PERANCANGAN MESIN PERAJANG HIJAUAN PAKAN TERNAK KAPASITAS 1000 KG/JAM

(1)

PERANCANGAN MESIN PERAJANG

HIJAUAN PAKAN TERNAK

KAPASITAS 1000 KG/JAM

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh : IRVAN ABDUL TISSA

201010120311027

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016

(2)

ii POSTER

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

PERANCANGAN MESIN PERAJANG HIJAUAN PAKAN TERNAK KAPASITAS 1000 KG/JAM

Oleh Irvan Abdul Tissa ( 201010120311027 ) Dosen Pembimbing I : Ir. Eko Hariyadi. MT

Dosen Pembimbing II : Murjito, ST. MT

Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

ABSTRAKSI

Perencanaan ini bertujuan untuk menghasilkan desain dan gambar kerja konstruksi mesin pencacah rumput yang kuat, kokoh, aman, dan efisien. Dalam perancangan alat ini kapasitas disesuaikan dengan kondisi kebutuhan yang ada.

Proses perancangan mesin pencacah rumput dilakukan dengan tahapan yaitu perencanaan dan penjelasan tugas/fungsi, perencanaan konsep produk (gambar kerja). Analisis teknik meliputi analisis daya yang dibutuhkan, torsi yang terjadi pada poros dan kontruksi rangka.

Hasil perancangan menghasilkan mesin pencacah rumput pakan ternak. dengan spesifikasi ukuran panjang 850, lebar 500 dan tinggi 1200 mm. Kapasitas produksi mesin pencacah rumput + 1000 kg/jam. Sumber penggerak mesin adalah motor listrik DC 15 HP dengan putaran 600 rpm. Sistem transmisi menggunakan V-belt dengan pulley berdiamater 145 mm dan poros 25 mm. Konstruksi rangka terbuat dari profil segi empat 40x40 mm dan casing menggunakan plat eyser dengan tebal 8 mm.

(8)

viii

DESIGNING FORAGE CHOPPER MACHINE CAPACITY OF 1000 KG/HOUR

Oleh Irvan Abdul Tissa ( 201010120311027 ) Dosen Pembimbing I : Ir. Eko Hariyadi . MT

Dosen Pembimbing II : Murjito, ST. MT

Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

ABSTRACT

This plan aims to produce design and construction working drawings thrasher grass strong, sturdy, safe, and efficient. In designing this tool capacity adapted to the conditions existing needs.

The process of designing grass chopper conducted in stages, namely planning and explanation of the task / function, planning product concept (working drawings). Analysis techniques include the analysis of the required power, torque occurring on the shaft and frame construction.

The results of the design produces fodder grasses thrasher with specification of length 850, width 500 and height 1200 mm. The production capacity chopper grass + 1000 kg / hour. Source of propulsion engine is 15 HP DC electric motor with a rotation of 600 rpm. The system uses V-belt transmission with pulley shaft diameter of 145 mm and 25 mm. Frame construction made of rectangular profile 40x40 mm and casings using eyser plate with 8 mm thick. Keywords : Design, fodder grass thrasher.

(9)

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kepada Allah SWT, karena atas berkah rahmat dan hidayah-Nya maka penulisan skripsi dengan judul “ PERANCANGAN MESIN PERAJANG HIJAUAN PAKAN TERNAK KAPASITAS 1000 KG/JAM ” ini dapat terselesaikan. Penulisan Skripsi ini merupakan salah satu Syarat Wajib bagi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang sebagai salah satu syarat akademis untuk dapat menyelesaikan studi di Universitas Muhammadiyah Malang.

Dengan segala usaha penulis mencoba untuk menggapai suatu karya tulis terbaik, namun demikian penulis menyadari sepenuhnya tugas akhir ini belumlah sempurna, oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis sangat mengharapkan kritik dan saran-saran yang bersifat membangun dari semua pihak. Adapun terselesainya Skripsi ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak yang telah membantu dalam penyusunannya,

Karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar - besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik 2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

3. Bapak. Ir. Eko Hariyadi, MT selaku Dosen Pembimbing I dan Murjito, ST, MT selaku dosen pembimbing II.

4. Para Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.

(10)

5. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan baik moral maupun materil serta do’anya.

6. Teman – teman Mahasiswa di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.

Tiada dapat penulis membalas segala kebaikan kecuali dengan harapan semoga Allah SWT membalas dengan yang lebih baik. Besar harapan, semoga skripsi ini bisa bermanfaat bagi pembaca, khususnya bagi penulis sendiri guna menambah ilmu pengetahuan.Sekian dan terima kasih.

Malang, 18 April 2016 Penulis

(11)

xi DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL…...………...………i

POSTER…..……….ii

LEMBAR PENGESAHAN………..………iii

LEMBAR ASISTENSI I………...………….………..iv

LEMBAR ASISTENSI II………...………….………...v

LEMBAR PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT…...………..vi

ABSTRAKSI BAHASA INDONESIA . ……….…….vii

ABSTRAKSI BAHASA INGGRIS …….…...……….viii

KATA PENGANTAR………..………ix

DAFTAR ISI………..………xi

DAFTAR GAMBAR………...………xv

DAFTAR TABEL………...………xvii

BAB I. PENDAHULUAN……...……….1

1.1 Latar Belakang……...………..….1

(12)

xii

1.3 Tujuan Perancangan……...………3

1.4 Manfaat Perancangan………...………..4

1.5 Batasan Masalah………..………...5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.………...…6

2.1 Hijauan pakan ternak…………..……. ……..……….…………..6

2.2 Mesin perajang hijauan pakan ternak ……...………7

2.3 Tuntutan perancangan………..………8

2.3.1 Gaya potong hijauan pakan ternak.………....8

2.3.2 Daya mesin dan tenaga penggerak...…………..…………...11

2.3.3 Sistem pemotongan…...………...12

2.3.4 Transmisi sabuk-V (V-belt)………..15

2.3.5 Poros………..………...22

2.3.6 Rangka………..………26

2.3.7 Casing………..….26

2.3.8 Pisau perajang………...26

2.3.9 Bearing / bantalan………27

2.3.10 Pasak………...31

BAB III. METODOLOGI PERANCANGAN…….………...35

(13)

xiii

3.1.1 Studi literatur..………37

3.1.2 Pengumpulan data……….………37

3.1.3 Perhitungan dan pengolahan data………….………37

3.1.4 Perancangan mesin………37

3.1.5 Analisa hasil perhitungan………..……37

3.1.6 Gambar kerja………...……..…………38

3.2 Morfologi mesin perajang hijauan pakan ternak…….……….………38

3.2.1 Metode perencanaan……… 38

BAB IV. PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN……….….………42

4.1 Gaya potong hijauan ……..……….………42

4.2 Perencanaan putaran mesin ……….………43

4.3 Kecepatan potong…. ...….………..………44

4.4. Perencanaan daya penggerak ..…….………..45

4.5 Perencanaan sistem transmisi (puli dan sabuk –V) .………...46

4.6 Perencanaan poros ……….………54

4.7 Perencanaan rangka……….………59

(14)

xiv

4.9 Perencanaan pisau perajang……….………60

4.10 Perencanaan bearing / bantalan………..………61

4.11 Perencanaan pasak……….………64

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN…..………..………66

5.1 Kesimpulan……….………66

5.2 Saran……….………66

DAFTAR PUSTAKA……….……….………..67 LAMPIRAN

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 : Rumput gajah……… ….…….………6

Gambar 2.2 : Contoh mesin perajang hijauan yang sudah ada ………..…………7

Gambar 2.3 : Analisa gaya pototng hijauan menggunakan neraca tekan………...9

Gambar 2.4 : Analisa gaya potong rumput menggunakan beban berkala………..10

Gambar 2.5 : Sudut potong perajangan………….……….. ……...14

Gambar 2.6 : Jenis pemotongan batang hijauan...15

Gambar 2.7 : Penampang sabuk - V……….………..………16

Gambar 3.1 : Diagram alir perancangan….… …….……..………...36

Gambar 4.1 : Analisa gaya potong rumput menggunakan neraca tekan…………42

Gambar 4.2 : Gaya yang bekerja pada pisau…………...………...45

Gambar 4.3 : Transmisi mesin pencacah rumput………...46

Gambar 4.4 : Torsi yang terjadi……... ……...………..48

Gambar 4.5 : Gambar keterangan rumus perhitungan sabuk - V ………..50

Gambar 4.6 : Sudut kontak antara sabuk dengan puli penggerak ……….51

(16)

xvi

Gambar 4.8 : Gaya yang bekerja pada poros……….57 Gambar 4.9 : Dimensi poros yang rencanakan…………..………59

(17)

xvii TABEL

Halaman

Tabel 2.1 : Faktor koreksi transmisi sabuk - V ……..………...17

Tabel 2.2 : Factor koreksi sudut kontak puli ………..………….21

Tabel 2.3 : Factor koreksi daya yang akan ditransmisikan (Sularso,1991)...23

Tabel 2.4 : Harga Cb dan Kt………..……….…...25

Tabel 2.5 : Saran umur bantalan untuk berbagai kelas mesi………... .…...29

Tabel 2.6 : Tabel ukuran dimensi pasak……….…..…..34

Tabel 3.1: Matrixs morfologi mesin perajang hijauan pakan ternak…..………...38

Tabel 4.1 : Perbandingan rasio putaran transmisi mesin pencacah rumput……...47

Tabel 4.2 : Koefisien gesek……….…...52

(18)

xviii

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Z. 1999. Elemen Mesin 1. Bandung: Refika Aditama. G. Niemann. 1999. Elemen Mesin jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Harahap, G. 2000. Perencanaan Teknik Mesin Edisi Keempat Jilid 1 (Shigley, J.E.,dan Mitchell, L.D. Terjemahan) Jakarta: Erlangga.

Juhana, Ohan, dan Suratman, M. 2000. Menggambar Teknik Mesin dengan Standar ISO.Bandung : Pustaka Grafika.

Mott, Robert L. 2004. Machine Elements in Mechanical Design : Fourth Edition. New Jersey: pearson Education.

Saito, S., & Surdia, T. 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita.

Sato, T. G. 2000. Menggambar Mesin Menurut Standar ISO. Jakarta: Pradnya Paramita.

Sularso dan Suga, Kiyokatsu, (2004). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen. Mesin.Jakarta : Pradnya Paramita.

http : // www.gama-mesin.com.

http : // www.rekayasa_teknik.com.

(19)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pakan memegang peranan yang sangat penting dalam rantai produksi peternakan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekurangan pakan pada ternak khususnya sapi dapat menurunkan berat badan 130-150 gram/ekor/hari, tergantung jenis kelamin dan umur sapi. Sedangkan kecukupan pakan dapat meningkatkan berat badan 430-510 gram/ekor/hari (Anonim, 1992). Ternak ruminansia sendiri makanan pokoknya adalah hijauan.

Pakan hijauan yang dimaksudkan disini adalah tanaman rumput gajah, rumput ini memiliki nutrisi yang sangat tinggi, tanaman ini dapat mencapai tinggi sekitar 7 meter, berbatang keras dan tebal. Menurut beberapa penelitian batang rumput gajah yang ideal sebagai pakan ternak memiliki diameter rata – rata mencapai 3 cm yang memiliki gaya potong sekitar 3 sampai 3,3 kg. Selain rumput gajah masih banyak jenis hijaun yang digunakan sebagai pakan ternak seperti jerami,tanaman jagung, king grass, tanaman kacang-kacangan dan lain - lain.

Penyajian pakan pada ternak biasanya diberikan secara langsung, tanpa perlakuan atau penanganan terlebih dahulu. Hal ini dapat mengurangi efisiensi

penggunaan pakan. Penyajian pakan yang demikian cenderung menimbulkan sisa pakan, karena tidak termakan habis atau karena tercecer jatuh ke tanah. Salah satu cara untuk menaikkan efektifitas pemberian pakan adalah dengan perajangan atau pencacahan pakan terlebih dahulu. Penyajian pakan seperti ini memudahkan ternak

(20)

dalam memakan, sehingga semua pakan yang disajikan dapat termakan habis dan dapat lebih mudah dicerna.Perajangan dimaksudkan untuk memperkecil ukuran pakan hijauan.Selain dengan ukuran kecil penyajian pakan menjadi lebih efektif, juga memungkinkan pencampuran dengan bahan pakan tambahan.

Perajangan hijauan pakan ternak yang dilakukan oleh peternak kebanyakan masih bersifat tradisional, yaitu memotong secara manual dengan menggunakan sabit atau pisau golok. Bagi peternak kecil cara ini masih dianggap memadai. Namun bagi peternak sedang dan besar, cara ini kurang efektif karena memakan waktu dan tenaga yang lebih banyak. Di samping itu penggunaan sabit kurang safety atau aman bagi orang yang merajang pakan tersebut.

Mesin perajang hijauan pakan ternak (chopper) di lapangan memang sudah ada. Akan tetapi dari segi bentuk alat-alat tersebut dinilai kurang praktis dan sulit dipindah tempatkan. Selain itu harganya mahal,mungkin hanya peternak besar yang mampu membelinya. Kisaran harga mesin perajang hijauan yang penulis dapatkan di lapangan sekitar 8 sampai 10 juta rupiah. Hal ini menjadi batu sandungan bagi peternak yang terbatas dari segi modal. Sebagai contoh peternak - peternak kalangan menengah di daerah pedesaan, yaitu mereka yang paling tidak mempunyai sapi 5 ekor. Mereka merasa keberatan jika harus membeli mesin perajang hijauan dengan kisaran harga tersebut di atas.

Melihat situasi tersebut maka penulis mencoba melakukan rekayasa alat atau mesin perajang hijauan yang nantinya diharapkan akan dapat mempermudah proses perajangan. Mesin yang mampu merajang pakan hijauan sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Asumsinya jika waktu ideal penyajian hijauan untuk 1 ekor sapi adalah 5

(21)

menit maka tuntutan kapasitas mesin perajang minimal 20 kg per 5 menit atau 240 kg/jam, jika jumlah sapi lebih dari satu diharapakan mesin mampu merajang hingga 1 ton/jam. Selain itu mesin juga diharapkan mampu menghasilkan produk yang berkualitas baik,mempunyai bentuk yang sederhana, mudah dalam pengoperasian dan perawatan.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan tuntutan desain, beberapa masalah pada perancangan mesin perajang hijauan pakan ternak adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana proses pencacahan pada mesin pencacah rumput ? 2. Bagaimanakah bentuk pisau pemotong hijauan pada mesin? 3. Bagaimanakah sistem transmisi yang digunakan pada mesin?

4.Bagaimana menentukan daya motor yang dibutuhkan mesin tersebut? 5. Bagaimana bentuk desain akhir dari mesin perajang hijauan tersebut?

1.3. Tujuan Perancangan

Tujuan perancangan mesin perajang hijauan pakan ternak adalah: 1. Mampu menentukan metode perajangan hijauan yang tepat. 2. Mampu menentukan desain pisau pemotong yang tepat.

3. Mengetahui gaya potong hijauan pakan ternak, dalam hal ini rumput gajah. 4.Mampu menentukan rangkaian transmisi mesin.

(22)

1.4. Manfaat perancangan

Manfaat dari perancangan dan pembuatan mesin perajang hijauan pakan ternak antara lain:

1. Bagi Mahasiswa

a. Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang telah diterima di bangku kuliah ke dalam bentuk praktik langsung pembuatan suatu alat. b. Meningkatkan daya kreativitas, inovasi, dan keahlian mahasiswa. c. Menambah pengetahuan tentang cara merancang dan menciptakan suatu karya teknologi.

d. Meningkatkan kedisiplinan dan kerjasama antar mahasiswa, baik secara individual maupun kelompok.

2. Bagi Perguruan Tinggi

a. Secara teoritis dapat memberikan informasi terbaru khususnya Teknik Mesin UMM tentang berbagai inovasi teknologi tepat guna kepada institusi pendidikan lain.

b. Sebagai bahan kajian di Jurusan Teknik Mesin dalam mata kuliah bidang teknik mesin.

c. Sebagai wujud salah satu Tri Dharma Perguruan Tinggi tentang pengabdian kepada masyarakat.

3. Bagi Masyarakat

Perancangan mesin ini diharapkan dapat meningkatkan kualitas, kuantitas, dan keamanan produk mesin perajang hijauan pakan ternak. Selain itu, harga mesin juga dapat dijangkau oleh peternak kalangan menengah.

(23)

1.5. Batasan masalah

Mengingat luasnya masalah untuk menghasilkan produk mesin perajang hijauan pakan ternak, maka penulis akan memfokuskan pada masalah kebutuhan daya mesin, dan sistem transmisinya. Bahan hijauan yang digunakan untuk penelitian pada laporan ini juga hanya menggunakan rumput gajah sebagai acuan yang mewakili tanaman lain.

(1)

xviii

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Z. 1999. Elemen Mesin 1. Bandung: Refika Aditama. G. Niemann. 1999. Elemen Mesin jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Harahap, G. 2000. Perencanaan Teknik Mesin Edisi Keempat Jilid 1 (Shigley, J.E.,dan Mitchell, L.D. Terjemahan) Jakarta: Erlangga.

Juhana, Ohan, dan Suratman, M. 2000. Menggambar Teknik Mesin dengan Standar ISO.Bandung : Pustaka Grafika.

Mott, Robert L. 2004. Machine Elements in Mechanical Design : Fourth Edition. New Jersey: pearson Education.

Saito, S., & Surdia, T. 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita.

Sato, T. G. 2000. Menggambar Mesin Menurut Standar ISO. Jakarta: Pradnya Paramita.

Sularso dan Suga, Kiyokatsu, (2004). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen. Mesin.Jakarta : Pradnya Paramita.

http : // www.gama-mesin.com. http : // www.rekayasa_teknik.com. http : // www.eng.wikipedia.com.

(2)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Penyajian pakan pada ternak biasanya diberikan secara langsung, tanpa perlakuan atau penanganan terlebih dahulu. Hal ini dapat mengurangi efisiensi

(3)

(4)

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan tuntutan desain, beberapa masalah pada perancangan mesin perajang hijauan pakan ternak adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana proses pencacahan pada mesin pencacah rumput ? 2. Bagaimanakah bentuk pisau pemotong hijauan pada mesin? 3. Bagaimanakah sistem transmisi yang digunakan pada mesin?

4.Bagaimana menentukan daya motor yang dibutuhkan mesin tersebut? 5. Bagaimana bentuk desain akhir dari mesin perajang hijauan tersebut?

1.3. Tujuan Perancangan

Tujuan perancangan mesin perajang hijauan pakan ternak adalah: 1. Mampu menentukan metode perajangan hijauan yang tepat. 2. Mampu menentukan desain pisau pemotong yang tepat.

3. Mengetahui gaya potong hijauan pakan ternak, dalam hal ini rumput gajah. 4.Mampu menentukan rangkaian transmisi mesin.

(5)

1.4. Manfaat perancangan

Manfaat dari perancangan dan pembuatan mesin perajang hijauan pakan ternak antara lain:

1. Bagi Mahasiswa

d. Meningkatkan kedisiplinan dan kerjasama antar mahasiswa, baik secara individual maupun kelompok.

2. Bagi Perguruan Tinggi

a. Secara teoritis dapat memberikan informasi terbaru khususnya Teknik Mesin UMM tentang berbagai inovasi teknologi tepat guna kepada institusi pendidikan lain.

b. Sebagai bahan kajian di Jurusan Teknik Mesin dalam mata kuliah bidang teknik mesin.

c. Sebagai wujud salah satu Tri Dharma Perguruan Tinggi tentang pengabdian kepada masyarakat.

3. Bagi Masyarakat

(6)

1.5. Batasan masalah

PERANCANGAN MESIN PERAJANG HIJAUAN PAKAN TERNAK KAPASITAS 1000 KG/JAM