr = beban ekivalen dinamis bantalan radial kg
Pa = beban ekivalen dinamis bantalan aksial kg Fr = beban radial kg
Fa = beban aksial kg
V = Faktor pembebanan untuk cincin luar yang berputar
2.6.5 Sistem Transmisi Sabuk dan Puli
Puli berfungsi untuk memindahkanmentransmisikan daya ke poros mesin pengiris kerupuk, bahan puli terebutdari besi cor atau baja, untuk kontruksi ringan
diterapkan puli dari paduan aluminium. Puli baja sangat cocok untuk kecepatan yang tinggi di atas 3,5 ms. Bentuk alur dan tempat dudukan sabuk pada puli
disesuaikan dengan bentuk penampang sabuk yang digunakan, hal yang terpenting dari perencanaan puli adalah menentukan diameter puli penggerak maupun yang
digerakkan. Untuk menentukan diameternya digunakan rumus :
2 2
1 1
.n dp
n dp
=
2.5
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
Dimana : dp
1
= diameter puli penggerak mm dp
2
= diameter puli yang digerakkan mm
1
n
= putaran puli penggerak rpm
2
n
= putaran puli yang digerakkan rpm Sabuk belt dipergunakan apabila jarak antara dua buah poros sering tidak
memungkinkan transmisi langung dengan roda gigi sehingga dapat digunakan dengan cara Sabuk V dipasang pada puli dengan alur dengan meneruskan momen
antara dua poros yang jaraknya dapat mencapai 5 meter dengan perbandingan putaran 1:1 sampai dengan 7:1. Beberapa biasanya jarak sumbu poros harus
sebesar 1,5 sampai dengan 2,0 kali diameter puli besar. keuntungan dalam penggunaan sabuk V antara lain :
a. Dapat mentransmisikan daya besar
b. Mempunyai faktor yang lebih besar
c. Pemasangan yang mudah
Gambar 2.8. Ukuran dan Penampang Sabuk V
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
1. Menentukan kecepatan linier sabuk V Sularso, 1997, hal 166
1000 .
60 .
.
1 1
n dp
v
π
=
2.6 Dimana : dp¹ = diameter pili penggerak
n = putaran motor penggerak 2. Menentukan panjang sabuk
Panjang sabuk dapat dicari dengan persamaan berikut : sularso, 1997, hal, 170
2 1
2 2
1 2
4 1
2 Dp
Dp C
Dp Dp
C L
− +
+ +
=
π
2.7 Dimana :
C = jarak antara sumbu kedua poros mm Dp
1
= diameter puli penggerak mm Dp
2
= diameter puli yang di gerakkan mm
3. Menentukan tegangan sabuk Untuk menentukan tegangan pada puli digunakan rumus :
Sularso, 1997, hal, 171
υϑ
e F
F =
2 1
2.8 Dimana :
F
1
= tegangan sisi kencang sabuk kg F
2
= tegangan sisi kendor 4. Menentukan besar daya yang di transmisikan
Untuk menentukan daya ditransmisikan adalah : Sularso, 1997.hal, 171
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
102
.
kW v
F P
e
=
2.9
Dimana : P
O
= daya transmisi kW Fe
= F
1
-F
2
kg V
= kecepatan linier sabuk ms
2.6.6 Baut
Baut diisini berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan pada motor penggerak tetapi selain itu berfungsi untuk pengikat poros terhadap puli. Jika
tegangan tarik baut adalah
t
kgmm² dan diameter baut d mm maka beban kg.
Gambar : 2.9. Baut
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
Teganagn Tarik yang terjadi
2 1
4 d
W A
W
t
π σ
= =
Dimana : W = Beban kg
t
σ = Tegangan Tarik yang terjadi kg mm
2
1
d
= Diameter inti mm Pada baut yang mempunyai diameter luar d
≥
3 mm, umumnya besar diameter inti
1
d
≈0,8 d. Sehingga d
1
d
2
≈0,64
Maka :
a t
d W
σ π
σ ≤
=
2
8 ,
4 Dari rumus diatas maka di dapat :
a a
W d
atau x
W d
σ πσ
2 64
, 4
1 1
≥ ≥
Untuk
a
σ tegangan yang diizinkan ,dengan bahan dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 dengan
b
σ = 42 kgmm
2
maka :
sf
b a
σ σ
=
Dimana :
sf
= Faktor keamanan diambil 6 – 8 karena difinis dalam keadaan tinggi
a
σ = Tegangan yang di izinkan kg mm
2
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
W p
h d
1
d
2
d 1
2
Gambar 2.10 Tekanan Permukaan Pada Ulir Dimana 1 = Ulir dalam
2 = Ulir luar Dari gambar di atas maka di dapat rumus
a
q hz
d W
q ≤
=
2
π Dimana :
q
= Tekanan kontak pada permukaan ulir kg mm
2
h = Tinggi profil mm z = Jumlah Lilitan
2
d
= Diameter efektif luar mm
a
q = Tekanan kontak izin kg mm
2
Harga q
a
dapat dilihat pada tabel 2.2
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
Tabel 2.2 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir
Bahan Tekanan permukaan yang diizinkan q
a
kgmm
2
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 Dimana
a
q adalah tekanan kontak yang diizinkan, dan besarnya tergantung pada kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir seperti diberikan
dalam tabel 2.2. jika persyaratan dalam rumus diatas terpenuhi, maka ulir tidak akan menjadi mulur atau dol. Ulir yang baik mempunyai harga h paling sedikit
75 dari kedalaman ulir penuh, dan ulir biasa mempunyai h sekitar 50 dari kedalaman penuhnya.
Maka dapat dihiutng
p x
z H
q h
d W
z
a
= ≥
2
π
Dimana : H = Tinggi mur mm Maka W juga akan menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder
z p
k d
1
π dimana k dan p adalah tebal akar ulir luar. Maka besar tegangan
geser
b
τ kgmm
2
adalah: z
p k
d W
b 1
π τ =
Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris UbiKeripik Kapasitas 30 KgJam, 2009.
BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI