Rancang Alat Untuk Pengolahan Biji Kopi Dengan Kapasitas 100Kg/Jam Menjadi bubuk/tepung kopi

KARYA AKHIR

RANCANG ALAT UNTUK PENGOLAHAN BIJI KOPI DENGAN KAPASITAS 100KG/JAM MENJADI

BUBUK/TEPUNG KOPI

HAPOSAN LUMBANTORUAN 025202001

Karya Akhir Yang Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh

Ijazah Sarjana Sains Terapan

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA-IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia-Nya yang telah memberikan pengetahuan, kekuatan, kesehatan dan kesempatan kepada peeenulis sehingga mampu menyelesaikan laporan Karya Akhir.

Laporan yang berjudul “ Rancang Alat Untuk Pengolahan Biji Kopi Dengan Kapasitas 100 kg/jam Menjadi Bubuk/Tepung Kopi”ini dmaksudkan untuk menyelesaikan mat kuliah Karya Akhir semester VIII Program Pendidikan Diploma-IV. Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Tenik Universitas Sumatera Utara.

Sesuai dengan judul tersebut, pada laporan ini akan dibahas mengenai perancangan yakni : perhitungan ukuran utama, gambar teknik.Yang kemudian rangkuman satuan operasi pengolahan kopi.

Dalam proses pembuatan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, informasi, maupun dari segi administrasi. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Ibu Ir.Raskita S Meliala sebagai Dosen Pembimbing

2. Bapak Ir. Alfian Hamsi, MSc sebagai Ketua Departemaen Teknologi Mekanik Industri

4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknologi Mekanik Industri yang telah memberikan perkuliahan demikian juga para pegawai

5. Bapak Bolegan Hutapea sebagai sebagai Direktur PT. Tapanuli Investasi Agro

6. Seluruh staf PT. Tapanuli Investasi Agro yang memberikan informasi selama survey studi

7. Megah Jelyta Sidabutar, SPd yang memberikan dukungan dalam perkuliahan 8. Teman-teman IMMI ( Ikatan Mahasiswa Mekanik Industri )

9. Adik-adik saya Ramot, Maria, Ruth yang dalam perkuliahan

10. Semua rekan yang tidak dapat penulis sebutkan yang telah memberikan dukungan baik materi, mental,maupun spiritual

Penulis juga mengucapkan terimakasih dan penghormatan yang sebesar-besarnya kepada Ibunda D. Hutagalung yang telah memberikan tanggung jawab penuh dan dukungan kepada penulis baik moril dan spirituil.

Demikian penulis sampaikan dengan harapan semua bimbingan, saran dan bantuanyang telah diberikan dapat melengkapi Karya Akhir ini

Penulis dengan rendah hati menyadari sepenuhnya bahwa Karya Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan keterbukaan, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kelayakan laporan ini

Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca

Medan,

Penulis

ABSTRAK

Pada mesin penggiling kopi Screw conveyor adalah spesimen yang dirancang khusus sebagai unit pembawa yang mengarahkan biji kopi kering (hasil penyagraian) menuju Batu Gilas (Rotor Bar dan Stator Bar) dimana dilanjutkan suatu proses pecah dan menggiling dengan prinsip putar gilas sehingga biji kopi tersebut akan halus dan langsung akan keluar dari batu gilas dan langsung jatuh ke corong keluaran. Tingkat kehalusan bubuk kopi dapat diatur dengan cara mengatur jarak antara batu gilas, dimana mekanismenya menggunakan baut dan mur yang menghubungkan batu gilas dengan spesimen penyetelan.

Racangan mesin ini selanjutnya akan diajukan sebagai laporan Karya Akhir untuk memenuhi sebahagian persyaratan dalam menyelesaikan program studi Teknologi Menanik Industri Program Diploma- IV Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan gelar Sarjana Sains Terapan (SST)

Tujuan dari penulisan laporan ini adalah memberi penjelasan tentang perinsip kerja mesin yakni komponen-komponen utama beserta hasil kerjanya. Untuk mencapai tujuan tersebut maka pembahasannya diperbuat sesuai hasil bimbingan dan seluruh perhitungan komponen utama mesin ditentukan berdasarkan kapasitas yang direncanakan yaitu 100 kg/jam. Namun perhitungan ini dibatasi hanya pada komponen-komponen utama yang bergerak yaitu motor penggerak, sabuk, pully, poros, baut dan bantalan.

Kata Kunci : Proses Pengolahan, Screw Press, Gilingan Kopi

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR... i

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI... v

DAFTAR GAMBAR... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR SIMBOL ... xi

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penulisan... 2

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Metode Pembahasan ... 3

1.5. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II. TINJAUAN KEPUSTAKAAN ... 5

2.1. Tinjauan Umum ... 5

2.2.1. Budidaya Kopi... 6

2.2.2. Pasca Panen ... 10

2.2. Struktur Organisasi ... 11

2.3. Sistematis Pengolahan Kopi ... 13

2.4. Sistem Satuan Operasi Mesin Pengolahan Kopi... 14

2.4.1. Pengertian Mesin Pengolahan Kopi ... 14

2.4.2. Spesifikasi Peralatan Pabrik Kopi ... 15

2.4.3. Satuan Operasi Pengolahan Kopi ... 20

2.5. Kualitas Kopi ... 21

BAB III. METODE PERENCANAAN ... 25

3.1. Cara Pengolahan Kopi ... 25

3.2. Skema Mesin Penggiling Kopi ... 26

3.2.1. Poros Screw... 26

3.2.3. Rumah Screw ... 27

3.2.4. Batu Gilas ... 28

3.3. Prinsip Kerja ... 29

3.3.1. Sistem Penggerak Motor ... 29

3.3.2. Proses P ... 30

3.3.3. Pemilihan Poros... 30

3.3.4. Pemilihan Sabuk... 32

3.3.5. Pemilihan Pully ... 35

3.3.6. Pemilihan Pasak ... 38

3.3.7. Pemilihan Bantalan... 40

3.3.8. Pemilihan Baut ... 42

3.4. Bahan-Bahan... 43

3.5. Studi Literatur ... 45

BAB IV. HASIL DAN ANALISA PERHITUNGAN ... 51

4.1. Perancangan Poros ... 51

4.1.1. Pengertian... 51

4.1.2. Macam-macam Poros ... 51

4.1.3. Pemilihan Daya Perencanaan ... 52

4.1.4. Pemilihan Bahan... 54

4.1.5. Perencanaan Diameter Poros... 56

4.6.6. Pemeriksanaan Kekuatan Poros ... 57

4.2. Poros Screw ... 58

4.3. Kapasitas Mesin ... 64

4.4. Pully ... 67

4.5. Sabuk... 68

4.6. Pasak ... 76

4.7. Baut ... 80

BAB V. PERAWATAN DAN PERHITUNGAN TAKSASI BIAYA MESIN PENGGILING KOPI ... 92

5.3. Perhitungan Biaya ... 94

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ... 100

6.1. Kesimpulan ... 100

6.2. Saran ... 102 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1. Flowchart Struktur Organisasi... 12

2. Gambar 2.2. Flowchart Skema Pengolahan Biji... 14

3. Gambar 2.3. Kopi dimasukkan ke elevator ... 16

4. Gambar 2.4. Mesin Pengepasan ... 16

5. Gambar 2.5. Blower di Mesin Pengepasan... 17

6. Gambar 2.6. Mesin Pengayakan ... 18

7. Gambar 2.7. Mesin Penyangraian... ... 19

8. Gambar 2.8. Mesin Penggiling ... 20

9. Gambar 2.9. Flowchart Satuan Operasi... 21

10.Gambar 2.10. Buah kopi yang dipetik... 21

11.Gambar 2.11. Kopi yang ditampung ... 21

12.Gambar 2.12. Biji kopi yang lepas dari kulit dan air... 22

13.Gambar 2.13. Biji kopi kering untuk penyortiran ... 22

14.Gambar 2.14. Biji kopi siap untuk dijadikan bubuk... 22

15.Gambar 3.1. Mesin penggiling kopi ... 26

16.Gambar 3.2. Screw Conveyor... 27

17.Gambar 3.3. Rumah Screw Conveyor ... 28

18.Gambar 3.4. Batu gilas diam ... 28

19.Gambar 3.5. Batu gilas penggerak... 29

20.Gambar 3.6. Ukuran penampang dan konstruksi sabuk ... 34

21.Gambar 3.7. Diagram pemilihan sabuk ... 34

22.Gambar 3.8. Ukuran penampang sabuk... 35

23.Gambar 3.9. Pully... 37

24.Gambar 3.10. Pullydan sabuk... 37

25.Gambar 3.11. Pasak dan poros ... 40

26.Gambar 3.12. Bantalan Radial... 41

29.Gambar 4.1. Screw Conveyor ... 58

30.Gambar 4.2. Konstruksi pully dan sabuk ... 67

31.Gambar 4.3. Diagram pemilihan sabuk ... 69

32.Gambar 4.4. Ukuran penampang dan konstruksi sabuk ... 69

33.Gambar 4.5. Ukuran penampang sabuk ”V” type A ... 70

34.Gambar 4.6. Gaya geser pada pasak... 77

35.Gambar 4.7. Bantalan pendukung poros ... 81

36.Gambar 4.8. Diagram analisa gaya... 81

37.Gambar 4.9. Bantalan radial tunggal ... 88

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Sumber; P3 Jember (Persyaratan Tanah)... 9

Tabel 2. Type dan Grade kopi Brazil dan New York ... 24 Tabel 3. Jenis-jenis faktor korelasi berdasarkan daya yang ditransmisikan 53 Tabel 4. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang

difinish dingin untuk poros ... 54 Tabel 5. Perincian biaya pembuatan mesin penggiling kopi... 95 Tabel 6. Perincian biaya pembuatan mesin penggiling kopi... 96

KARYA AKHIR

RANCANG ALAT UNTUK PENGOLAHAN BIJI KOPI

DENGAN KAPASITAS 100 KG/JAM MENJADI

BUBUK/TEPUNG KOPI

HAPOSAN LUMBANTORUAN

025202001

Karya Akhir Yang Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh

Ijazah Sarjana Sains Terapan

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI

PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

LEMBAR PENGESAHAN

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH

IJAZAH SARJANA SAINS TERAPAN

HAPOSAN LUMBANTORUAN

025202001

DOSEN PEMBIMBING KETUA JURUSAN

Ir. RASKITA S. MELIALA Ir. ALFIAN HAMSI, MSc

DAFTAR SIMBOL

Simbol Nama Simbol Satuan

T Torsi kgmm

P Daya kW

n Putaran rpm

 Tegangan Geser kg/mm2

L Panjang m

D Diameter m

r Jari-jari m

F Gaya kg

Fc Faktor Koreksi -

V Volume m3

v Kecepatan m/det

 massa jenis kg/m3

 Kecepatan Sudut rad/det

Q kapasitas kg/jam

 Percepatan Sudut rad/det2

t waktu detik

b Lebar m

A Luas m2

I Inersia kgm2

 Efisiensi %

ABSTRAK

Pada mesin penggiling kopi Screw conveyor adalah spesimen yang dirancang khusus sebagai unit pembawa yang mengarahkan biji kopi kering (hasil penyagraian) menuju Batu Gilas (Rotor Bar dan Stator Bar) dimana dilanjutkan suatu proses pecah dan menggiling dengan prinsip putar gilas sehingga biji kopi tersebut akan halus dan langsung akan keluar dari batu gilas dan langsung jatuh ke corong keluaran. Tingkat kehalusan bubuk kopi dapat diatur dengan cara mengatur jarak antara batu gilas, dimana mekanismenya menggunakan baut dan mur yang menghubungkan batu gilas dengan spesimen penyetelan.

Racangan mesin ini selanjutnya akan diajukan sebagai laporan Karya Akhir untuk memenuhi sebahagian persyaratan dalam menyelesaikan program studi Teknologi Menanik Industri Program Diploma- IV Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan gelar Sarjana Sains Terapan (SST)

Tujuan dari penulisan laporan ini adalah memberi penjelasan tentang perinsip kerja mesin yakni komponen-komponen utama beserta hasil kerjanya. Untuk mencapai tujuan tersebut maka pembahasannya diperbuat sesuai hasil bimbingan dan seluruh perhitungan komponen utama mesin ditentukan berdasarkan kapasitas yang direncanakan yaitu 100 kg/jam. Namun perhitungan ini dibatasi hanya pada komponen-komponen utama yang bergerak yaitu motor penggerak, sabuk, pully, poros, baut dan bantalan.

Kata Kunci : Proses Pengolahan, Screw Press, Gilingan Kopi

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Di dunia ini sekitar 7 juta ton kopi dihasilkan dan dinikmati oleh bangsa-bangsa serta menyibukkan sedemikian rupa para perusahaan yang berkecimpung di dunia bisnis kopi. Banyak ragam usaha yang dilakukan berawal dari kegiatan budidaya, pengolahan, industri perdagangan internasional dan dengan demikian beragam kegiatan pendukungnya diberbagai bidang.

Indonesia terkait kepentingan nasionalnya yaitu : usaha produksi kopi merupakan sumber penghidupan jutaan keluarga petani- perkebunan kopi dan ekspor kopi termasuk sumber penerimaan devisa penting.

Mesin pengolahan kopi ( alat pengolah biji kopi menjadi bubuk kopi ) adalah mesin yang melakukan suatu proses pengeringan, pemasakan, kemudian pemecahan biji menjadi tepung atau bubuk.Mesin ini bertujuan untuk membuat dan meningkatkan kapasitas produksi bubuk kopi yang mana sesuai dengan permintaan konsumen ataupun pasar.

Pada pabrik pengolahan kopi di PT. Tapanuli Investasi Agro, digunakan berbagai bahan dan peralatan yang mendukung proses pengolahan kopi dengan kualitas dan mutu ekspor yang sesuai standart pemasaran.Pengolahan kopi dilakukan secara bertahap dengan perkataan lain suatu proses tidak dapat berlangsung jika proses sebelumnya belum beroperasi.

Dalam laporan ini penulis mengambil judul tentang RANCANG ALAT UNTUK PENGOLAHAN BIJI KOPI DENGAN KAPASITAS 100 KG/JAM MENJADI BUBUK/TEPUNG KOPI.

1.2. Tujuan penulisan

Tujuan penulisan Karya Akhir ini adalah untuk mengetahui bagaimana satuan operasi dari pengolahan kopi. Dimana survey studi yang dilakukan di pabrik kopi PT. Tapanuli Investasi Agro untuk meneliti, memahami dan membuat flowchart proses pengolahan dalam bentuk laporan dan miniatur.

Tujuan Rancang Alat Pengolahan Biji Kopi Menjadi Bubuk/ Tepung Kopi adalah :

a. Tujuan Membuat Mesin

 Mengaplikasikan displin ilmu yang didapat pada bangku perkuliahan secara teori maupun praktek

 Berpartisipasi dalam pengembangan teknologi tepat guna ( TTG )

 Memenuhi tuntutan kurikulum dan silabus

 Membantu masyarakat dalam membuat mesin atau alat yang bekerja efektif dan efisien

b. Tujuan Membuat Bubuk/ Tepung Kopi

 Untuk memperluas wawasan masyarakat yang ingin membuka usaha menjadi produsen Bubuk Kopi

 Memperbanyak variasi jenis minuman kopi yang bercita rasa tinggi

 Menambah penghasilan khususnya produsen kopi dan mensejahterakan para petani kopi

1.3. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang dibahas penulis adalah mengenai satuan operasi pabrik.Perancangan setelah survey dilapangan yakni : perhitungan, ukuran utama dan gambar teknik. Mesin yang dibahas ialah pengolahan biji kopi menjadi bubuk kopi. Pembatasan ini dimaksudkan untuk membatasi permasalahan yang akan dibahas sehingga lebih sistematis.

1.4. Metode Pembahasan

Metode pembahasan yang dilakukan penulis dalam laporan ini adalah : 1. Metode Wawancara

Penulis melakukan tanya jawab langsung dengan pembimbing di pabrik untk mendapatkan informasi tentang topik yang dibahas 2. Metode Observasi

Penulis mengadakan survey studi ke pabrik dan meninjau setiap prose yang ada di pabrik

3. Metode Kepustakaan

Penulis mempelajari buku-buku petunjuk mengenai topik yang akan dibahas dan buku-buku referensi baik dari perusahaan atau dari perpustakaan kampus

4

1.5. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah mengetahui isi laporan Karya Akhir ini maka uraian Bab tiap Bab dapat diringkas secara garis besar sebagai berikut :

BAB I : Merupakan Pendahuluan yang berisikan latar belakang, tujuan pembahasan, batasan masalah, metode pembahasan dan sistematika penulisan

BAB II : Merupakan tinjauan kepustakaan yang berisi tentang pengertian satuan operasi mesin pengolahan kopi

BAB III : Merupakan sistem pengolahan kopi secara garis besar yang mendukung ketahap pengolahan biji kopi menjadi bubuk kopi.

BAB IV : Merupakan pembahasan tentang analisa alat pengolahan biji kopi menjadi bubuk kopi yang mana kapasitasnya 100 kg/jam

BAB V : Merupakan kesimpulan dan saran tentang rancangan alat pengolahan biji kopi menjadi bubuk kopi

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1Tinjauan Umum

Sejarah perkopian dunia mencatat orang Sheikh dari Arab yang tertolong jiwanya sewaktu tersesat di hutan dengan memasak buah-buah biji kopi. Hingga sekarang sekitar 50 negara di benua Afrika, Amerika dan Asia menghasilkan kopi dari kebun-kebun yang terpencar di dataran-dataran rendah sampai dipegunungan-pegunungan.

Kopi merupakan salah satu bahan perdagangan penting dunia dan melibatkan jaringan perdagangan antar bangsa dan lebih merupakan kegiatan perdagangan dari negara-negara berkembang ke negara-nagara maju yang merupakan konsumen-konsumen utama.

Di dunia ini berkisar 7 juta ton kopi dihasilkan dan dinikmati oleh bangsa-bangsa yang mana telah menyibukkan banyak perusahaan yang berkecimpung didunia bisnis kopi.telah banyak ragam usaha yang dilakukan yakni : berawal dari pembudidayaan kopi, pengolahan kopi, industri perdagangan internasional dan beragam aktivitas pendukung lainnya.

Untuk kalangan masyarakat dalam mensosialisasikan bagaimana Ilmu Teknologi tepat guna digalakkan demi menunjang Sumber Daya Manusia sangat penting.Terkhusus dalam pengolahan biji kopi.Indonesia terkait kepentingan nasionalnya yaitu usaha produksi kopi merupakan sumber penghidupan jutaan keluarga petani-perkebunan kopi dan ekspor kopi termasuk sumber devisa negara.

Alat pengolahan biji kopi menjadi bubuk kopi khususnya perlu sosialisasi yang jelas. Dimana banyak kopi bubuk yang dihasilkan melalui pengloahan tradisional dan hasilnya hanya cukup dalam waktu singkat. Kemudian

efisiensi waktu terkendala dimana peralatan tidak memadai,kemudian butuh tenaga kerja yang banyak dan hasilnya sedikit.

2.1.1 Budidaya Kopi

Sekilas dengan budidaya kopi perlu juga diketahui bahwa kualitas kopi juga dipengaruhi oleh kondisi alamnya.Tumbuhan kopi ( Coffea Sp) termasuk familia rubiaceaee yang dikenal mempunyai sekitar 500 jenis dengan tidak kurang dari 600 species. Genus Cofffea merupakan salah satu genus penting dengan beberapa species yang merupakan nilai ekonomi dan dikembangkan secara komersial yaitu :

 Coffea Arabica ( dengan hibridanya)

 Coffe Liberica

 Coffe Canephora ( Varietas robusta)

Tanaman kopi termasuk tumbuhan tropik yang sangat mampu melakukan penyesuaian-penyesuaian dengan keadaan kawasan. Walaupun tumbuhan tropik, tanamannya tidak mengkehendaki suhu tinggi dan memerlukan tumbuhan naungan. Suhu diatas 350 C dan sebaliknya suhu dingin-beku ( frost )dapat merusak panen bahkan mematikan tanaman kopi. Tanamannya mengkehendaki suhu berkisar 15-300 C.Terkhusus Indonesia dominan jenis tanaman Arabika lebih cocok dibudidayakan didaerah-daerah tropik di kawasan pegunungan pada ketinggian diatas 600 m dari permukaan laut. Tanaman kopi mengkehendaki tanah ubur dengan drainase yang baik. Kawasan dengan tanah lempung kurang cocok, juga tanah padas. Diperlukan tersedianya air tanah yang cukup, terutama dimusim-musim kemarau. Sebaliknya tanamannya tidak tahan akan keadaan dengan genangan-genangan ai. Tanah yang diperlukan untuk memungkinkan pertumbuhan akar tanaman dengan baik dan di kawawsan-kawasan yang kurang hujan, dan dapat dipelukan tanah dalam nya sekitar 3 m. Karena

Untuk budidaya kopi dianjurjan memilih kawasan yang tanahnya subur dengan sifat antara tanah berpasir dan tanah lempung, tanah dengan cukup humus dan cukup dalam sekurangnya 30 cm dengan tata udara dan drainase yang cukup baik. Dikehendaki derjat keasaman tanah sekitar 5,5-6,5 pH.Untuk hasil yang baik diperlukan tanah yang kaya akan zat-zat hara, terutama penting unsur Nitrogen, Potasium, Asam phosph dan kapur. Diperlukan pemupukan dengan kompos untuk menjaga tanah tetap gembur, juga pemberian serasah untuk mengurangi penguapan air tanah.

Sumber: P3 Jember

PERSYARATAN KOPI ARABIKA

Iklim

 Curah hujan

 Suhu

 Ketinggian kawasan

Tanah

 Keasaman

 Kesuburan tanah

 Sifat fisik

Minimum 1300mm/th dan tanamannya toleran terhadap curah hujan tinggi

Masa bulan kering pendek dan maksimum 4 bulan

15-240C

500-1800 m.dpl

pH 5,2-6,2 Baik

Kapasitas penambatan air tinggi

Pengatusan baik

2.1.2 Pasca Panen

Buah kopi Arabika umumnya akan matang setelah 8 bulan dari saat pembuahan. Buah kopi yang matang di pohon berwarna merah pada kulit buahnya dan matang tidak dalam waktu yang serentak sama walaupun berasal dari satu dompolan buah ataupun dari cabang yang sama. Oleh kaerna itu pemetikan buah kopi harus dilakukan secara manual dan selektif, jika dikehendaki hasil pemetikan buah matang saja untuk menghasilkan kopi yang bermutu baik.

Buah-buah kopi setelah dipetik langsung harus dikerjakan guna mencegah biji-biji kopi tidak membusuk serta menjadikan biji-biji kopi tetap bermutu baik. Pengerjaan buah-buah kopi juga dimaksudkan untuk mengeluarkan keping biji kopi dari daging buah kopi, juga dri kulit tanduk dan kulit ari. Dikenal ada 2 ( dua ) cara pengolahan biji kopi :

 Pengolahan kering, tanpa melalui fermentasi biji kopi yang menghasilkan ras kopi netral

 Pengolahan basah, dengan proses fermentasi biji-biji kopi yang menghasilkan rasa kopi khas olahan basah

2.2Struktur Organisasi

Di dalam pengembangan suatu organisasi untuk diterapkan pada sistem satuan operasi, maka sebaliknya suatu hal yang kiranya perlu untuk dijadikan acuan. Bahwa tidak akan terdapat persoalan yang tidak terselesaikan guna efisiensitas perusahaan.

Organisasi menurut Taylor adalah merupakan pengintegrasian berbagai sumber, seperti persoalan teknik, kondisi alam, serta keterlibatan personal.

Terdapat beberapa konsep untuk dipakai sedemikian rupa didalam memantapkan organisasi didalam rangka mengefektifkan sautu aktifitas kelompok yaitu :

a. Adanya deskripsi kerja yang jelas dan menghindari tumpang tindih. Hal tersebut perlu guna menghindari konflik-konflik yang terjadi

b. Konsistensi kekuasaan. Dalam hubungan ini berguna untuk menghindari asisten terlampau banyak tidak efektif melakukan tugas

c. Pembatasan orang dalam pengawasan. Pekerja sesuai kebutuhan perusahaan

d. Kejelasan personal yang terlibat dalam organisasi

Karena masalah yang timbul selalu berubah setiap saat, maka keterlibatan mereka dalam organisasi harus jelas transparansinya. Dalam hal inilah penting peremajaan konstruksi organisasi dan personal yang terlibat didalamnya.

PT. Tapanuli Ivestasi Agro adalah perusahaan yang berkecimpung dalam dunia bisnis pertanian terkhusus tanaman kopi. Perusahaan ini merupakan cabang dari PT. PGLI ( Pembangunan Graha Lestari Indah ) di Jakarta. Ada 3( tiga ) perusahaah yang merupakan cabangnya yaitu :

 HOTEL TRAVELLER SUITES Medan ( Pariwisata dan Perhotelan)

 GRIYA DOME Medan ( Perumahan )

PT. Tapanuli Investasi Agro adalah cabang ke 3 dari perusahaan PT. PGLI , perusahan tersebut berdiri pada tanggal 16 Februari 2002. Lokasinya berada di Jalan. Raya Balige ( Silangit ) Kecamatan Siborongborong-Kabupaten Tapanuli Utara. Berikut struktur organisasi PT. Tapanuli Investasi Agro :

Pembelian 1 orang

Teknisi

1 orang Karyawan

25 orang Administrasi

1 orang Direktur 1 orang

Gambar.2.2.Flowchart Struktur Organisasi

2.3Sistematis Pengolahan Kopi

Kopi yang masuk ke Perusahaan adalah kopi yang berasal dari kalangan petani. Yang mana kopi tersebut adalah kopi yang mana biji sudah lepas dari daging buah dan sudah dikeringkan dibawah sinar matahari.

Kopi yang ditampung yang lewat melalui sortasi kemudian dimasukkan ke mesin pengepasan untuk memisahkan kepingan kopi dari kulit tandu dan ari. Pengangkutan kopi sistem elevator yang mana membawa kopi langsung keruang pengepasan. Biji yang bersih dari pengepasan kemudian dijemur dibawah panas matahari yang mana semula kandungan air kopi tersebut 77% menjadi tinggal 12- 14 % maksimum. Fungsinya juga untuk tahan dalam lembab tidak berjamur kemudian mutu terjamin dan bisa juga diperdagangkan sebagai bahan mentah ke berbagai benua tanpa merusak mutu.

Untuk pembuatan bubuk kopi maka kopi yang sudah kering tersebut disangray dibawah panas yang berkisar 90-1000 C diruang penyangraian sampai sifat fisik yang diharapkan. Setelah selesai disangray kemudian dipecahkan di ruang ripple mill atau penggiling biji kopi. Setelah biji kopi didapatkan kemudian kopi dibungkus untuk dipasarkan ke konsumen. Berikut sistematis pengolahan kopi dalam skema pengolahan biji kopi dengan 2( dua ) pengolahan yakni :

PETIK BUAH

PENGOLAHAN KERING PENAMPILAN

PENGOLAHAN BASAH

Pengeringan biji kopi Sortasi

Penentuan mutu

Buah utuh-glondong langsung dikeringkan

Atau dianjurkan : buah kopi – glondong dimemarkan terlebih dahulu (kneuzer) Buah kopi disortir

Pulping(Pelepasan biji kopi )

Biji kopi

difermentasikan( tangki fermentasi)

Pencucian biji kopi

2.4. Sistem Satuan Operasi Mesin pengolahan Kopi 2.4.1. Pegertian Mesin Pengolahan Kopi

Mesin pengolahan kopi merupakan alat untuk mengolah biji dari pelepasan biji dari kulit tandu dan ari dengan mesin pengepasan kemudian diayak untuk mendapatkan biji yang bersih dengan bantuan blower dimana kulit tersebut dihisap dan dibuang keluar, kemudian dilanjutkan ke pengeringan dibawah sinar matahari setelah kering sesuai standart yang dikehendaki dilanjutkan ke mesin pengayakan dimana fungsinya untuk mengklassifikasikan biji kopi yang akan diolah ataupun dijual. Kopi yang telah dsortir dilanjutkan ke penyangraian dimana dengan pemanasan ruang otomatis kopi siap untuk dilanjutkan ke mesin penggiling kopi untuk memecah kopi yang sudah kering untuk dijadikan bubuk kopi. Setelah bubuk kopi jadi maka siap untuk di pasarkan ke konsumen.

2.4.2. Spesifikasi Peralatan Pabrik Kopi

Pabrik kopi mempunyai beberapa peralatan yakni : a. Elevator

o 9 unit

o Kecepatan : 50 Rpm Fungsinya :

 Untuk mengangkut kopi ke unit mesin yang yang beroperasi

 Mengefisiensikan sistem pengolahan dengan baik

Gambar 2.4.2a. Kopi dimasukkan ke elevator b. Mesin Pengepasan

o 2 unit

o Kapasitas : @ 1500 kg/jam Fungsinya :

 Untuk melepaskan kopi dari kulit tandu dan ari

 Membiarkan kopi lanjut ke pengayakan dan kulit ari dan tandu terhisap dengan bantuan blower ke luar

 Mengefisiensikan sistem pengolahan dengan baik

c. Blower o 6 unit

o Daya hisap oleh fan Fungsinya :

 Untuk menghisap kulit ari dan kulit tanduk dari biji kopi

 Membantu pengayakan dengan mengeluarkan angin keperemukaan pengayakan sehingga biji kopi yang berukuran ringan akan tersortir

 Mengefisiensikan sistem pengolahan dengan baik

Gambar2.4.2c.Blower di mesin pengepasan d. Mesin Pengayakan

o 2 unit

o 4 pengklasifikasi biji yaitu : 8mm, 7mm, 6mm dan 5mm Fungsinya :

 Untuk memisahkan biji kopi sesuai kelasnya

 Biji kopi yang berkualitas rendah dapat tersortir dengan baik

Gambar.2.4.2d.Mesin pengayakan e. Ruang Penyangraian

o 1 unit

o Suhu : 1600-1700 C Fungsinya :

 Memasakkan biji kopi untuk siap digiling untuk menjadi bubuk kopi

f. Mesin Penggiling o 1 unit

o Kecepatan : 900- 1000 Rpm Fungsinya :

 Mekanisme pemecah biji kopi dengan cara menekan biji kopi dengan rotor bar pada dinding yang mempunyai stator bar dan menyebabkan biji kopi pecah dan halus seperti serbuk

Efisiensi pemecahan biji dipengaruhi oleh kecepatan putar rotor, jarak antara rotor bar dengan stator bar, kemudian keausan rotor bar disusun sedmikian rupa sehingga berperan sebagai penahan dan pemecah biji.

Gambar2.4.2f.Mesin penggiling 2.4.3. Satuan Operasi Pengolahan Kopi

Mesin pengolahan kopi merupakan alat yang mengolah kopi dari biji mentah dan menghasilkan bubuk kopi yang siap dipasarkan. Kopi yang diperoleh dipisahkan dari kulit tanduk dan ari kemudian dilanjutkan ke pengeringan dibawah sinar matahari dilanjutkan ke pengayakan untuk pengklassifikasian biji kopi setelah tersortir biji kopi siap disangraikan, biji kopi sudah nasak siap digiling untuk menjadi bubuk kopi.

Satuan operasi pada mesin pengolahan kopi yaitu :

 IN ( Pemasukan ), biji kopi ditampung oleh perusahaan untuk dilanjutkan ketahap proses

 PROSES ( Aktifitas Pabrik), biji kopi diantarkan ke mesin pengolahan dengan berbagai kelengkapan peralatan yang memiliki efisiensi pengolahan yang baik

 OUT ( Hasil Akhir ), bubuk kopi siap dipasarkan ke konsumen

OUT PROSES

IN

Gambar. 2.4.3. Flowchart satuan operasi 2.5. Kualitas Kopi

Kopi yang dihasilkan oleh pengolahan ada 2 ( dua ) jenis pegelompokan untuk dipasarkan yakni :

 Biji kering hasil sortasi, yang mana mempunyai klassifikasi ukuran biji yang lolos dari mesin pengayakan yang berdiameter 7mm, 6mm, 5mm

 Biji tunggal, biji kopi yang lolos di pengayakan diameter 8mm untuk dijadikan bubuk kopi

Gambar.2.5.a.Buah kopi yang dipetik

Gambar2.5.c.Biji kopi yang mana kulit ari dan tanduk telah lepas

Gambar.2.5.d. Biji kopi kering untuk penyortiran

Gambar.2.5.e.Biji kopi siap untuk di jadikan bubuk kopi

Ketentuan mengenai kualitas biji kopi pada saat ini umumnya didasarkan pada penilaian mengenai kandungan cacat-cacat biji kopi pada partai biji kopi yang diambil melalui contoh atau sampel yang mewakili suatu partai biji kopi. Penetapan type atau jenis mutu didasarkan atas ketetapan nilai cacat ( defect ). Dua sistem dikenal dan diberlakukan oleh pasar-pasar kopi, yaitu jenis mutu New York dan Brazil.

Keduanya didasarkan atas nilai cacat dan jumlah nilai cacat dipergunakan untuk menentukan type atau jenis mutu yang sesungguhnya mengambarkan jumlah perbandingan kandungan biji cacat terhadap biji-biji sehat tanpa cacat.

Ini dinyatakan melalui deskripsi atau uraian yang memberikan gambaran atau pengertian mengenai sifat-sifat ( characteristics ) biji kopi. Berikut contoh dalam tabel ketentuan type atau jenis mutu atau disebut pula sebagai grade, ketentuan kopi Brazil dan New York

KOPI BRAZIL PASAR NEW YORK

Type Jumlah cacat

( Maksimum )

Grade Jumlah cacat

( Maksimum ) Type 2 Type 3 Type 4 Type 5 Type 6 Type 7 Type 8 4 cacat 12 cacat 26 cacat 46 cacat 86 cacat 160 cacat 360 cacat Grade 2 Grade 2/3 Grade 3 Grade 3/4 Grade 4 Grade 4/5 Grade 5 Grade 5/6 Grade 6 Grade 6/7 Grade 7 6 cacat 9cacat 13 cacat 21 cacat 30 cacat 45 cacat 60 cacat 90 cacat 120 cacat 180 cacat 270 cacat

21

Flowchart Mekanisme Pengolahan Kopi

I

N

Penampungan Elevator

Mesin Pengepasan _Blower

1

P

R

O

S

E

S

Penampungan _Blower Elevator

Pengeringan Pengayakan

Elevator 2

Filter ( Distuner )

Filter Elevator

Pengayakan Blower

Elevator

O

U

T

_{Biji Kopi} Penampungan

Penyangraian Penggilingan

Bubuk Kopi

BAB III

METODE PERENCANAN

3.1. Cara Pengolahan Buah Biji kopi

Untuk memperoleh hasil yang bermutu tinggi buah biji kopi harus dipetik setelah betul-betul matang yaitu saat kulit buahnya tua berwarna merah. Biji kopi yang sudah dipetik harus segera diolah lebih lanjut dan tidak boleh dibiarkan tanpa pengolahan selama lebih dari 12- 20 jam, bila biji kopi tidak segera diolah dalam jangka waktu tersebut maka biji kopi akan mengalami fermentasi ( lapuk ) yang menurunkan mutunya.

Buah biji kopi biasanya diperdagangkan dalam bentuk biji kopi beras yaitu biji kopi kering yang sudah terlepas dari kulit daging buah biji kopi. Pengolahan buah biji kopi bertujuan untuk memisahkan biji kopi dari kulitnya dan mengeringkan biji kopi tersebut sehingga diperoleh biji kopi beras,dengan kadar air yang sedikit. Dilanjutkan lagi ke mesin pengepasan untuk memperoleh biji kopi dimana kulit tandu dan ari telah terlepas. Kemudian biji kopi dikeringkan dibawah sinar matahari sesuai dengan yang dikehendaki biji kopi siap untuk di sanggrai untuk diolah lagi menjadi kopi bubuk oleh mesin penggiling.

3.2. Skema Mesin Penggiling Biji kopi

1

3

4

Keterangan :

1. Poros Screw 2. Plat Screw 3. Rumah Screw 4. Batu Gilas

3.2.1 . Poros Screw

Poros ini terbuat dari St 37, proses pertama adalah proses pembubutan sampai dengan ukuran yang diinginkan .

3.2.2 . Plat Screw

Plat ini terbuat dari bahan St 37 , proses pertama adalah memotong plat sampai berbentuk lingkaran sesuai dengan diameter yang diinginkan, tahap selanjutnya adalah pengeboran pada titik pusat plat dengan diameter sesuai dengan diameter poros screw.

Setelah kedua bagian ini selesai maka disatukan kedua bagian tersebut dengan cara memasukkan poros ke dalam plat yang telah dibor, kemudian dilas dan ketok hingga jarak daun yang ditentukan seperti gambar.

t

3.2.3 .Rumah Screw

Rumah screw ini terbuat dari pipa, proses pertama adalah pemotongan sampai dengan panjang yang diinginkan , proses selanjutnnya adalah meratakan permukaan pipa kemudian menutup salah satu ujung bagian pipa dan membuat lubang masukan biji kopi.

Gambar 3.2.3. Rumah Screw Conveyor

3.2.4 .Batu Gilas

Pada bagian ini dapat dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu : a. Batu gilas diam ( Stator bar )

b. Batu gilas penggerak ( Rotor bar )

a. Batu gilas diam , terbuat dari bahan plat bja St 42, proses pertama adalah proses pembubutan permukaan dan pembubutan diameter, setelah selesai dilanjutkan dengan proses pembuatan lubang yang diawali dengan pengeboran, sampai dengan diameter luar rumah screw, prose akhir adalah pengkartelan permukaan batu gilas, seperti terlihat pada gambar.

b. Batu gilas penggerak , prose pembubutan batu gilas ini sama dengan proses pembuatan batu gilas diam, hanya saja pada saat pembubutan lubang diameter yang digunakan adalah diameter luar bearing, seperti gambar berikut.

Gambar.3.2.4.b. Batu gilas penggerak

3.3. Prinsip Kerja

3.3.1. Sistem Penggerak Motor

Motor elektro sebagai sumber daya penggerak yang menggerkkan pully motor yang dihubungkan pada pully untuk menggerakkan poros penggerak. Pully penggerak utama dan pully yang digerakkan dihubungkan dengan menggunakan sabuk V dan pada poros yang digerakkan dipasang plat screw yang berfungsi sebagai unit pembawa yang mengarahkan biji koi menuju ke batu gilas. Untuk perhitungan poros terlebih dahulu menentukan daya rencana ( pd ) dengan memakai persamaan.

Pd = F c . p ...( Sularso, 1991 )

3.3.2. Proses Pengoperasian

Mesin ini sangat sederhana dalam pengoperasiannya, karena digerakkan oleh sebuah motor dimana biji kopi dimasukkan ke dalam rumah screw. Di dalam rumah screw biji kopi akan dibawa oleh screw menuju batu gilas, didalam ruang sela batu gilas biji kopi akan dipecahkan dan digiling dengan prinsip gerak putar

gilas hingga butiran biji kopi akan halus ( bubuk ) akan keluar dari batu gilas lalu jatuh kecorong keluaran.Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengoperasian :

1. Sebelum pengoperasian,mesin screw conveyor harus dipersiapkan dengan baik

2. Pada saat pengoperasian, tidak ada bahan lain yang terdapat dalam rumah screw

3. Setelah pemakaian mesin, dilakukan pembersihan terutama pada rumah screw agar terhindar dari korosi atau karat

3.3.3. Pemilihan Poros

Poros adalah suatu elemen yang berfungsi sebagai penerus daya dan putaran, dimana peran utama dalam trasmisi seperti ini dipegang oleh poros. Maka diperlukan jenis bahan yang digunakan dalam perencanaan poros ini. Bahan yang akan digunakan adalah jenis S 55 C dengan kekuatan tarik 66 kg/mm.

Adapun tegangan geser ijin dapat dihitung dengan :

2 1 sf sf

b a



 



Dimana :

= tegangan geser ijin ( kg/mm 2 )

a



b= tegangan tarik ( kg/mm2 )

sf1 = faktor pengaruh massa, baja dan baja paduan

sf2 = faktor pengaruh konsentrasi tegangan dan kekerasan permukaan

Poros untuk meneruskan daya dapat diklassifikasikan menurut pembebanannya demikian halnya dengan poros transmisi. Poros jenis ini mendapat beban puntir murni dan lenturan daya ditrnsmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, pully, sabuk atau sproket rantai, maka dalam perencanaan sebuah poros mesin screw conveyor ini nantinya ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu :

a. Kekuatan puntir

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur ataupun gabungan antara punter dan lentur, kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil ( poros bertangga ) atau bila poros mempunyai alur pasak harus diperhatkan

b. Tegangan poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup, tetapi lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak telitian atau getaran dan suara yang ditimbulkan

3.3.4. Pemilihan Sabuk

Sabuk adalah salah satu bagian yang terpenting pada elemen mesin yang digunakan untuk mentrasmisikan daya atau putaran yaitu dari poros penggerak ke poros yang digerakkan, dimana sbuk dibelitkan di sekeliling pully pada poros. Untuk transmisi daya dipergunakan sabk “ V “ karena mudah penggunaannya. Jenis sabuk “ V “ terdiri dari beberapa tipe dan ukuran penampang maka untuk menentukan tipe dan ukuran penampang sabuk yang akan dipergunakan harus sesuai daya rencana dan putaran poros penggerak. Pada perencanaan sabuk ada beberapa hal yang harus diperhatikan antara lain :

Untuk menentukan persamaan-persamaan dibawah ini menyatakan : ( Sularso, 1991)

Kecepatan linier pada sabuk : V=

1000 . 60

1

dp.n

Panjang sabuk ( L ) : 2C +

2

 _{( dp + Dp )}2

+

c 4

1

( Dp + dp )

Jarak sumbu poros : C =

8 ) dp Dp ( 8 b

b 2  2

Sudut kontak (  ) :

C ) dp Dp ( 57

1800 

 

Tegangan sabuk :   2 e

1

Gambar 3.3.4 a Diagram Pemilihan Sabuk

Keterangan : 1. Terpal

2. Bagian penarik 3. Karet pembungkus 4. Bantalan karet

Gambar 3.3.4 b Ukuran Penampang dan Konstruksi Sabuk

Sesuai dengan daya rencana ( kw ) yang dipergunakan dan putaran ( rpm ) yang dihasilkan oleh motor pada pembahasan sebelumnya, maka dapat disimpulkan bahwa sabuk “ V “ yang dipakai adalah tipe A.

12,5

b

x x

β β

9

40

Gambar 3.3.4 c Ukuran penampang sabuk “V” type A

3.3.5. Pemilihan Pully

Pully merupakan bagian yang terpenting dari mesin-mesin sehingga dalam pembuatan pully perlu dipertimbangkan baik kekuatan pully, proses pengerjaan hingga nilai ekonomis . Bahan pully pada dunia keteknikan khususnya konstruksi permesinan kita mengetahui ada berbagai macam jenis dan bahan yang biasa digunakan dalam konstruksi pully yang disesuaikan pada penggunaan pully tersebut yang dapat kita jumpai di lapangan, adapun jenis bahan pully tersebut sebagai berikut

1. Bahan pully besi cor / besi tuang

Besi cor adalah bahan yang pertama kali digunakan dalam pembuatan pully mengingat bahan ini dapat menerima atau dapat mentransmisikan daya yang besar sehingga banyak digunakan untuk mesin industri, mesin pertanian, mesin otomobil, dan lain-lain

2. Bahan pully aluminium

Bahan pully dengan menggunakan aluminium banyak digunakan untuk peralatan atau perkakas dan mesin-mesin rumah tangga serta dapat dijumpai pada alat-alat elektronik

3. Bahan pully plastik

Pully dengan bahan plastik yang disebut teplon banyak digunakan pada pesawat elektronik

4. Bahan pully mild stell

Bahan pully dengan mild stell banyak kita jumpai pada mesin-mesin industri dan otomobil

Pada perencanaan Screw conveyor pada mesin penggiling biji kopi ini pully yang terbuat dari bahan besi cor juga ditinjau dari aspek kekuatan yang disesuaikan pada poros dengan tegangan tariknya sebesar 60 kg/mm2 ( tabel 2 JIS G 31223 lampiran 2 ) juga serta harga yang ekonomis dan juga suku cadang yang mudah untk kita dapatkan dipasaran. Pada pully untuk menghitung besaran putaran yang akan diterima dihitung dengan persamaan

Maka untuk menentukan besaran putaran yang ditrima ( Khurni, 1980 ) menyatakan :

2 1 1 2

d d . n

n 

Dimana : d 1 = diameter pully penggerak ( mm )

d 2 = diameter pully yang digerakkan ( mm )

n 1 = putaran pully penggerak ( rpm )

Gambar 3.3.5 Pully

3.3.6. Pemilihan Pasak

Pasak adalah suatu elemen yang disisipkan diantara poros dan pully yang bertujuan untuk mencegah terjadinya gerak relatif antara poros dengan pully. Pasak pada umumnya digolongkan ata pasak pelana, pasak rata, pasak benam, pasak singgung, pasak jarum, dan pasak tembereng.

Dalam perencanaan ini dipilih pasak benam dengan penampang segi empat. Pemilihan ini dipilih berdasarkan mudahnya pembuatan jenis pasak ini sendiri. Pembuatan pasak digambarkan mudahnya pembuatan pasak ini sendiri. Untuk itu peemilihan pasak juga perlu memperhatikan beberapa hal dalam perhitungannya antara lain :

Maka untuk mnentukan tegangan geser yang diizinkan a ( Sularso,1991 )

menyatakan :

Tegangan geser yang diizinkan a =

2 1

max b

sf sf 

 _{( kg/mm)}

Dan untuk menentukan tegangan geser yang terjadi g ( Sularso, 1987 )

menyatakan :

Tegangan geser yang terjadi g adalah :

F =

d 2 . T l . b F  

Dimana : T = torsi yang terjadi pada poros ( kg/mm ) b = lebar pasak ( mm )

l = panjang pasak ( mm ) d = diameter poros ( mm)

Sehingga : d . l . b 2 T  

Tekanan bidang yang dialami oleh pasak ( Pc ) adalah :

Untuk menentukan tekanan bidang yang dialami oleh pasak maka (Sularso, 1987 ) menyatakan :

Pc = l . t F 2 ...F = d 2 . T

Dimana : T = torsi yang terjadi ( kg/mm )

t2 = kedalaman alur pasak paa pully ( mm )

l = panjang pasak ( mm ) d = diameter poros ( mm )

Sehingga : Pc =

d . l . b 2 . T

Gambar 3. Gaya geser pada pasak 3.3.7. Pemilihan Bantalan

Bantalan yang dipakai adalah bantalan gelinding. Umur bantalan dapat diketahui dari pembebanan yang terjadi dan nomor bantalan yang digunakan bantalan poros screw pembawa. Beban yang terjadi sangat kecil dan diasumsikan gaya yang dialami bantalan hanya gaya radial. Andaikan bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding dengan nomor 600, dan kapasitas nominal dinamis spesifik ( c ) = 790 ( kg ). Maka dalam perencanaan ini kita dapat memakai persamaan sebagai berikut :

Untuk menentukan persamaan-persamaan dibawah ini maka ( Sularso, 1987 ) menyatakan :

Faktor kecepatan Fn =

   

n 3 , 33

Faktor umur Fh = Fn .

pr C

Umur nominal bantalan Lh = 500 ( Fh )3

Kehandalan umur bantalan Ln = a1 . a2 . a3 . Lh

Bantalan yang digunakan dalam perencanaan dapat dilihat pada gambar berikut.

Cincin luar

Elemen gelinding

Cincin dalam

Gambar 3.1. Bantalan Gelinding 3.3.8. Pemilihan baut

Baut yang dibahas adalah baut pada pengikat batu gilas. Pada tiap-tiap kasus kita harus menghitung luas yang menahan geseran/ tarikan, dengan membagikan luas ini dalam tarikan P. Kita memperoleh tegangan geser satuan rata-rata.

Dengan demikian Tegangan geser =

s A

P

P = gaya pecah biji kopi x jumlah biji kopi dibatu gilas As = jumlah baut x luas baut

= 4 . 2 d . 4

3.4. Bahan – bahan

Sebelum memasuki tahap-tahap penulisan dalam perencanaan ini lebih dahulu penulis menyajikan bahan-bahan yang akan digunakan. Adapun bahan tersebut adalah sebagai berikut:

1. Screw pembawa

Pada bagian ini dapat kita bagi menjadi 2 bagian yaitu : a. Poros Screw

Poros ini terbuat dari bahan St 37, proses pertama adalah proses pembubutan sampai dengan ukuran yang diinginkan.

b. Plat Screw

Plat ini terbuat dari bahan St 37, proses pertama adalah memotong plat sampai berbentuk lingkaran sesuai dengan diameter yang diinginkan. Tahap selanjutnya adalah pengeboran pada titik pusat plat dengan diameter sesuai dengan diameter poros screw.

Setelah kedua bagian ini selesai maka satukan kedua bagian dengan cara memasukkan poros kedalam plat yang telah dibor, kemudian las dan ketok hingga jarak daun sesuai dengan yang ditentukan.

2. Rumah Screw conveyor

Rumah screw ini terbuat dari pipa proses pertama adalah pemotongan sampai dengan panjang yang diinginkan, proses selanjutnya adalah meratakan permukaan pipa kemudian menutup salah satu ujung bagian pipa dan membuat lubang masukan biji kopi.

3. Batu Gilas

Pada bagian ini dapat dibagi menjadi dua bagian utama yaitu : a. Batu gilas diam

dilanjutkan dengan proses pembuatan lubang yang diawali dengan pengeboran, sampai dengan diameter luar srew, proses akhir adalah pengkartelan permukaan batu gilas.

b. Batu gilas bergerak

Proses pembubutan batu ini sama dengan proses pembuatan batu gials diam, hanya saja pada pembubutan lubang diameter yang digunakan adalah diameter luar bearing.

Bahan – bahan tersebut di atas harus memenuhi kriteria pada pemilihan bahan agar pemilihannya sesuai perencanaan dan tepat dalam setiap perhitungan teknik yakni kekuatan yang terjadi terhadap kekuatan yang diizinkan.

3.5. Studi Literatur

Studi literatur dilakukan untuk mendapatkan bahan – bahan yang akan digunakan sesuai dengan kekuatan bahan dalam satu rancangan, pada perencanaan ini penulis menggunakan persamaan dalam perhitungan teknik yang mencakup aspek-aspek sebagai berikut :

1. Perhitungan mesin Screw conveyor

Berdasarkan literatur maka daya rencana pada mesin screw dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Maka untuk menentukan daya rencana pd (Sularso, 1991) menyatakan: Pd = Fc . p

Dimana : P = daya pada saat berputar Fc = faktor koreksi

2. Perhitungan poros

Poros adalah suatu elemen yang berfungsi sebagai penerus daya dan putaran, dimana peran uata dalam transmisi seperti ini dipegang oleh poros, maka diperlukan jenis bahan yang digunakan dalam perencanaan poros ini bahan yang akan digunakan adalah jenis S 55 C dengan kekuatan 66 kg/mm.

Adapun tegangan geser ijin dapat dihitung dengan :

a =

σB sƒ1 – sƒ2

Dimana :

a = tegangan geser ijin (kg/mm²)

σB = tegangan tarik (kg/mm²)

Sƒ1 = faktor pengaruh massa, baja dan baja paduan

Sƒ2 = faktor pengaruh konsetrasi tegangan dan kekerasan permukaan

3. Perhitungan sabuk

Sabuk adalah salah satu bagian terpenting pada elemen mesin yang digunakan untuk mentrasmisikan daya atau putaran yaitu dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dimana sabuk dibelitkan di sekeliling pully pada poros.

Untuk transmisi daya dipergunakan sabuk “V” karena mudah penggunaannya. Jenis sabuk “V” terdiri dari beberapa tipe dan ukuran penampang maka untuk menentukan tipe dan ukuran penampang sabuk yang akan dipergunakan harus sesuai dengan daya rencana dan putaran poros penggerak. Pada perencanaan sabuk ada beberapa hal yang harus diperhatikan antara lain.

Untuk menentukan persamaan – persamaan dibawah ini maka (Sularso, 1991) menyatakan :

Kecepatan linier pada sabuk : V = dp.n 60.1000

Panjang sabuk (L) : 2C + ( dp + Dp )² + ( Dp + dp) π_{2 4}1 _c

b + b² - 8 (Dp – dp)² 8

Sudut kontak ( θ ) : θ = 180 57 (Dp – dp) C Tegangan sabuk T1 = eμθ

T2

Selanjutnya ( Khurmi, 1980 ) menambahkan :

T1 = σ . b . t

4. Perhitungan pully

Untuk menentukan besar putaran pada pully yang diterima dari putaran motor berdasarkan literatur dihitung dengan persamaan berikut :

n2 = n1.d1

d2

Dimana :

d1 = diameter pully penggerak (mm)

n1 = putaran pully penggerak (rpm)

d2 = diameter pully yang digerakkan (mm)

n2 = putaran pully yang digerakkan (mm)

5. Perhitungan pasak

Pasak adalah suatu elemen yang disisipkan diantara poros dan pully yang bertujuan untuk mencegah terjadinya gerak relatif antara poros dengan pully. Pasak pada umumnya digolongkan atas beberapa macam. Menurut letaknya pasak dapat digolongkan atas pasak pelana, pelana pasak rata, pasak benam, pasak singgung, pasak jarum, dan pasak tembereng.

Dalam perencanaan ini dipilih pasak benam dengan penampang segi empat. Pemilihan ini dipilih berdasarkan mudahnya pembuatan jenis pasak ini sendiri. Untuk pemilihan pasak juga perlu memperhatikan beberapa hal dalam perhitungan, antara lain :

Maka untuk menentukan Tegangan geser yang diizinkan a

(Sularso,1991), menyatakan :

Tegangan geser yang diizinkan a = (kg/mm) b max sƒ1 – sƒ2

Tegangan geser yang terjadi g adalah :

Dan untuk menentukan Tegangan geser yang terjadi g (Sularso,1987),

menyatakan :

F = T .2

d

= F

b.1

Dimana :

T = Torsi yang terjadi pada poros (kg.mm) B = lebar pasak (mm)

L = panjang pasak (mm) d = diameter poros (mm) Sehingga :

= T.2

b.1.d

Maka untuk menentukan Tekanan bidang yang dialami oleh pasak Pc (Sularso, 1987), menyatakan :

Pc = F

t2.1

F = T.2

Dimana :

T = Torsi yang terjadi (kg/mm)

t2 = Kedalaman alur pasak pada pully (mm)

l = panjang pasak (mm) d = diameter (mm)

Sehingga :

Pc = T.2

b.l.d

6. Perhitungan Bantalan

Bantalan yang dipakai adalah bantalan gelinding. Umur bantalan dapat diketahui dari pembebanan yang terjadi dan nomor bantalan yang digunakan. Bantalan poros screw pembawa.

Beban yang terjadi sangat kecil dan diasumsikan gaya yang dialami bantalan hanya gaya radial. Andaikan bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding dengan nomor 6000 dan kapasitas nominal dinamis spesifik ( c ) = 790 ( kg ), maka dalam perencanaan ini kita dapat memakai persamaan sebagai berikut :

Untuk menentukan persamaan – persamaan dibawah ini (Sularso, 1987) menyatakan :

Faktor kecepatan Fn = 33.3

n

Faktor umum Fh = Fn . C

pr

Beban ekivalen Pr = X . V x Frb

Umur Nominal bantalan Lh = 500 ( Fh )3 Kehandalan umur bantalan Ln = a1 x a2 x a3 x Lh

7. Perhitungan Baut

Disini baut yang dibahas adalah baut pada pengikat batu gilas. Pada tiap – tiap kasus kita harus menghitung luas yang menahan geseran atau tarikan dengan membagikan luas ini dalam tarikan P. Kita peroleh tegangan geser satuan rata-rata.

Dengan demikian :

P As

Tegangan geser =

Dimana :

P = gaya pecah kopi x jumlah kopi dibatu gilas As = jumlah baut x luas baut

= 4 x . d² π

BAB IV

HASIL DAN ANALISA PERHITUNGAN 4.1. Perancangan Poros

4.1.1. Pengertian

Poros merupakan salah satu bagian terpenting dalam setiap mesin yang berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran. Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar, biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti : kopling, roda gigi, pully, roda gila, engkol sproket, dll.

4.1.2. Macam-macam Poros

Menurut pembebanannya poros dikalsifikasikan menjadi : a. Poros transmisi

b. Poros spindle c. Poros gandar

Dalam perencanaan ini dipilih jenis ‘poros transmisi’ poros ini mendapat beban puntir murni atau gabungan beban puntir dan lentur. Dalam perencanaan poros, perlu diperhatikan hal-hal sebagai

berikut :

 Kekuatan poros

Suatu poros transmisi harus dapat menahan beban seperti puntiran, lenturan, tarikan dan tekanan. Oleh karena itu, poros dibuat dari bahan pilihan yang kuat dan tahan beban-beban tersebut.

 Kekakuan poros

Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tinggi tetapi jika lenturan atau difleksi puntirnya terlalu besar, akan mengakibatkan terjadinya getaran dan suara. Oleh karena itu disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus dipertimbangkan sesuai dengan jenis mesin yang dilayani.

Suatu mesin bila putarannya dinaikkan, maka pada harga putaran tertentu akan terjadi getaran yang sangat besar dan disebut putaran kritis. Putaran ini harus dihindari dengan membuat putaran kerja lebih rendah dari putaran kritisnya.

 Bahan poros

Bahan poros transmisi biasa dibuat dari bahan yang ditarik dingin dan difinishing seperti baja karbon yang dioksidasikan dengan ferra silicon dan dicor. Pengerjaan dingin membuat poros menjadi keras dan kekuatannya menjadi besar.

4.1.3. Penentuan Daya Perencanaan

Poros yang akan dirancang adalah poros transmisi yang digunakan untuk mentransmisikan daya dan putaran, yang diperoleh spesifikasi adalah sebesar :

P = 20 Hp

= 20 . 0,746 KW

= 14,92 KW

n = 1400 rpm

Penentuan daya rencana (Pd) diperoleh dari rumus :

Pd = f e . N ……… ( Lit. 1. hal 7 )

Dimana : Pd = daya rencana (kW)

f e = faktor korelasi

N = daya nominal keluaran motor penggerak (kW)

Adapun beberapa jenis faktor korelasi sesuai dengan daya yang akan ditransmisikan sesuai dengan tabel 3.

Tabel .3. Jenis-jenis faktor korelasi berdasarkan daya yang ditransmisikan

Daya yang ditransmisikan f e

Daya rata-rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal

1,2 – 2,0 0,8 – 1,2 1,0 – 1,5

Sumber : Sularso, Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”

Untuk perencanaan poros ini diambil daya maksimum sebagai daya rencana dengan faktor korelasi sebesar fc = 1,0. Harga ini diambil dengan pertimbangan bahwa daya yang direncanakan akan lebih besar dari daya maksimum sehingga poros yang akan direncanakan semakin aman terhadap kegagalan akibat momen puntir yang terlalu besar.

Maka besarnya daya rencana adalah : Pd = 1,0 . 14,92

Pd = 14,92 KW

Dengan adanya daya dan putaran, maka poros akan mendapat beban berupa momen puntir. Oleh karena itu dalam penentuan ukuran-ukuran utama poros akan dihitung berasarkan beban puntir serta kemungkinan-kemungkinan kejutan/tumbukan dalam pembebanan, seperti pada saat motor mulai berjalan.

Besarnya momen puntir yang dikerjakan pada poros dapat dihitung:

Mp = 9,74 . 105 ……… (Lit. 1. hal 65) Pd n

Dimana : Mp = momen puntir (kg.mm)

Pd = daya rencana (PS)

Untuk daya rencana Pd = 14,92 KW dan putaran n = 1400 rpm,

maka momen puntirnya adalah :

Mp = 9,74 . 105 14.92

1400

= 10380,05 kg.mm

4.1.4. Pemilihan Bahan

Poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja karbon yang difinisi dingin (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang dikil (baja yang dioksidasikan dengan ferrosilicon dan dicor), kadar karbon terjamin. Jenis-jenis baja S-C beserta dengan sifat-sifatnya dapat dilihat dari tabel 4..

Tabel .4. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros.

Standar dan Macam Lambang Perlakuan Panas Kekuatan tarik (kg/mm²)

Keterangan

Baja karbon konstruksi mesin JIS 4501

S 30 C S 35 C S 40 C S 45 C S 50 C S 55 C

Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan Penormalan 48 52 55 58 62 66

Batang baja yang difinis dingin

S 35 C-D S 45 C-D S 55 C-D

- - - 52 60 85 Ditarik dingin, digerinda, dibubut, atau gabungan antara hal-hal tersebut. Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen

Dalam perencanaan poros ini dipilih bahan jenis S55C-D dengan kekuatan tarik αb = 90 kg/mm². Tegangan geser izin dari bahan ini

diperoleh dari rumus :

g = ……….. (Lit. 1. hal 8)

dimana :

r = tegangan geser izin (kg/mm²)

σb = kekuatan tarik bahan (kg/mm²)

Sf1 = faktor keamanan yang bergantung kepada jenis bahan.

Sesuai dengan standar ASME, batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik σb, dimana untuk harga

ini faktor keamanan diambil sebesar = 5,6. Harga 5,6 diambil untuk bahan S-F dan 6,0 untuk bahan S-C dengan pengarug massa dan baja paduan. Harga Sf1 = 6,0

untuk bahan S-C diambil karena jenis kendaraan yang dirancang termasuk kendaraan yang ringan, sehingga dengan faktor keamanan sebesar itu poros yang dirancang cukup aman.

Sf2 = faktor keamanan yang bergantung pad abentuk poros,

dimana harganya 1,3 – 3,0. Poros yang dirancang tidak merupakan poros bertingkat, sehingga dengan mengambil faktor keamanan 2,5 saja poros sudah cukup aman.

Dari rumus di atas maka tegangan geser izin bahan jenis S 55 C-D adalah :

g =

σb

sf1 . sf2

–

90 –

6,0 . 2,0 – g = 6,25 kg/mm²

4.1.5. Perencanaan Diameter Poros

Diameter poros dapat diperoleh dari rumus :

dp = K1CbMp ……… (Lit.1. hal 8)

1 3 5,1

g

dimana :

dp = diameter poros (mm)

g = kekuatan tarik ijin bahan (kg/mm²)

Kt = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya tumbukan,

faktor ini dipilih sebesar 1,0 jika beban dikenakan beban secara halus, dipilih sebsar 1,5 – 1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan, dan dipilih sebesar 1,5 – 3,0 jika beban dikenakan dengan kejutan atau tumbukan yang besar. Dalam hal ini harga Kt diambil sebesar 2,0 untuk

menjamin keamanan dari poros.

Cb = faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban

lentur, dimana untuk perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terjadi karena momen puntir saja, dan diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan lentur, sehingga harga Cb ini diambil sebesar 1,3.

Maka diameter poros yang direncanakan :

dp = 2,0 x 1,0 x 10380,05

–

5,1 6,25

1 3

= 22033,02

1 3

= 1694,24

1 3

Maka diambil poros yang standard : dp = 25 mm

4.1.6. Pemeriksaan Kekuatan Poros

Ukuran poros yang telah direncanakan harus diuji kekuatannya. Pengujian dilakukan dengan memeriksa tegangan geser yang terjadi (akibat momen puntir) yang bekerja pada poros. Apabila tegangan geser ini melampaui tegangan geser izin yang dapat ditahan oleh bahan maka poros mengalami kegagalan.

Besar tegangan geser akibat momen puntir yang bekerja pada poros diperoleh dari :

p = …………. (Lit.1. hal 59)

16 Mp

πd 3 p

dimana : g = tegangan geser yang terjadi (kg/mm²)

Mp = momen puntir yang terjadi (kg.mm)

dp = diameter poros (mm)

Untuk momen puntir sebesar Mp = 10380,05 kg.mm, dan diameter poros

dp = 25 mm, maka tegangan gesernya adalah :

p = 16 . 10380,05

Π . 253 p = 3,38 kg/mm²

Dari hasil di atas dapat dilihat bahwa tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser izinnya ( g < g ) dimana g = 2,08

kg/mm², sehingga dapat disimpulkan bahwa ukuran poros yang direncanakan cukup aman.

4.2. Poros Screw

Pada perencanaan daya motor yang dibutuhkan pada screw conveyor pada mesin penggiling biji kopi ini terlebih dahulu menentukan hal berikut :

1. daya screw

D v P

ds

d1

t

Gambar 4.1. Screw conveyor

Dv = d1 + p²

= 50² + 25²

= 58,30 mm

Sin α =

d1 DV

= 50 58.30

= 0,85

α = 60

Porsi pada screw conveyor (sebagai pembawa)

Fs = ( μ.F cos α ) jumlah biji kopi yang berada pada 4 pitch = ( 0.4 .4.104 cos 60 ) . ( 68 . 4)

= 0,035 . 58.30 2 T = 1,51 kg.mm² Maka daya pada screw conveyor

P = . T 2πn 60.1000

= . 1m51 kg.mm 2.3,14 .55

60.1000 = 8,70 . 10-3 watt

Porsi pada screw conveyor (sebagai pembawa) T = ω tg ( α + β )

β = arc tf μ

= arc tg 0,4

β = 21,80

T = . tg ( 80,06 + 21,80)

= . ( 101,86 ) 2 πn

60.1000 2.3,14 . 55

60.1000 P = ω . T

= . 0,586 2πn 60.1000

Maka daya total pada screw conveyor adalah : Ptot = P1 + P2

= 8,70 . 10-3 + 3,37 . 10-3 = 12,07 . 10-3 watt

Maka daya rencana yang dihitung dengan mengalihkan daya yang akan ditransmisikan dengan faktor koreksi ( lampiran )

Maka :

Pd = Fc . P

Dimana :

Pd = daya rencana ( Hp ) Fc = faktor koreksi = 1,2

P = daya yang akan ditransmisikan Jadi : Pd = 1,2 . 12,07 . 10-3 watt

= 14,484 . 10-3 watt

= 0,144 Hp

Daya motor listrik yang tersedia dipasaran dipilih daya motor sebesar 1 (Hp) atau sebesar 0,746 Kw untuk putaran motor penggerak disesuaikan dengan yang tersedia yaitu sebesar 1380 rpm.

4.3. Kapasitas Mesin

Dari hasil pengamatan survey yang dilakukan bahwa kapasitas yang dihasilkan oleh screw konveyor perputaran adalah volume satu ulir daun, dimana ukuran screw adalah : jarak pitch screw adalah 30 mm, diameter luar screw 50 mm, ukuran diameter poros screw 25 mm, tebal daun screw 3 mm. Dari data di atas dapat dicari kapasita keluaran screw dalam satu putaran = satu pitch screw, yaitu :

 Volume tabung pada satu pitch screw :

= .1 π . D² .L  D = diameter luar screw 4

= .3 .14 . (50)² .30  L = jarak pitch

= 58875 mm3

 Volume poros screw pada satu pitch screw :

= .1 π . d² .L  d = diameter luar poros 4

= .3 .14 . ( 25 )² .30 1 4

= 21195 mm3

 Volume poros screw pada satu pitch screw : = .1 π . D² .t  t = tebal daun

4

= .3 .14 . ( 50² - 25² ) .3 1 4

= 3768 mm3

Maka volume pada satu putaran screw adalah :

= volume tabung pada satu pitch screw – (volume poros + volume daun) = 58875 – (21195 + 3768)

= 33912 mm3

Diperkirakan ukuran rata-rata satu butir biji kopi yang akan digiling adalah:

10 mm x 10 mm x 5 mm maka dapat dihitung volume biji kopi adalah sebesar 500 mm3, jadi dapat dihitung kapasita keluaran sati pitch screw yaitu :

= Volume pada satu putaran screw

Volume satu butir biji kopi

= 33912mm3

500mm3

= 67,6

= 68 butir biji kopi

Dengan putaran screw yang direncanakan sebesar 60 rpm dan massa satu butir biji kopi adalah 0,5 gr, maka kapasitas keluaran screw adalah :

= banyaknya biji kopi yang keluar dari screw x rpm screw x massa biji kopi

= 68 x 60 x 0,5

= 1632 gr/menit

Maka untuk satu jam kapasitas screw adalah sebesar :

= . 60 1632 1000

4.4. Pully

4

3 2

1

Rumah Screw

Motor

Gambar 4.4. Konstruksi pully dan Sabuk Keterangan :

1. pully pada motor penggerak 0 2,5“ 2. pully pada motor penggerak 0 12“ 3. pully pada motor penggerak 0 2“ 4. pully pada motor penggerak 0 8“

Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada masing-masing pully adalah sebagai berikut :

Maka untuk menentukan besar putaran pada pully yang diterima dari putaran motor (Khurmi, 1980) menyatakan :

n1 .d1 d2

n2 =

dimana :

d1 = diameter pully penggerak (mm)

n1 = putaran pully penggerak (rpm)

d2 = diameter pully yang digerakkan (mm)

n2 = putaran pully yang digerakkan (mm)

Pully 1 dengan 2

n2 = n1 .d1 d2

n2 =

1380.2,5” 12” = 287,5 rpm

Maka putaran pully 2 = 594 rpm Pully 3 dengan 4

n2 =

n3 .d3 d4

n2 = 287,5.2”

8” = 71,875 rpm

4.5. Sabuk

Jarak yang jauh antara dua buah poros sering tidak memungkinkan transmisi langsung ke roda gigi, dalam hal demikian cara transmisi putaran atau daya yang lain dapat digerakkan, dimana sebuah sabuk dibelitkan sekeliling pully pada poros.

Untuk transmisi daya digunakan sabuk V karena mudah penggunaannya. Jenis sabuk V terdiri dari beberapa type dan ukuran penampang maka untuk menentukan type dan ukuran penampang sabuk yang digunakan harus sesuai

Gambar 4.5 b Ukuran penampang dan konstruksi sabuk

Sesuai dengan daya rencana ( Kw ) yang dipergunakan dan putaran (rpm) yang dihasilkan oleh motor pada pembahasan sebelumnya, maka dapat disimpulkan bahwa sabuk V yang dipakai adalah type A.

12,5

b

x x

β β

9

40

Gambar 4.5 c Ukuran penampang sabuk “V” type A Dimana :

2 β = 40

β = 20 Tg β = x

9 X = tg 20 . 9

= 3,275 mm

B = 12,5 – 2x

= 12,5 – 2 ( 3,275 )

= 5,95 mm

Luas sabuk :

= 83,025 mm²

4.5.1 Transmisi dari motor penggerak ke poros reduksi oleh sabuk.

1. Kecepatan linier sabuk

Untuk menentukan kecepatan linier sabuk ( Sularso, 1987 ) menyatakan :

V = π .dp .n1 60.1000

Dimana :

V = kecepatan linier sabuk (m/s) dp = diameter pully penggerak (mm) n1 = putaran pully penggerak (rpm)

V = 3,14 .63,5 .2850 60.1000 = 9,47 ( m/s ) 2. Jarak sumbu kedua poros

Untuk menentukan jarak sumbu kedua poros ( Sularso, 1987 ) menyatakan:

V = 2 x Dp

Dimana :

C = jarak sumbu kedua poros (mm) Dp = diameter pully yang digerakkan (mm) C = 2 x 304,8 (mm)

= 609,6 (mm)

a = sudut kontak antara sabuk dengan pully penggerak

θ = 180 - 57 ( Dp – dp )

c

θ = 180 - 57 ( 304,8 – 63,5 ) 609,6

θ = 180 - 22,56

θ = 157,44

π

180

θ = 180 x

θ = 2,75 (rad)

3. Tegangan sabuk

Untuk menentukan Tegangan sabuk ( Sularso, 1980 ) menyatakan:

T1 = e μ.θ

T2

Dimana :

T1 = tegangan sisi kencang sabuk ( kg )

T2 = tegangan sisi kendur sabuk ( kg )

Untuk menentukan bilangan alam ( Hartono, 1982), menyatakan: e = bilangan alam = 2,7182

μ = koefisien gesek antara sabuk dan puli ( 0,45 – 0,60 )

T1 = 2,718 0,5 . 2,75

T2

Maka ( khurmi, 1980) menyatakan T1 = σ .b .t

Dimana :

σ = tegangan tarik bahan sabuk

Maka ( Jac.Stolk and C.Kross, 1981), menyatakan : Bahan karet σ = 0,4 – 0,5 (kg/mm²)

b = lebar sabuk (mm) t = tebal sabuk (mm)

= 21,4 (kg) T1 = 3,95 T2

21,4 3,95 T2 =

T2 = 5,41 ( kg )

4. Daya yang ditransmisikan

Untuk menentukan Daya yang ditransmisikan (Hanoto, 1981) menyatakan: Po = ( T1 - T2 ) v

Dimana :

Po = Daya yang ditransmisikan (watt)

V = kecepatan linier sabuk (m/s) Po = ( 21,4 – 5,41 ) 9,74

Po = 151,42 (watt) Po = 0,151 (Kw) 5. Panjang keliling sabuk ( L )

L = 2 c + ( dp + Dp ) + ( Dp – dp )² π 2

1 4c

= 2. 609,6 + ( 304,8 + 63,5 ) + ( 304,8 – 63,5 )² 3,14 2

1 4.609,6 L = 1219,2 + 578,231 + 23,87

L = 1821,301 (mm)

Berdasarkan sabuk V standart dengan nomor nominal 72 inchi atau 1829 mm (table sularso, 1987 hal 168)

Maka L = 1829 ( mm )

Dalam perdagangan terdapat bermacam – macam sabuk, namun mednapatkan sabuk yang panjangnya sama dengan hasil perhitungan umumnya sukar, maka jarak sumbu poros sebenarnya dapat dinyatakan sebagai :

Maka (salarso, 1987), manyatakan :

C = b + b² - 8 (Dp – dp)² 8

Dimana :

b = 2L – 3,14 ( 304,8 – 63,5 ) = 2 x 1829 – 3,14 ( 304,8 – 63,5 ) = 3658 – 757,68

= 2900 ( mm )

C = 2900 + 2900² - 8(304,8 – 63,5)² 8

C = 724,95 (mm)

6. Besar sudut α

Untuk menentukan Besar sudut α (Khurmi, 1980), menyatakan :

Sin α = r1 – r2

C

= 152,4 – 31,75 724,95 Sin α = 0,166

α = 9,55

r1 = jari-jari pully yang digerakkan (mm)

4.5.2 Transmisi dari motor reduksi keporos batu gilas.

1. Kecepatan linier sabuk

V = π .dp .n1 60.1000

V = 3,14 .50,8 .594 60.1000 V = 1,58 (mm)

2. Jarak sumbu kedua poros c = 2 x Dp

c = 2 x 203,2 c = 406,4 (mm)

3. Sudut kontak antara sabuk dengan pully

θ = 180 - 57 ( Dp – dp )

c

θ = 180 - 57 ( 203,2 – 50,8) 406,4

θ = 180 - 21,37

θ = 2,77 (rad) 4. Tegangan sabuk

Untuk menentukan Tegangan sabuk ( Sularso, 1980 ) menyatakan:

T1 = e μ.θ

T2

T1 = 2,718 0,5 . 2,75

T1 = σ .b .t

T1 = 0,4 . 5,96 .9

= 21,4 (kg)

T1 = 3,95 T2

21,4 3,99 T2 =

T2 = 5,36 ( kg )

5. Daya yang ditransmisikan Po = ( T1 - T2 ) v

Po = ( 21,4 – 5,36 ) 1,58 Po = 25,339 (watt) Po = 0,025339 (Kw)

6. Panjang sabuk ( L )

L = 2 c + ( dp + Dp ) + ( Dp – dp )² π 2

1 4c

L = 2. 406,4 + ( 50,8 + 203,2 ) + ( 203,2 – 50,8 )² 3,14 2

1 4.406,4 L = 1230,86 (mm)

Berdasarkan sabuk V standart dengan nomor nominal 43 inchi atau 1092 mm

Maka :

L = 1245 ( mm )

C = b + b² - 8 (Dp – dp)² 8

b = 2L – 3,14 ( 203,2 – 50,8 ) = 2 x 1245 – 3,14 .152,4 = 2490 – 478,54

= 2011,46 ( mm )

C = 2011,46 + (2011,46)² - 8(203,2 – 508)² 8

C = 2011,46 + 1964,73 8

C = 497,023 (mm) 7. Besar sudut α

Sin α = r1 _C – r2 =

Sin α = 0,087 88,9 – 50,4

441,74

α = 4,99

4.6. Pasak

Dalam perencanaan ini dipilih pasak benam dengan penampang segi empat. Pemilihan ini dipilih berdasarkan mudahnya pembuatan jenis pasak ini sendiri. Pembuatan pasak digambarkan mudahnya pembuatan pasak ini sendiri, pembuatan pasak digambarkan pada gambar berikut ini :

Gambar 4.6 gaya geser pada pasak

Disini pasak yang akan dibahas adalah pasak pada poros penggilingan. Torsi yang terjadi pada poros roll sama dengan torsi pada pully yaitu : 13104 (kg/mm), diameter poros adalah 25 (mm), dari lampiran 6 dimensi pasak didapatkan :

Lebar pasak (b) = 8 (mm) Tinggi pasak (h) = 7 (mm) Panjang pasak = 62 (mm)

Keadaan alur pasak pada poros (t1) = 4 (mm)

Keadaan alur pasak pada pully (t2) = 3,3 (mm)

Bahan pasak yang direncanakan dengan bahan St 37, yaitu dengan tegangan tarik masimum ( σb max ) = 37 (kg/mm²)

Dengan mengambil nilai Sf 1 = 6 dan Sf 2 = 2 maka tegangan geser izin ( a izin)

adalah :

a = = = 3,08 (kg.mm²)

b max 37 Sf 1 . Sf 2 6.2

Tegangan geser yang terjadi g adalah :

Untuk menentukan Tegangan geser yang terjadi g (sularso, 1987), menyatakan:

F = T. 2

d

= F

b . l

Dimana :

T = Torsi yang terjadi pada poros = 13104 (kg.mm) B = lebar pasak = 8 (mm)

L = panjang pasak = 62 (mm) d = diameter poros = 25 (mm) Sehingga :

= = 2,11 (kg/mm²)

Tegangan geser yang terjadi pada pasak lebih kecil dari tegangan izin bahan pasak. { 2,11 (kg/mm²) < 3,08 (kg/mm²) }, maka pasak aman terhadap tegangan geser.

13104.2 8.62.25

Dari tegangan geser bahan pasak dapat ditentukan tekanan bidang izin bahan pasak.

σa = 2. x izin = 2 . 2,08 = 6,16 (kg/mm²)

Tekanan bidang yang dialami oleh pasak ( Pc ) adalah :

Untuk menentukan Tekanan bidang yang dialami oleh pasak (sularso, 1987), menyatakan :

Fc = F

t2.l

F = T.2_d

Dimana :

T = torsi yang terjadi = 13104 (kg/mm)

t2 = kedalaman alur pasak pada pully = 3,3 (mm)

l = panjang pasak = 62 (mm) d = diameter = 25 (mm) sehingga :

Fc = T.2

b.l.d

F = 13104,2

3,3.62.25 = 5,12 (kg/mm²)

Tekanan bidang yang dialami pasak lebih kecil dari tekanan izin bahan pasak { 5,12 (kg/mm²) < 6,16 (kg/mm²)}, maka aman terhadap tekanan bidang, maka bahan pasak ditetapkan St 37 dengan ukuran pasak 8 x 7 x 62 (mm)

4.7. Baut

Perhitungan diameter baut yang digunakan untuk pengikat batu gilas. Pada tiap-tiap kasus kita harus menghitung luas yang menahan geseran/tarikan dengan membandingkan luas ini dalam atrikan P. Kita peroleh tegangan geser satuan rata-rata.

Dengan demikian :

P As

Tegangan geser g =

P = gaya pecah biji kopi x jumlah biji kopi dibatu gilas. = 7 x 117

= 819 (kg)

As = jumlah baut x luas baut

= 4 x .d²

= 4 x (10,106)²

π

4 3,14

4

= 320,69 (mm²)

Maka tegangan geser :

P As

g =

= 819 320,69

= 2,55 (kg/mm²)

Tegangan geser izin > tegangan geser rencana 3 (kg/mm²) > 2,55 (kg/mm²) maka baut yang direncanakan aman digunakan.

4.8. Perancangan Bantalan a. Bantalan Pendukung Poros

Bantalan yang digunakan untuk mendukung poros adalah bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal (single row deep groove radial ball bearing), sebanyak dia buah, masing-masing pada kedua ujung poros. Skersa bantalan pendukung poros ini berserta komponen-komponen lain yang terhubung dengannya ditunjukkan pada gambar berikut :

Gbr. 4.8 a Bantalan pendukung poros

b. Analisa Gaya

Diagram benda bebas untuk gaya-gaya yang bekerja pad aporos dan kedua bantalan pendukungnya diberikan dalam gambar berikut :

L1 l2 l3

Wp B A

W N : W G

Gbr. 4.8 b Diagram analisa gaya

 Wp = berat poros

Wp = ρp . Vp

Dimana : ρp = Massa jenis bahan poros, untuk bahan baja S55C-D

besarnya adalah 7,8 . 10-6 kg/mm3

Vp = . dπ p² . Lp

4

Vp = volume poros, yaitu

untuk: dp = diameter poros = 25 mm

Lp = panjang poros = 70 mm (direncanakan)

maka :

Vp = . 25 . 20

= 34343,75 mm

π

4 Maka berat poros adalah :

Wp = 7,8 . 10-6 . 34343,75 mm3

= 2,67 kg

Wp = 7,8 . 10-6 . 34343,75 mm3

= 2,67 kg

 RA = gaya reaksi pada bantalan A

 RB = gaya reaksi pada bantalan B

 L1 = 45 mm

 L2 = 45 mm

 L3 = 90 mm

Dari keseibangan statik diperoleh :

∑MA = 0

R B (L1 + L2 + L3) – Wp (L1 + L2 ) – (WN + WG) . L1 = 0

R B (45 + 45+ 90) – 1,34(45 + 45) – (0,28+ 0,55) . 45= 0

R B (180) – (120,60) – (37,35) = 0

R B =

R B = 0,46 kg 83,25

∑FY = 0

R A + RB – (WN + WG) – WP = 0

R A + 0,46 - )0,28 + 0,55) – 1,34 = 0

R A = 0,05

Dari kedua gaya reaksi R A dan RB diambil harga terbesar sebagai resultan

gaya radial Fr yaitu RA = 18,85 kg, sedangkan resultan gaya aksialnya (Fa)

adalah nol.

c. Penentuan Beban Ekivalen Statik dan Dinamik

Beban ekivalen statik diperoleh dari : P0 = X0 . Fr + Y0 . Fa

atau P0 = Fr

Dimana :

P0 = beban ekivalen statik (kg)

X0 = faktor radial, untuk bantalan bola radial teralur dalam baris

tunggal besarnya adalah 0,6 Fr = gaya radial = 18,85 kg

Y0 = faktor aksial, untuk bantalan bola radial beralur baris tunggal

besarnya adalah 0,5

Fa = faktor aksial, untuk bantalan pendukung poros ini beasrnya nol

Maka :

P0 = 0,6 . 18,85 + 0,5 . 0

P0 = 11,31 kg

Atau : P0 = 11,31 kg x 1

Maka, yang diambil adalah P0 = 11,31 kg.

Untuk beban ekivalen dinamik diperoleh dari : P = X V Fr + Y Fa

Dimana:

P = beban ekivalen dinamik (kg)

X = faktor radial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal, besarnya adalah 1,0

V = faktor utaran, untuk kondisi cincin dalam berputar besarnya 1,0 Fr = gaya radial, yaitu sebesar 11,31 kg

Y = faktor aksial, untuk bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal besarnya adalan nol.

Fa = gaya aksial, untuk bantalan pendukung poros ini beasrnya adalah

nol

Maka : Beban ekivalen dinamik adalah : P = 1,0 x 1,0 x 11,31 kg + 0 x 0

= 11,31 kg

d. Penentuan Basic Static Load Rating dan Basic Dynamic Load Rating

Besar basic static load rating adalah sebanding dengan beban ekivalen statik, sehingga :

C0 = P0

= 11,31 kg

sedangkan untuk basic dynamic load rating dapat diperoleh dari C = P . L1/3

Dimana :

C = beban dynamik load rating (kg)

P = beban ekivalen dinamik, yaitu sebesar 11,31 kg

L = umur bantalan yang dinyatakan dalam juta putaran, direncanakan 30000 juta putaran.

Sehingga beban dynamik load rating adalah :

C = 11,31 x 30000

1 3

e. Pemilihan Bantalan

Dari perhitungan-perhitungan di atas serta data dari bab-bab sebelumnya maka bantalan yang dipilih harus memenuhi syarat-syarat berikut :

Diameter lubang : d = 25 mm

basic static load rating : C0 ≥ 11,31 kg basic dynamic load rating : C ≥ 351,42 kg kecepatan putaran maksimum : n ≥ 1400 rpm

Dari katalog dipilih bantalan bola radial beralur dalam baris tunggal dengan nomor 6007 yang mempunyai karakteristik sebagai berikut:

diameter : D = 62 mm

diameter lubang : d = 14 mm

lebar : b = 14 mm

basic static load rating : C0 = 915 kg basic dynamic load rating : C = 1250 kg kecepatan putaran maksimum : n = 1400 rpm

f. Pemilihan Bantalan

Dari perhitungan-perhitungan di atas serta data dari bab-bab sebelumnya maka bantalan yang dipilih harus memenuhi syarat-syarat berikut :

Diameter lubang : d = 25 mm

basic static load rating : C0 ≥ 5,1 . 10-3 kg basic dynamic load rating : C ≥ 0,158 kg

Dari katalog dipilih bantalan bola aksial satu arah dengan bidang rata dengan nomor A-SD 6207 yang mempunyai karakteristik sebagai berikut:

diameter : D = 72 mm

diameter lubang : d = 25 mm

lebar : b = 17 mm

basic static load rating : C0 = 1430 kg basic dynamic load rating : C = 2010 kg kecepatan putaran maksimum : n = 1400 rpm

g. Bantalan poros Screw pembawa

Bantalan yang dipakai adalah bantalan gelinding, umur bantalan dapat diketahui dari pembebanan yang terjadi dan nomor bantalan yang digunakan. Bantalan poros screw pembawa.

Beban yang terjadi sangat kecil dan diasumsikan gaya yang dialami bantalan hanya gaya radial. Andaikan bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinging dengan nomor 600, dan kapasitas nominal dinamis sepsifik ( c ) = 790 (kg), maka dalam perencanaan ini kita dapat memakai persamaan sebagai berikut:

Maka untuk menentukan persamaan – persamaan dibawah ini (sularso, 1987), menyatakan :

33.3

n

Faktor kecepatan Fn =

C pr

Beban ekivalen Pr = X . V x Frb

Umur Nominal bantalan Lh = 500 ( Fh )3

Kehandalan umur bantalan Ln = a1 x a2 x a3 x Lh

Dimana :

a1 = 0,62 untuk faktor kehandalan 95 %

a2 = 1 untuk faktor bahan baja bantalan yang direncanakan secara

terbuka

a3 = 1 untuk faktor kerja pada kondisi normal

Beban aksial yang terjadi sangat kecil dan diasumsikan gaya yang dialami bantalan hanya gaya radial, Maka :

Frc = Rc

= 31,96 (kg)

Frd = (Fdv)² + (Fdh)² = (3)² + (0,035)² = 3,0002 (kg)

Fre = (Fev)² + (Feh)² = (5)² + (327,6)² = 327,683 (kg) Frf = 247 (kg)

Karena Fre > Frf, Frc, Frd, maka Fr yang dipakai adalah Frf = 247 Pr = X . V x Frf

= 1 .1,2 . 327,6

= 393,126 (kg)

1 3

Fn = Fn =

33.3

n

33.3 55

1 3

Biaya

Op = Penjualan/unit Ok

Ou

Ot

VBEP Volume (Unit)

Gambar Diagram Break Event Point

Kesimpulan :

1. Apabila Mesin penggiling kopi ini dijual 1 (satu) unit, maka penulis sebagai pembuat mesin tidak untuk dan tida rugi

2. Apabila penulis sebagai pembuat mesin tidak dapat menyelesaikan pembuatan mesin ini maka penulis akan rugi.

3. Apabila ingin memperoleh keuntungan maka penulis harus membuat mesin lebih dari 1 (satu) unit mesin penggiling kopi.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

Dari perhitungan-perhitungan yang dilakukan diperoleh kesimpulan untuk merencanakan Screw conveyor pada mesin penggiling kopi adalah berdasarkan ukuran-ukuran sebagai berikut :

1. Penentuan daya rencana (Pd) = fc . N P = 20 Hp, N = 1400 rpm, Pd = 14,92 Kw, Mp (momen puntir) = 10380,05 kg.mm 2. Penentuan daya dan putaran penggerak

d1 = diameter screw press = 50 (mm) ds = diameter poros utama = 25 (mm)

P = picth screw press = 10,15,20,25,30,35 t = tebal plat screw press = 3 (mm)

Dv = diameter screw press pada kemiringan α Putaran screw conveyor = 1380 rpm

3. Penentuan kapasitas mesin Q = 100 kg/jam 4. Pemilihan sabuk dan pully

Sabuk yang digunakan adalah sabuk tipe “V” dengan ukuran pully sebagai berikut :

5. Perencanaan poros

1. Poros reduksi, diameter 30 mm untuk dudukan pully dan diameter 12” untuk bantalan, bahan St 37.

2. Poros Screw, diameter 25 mm untuk dudukan pully dan diameter 8” untuk bantalan, bahan S 55 C

6. Pemilihan pasak

Disini pasak akan digunakan pada poros penggilingan, maka pasak yang digunakan adalah pasak benam dengan penampang segi empat. Maka dimensi pasak yang sesuai digunakan adalah :

 Lebar (b) = 8 mm  Tinggi (h) = 7 mm  Panjang pasak = 62 mm

 Keadaan alur pasak pada poros (t1) = 4 [mm]

 Keadaan alur pasak pada pully (t2) = 3,3 [mm]

Maka bahan pasak yang direncanakan dengan bahan St 37, yaitu dengan tegangan tarik maximum ( σb max) = 37 [kg/mm²)

7. Pemilihan bantalan

1. Bantalan poros screw, nomor 6000 2. Bantalan pully penggerak, nomor 6005 3. Bantalan batu gilas, nomor 6006

6.2. Saran

Dari semua data – data yang terlampir di atas maka disarankan :

1. Gunakan material yang tahan terhadap korosi untuk bagian-bagian komponen Screw conveyor

2. Untuk mengurangi getaran mesin, pully harus dipasang sejajar dengan pully pasangannya

3. Ketika hendak menggunakan mesin pastikan putaran mesin telah normal

4. Berikan pelumasan pada bagian – bagian yang bergerak 5. Gunakan mesin dengan baik

DAFTAR PUSTAKA

1. Hanoto, dkk., Mekanika teknik, Edisi II, TEDC Bandung, 1981.

2. Ir. K. Sitinjak. Teknologi Pasca Panen, Edisi IV, Kanisius, Jogyakarta, 1995. 3. Khurmi, R.S. Gupta, J.K., A Texs Book of Machine Design. Eurasia

Publishing Hause (Pvt) LTD. New Delhi, 1980

4. PS. Siswoputranto. ”Kopi Internasional dan Indonesia”, Edisi pertama. Kanisius. 1993.

5. Sularso, Kiyokatsu Suga., Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Edisi II, PT. Pradya Paramita, Jakarta, 1983.