Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam.

KARYA AKHIR

RANCANG BANGUN MESIN PENGIRIS UBI

KAPASITAS 30 KG/JAM

OLEH :

RAHMAD KURNIAWAN

045202018

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

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ………. i

DAFTAR ISI ……… iii

DAFTAR GAMBAR ……… vi

DAFTAR TABEL ……….. vii

DAFTAR NOTASI ………. viii

BAB I PENDAHULUAN ………. 1

1.1. Latar Belakang ………. 1

1.2. Batasan Masalah …..………. 3

1.3. Tujuan Penulisan Laporan ……… 4

1.4. Manfaat ………. 4

1.4.1. Bagi Mahasiswa/i ………. 4

1.4.2. Bagi Program Studi ……….. 4

1.4.3. Bagi Perusahaan/Instansi ……….. 5

1.5. Metodologi Pengumpulan Data ………. 5

BAB II LANDASAN TEORI ……….……... 8

2.1. Pengertian Umum ……….. 8

2.2. Konsep Rancangan ……… 10

2.3. Faktor Penentu Pembuatan Produk yang Baik ……….. 12

2.4. Bagian-bagian Utama Mesin yang Akan dirancang ……….. 13

2.6. Rumusan dan Komponen perancangan Mesin ……….. 14

2.6.1. Motor penggerak ……….... 14

2.6.2. Poros ……….. 16

2.6.3. Bantalan ………. 18

2.6.4. Sistem Transmisi Puli dan Sabuk ………...………... 21

2.6.5. Baut ………. 24

2.6.6. Pengelasan ………... 28

2.6.6.1. Sambungan T ……….. 29

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI ……….. 30

3.1. Ubi yang akan diIris ………. 30

3.2. Perencanaan Kapasitas Mesin Pengiris Ubi ………. 30

3.3. Perencanaan Sistem Transmisi ………. 30

3.4. Spesifikasi Perencanaan ………...… 30

3.5. Gambar Bagian-bagian Utama Mesin ……….. 31

3.5.1. Rangka mesin ……….. 31

3.5.2. Rumah mata pisau ………... 31

3.5.3. Mata pisau ………... 32

3.5.4. Corong pengumpan ………. 32

3.5.5. Corong penampung ………. 33

BAB IV ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN ……… 34

4.1. Analisa Daya Motor Penggerak ………... 34

4.2. Sistem Transmisi dan Puli ……… 35

4.3.1. Analisa kekuatan poros pada motor penggerak ………. 37

4.3.2. Analisa kekuatan poros pada puli pengiris ………... 39

4.3.3. Menentukan/Pemeriksaan sudut puntiryang terjadi ….…….. 41

4.4. Analisa Kekuatan Baut ……….……… 41

4.5. Analisa Umur Bantalan ……… 44

4.6. Perhitungan gaya-gaya pada puli pengiris ubi ………. 45

4.7. Kapasitas Mesin Pengiris Ubi ……….. 47

BAB V PERAWATAN DAN PERBAIKAN ………. 47

5.1. Pengertian dan Tujuan Umum Perawatan ……… 47

5.2. Perawatan Bagian-bagin Utam Mesin ……….. 48

5.2.1. Motor ……….….. 48

5.2.2. Puli dan sabuk ……….……. 49

5.2.3. Poros ……… 49

5.2.4. Bantalan/bearing ……….. 49

5.2.5. Mata pisau ……… 50

5.2.6. Corong penampung ……….. 50

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ………. 51

5.1. Kesimpulan ………... 51

5.2. Saran ………. 52

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Diagram alir pengerjaan laporan karya akhir ... 7

Gambar 2.1 Pengiris ubi dengan pisau... 8

Gambar 2.2 Pengirisan ubi dengan papan pisau ... 9

Gambar 2.3 Mesin pengiris ubi manual ... 10

Gambar 2.4 Kontruksi mesin pengiris ubi ... 13

Gambar 2.5. Motor listrik ... 15

Gambar 2.6. Poros ... 16

Gambar 2.7. Bantalan (Bearing) ... 19

Gambar 2.8. Ukuran dan penampang sabuk V ... 22

Gambar 2.9. Panjang keliling sabuk ... 22

Gambar 2.10. Baut ... 24

Gambar 2.11. Tekanan permukaan pada ulir ... 26

Gambar 2.12. Sambungan las tumpul ... 28

Gambar 2.13. Sambungan las T ... . 29

Gambar 3.5.1. Rangka mesin ... 31

Gambar 3.5.2. Rumah mata pisau ... 31

Gambar 3.5.3. Mata pisau ... 32

Gambar 3.5.4. Corong pengupan ... 32

Gambar 3.5.5. Corong penampung ... 33

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel. 2.1. Faktor-faktor koreksi daya akan ditransmisikan. ... 18 Tabel. 2.2. Tekanan permukaan yang diizikan pada ulir ... 27 Tabel. 3.1. Sfesifikasi data rangka dudukan pada transmisi ... 33

DAFTAR NOTASI

F1 F

= Gaya tarik pada sisi kencang (N)

2

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

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

μ = Koefesien antar sabuk dan puli

θ = Sudut kontak antara sabuk dan puli (º) C = Jarak sumbu poros (mm)

ds

T = Torsi (kg.mm)

= Diameter poros (mm)

τ_a = Tegangan geser izin (kg/mm2 Pd = Daya perencana (kW)

)

B

τ = Kekuatan tarik bahan (kg/mm2 Sf

)

1

SF = 5,6

= Faktor keamanan bahan, untuk bahan

S-C = 6,0

Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 3,0) ÷

k

τ = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm2 P = Tekanan permukaan (kg/mm

)

2

t = Kedalaman baut pada poros (mm) )

ω = Kecepatan sudut (rad/det)

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

V = Kecepatan linier sabuk (m/s) dp = Diameter puli penggerak (mm) n = Putaran puli penggerak (rpm) ₁

Ds =Diameter puli yang digerakkan (mm)

1

T = Tegangan sisi kencang sabuk (kg)

2

T = Tegangan sisi kendor sabuk (kg)

A = Luas penampang sabuk (mm) L = Panjang sabuk (mm)

m = Massa kopi (kg)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat ALLAH SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya Akhir ini dengan judul “RANCANG BANGUN MESIN PENGIRIS UBI KAPASITAS 30

KG/JAM”.

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. Bapak Tulus Burhanuddin ST, MT selaku Sekertaris Program Studi Teknologi Mekanik Industri.

4. Bapak Ir. Mulfi Hazwi MSc selaku Koordinator Program Studi Teknologi Mekanik Industri.

5. Orang tua saya tercinta Bapak Samiran dan Ibu Ngatmini yang telah banyak memberikan perhatian, nasihat, do’a, dan dukungan baik moral maupun materi. 6. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang Syawal, dan Alm bang Izhar

7. Rekan mahasiswa Inal syahputra SST, Mhd Zulfan SST, Jefri SST, Muhammad Fikri Utomo. SST , Nofan Miranza. SST , Muhammad Samsul Ginting. SST , Hendrik SST, Arsyi Akbar Fadly. SST , Tulus, Wahyu. SST , Frenklin. SST , dan Iqbal serta rekan-rekan stambuk ’04 yang sudah banyak membantu.

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 ALLAH SWT yang dapat memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.

Medan, September 2010 Penulis

NIM : 045202018

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ubi kayu (Manihot esculenta) merupakan sumber bahan makanan ketiga di Indonesia setelah padi dan jagung. Ubi kayu tidak memiliki periode matang yang jelas, akibatnya periode panen dapat beragam sehingga dihasilkan ubi kayu yang memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda – beda. Tingkat produksi, sifat fisik dan kimia ubi kayu akan bervariasi menurut tingkat kesuburan yang ditinjau dari lokasi penanaman ubi kayu. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis sifat-sifat fisik dan kimia ubi kayu menunjukkan bahwa ubi kayu varietas Kasetsart yang berumur panen 10 bulan di lokasi memiliki sifat fisik dan kimia yang lebih baik dan umur panen yang berbeda tersebut. Hal tersebut dapat dilihat dari karakteristik kadar air ubi kayu segar (60,67%), berat jenis ubi kayu (1,15g/ml), kadar pati ubi kayu (35,93%), rendemen pati (18,94%), kadar air pati (8,17%), kadar amilosa (18,03%) dan amilopektin (81,97%) serta tingkat konversi pati menjadi glukosa secara enzimatis (64,92%). Lokasi tanam dan umur panen yang berbeda akan menghasilkan sifat fisik kimia yang berbeda. Ubi kayu varietas Kasetsart yang ditanam.

Perkembangan teknologi telah banyak membantu umat manusia dalam memudahkan melakukan pekerjaan yang dihadapi sehingga diperoleh efesiensi kerja yang tinggi. Adanya penemuan baru di bidang teknologi adalah salah satu bukti bahwa kebutuhan umat manusia selalu bertambah dari waktu ke waktu di samping untuk memenuhi kebutuhan manusia munculnya penemuan baru dilatar belakangi oleh penggunaan tenaga manusia yang terbatas seperti halnya dalam penanganan proses

pembentukan dari pengiris ubi yang selama ini masih dilakukan sangat tradisional. Kebutuhan akan kerupuk di masyarakat kian hari kian meningkat jumlah permintaannya, jenis pengirisan ubi yang beredar di pasar juga semakin banyak macam dan ukurannya. Sehingga para produsen keripik ubi kewalahan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Seperti yang telah dituliskan di atas, penangananya masih dilakukan sangat sederhana, di antaranya adalah dengan menggunakan pisau dapur atau pun pisau khusus yang diharapkan akan menghasilkan lebih baik lagi. Sistem pemotongan mesin di dominasi dengan cara manual, sehingga hasil yang di capai kurang memenuhi harapan seperti bentuk hasil pengirisan ubi serta ketebalan produk yang tidak seragam, lama waktu pembuatan. Sehingga hal ini merupakan suatu halangan dan kebatasan dalam peningkatan mutu dan jumlah produk. Peranan berbagai pihak juga telah dilakukan termasuk pemerintahan daerah, untuk mencari solusinya, namun hasilnya masih belum memadai.

Akibat pembuatan keripik ubi yang masih sangat sederhana sehingga hasil produk dan kualitas tidak dapat dicapai yang diharapkan. Disamping itu pekerjaan yang cukup lama dan membutuhkan banyak tenaga kerja, dan dinilai dari segi efisiensi tentu tidak ekonomis. Hal ini mendasari dan melatar belakangi, maka dirancang suatu mesin yang mampu membuat keripik ubi dengan hasil produk yang lebih besar dan kualitas bentuk yang baik dan seragam.

Oleh sebab itu diperlukan sebuah mesin yang memiliki daya guna optimal, Secara garis besar pertimbangan tersebut didasarkan pada :

1. Secara teknis dapat dipertanggung jawabkan, dalam hal ini masih harus :

a. Mampu meningkatkan produktivitas bila dibandingkan dengan cara yang di gunakan dengan alat tradisional.

b. Mampu meningkatkan hasi olah tanpa mengurangi mutu. 2. Secara ekonomis menguntungkan, hal ini terkait dalam hal:

a. Memiliki hasil kwalitas dan hasil yang baik b. Hasil produk dapat meningkat

3. Secara sosial dapat diterima, dalam arti kata pengoperasian permesinan atau peralatan tidak menyulitkan.

1.2. Batasan Masalah

Dalam penulisan karya akhir ini, penulis merancang bangun mesin pengiris bahan kerupuk Spesifikasi perhitungan akan dibahas sangat banyak, disini penulis membuat batasan masalah hanya pada bagian :

1. Merancang elemen – elemen utama pada mesin pengiris kerupuk seperti : poros, puli, bantalan, sabuk dan motor penggerak.

2. Hasil rancang bangun yang dihasikan oleh mesin pengiris ubi tersebut.

1.3. Tujuan Penulisan Laporan

Adapun tujuan penulis membuat karya akhir ini adalah :

1. Menyelesaikan masa perkuliahan Program Studi Diploma-IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 2. Mengetahui prinsip kerja dari mesin Pengiris ubi.

1.4 . Manfaat

1.4.1. Bagi mahasiswa/i

1. Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis perkerjaan yang ada di lapangan.

2. Sebagai bahan untuk mengenal berbagai aspek ilmu perusahaan baik langsung maupun tidak langsung.

3. Memperoleh kesempatan untuk melatih keterampilan dalam melakukan perkerjaan atau kegiatan lapangan.

1.4.2. Bagi Program Studi

1. Sebagai sarana untuk memperkenalkan Program Studi Diploma-IV Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Mesin Universitas Sumatra Utara, pada lingkungan masyarakat dan perusahaan.

2. Sebagai sarana untuk memperoleh kerja sama antara pihak fakultas dengan perusahaan.

3. Sebagai masukan dari penerapan disiplin ilmu dari kurikulum tersebut, apakah masih ada relevansinya dengan keadaan dilapangan.

1.4.3 . Bagi Perusahaan/Instansi

1. Sebagai bahan bandingan atau usulan bagi perusahaan di dalam usaha menyelesaikan permasalahan diindustri rumah tangga.

2. Sebagai bahan untuk mengetahui eksistensi perusahaan dari sudut pandang masyarakat khususnya mahasiswa/i yang melakukan karya akhir.

3. Merupakan ilmu teori dan pengetahuan yang berguna untuk memperbaiki sistem kerja yang lebih baik.

4. Sebagai peranannya untuk memajukan pembangunan dibidang industri rumah tangga.

1.5 . Metodologi Pengumpulan Data

Dalam melaksanakan karya akhir dilakukan kegiatan-kegiatan yang meliputi :

1. Persiapan dan orientasi

Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk penelitian, membuat permohonan karya akhir, membuat proposal dan konsultasi pada dosen pembimbing.

2. Studi Kepustakaan

Studi litaratur yaitu mempelajari buku-buku karangan ilmiah yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.

3. Pengumpulan Data

Pengumpulan data yang akan digunakan penyusunan laporan karya akhir dengan cara melihat buku-buku yang bersangkutan dengan judul karya akhir.

4. Analisa dan Evaluasi Data

Yakni data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing.

5. Asistensi

Melaporkan hasil penulisan karya akhir kepada dosen pembimbing siap untuk diketik dan dijilid.

Bagan aliran persiapan penulisan Karya Akhir

Gambar. 1.1. Diagram Aliran Pengerjaan Laporan Karya Akhir

TAHAPAN PEMBAHASAN

RANCANG BANGUN MESIN PENGIRIS UBI KAPASITAS 30 KG/JAM

1. Pembahasan Perhitungan Rancangan

2. Proses Pembuatan Mesin

3. Teknik Pemeliharaan Mesin

Pembahasan Perhitungan Komponen-Komponen Utama

1. Pembersihan 2. Pemeriksaan 3. Pelumasan

4. Perbaikan Kondisi Perencanaan Motor

Penggerak

Perencanaan Poros

Perencanaan Pasak

Perencanaan Puli

Perencanaan Sabuk

Perencanaan Bantalan

Perencanaan Baut

RANCANG BANGUN MESIN PENGIRIS UBI

Uji Coba

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Umum

Kebutuhan peralatan atau mesin yang menggunakan teknologi tepat guna khususnya permesinan pengolahan makanan ringan seperti mesin pengiris ubi sangat diperlukan, terutama untuk peningkatan produksi dan kualitas hasil yang dibuat. Pada umumnya ubi sudah merupakan produk yang sangat banyak dijumpai dipasaran dan merupakan suatu jenis makanan ringan juga sebagai makanan sampingan yang sangat digemari oleh masyarakat, berbagai cara dijumpai untuk melakukan pengirisan atau pemotongan ubi, diantaranya menggunakan pisau dapur.

Pisau Bahan keripik

Landasan Keripik yang telah diiris

Gambar. 2.1. Pengiris Ubi Dengan Pisau

Pengirisan ubi dengan cara diatas, hasil yang diperoleh ketebalan ibu tergantung pada tingkat keahlian dan kebiasaan sipekerja melakukan pengirisan.

Menggunakan peralatan lain sering juga dijumpai, yaitu dengan peralatan serut seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini. (Gambar 2.2)

Gambar. 2.2. Pengiris Ubi Dengan Papan Pisau

Cara ini sepenuhnya menggunakan tangan dan tenaga orang yang melakukan penyayatan. Ketebalan sayatan dapat diatur dengan penyetelan posisi mata pisau pada permukaan lubang yang ada pada papan peluncur irisan. Penggunaan alat ini perlu hati-hati, terlebih pada saat bahan kerupuk yang hendak diiris semakin habis, karena dapat melukai tangan ketika mengumpankan bahan ubi. Bentuk penyayatan pada produk sedikit mengalami pengurutan sehingga hasilnya kurang begitu baik.

Pembuatan keripik ubi ada juga dilakukan dengan mesin manual, diputar dengan tangan tanpa mengunakan motor penggerak. Mesin ini dilengkapi dengan dua buah mata pisau, yang pemotongannya terhadap bahan ubi saling bergantian. Bahan ubi setelah dibentuk bulat panjang diumpankan ke mata pisau yang sedang berputar. Bentuk pemotongan sedikit mengalami perubahan dari bentuk semula, sedikit lonjong dan hasil penyayatannya juga membentuk gerigi kecil dan bergelombang. Ketebalannya juga relatif tidak sama, hal ini dikarenakan adanya pengaruh tekanan vertikal terhadap bagian produk yang dipotong. Gambarnya dapat dilihat pada gambar. 2.3. dibawah ini :

Bahan keripik

Pisau penyayat

Produk bahan keripik Papan peluncur

Pisau pemotong Piringan pisau Bahan kerupuk

Engkol Produk bahan kerupuk

Gambar. 2.3. Mesin Pengiris Ubi Manual

2.2. Konsep Rancangan

Para ahli telah banyak mengemukakan teori merancang suatu alat atau mesin guna mendapatkan suatu hasil yang maksimal. Untuk mendapatkan hasil rancangan yang memuaskan secara umum harus mengikuti tahapan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Menyelidiki dan menemukan masalah yang ada di masyarakat.

2. Menentukan solusi-solusi dari masalah prinsip yang dirangkai dengan melakukan rancangan pendahuluan.

3. Menganalisa dan memilih solusi yang baik dalam menguntungkan 4. Membuat detail rancangan dari solusi yang telah dipilih.

Meskipun prosedur atau langkah desain telah dilalui, akan tetapi hasil yang sempurna sebuah desain permulaan sulit dicapai, untuk itu perlu diperhatikan hal-hal berikut ini dalam pengembangan lanjut sebuah hasil desain sampai mencapai taraf tertentu, yaitu hambatan yang timbul, cara mengatasi efek samping yang tak terduga.

Kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakaian hal ini diungkapkan Niemann (1994) dan penganjurkan mengikuti tahapan desain sebagai berikut :

1. Bentuk rancangan yang harus dibuat, hal ini berkaitan dengan desain yang telah ada, pengalaman yang dapat diambil dengan segala kekurangannya serta faktor-faktor utama yang sangat menentukan bentuk konstruksinya.

2. Menentukan ukuran-ukuran utama dengan berpedoman pada perhitungan kasar. 3. Menentukan alternatif-alternatif dengan sket tangan yang didasarkan dengan

fungsi yang dapat diandalkan, daya guna mesin yang efektif, biaya produksi yang rendah, dimensi mesin mudah dioperasikan, bentuk yang menarik dan lain-lain.

4. Memilih bahan, hal ini sangat berkaitan dengan kehalusan permukaan dan ketahanan terhadap keausan, terlebih pada pemilihan terhadap bagian-bagian yang bergesekkan seperti bantalan luncur dan sebagainya.

5. Mengamati desain secara teliti, telah menyelesaikan desain, konstruksi diuji berdasarkan faktor-faktor utama yang menentukan.

6. Merencanakan sebuah elemen dan gambar kerja bengkel, setelah merancangan bagian utama, kemudian ditetapkan ukuran-ukuran terperinci dari setiap element. Gambar kerja bengkel harus menampilkan pandangan 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 pengumpan/pemakanan bahan ubi ke pisau potong

Untuk mendapatkan hasil dan bentuk diameter yang sesuai, kecepatan pengumpan arus relatif konstan.

10

2.4. Bagian-Bagian Utama Mesin Yang Akan Dirancang

Mesin pengiris ubi ini di dalam penggunaanya diharapkan berjalan dengan baik jika didukung dengan bagian komponen-komponen yang baik dan perencanaan, adapun bagian-bagian yang dimaksud adalah seperti terlihat pada gambar 2.4. dibawah ini.

Gambar. 2.4. Konstruksi Mesin Pengiris Ubi

Keterangan Gambar :

1. Tabung pengumpan 8. Rumah mata pisau 2. Saluran penampung 9. Poros

3. Rangka 10. Bearing

4. Motor 5. Puli Motor 6. Tali puli

7. Puli penggerak pisau 1

3 4

5

9 2

8

7 6

2.5. Cara Kerja Mesin

Untuk memahami terjadinya pengirisan untuk mendapatkan keripik ubi, terlebih dahulu perlu dijelaskan cara kerja mesin sebagai berikut. Bahan ubi yang sudah dikupas berbentuk bulat panjang, sebelum ubi dimasukkan kedalam corong pengumpan terlebih dahuluh mesin tersebut di hidupkan, kemudian masukkan ubi tersebut ke dalam tabung pengumpan atau kelandasan pemotong, Bersamaan dengan itu rumah mata pisau berputar melalui perantaran batang poros yang di hubungkan melalui puli ke motor listrik. 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

Mesin pengiris kerupuk ubi ini didalam penggunaannya diharapkan berjalan dengan baik jika didukung dengan bagian komponen-komponen yang baik dan terencana, adapun bagian-bagian yang dimaksud adalah :

2.6.1. Motor penggerak

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, pada perencanaan ini motor penggerak yang digunakan adalah jenis motor listrik yang terlihat pada gambar. 2.5.

Gambar. 2.5. Motor Listrik

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 :

Ptb = T.ω

Maka, Ptb = I . αω

(Mariam J.L, hal, 404) Dimana : Ptb

T = Torsi yang timbul (N.m) = Daya motor tanpa beban (kW)

ω = Kecepatan sudut (rad/s)

ω =

60 . . 2π n

(2.1)

2. Menghitung daya motor penggerak dengan beban

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 :

Pb = T . ω (2.2)

Dimana : Pb

T = Torsi yang diakibatkan beban (N.m) = Daya motor dengan beban (Kw)

F = Gaya pengirisan pada sistem (N)

r = Jarak beban yang terjauh dari sumbu poros pisau (m) ω =

60 . . 2π n

(kecepatan sudut = rad/s)

2.6.2. 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 pun tidak terlalu berat, umumnya dibuat dari baja biasa dan tidak membutuhkan perlakuan khusus.

Bahan yang dipilih adalah baja karbon konstruksi standart JIS G 4501, dengan lambang S30C. Di lihat 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) Pd

n

= Daya rancang (kW)

1 = Putaran poros penggerak (rpm) 3. Menentukan momen puntir/torsi yang terjadi

σ

P p

W T =

Maka : T = σ_P. W_P (2.4) 4. Menentukan/pemeriksaan sudut puntir yang terjadi

Untuk melakukan pemeriksaan sudut puntir digunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1997, hal, 18)

θ = 584 ₄

. .

ds G

L T

(2.5)

Dimana : θ = Sudut defleksi (°) T = Torsi (kg. mm)

G = Modulus geser, untuk baja = 8,3 x 10³ (kg/mm²) ds = Diameter poros (mm)

5. Menentukan Tegangan geser izin (τa

(Sularso, 1997, hal, 8)

) bahan poros adalah :

τa

2 1xsf sf

b

σ

= (2.6)

Dimana : τb = Kekuatan tarik poros (kg/mm²)

Sf₁ = Foktor keamanan material

Sf₂ = Faktor keamana poros beralur pasak

5. Menentukan tegangan geser yang terjadi τ pada poros adalah : (Sularso, 1997, hal, 7)

3

1 , 5

ds xT

=

τ (2.7)

Tabel 2.1. Faktor-faktor koreksi daya akan ditransmisikan

Daya yang akan ditransmisikan _ƒC 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)

2.6.3. 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 ubi 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 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.

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 . Fa (2.8)

Dimana : C = Beban nominal dinamis spesifik (kg) P = Beban ekivalen dinamis spesifik (kg) f = Faktor kecepatan _n

L = Umur nominal bantalan _h

Untuk menghitung beban ekivalen dinamis digunakan rumus : a. Untuk bantalan radial

Pr = X . V. Fr + Y. Fa ( 2. 9 )

b. Untuk bantalan aksial

Pa = X . Fr + Y . Fa ( 2. 10 )

Dimana : Pr = Beban ekivalen dinamis bantalan radial (kg) Pa = Beban ekivalen dinamis bantalan aksial (kg) Fr = Beban radial (kg)

Fa = Beban aksial (kg)

2.6.4. Sistem Transmisi Puli dan Sabuk

Puli berfungsi untuk mentransmisikan daya ke poros mesin pengiris kerupuk, bahan puli terebutdari besi cor atau baja, untuk konstruksi ringan diterapkan puli dari paduan aluminium. Puli baja sangat cocok untuk kecepatan yang tinggi (di atas 3,5 m/s). 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 :

(Sularso, 1997, hal, 164)

Dp1n1 =Dp2.n2 (2.11)

Dimana : Dp₁ = Diameter puli penggerak (mm)

Dp₂ = Diameter puli yang digerakkan (mm)

n ₁ = Putaran puli penggerak (rpm)

n ₂ = Putaran puli yang digerakkan (rpm)

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 2.8 diberikan berbagai proposi penampang sabuk-V yang umum dipakai.

m m

r1

R2

n1 n2

C

Penggerak _{Yang Digerakan}

Gambar. 2.8. Ukuran penampang 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

(Sularso, 1997, hal, 164)

(mm). Karena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yang umum dipakai ialah :

1 2 2 1

d D n n

= (2.12)

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

1000 60× = dn

v π (2.13)

Jarak suatu poros rencana (C) adalah 1,5 - 2 kali diameter puli besar.

Panjang sabuk rencana (L) adalah : (Sularso, 1997, hal, 170)

2 1 2 2

1 ( )

4 1 ) (

2

2 D d

C D

d C

L= +π + + − (2.14)

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.

Jarak sumbu poros C dapat dinyatakan sebagai :

8

) (

8 2 1 2

2

d D b

b

C= + + −

Dimana : ) ( 14 . 3

2L D₂ d₁

b= − + (2.15)

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

(Sularso, 1997, hal 171) v F F

Po=( ₁ − ₂) (2.16)

µθ e F F = 2 1 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 spesifik (mm) e = 2,7182

μ = Koefesien antar 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 (2.17)

C = Jarak sumbu poros (mm)

2.6.5. 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 σ_t (kg/mm²) dan diameter baut d (mm) maka beban (kg).

Tegangan Tarik yang terjadi : (Sularso, 1997, hal 296)

2 1 ) 4 ( d W A W t π

σ = = (2.18)

Dimana : W= Beban (kg)

σ_t = Tegangan Tarik yang terjadi (kg / mm2

)

1

d = Diameter inti (mm)

Pada baut yang mempunyai diameter luar d≥ 3 mm, umumnya besar diameter inti d1≈0,8 d. Sehingga (d1 / d )

2 _≈

0,64

Maka : _{t a}

d W

σ π

σ = ₂ ≤

) 8 , 0 ( ) 4 ( (2.19)

Dari rumus diatas maka di dapat : (Sularso, 1997, hal 296)

a a W d atau x W d σ πσ 2 64 , 0 4 1

1 ≥ ≥ (2.20)

Untuk σ_a (tegangan yang diizinkan),dengan bahan dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 % dengan σb = 42 kg/mm

2 sf b a σ σ = maka : (2.21)

Dimana : sf = Faktor keamanan diambil 6 – 8 karena didefinisikan dalam keadaan tinggi

σa = Tegangan yang di izinkan (kg / mm

2

Gambar. 2.11. 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 (2.22)

Dimana : q = Tekanan kontak pada permukaan ulir (kg/mm2

) h = Tinggi profil (mm)

z = Jumlah Lilitan

d = Diameter efektif luar (mm) 2

q = Tekanan kontak izin (kg/mm_a 2) W p

h d1

d2

d ( 1 )

Harga qa

Tabel. 2.2 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir dapat dilihat pada tabel 2.2

Bahan Tekanan permukaan yang diizinkan qa (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, 1997, hal, 298)

Dimana q adalah tekanan kontak yang diizinkan, dan besarnya tergantung pada _a kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir seperti diberikan dalam tabel 2.2. jika persyaratan dalam rumus diatas terpenuhi, maka ulir tidak akan menjadi aus 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 :

a

q h d

W z

2 π

≥ (2.23)

p x z H =

Dimana : H = Tinggi mur (mm)

Maka W juga akan menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder (πd₁ k p z) dimana k dan p adalah tebal akar ulir luar. Maka besar tegangan geser τ_b( kg/mm2

z p k d

W

b

1 π τ =

) adalah

2.6.6. Pengelasan

Sambungan tumpul adalah jenis sambungan yang paling efisien. Sambungan ini terbagi atas dua yaitu sambungan penetrasi penuh dan sambungan penetrasi sebagian. Namun yang digunakan pada pembuatan model mesin belot konveyor ini adalah sambungan penetrasi penuh.

Adapun rumus perhitungan tegangan sambungan las tumpul adalah: ( Achmad, Elemen Mesin I, hal, 190)

hl P

t =

σ (2.25)

Gambar. 2.12. Sambungan Las Tumpul

Dimana : P = Beban tarikan patah ( kg) h = Tebal plat (mm) l = Panjang lasan (mm)

2.6.6.1. Sambungan T

Pada sambungan ini secara garis besar dibagi atas dua jenis yaitu jenis las dengan alur dan jenis las sudut. Hal-hal yang dijelaskan pada sambungan tumpul di atas juga berlaku untuk sambungan jenis ini. Dalam pelaksanaan pengelasan kemungkinan ada bagian batang yang menghalangi yang dalam hal ini dapat diatasi dengan memperbesar sudut alur.

Gambar. 2.13. Sambungan Las T (Achmad, Elemen Mesin I, hal, 159)

hl P

t =

σ (2.26)

Dimana : P = Beban tarikan patah (kg) h = Tebal plat (mm) l = Panjang lasan (mm)

BAB III

PENETAPAN SPESIFIKASI

3.1. Ubi yang akan diIris

Terlebih dahulu ubi sebagai bahan ubi yang akan dipotong atau diiris dikupas dahulu sebelum pemotongan atau pengirisan yang akan dilakukan.

3.2. Perencanaan Kapasitas Mesin Pengiris Ubi

Perencaan mesin pengiris ubi direncanakan mampu menampung 30 kg/jam. Ubi yang akan di potong/iris dengan model mata ketam.

3.3. Perencanaan Sistem Transmisi

Untuk memindahkan putaran motor ke poros penggerak direncanakan menggunakan system transmisi sabuk dan puli dan disesuaikan dengan kebutuhannya. Dalam perencanaan mesin pengiris ubi direncanakan dengan putaran akhir adalah 286 rpm. Ini diambil dari kecepatan motor 1430 rpm yang akan ditransmisikan puli dan sabuk dengan perbandingan 1: 5

3.4. Spesifikasi Perencanaan

Jenis Keripik : Ubi

Kapasitas : 30 kg / jam Sistem transmisi : Puli dan Sabuk

3.5. Gambar Bagian – bagian Utama Mesin

Rangka mesin

Rangka mesin berfungsi sebagai dudukan pada komponen-komponen mesin pengiris ubi terbuat dari plat L dengan ukuran P 100 cm, L 70 cm, T 60 cm.

Gambar 3.5.1 Rangka Mesin

Rumah mata pisau

Rumah mata pisau berfungsi sebagai dudukan mata pisau yang tebuat dari besi plat 8 mm yang berdia meter 25 cm

Mata pisau

Mata pisau berfungsi sebagai pemotong bahan ubi diman ukuran mata pisau yang dirancang berukuran 80 mm x 30 mm mata pisau yang dipakai adalah jenis mata ketam mesin.

Gambar 3.5.3. Mata pisau

Corong pengumpan

Corong pengumpan berfungsi sebagai pengumpan bahan ubi yang akan diiris, dengan berukuran diameter 8 cm dengan panjang 100 mm.

Corong penampung

Corong penampung berfungsi sebagai tempat jatuhnya bahan ubi yang tetah diiris mata pisau, yang berukuran diameter 260 mm dengan tinggi 60 mm maka ubi yang teriris akan jatuh sendiriya ke saluran penampung.

Gambar 3.5.5. Corong penampung

Spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi

Bagian Bahan Ukuran

Puli Motor Besi Karbon Rendah 2 inchi Puli Pengerak Pisau Besi Cor 7 inchi

BAB IV

ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN

4.1. Analisa, Daya Motor Penggerak

Daya motor yang dipergunakan untuk menggerakkan poros pengiris perlu diperhitungkan, daya motor poros pengiris adalah daya yang dibutuhkan pada motor penggerak dibagi dengan effisiensi mekanismenya. Pada spesifikasi perencanaan, kapasitas mesin pengupas (m) adalah 30 kg/jam, dengan daya motor 0.25 Hp putaran motor 1430 rpm sedangkan putaran poros pengiris 286 rpm, Untuk menentukan putaran mesin diawali dengan :

d F T

T Pb

. .

=

= ω

Dimana : F = Gaya yang bekerja ( N ) T = Torsi ( N.m )

d = Diameter = 250 mm = 0,250 m

Maka di dapat Gaya yang bekerja pada Pengiris ubi adalah : F = Gaya yang bekerja = 2 kg x 9,81 = 19,62 N Jadi Torsi yang di dapat adalah:

T = 19,62 N x 0,250 = 4,905 N

Berdasarkan persamaan 2.1. Dengan Kecepatan Sudut Putaran adalah :

60 . . 2π n

ω =

= =

60 286 . . 2π

Maka didapat daya Motor yang dibutuhkan untuk mengiris ubi didapat : s

rad Nm

P_b =4,905 . 29,95 / Pb

Dengan Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt, di dapat daya yang dibutuhkan pada saat proses mengiris ubi adalah 147 Watt.

= 146,9 ≈ 147 Watt

Jadi daya Motor ≥ dari pada Daya yang dibutuhkan, sehingga aman dipakai.

4.2. Sistem Transmisi Sabuk dan Puli

Sistem transmisi pada mesin pengiris ubi adalah dengan puli, dengan putaran motor 1430 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang :

1. puli motor penggerak Ø 2’ (50,8 mm) 2. puli poros pengiris Ø 10’’ (254 mm)

Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada masing-masing puli, dengan persamaan. 2.12. adalah sebagai berikut :

2 1 1

d d x n

n=

Dimana : d = Diameter puli penggerak ₁

n = Putaran puli penggerak ₁

d = Diameter puli yang digerakkan ₂

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

= 1430 ×

254 8 , 50

=286 rpm

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

3 , 141 5 , 9 8 , 150 1

1 =dk −t = − =

dp mm

5 , 244 5 , 9 254

2 = − =

dp mm

Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

114 , 2 1000 60 286 3 , 141 = × × × =π

v m/s

Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka 6 , 282 3 , 141

2× =

=

rencana

C mm

Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung dari persaman 2.14. sebagai berikut :

1200 ) 254 3 , 141 ( 6 , 282 4 1 ) 254 3 , 141 ( 2 6 , 282

2 − 2 =

× + + + × = π

L mm

Dapat dilihat pada lampiran 2 dipilih panjang sabuk standart adalah 48 inchi, maka jarak sumbu poros dapat dihitung dari persamaan. 2.15. 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 > 0 = baik

4.3. 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.

4.3.1. Analisa kekuatan poros pada motor penggerak

Poros pada motor penggerak berdiameter 10 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (σ_B) = 48 kg/mm2, maka τ_a adalah :

2 1 Sf Sf B a × = σ τ

Dimana : τa = Tegangan Geser Izin (kg.mm)

σ_B = Kekuatan tarik ( kg / mm2 Sf

)

1

SF = 5,6

= Faktor keamanan bahan,

S-C = 6,0 Bila pengaruh masa dan baja paduan Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 3,0) ÷

2 6 48 2 x mm kg a = τ

= 4 ₂ mm kg

Untuk daya perencana (Pd) adalah : P

fc Pd = .

Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada Tabel 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt Pd =1 x 0,1875=0,1875 kW

Torsi (kg.mm) adalah :

ωd

P T =

n Pd

T

π 2

1000 60

102× ×

× =

n P T =9,74×105 × d \Dimana : ω = Kecepatan sudut =

60 2 nπ

rad/s

P = Daya ( kW ) T = Torsi ( kg.mm ) Maka didapat Torsi adalah :

1430 1875 , 0 10 74 ,

9 × 5×

=

T

Tegangan geser yang timbul :

2 3

3 1,1

18 . 7 , 127 1 , 5 . 1 , 5 mm kg m mm kg d T s = × = = τ

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ >_a τ

4.3.2. Analisa kekuatan poros pada puli pengiris

Poros pada puli pengiris adalah poros pemutar parutan berdiameter 18 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S50C dengan kekuatan tarik (σ_B) = 62 kg/mm2

maka ,

a

τ dari persamaan. 2.6. adalah : 2 1 Sf Sf B a × = σ τ

Dimana : τ_a = Tegangan Geser Izin (kg.mm)

B

σ = Kekuatan tarik (kg / mm2 Sf

)

1

SF = 5,6

= Faktor keamanan bahan,

S-C = 6,0 Bila pengaruh masa dan baja paduan Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 3,0) ÷

2 6 62 2 x mm kg a = τ

= 5,1 2 mm kg

Untuk daya perencana

( )

P adalah : _d P fc P_d = .

Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada Tabel 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt

kW x

Pd =1 0,1875=0,1875

Torsi (kg.mm) adalah :

ωd P T = n Pd T π 2 1000 60

102× ×

× =

n P

T = × 5× d

10 74 ,

9

Dimana : ω = Kecepatan sudut = 60 2 nπ

rad/s

P = Daya ( kW ) T = Torsi (kg.mm) Maka didapat Torsi adalah :

286 1875 , 0 10 74 ,

9 × 5×

=

T

= 638,5 kg.mm Tegangan geser yang timbul :

2 3

3 0,5

18 . 5 , 638 1 , 5 . 1 , 5 mm kg m mm kg d T s = × = = τ

4.3.3. Menentukan/pemeriksaan sudut puntir yang terjadi

Untuk melakukan pemeriksaan sudut puntir digunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1997, hal, 18)

θ = 584 ₄

. .

ds G

l T

Dimana : θ = Sudut defleksi (°) T = Torsi (kg. mm)

G = Modulus geser, untuk baja = 8,3 x 10³ (kg/mm²) ds = Diameter poros (mm)

.l = Panjang poros = 38 cm = 380 mm maka didapat sudut puntir poros adalah :

θ = 584

4 3

18 . 10 3 , 8

380 . 5 , 638

x = 0,003

Menurut Sularso 1997 hal 18, besar deformasi yang diperlukan sebesar 0,25 s/d 0,3 derajat. Sedangkan menurut perhitungan deformasi yang terjadi sebesar θ = 0,003

0

0

. Maka poros dinyatakan aman karena sudut puntir yang terjadi lebih kecil dari sudut puntir yang diizinkan.

4.4. Analisa Kekuatan Baut

Baut berfungsi untuk pengikat poros terhadap rangka dan forklift,Beban forklift

5 kg adalah sebagai Wo

=

maka W di dapat

kg W =1,0.15=15

Dengan σ_a (tegangan yang diizinkan),dengan bahan dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 % C dan σb = 42 kg/mm

2 2 25 , 5 8 42 mm kg sf b a = = =σ σ

dengan faktor keamanan diambil 6 – 8, karena difinish dalam keadaan tinggi maka :

Maka tegangan geser izin τa di dapat a

a x σ

τ =0,5

2 6 , 2 25 , 5 5 , 0 mm kg x a = = τ

Dari perhitungan di atas maka di dapat diameter inti baut adalah :

a a W d atau x W d σ πσ 2 64 , 0 4

1 ≥ ≥

64 , 0 25 , 5 14 , 3 15 4 1 x x x d ≥ 5504 , 10 60 1 ≥

d = 5,7

39 . 2 1 ≥

d Jadi diambil diameter baut 2,40 mm

Maka nilai diameter luar (d) untuk diameter baut pada d1 = 2,85 adalah baut

Bahan mur baja liat dengan kadar karbon 0,22 % dengan σ_b = 42 kg/mm Dengan d = 3,5 maka di dapat D = 3,5 mm , D

2

2

Harga

= 3,1 mm dan tinggi kaitan (H) = 0,325, Jarak bagi (p) = 0,6 dapat Lampiran 10

a

q = 3 kg/mm2

2 6 , 1 3 . 325 , 0 . 1 , 3 . 14 , 3 15 2 = ≥ ≥ ≥ z z z q h d W z a π

di dapat dari Tabel. 2.2

Maka di dapat tekanan kontak baut

2 2 3 , 2 2 . 325 , 0 . 1 , 3 . 14 , 3 15 mm kg q q q z h d W q a a = ≤ = ≤ = π

Maka, tegangan geser (τ_b) yang timbul dapat dicari dengan memasukan nilai k = 0,84 untuk ulir metris. Maka pembebanan pada seluruh ulir yang dianggap merata apabila τ_b lebih kecil dari τa

z p k d W b 1 π τ =

Dengan k = 0,84

2 35 , 1 2 . 6 , 0 . 84 , 0 . 5 , 3 . 14 , 3 15 mm kg b b = = τ τ

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 P_r =

Untuk X diambil 0,56 dan V = 1,2 ( lampiran I) 0684 , 7 5184 , 10 2 , 1 56 ,

0 × × =

=

P kg

Faktor kecepatan dapat dihitung dengan persamaan :

=       = 3 1 1430 3 , 33 n f 0,2855

Faktor umur (fh) :

P C f f_h = _n

Untuk nilai C dapat dilihat pada lampiran IX maka : = × = 0684 , 7 1070 2855 , 0 h f 43,2184

Umur nominal

( )

L : _h

1004 2184

, 43

286× 13 = =

h

L jam =

8 1004

4.6. Perhitungan gaya-gaya pada puli Perngiris Ubi

F = N

t fr F

F =

Gambar. 4.1. Gaya-gaya yang terjadi pada saat pengirisan Gaya gesek yang terjadi di dapat

µ .

F

Ffr =

Dimana : F = Gaya Pengiris Ubi (N) _fr

R M F F

t t fr

= =

r n

p . 2

. 60

π

=

Dimana : µ = Koefisien gesek (0,2) r = Jari – jari (mm) F = _t F_fr

Mt

P = Daya Motor = 0,25 Hp = 187,5 watt = 187,5 = Momen torsi (kg.mm)

det .m N n = Putaran Puli pengiris (rpm)

Sehingga gaya untuk mengiris = gaya gesek = F _fr

( )

( )

N x r n p F_fr 05 , 25 25 , 0 ) 286 ( . 14 , 3 2 , 5 , 187 60 . 2 . 60 = = = π

Maka Gaya normal N = µ

fr F N F N fr 25 , 125 2 , 0 05 , 25 = = = µ

4.7. Kapasitas Mesin Pengiris Ubi

Kapasitas mesin pengiris ubi = n.m (sularso, hal 21)

Dimana :

n = Putaran pada poros pemarut m = Massa

dalam hal ini untuk mencari massa ubi yaitu : massa ubi 1.75 gram sama dengan 0,00175 kg Kapasitas mesin pengupas = n.m

= 286 rpm. 0,00175 kg = 0,5 kg/menit x 60 = 30 kg/jam

Diasumsikan effisiensi = 98 %

Maka kapasitas mesin pengiris ubi = 98 % x 30 kg/jam = 29,4 kg/jam

BAB V

PERAWATAN DAN PERBAIKAN

5.1. Pengertian dan Tujuan Utama Perawatan

Untuk dapat mencapai jumlah produksi yang maksimum maka perlu sekali dibutuhkan kesiapan mesin yang digunakan seoptimal mungkin. Agar mesin dapat siap pakai dan tidak mengganggu dalam sistem produksi maka diperlukan suatu cara yang disebut pemeliharaan. Suatu mesin tidak mungkin tidak mengalami kerusakan, tetapi usia kegunaannya dapat diperpanjang dengan melakukan kegiatan perawatan.

Perawatan dapat diartikan sebagai suatu kegiatan yang bertujuan untuk memelihara dan menjaga setiap komponen-komponen mesin atau peralatan agar dapat tahan lama sehingga dapat mencapai hasil produksi yang maximum.

Tujuan utama sistem perawatan adalah sebagai berikut :

1. Agar mesin ataupun peralatan yang digunakan dalam keadaan siap pakai secara optimal untuk menjamin kelancaran proses kerja mesin.

2. Untuk memperpanjang usia daripada mesin.

3. Untuk menjamin keselamatan operator dalam menggunakan mesin atau peralatan.

4. Untuk mengetahui kerusakan mesin sedini mungkin sehingga dapat mencegah kerusakan yang lebih fatal..

Perawatan yang dilakukan terhadap mesin pengupas ini dapat dilakukan Dengan beberapa cara sebagai berikut :

a. Perawatan secara rutin

Perawatan dilakukan secara terus menerus, misalnya setiap hari atau setelah selesai menggunakan/memakai mesin. Pada mesin ini kegiatan perawatan secara rutin yang dilakukan adalah pembersihan dan pelumasan pada bagian yang berputar.

b. Perawatan secara periodic

Perawatan secara periodic adalah kegiatan yang dilakukan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya seminggu sekali, sebulan sekali, dan setahun sekali. Pada mesin ini, kegiatan perawatan secara periodic adalah tagangan sabuk, poros pengiris. Sehingga mesin pengiris ini dapat bekerja secara optimal.

5.2. Perawatan Bagian-bagian Utama Mesin

Perawatan utama yang dilakukan pada bagian-bagian utama mesin adalah sebagai berikut

5.2.1. Motor

Motor adalah bagian mesin yang paling sentral karena pada alat ini kerja mesin adalah sebagai penggerak utama. Oleh karena itu, mesin ini tidak boleh mengalami kerusakan pada saat pengoperasian karena dapat menghentikan semua kerja dari mesin ini. Karena itu perawatan sangat mutlak harus dilakukan. Terutama pada main hour atau lama pemakaian. Hal ini untuk menjaga agar motor tidak kepanasan. Panas mesin juga bisa terjadi karena kelebihan beban angkut. Maka dalam hal ini beban yang diangkut tidak boleh overload atau kelebihan beban karena akan mengurangi efesiensi atau efektifitas dari motor.

5.2.2. Puli dan Sabuk

Bagian perawatan pada puli adalah memeriksa kekencangan baut pengikat puli, mengecek secara visual kesejajaran antara puli. Memeriksa tegangan sabuk serta kerusakan yang terjadi pada sabuk, apabila sabuk sudah rusak sebaiknya diganti dan apabila tegangan sabuk kendor maka harus dikencangkan kembali.

5.2.3. Poros

Pada perawatan yang dilakukan adalah memeriksa kesetimbangan terhadap bearing (bantalan).

5.2.4. Bantalan/Bearing

Lakukan pengecekan pada bantalan, jika bantalan sudah aus harus diganti walaupun belum mencapai umur jam kerja.

Hal yang sangat penting terhadap perawatan bantalan adalah mengenai pelumasan, karena pelumasan pada bantalan untuk mengurangi gesekan dan tingkat keausan antara elemen gelinding dan rumah bantalan, mereduksi panas yang terjadi akibat gesekan, dan mencegah korosi.

Cara pelumasan yang dipakai disini dengan pelumasan grease/gemuk. Pada bantalan ini dianjurkan dengan pelumasan gemuk karena konstruksinya lebih sederhana dan semua gemuk yang bermutu baik dapat memperpanjang umur bantalan. Pemberian gemuk dilakukan dengan mengisi bagian dalam bantalan secukupnya dengan menggunakan pispot gemuk melalui nipel bantalan.

5.2.5. Mata Pisau

Memeriksa kondisi mata pisau sebelum pemakaian, pemeriksaan dengan cara membuka mata pisau dari rumah mata pisau, apa bila mata pisau sudah tumpul segera di gosok, dan apabila mata pisau berkarat segera diganti dengan yang baru. Apabila mesin tidak dipakai selama berhari-hari maka oleskan minyak makan ke mata pisau.

5.2.6. Corong Penampung

Membersihkan corong penampung setelah selesai pengirisan membersihkan dengan cara melapkan dengan kain yang sudah dibasahi menjaga agar tidak terjadi karatan / korosi.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Bedasarkan perhitungan dan perencanaan yang dilakukan maka hasil kesimpulannya sebagai berikut :

1. Spisifikasi Perencanaan

a Benda yang diiris : Ubi

b. Kapasitas mesin : 30 kg/jam c. Sistem transmisi : Sabuk dan Puli 2. Konstruksi alat

a. Daya motor penggerak : 0,25 Hp

b. Daya motor : 187,5 Watt

c. Putaran motor penggerak : 1430 rpm d. Daya motor yang dipakai untuk mengiris ubi : 147 Watt

e. Putaran Motor : 286 rpm

f. Ukuran poros motor : 8 mm

g. Bahan poros pengiris : Baja karbon S35C-D

h. Rangka dudukan : Pelat Profil

LdanU20mm

3. Sistem transmisi

a. Sistem transmisi : Sabuk dan Puli b. Ukuran puli : 2 inchi dan 10 inchi c. Ukuran sabuk : Tipe FM- 47 inchi

4. Poros dan bantalan

a. Diameter poros pengiris : 18 mm

b. Bantalan poros : Bantalan gelinding No.6303

5.2 Saran

1. Sewaktu mengadakan pembersihan, pembongkaran serta pemasangan komponen mesin ini, pastikan motor terbebas dari arus listrik, setelah selesai menggunakan mesin, sebaiknya dibersihkan dahulu corong umpan dan corong penampung dari sisa ubi yang diiris..

2. Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban untuk menjaga terjadinya motor rusak/terbakar.

3. Diwaktu yang mendatang diharapkan mahasiswa/i dapat merancang mesin pengiris ubi yang bekerja secara otomatis.

DAFTAR PUSTAKA

1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita: Jakarta, 1997.

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. Achmad Z, Elemen Mesin I, Rafika Aditamab : Bandung 1999. 7. Anom, 1988. Usahatani Ubi Kayu, Departemen Pertanian.

LAMPIRAN

Lampiran I

Harga X,V dan Y dapat dilihat pada tabel dibawah ini : 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 Yo

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

Lampiran II

Tabel ini menunjukan nomor-nomor nominal dari sabuk standart utama.

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

Lampiran III

Ukuran ulir Withworth

Lampiran IV

Konversi satuan AS yang umum ke satuan SI

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

Lampiran VI

Baja karbon JIS G 4051

(

Lampiran VII

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, 1997, hal, 330)

Lampiran VIII

Lampiran IX

Beban nominal dinamik spesifik

Lampiran X

Ukuran Ulir Spesifikasi

Ulir Jarak bagi p Tinggi kaitan H Ulir dalam 1 Diameter Luar (D) Diameter Efektif(D2 Diameter ) Dalam (D1)

1 2 3

Ulir luar Diameter Luar (d) Diameter Efektif (d2 Diameter )

Inti (d1)

M 0,25 M 0,3 M 035 0,075 0,08 0,09 0,041 0,043 0,049 0,250 0,300 0,350 0,201 0,248 0,292 0,169 0,213 0,253 M 0,4 M 0,5 M 0,45 0,1 0,1 0,125 0,054 0,054 0,068 0,400 0,450 0,500 0,335 0,385 0,419 0,292 0,342 0,365 M 0,6 M 0,55 M 0,7 0,125 0,15 0,175 0,068 0,081 0,095 0,550 0,600 0,700 0,469 0,503 0,586 0,415 0,438 0,511 M 0,8 M 1 M 0,9 0,2 0,225 0,25 0,108 0,122 0,135 0,800 0,900 1,000 0,670 0,754 0,838 0,583 0,656 0,729 M 1,2 M 1,4 M 1,7 0,25 0,3 0,35 0,135 0,162 0,189 1,200 1,400 1,700 1,038 1,205 1,473 0,929 1,075 1,321 M 2 M 2,3 0,4 0,6 0,217 0,325 2,280 2,400 1,740 2,040 1,567 1,867

M 2,6 0,6 0,325 2,600 2,308 2,113

M 3 x 0,5

M 3,5

0,5 0,6 0,6

0,271 0,325 0,325

3,000 3,000 3,500

2,675 2,610 3,110

2,459 2,350 2,850

Lampiran VIII

Lampiran IX

Beban nominal dinamik spesifik

Lampiran X

Ukuran Ulir Spesifikasi

Ulir

Jarak

bagi

p

Tinggi

kaitan

H

Ulir dalam

1 Diameter Luar (D) Diameter Efektif(D2 Diameter ) Dalam (D1)

1

2

3

Ulir luar

Diameter Luar (d) Diameter Efektif (d2 Diameter )

Inti (d1)

M 0,25 M 0,3 M 035 0,075 0,08 0,09 0,041 0,043 0,049 0,250 0,300 0,350 0,201 0,248 0,292 0,169 0,213 0,253 M 0,4 M 0,5 M 0,45 0,1 0,1 0,125 0,054 0,054 0,068 0,400 0,450 0,500 0,335 0,385 0,419 0,292 0,342 0,365 M 0,6 M 0,55 M 0,7 0,125 0,15 0,175 0,068 0,081 0,095 0,550 0,600 0,700 0,469 0,503 0,586 0,415 0,438 0,511 M 0,8 M 1 M 0,9 0,2 0,225 0,25 0,108 0,122 0,135 0,800 0,900 1,000 0,670 0,754 0,838 0,583 0,656 0,729 M 1,2 M 1,4 M 1,7 0,25 0,3 0,35 0,135 0,162 0,189 1,200 1,400 1,700 1,038 1,205 1,473 0,929 1,075 1,321 M 2 M 2,3 0,4 0,6 0,217 0,325 2,280 2,400 1,740 2,040 1,567 1,867

M 2,6 0,6 0,325 2,600 2,308 2,113 M 3 x 0,5

M 3,5

0,5 0,6 0,6

0,271 0,325 0,325

3,000 3,000 3,500

2,675 2,610 3,110

2,459 2,350 2,850