DESAIN MESIN PEMECAH CANGKANG BIJI PALA DENGAN SISTIM TRANSMISI KAPASITAS 25 KG/JAM.
1
DESAIN MESIN PEMECAH CANGKANG BIJI PALA
DENGAN SISTIM TRANSMISI KAPASITAS 25 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Ahlimadya
Program Studi Teknik Mesin – D3
Jurusan Pendidikan Teknik Mesin
Oleh
JIORDAN SITUMORANG
5123220010
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2016
1
2
ABSTRAK
Jiordan Situmorang: Desain Mesin Pemecah Cangkang Biji Pala Dengan Sistim
Transmisi Kapasitas 25 Kg/Jam. Tugas Akhir. Fakultas Teknik Universitas Negeri
Medan. 2015
Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan disetiap negara didunia akan
mempengaruhi segala sektor perekonomian bagi setiap negara, salah satunya sektor
pertanian. Seiring perkembangan tersebut Indonesia yang letak geografisnya sangat
strategis membuat tanah Indonesia yang subur sehingga sektor pertaniannya menjadi
hal utama perhatian negara. Untuk peningkatan sektor pertanian perlu digunakan
sebagai penunjang produktifitas hasil pertanian seperti mesin pengolahan dasar,
selanjutnya mesin pengolahan menjadi produk. Kebutuhan pengolahan diataslah yang
mendorong untuk merancang mesin pengupas dasar. Yaitu mesin pemecah cangkang
biji pala, mesin ini dirancang dengan penyatuan elemen-elemen seperti: motor
penggerak, sabuk, pully, bearing, poros, corong masuk, pelontar bahan, corong
keluar, baut pengikat. Perencanaan mesin ini mempunyai prinsip kerja, mesin
dihidupkan kemudian pala yang dijemur ± 4 hari dimasukkan ke plat pelontar melalui
corong masuk, lalu plat pelontar akan melontarkan/melemparkan biji pala ke plat
dinding pemecah, akibat dari benturan antara kemiri dan dinding pemecah ini
menyebabkan memisahnya biji pala dengan cangkang, selanjutnya biji pala dan
cangkang yang telah pecah tersebut akan jatuh langsung ke corong keluaran. Kulit
dan biji tersebut akan dilakukan penyortiran biji pala secara manual.
Kata-kata kunci: Pala, mesin, sistem
ii
ABSTRACT
Jiordan Situmorang: Design machine nutmeg shell solver transmission system with a
capacity of 25 kg/h. Final Project. Deparment of Mechanical Engineering Education.
Faculty Of Engineering.State University of Medan. 2015
The development of technology and science in every country in the world will
effect all sectors of the economy for each country,one of agricultural sector. Along
these development that Indonesia is very strategic geographic location to make
Indonesia a fertile soil so that farm sector the main thing to concern the state. To
increase agricultural product suct as basic processing machinery and subsequently
into a product. Above processing needs are encourage to design a hazelnut breaking
machine elements such as belts, bearing, shaft, axis and sprocket, funnel in, hurling,
funnel out, bolt, elecromotor energy sources, as well as skeletal designed as the
bodywork. Planning this machine has a working principle, the machine is turned on
and hazelnut is inserted into the input funnel will be accommodated grove the
hazelnut will be throw into the wall. The hazelnut and shell will collision in the wall
and make shell and hazelnut separated and the same time will be out from output
hopper, walnut seeds will be collected the sieve machine then do sorting manually
hazelnut seeds.
Keywords: Nutmeg, Machine, System
iii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat Rahmat
dan karuniaNya yang telah memberikan kekuatan,kesehatan,dan waktu kepada
Penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat pada
waktunya.Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa
untuk memenuhi tugas mata kuliah Tugas Akhir pada Fakultas Teknik di
Universitas Negeri Medan. Dalam penulisan tugas akhir ini, dengan judul
“Desain Mesin Pemecah Cangkang Biji Pala Dengan Sistim Transmisi
Kapasitas 25 Kg/Jam”, penulis mengalami banyak hambatan yang disebabkan
oleh minimnya pengetahuan penulis dalam pengumpulan data dan dana yang
kurang mencukupi selama menyusun tugas akhir ini. Namun atas bantuan dari
berbagai pihak akhirnya penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan meski jauh
dari kesempurnaan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1.
Dra. Hj. Rosnelli, M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri
Medan
2.
Bapak Prof. Dr. Sumarno, M.Pd, selaku Wakil Bidang Akademik Fakultas
Teknik UNIMED.
3.
Drs. Hidir Efendi, M.Pd. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Unimed
4.
Drs.Robert Silaban,M.Pd selaku ketua Prodi Teknik Mesin D-3 Unimed dan
juga selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
5.
Ir. Batumahadi Siregar, M.T selaku Dosen Pembimbing Teknik Merancang
yang turut membantu menyelesaikan tugas akhir ini
6.
Bapak Dr.Saut Purba, M.Pd selaku Dosen Pembimbing PKLI yang turut
membantu menyelesaikan tugas akhir ini
7.
Teristimewa saya ucapkan terima kasih kepada Ayahanda Situmorang dan
Ibunda Simbolon selaku orangtua dari penulis dan keluarga Situmorang
yang telah banyak mendukung di dalam perkuliahan baik berupa doa,
semangat, dan juga materi.
8.
Teman-teman seperjuangan, terkhusus buat olan pardede mahasiswa Jurusan
Teknik Mesin Universitas Negeri Medan Stambuk 2012 dan tidak dapat
disebutkan satu-persatu yang telah banyak membantu penyelesaian tugas
akhir ini
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu
penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk
kesempurnaan dari Tugas Akhir ini. penulis berharap laporan Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca.
Medan,
Januari 2016
Penulis,
Jiordan Situmorang
NIM. 5123220010
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
i
ABSTRAK ..................................................................................................
ii
ABSTRACT ...................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR .................................................................................
iv
DAFTAR ISI ................................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
A. Latar Belakang ....................................................................................
1
B. Rumusan Masalah ...............................................................................
3
C. Batasan Masalah ..................................................................................
3
D. Tujuan ................................................................................................
3
E. Manfaat ..............................................................................................
4
F. Teknik Pengumpulan Data ...................................................................
5
BAB II LANDASAN TEORI .....................................................................
6
A. Pala .....................................................................................................
6
B. Komposisi Kimia dan Manfaat Pala ....................................................
8
C. Pemecah Tempurung Biji ...................................................................
12
D. Gambaran Umum Konstruksi Mesin ...................................................
13
E. Komponen-Komponen Utama .............................................................
15
1. Motor Listrik/Penggerak .................................................................
15
2. Poros ..............................................................................................
15
3. Puli .................................................................................................
20
4. Sabuk .............................................................................................
21
5. Roda Gigi (Gear) ...........................................................................
23
6. Bantalan .........................................................................................
25
7. Baut dan Mur .................................................................................
29
BAB III METODE PERANCANGAN ......................................................
31
A. Spesifikasi Perencanaan ......................................................................
31
B. Perencanaan Kapasitas Mesin ..............................................................
31
C. Konstruksi Mesin ................................................................................
32
D. Menentukan Daya Motor Penggerak ....................................................
33
E. Menentukan Daya Motor Penggerak Pelemparan Terhadap Biji ..........
38
F. Daya Motor Penggerak Total ..............................................................
40
G. Daya Rencana Motor Penggerak Total ................................................
40
H. Pemilihan Bahan,Ukuran dan Kekuatan Bahan Poros ..........................
41
I. Menentukan Bantalan Yang Digunakan ..............................................
45
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
51
A. Corong Masukan..................................................................................
51
B. Stator ...................................................................................................
52
C. Hopper.................................................................................................
52
vi
D. Rangka Mesin ......................................................................................
E. Daya Penggerak ...................................................................................
F. Pelontar Pala ........................................................................................
G. Poros Pelontar ......................................................................................
H. Reducer ...............................................................................................
I. Puli dan Sabuk-V .................................................................................
J. Roda Gigi Payung ................................................................................
K. Penyaring Pala .....................................................................................
L. Saluran Keluar Penyaringan Pala .........................................................
M. Bantalan ..............................................................................................
N. Pembuatan dan Perakitan Mesin ..........................................................
O. Pengujian Mesin ..................................................................................
BAB V PENUTUP ......................................................................................
A. Kesimpulan ........................................................................................
B. Saran ..................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
LAMPIRAN ................................................................................................
vii
53
54
54
55
56
56
57
58
59
59
60
65
70
70
70
72
73
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.
Bagian-Bagian Buah Pala……………………………….......
7
Gambar 2.
Pala Dengan Kulit Kerasnya Sesudah Dikeringkan………....
7
Gambar 3.
Perbandingan Bagian-Bagian Buah Pala……………………
9
Gambar 4.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala…………………………….
13
Gambar 5.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala……………………………
14
Gambar 6.
Puli………………..………………………………………….
20
Gambar 7.
Konstruksi Sabuk V…………………....……………………..
21
Gambar 8.
Tipe dan Ukuran Penampang Sabuk V...……………………
22
Gambar 9.
Nama Bagian-Bagian Roda Gigi Payung ……..……………
24
Gambar 10.
Roda Gigi Payung Istimewa………………………………...
25
Gambar 11.
Bearing………………………………………………………
26
Gambar 12.
Baut dan Mur………………………………………………..
29
Gambar 13.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala…………………………….
32
Gambar 14.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala ……………………………
32
Gambar 15.
Corong Masukan…………………………………………….
51
Gambar 16.
Stator/Tabung Pelontar………………………………………
52
Gambar 17.
Hopper/Penyaluran Pala …………………………………….
52
Gambar 18.
Rangka Mesin ……………………………………………….
53
Gambar 19.
Daya Penggerak ……………………………………………..
54
Gambar 20.
Piringan Pelontar ……………………………………………
55
Gambar 21.
Poros Pelontar ……………………………………………….
55
Gambar 22.
Reducer ……………………………………………………..
56
Gambar 23.
Puli Penggerak ………………………………………………
57
Gambar 24.
Puli Yang Digerakkan …………………………….………...
57
Gambar 25.
Sabuk ……………………………………………………….
57
Gambar 26.
Roda Gigi Payung …………………………………………..
58
Gambar 27.
Penyaring pala ……………………………………………...
58
Gambar 28.
Saluran Keluaran ……………………………………………
59
Gambar 29.
Bantalan …………………………………………………….
59
Gambar 30.
Pembuatan Rangka Mesin …………………………………..
60
Gambar 31.
Pembuatan Stator/Dinding Pemecah ………………………..
61
Gambar 32.
Pembuatan Penyaringan Pala ……………………………….
62
Gambar 33.
Pirirngan Pelontar …………………………………………..
62
Gambar 34.
Perakitan Komponen Mesin ………………………………...
63
Gambar 35.
Pengecetan Mesin Pemecah Pala ……………………………
64
Gambar 36.
Uji Test Pertama Setelah Perakitan …………………………
64
Gambar 37.
Hasil Pengujian Pemecah Pala ………………………………
65
Gambar 38.
Grafik Pengujian …………………………………………….
67
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.
Persentase Berat Dari Bagian-Bagian Buah Pala…………....
8
Tabel 2.
Komposisi Kimia Buah Pala…………………………………
10
Tabel 3.
Batang Baja Karbon Difinis Dingin Untuk Poros……………
16
Tabel 4.
Perbedaan bantalan luncur dengan bantalan gelinding ……..
27
Tabel 6.
Tabel Pengujian Mesin………………………………………
66
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.
Faktor Koreksi Daya Yang Ditransmisikan………………....
73
Lampiran 2.
Ukuran Panjang Sabuk-V…………………………………...
74
Lampiran 3.
Bantalan Bola Gelinding…………………………………….
75
1
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Pala merupakan salah satu tanaman yang memiliki banyak kegunaan.Tanaman
pala ini banyak sekali tumbuh di Indonesia karena sebagian wilayah di Indonesia
merupakan daerah berlahan kering dengan curah hujan yang tinggi dan tidak banyak
berubah sepanjang tahun.Luas lahan tanaman pala di Indonesia mencapai 1,47 juta
hektar pada tahun 1990 yang sebagian besar merupakan perkebunan rakyat.
Pala dikenal sebagai tanaman rempah yang memiliki nilai ekonomis dan
multiguna karena setiap bagian tanaman dapat dimanfaatkan dalam berbagai industri.
Biji, fuli dan minyak pala merupakan komoditas ekspor dan digunakan dalam industri
makanan dan minuman. Minyak yang berasal dari biji, fuli dan daun banyak
digunakan untuk industry obat-obatan, parfum dan kosmetik. Buah pala berbentuk
bulat berkulit kuning jika sudah tua, berdaging putih. Bijinya berkulit tipis agak keras
berwarna hitam kecokelatan yang dibungkus fuli berwarna merah padam. Isi bijinya
putih, bila dikeringkan menjadi kecokelatan gelap dengan aroma khas. Buah pala
terdiri atas daging buah (77,8%), fuli (4%), tempurung (5,1%) dan biji (13,1%).
Secara komersial biji pala dan fuli (mace) merupakan bagian terpenting dari buah
pala dan dapat dibuat menjadi berbagai produk antara lain minyak atsiri dan
oleoresin. Produk lain yang mungkin dibuat dari biji pala adalah mentega pala yaitu
trimiristin yang dapat
1
2
digunakan untuk minyak makan dan industri kosmetik. Daging buah pala dapat
dimanfaatkan untuk diolah menjadi manisan, asinan, dodol, selai,anggur dan sari
buah (sirup) pala.
Berusaha tanaman pala memiliki prospek yang cukup cerah terutama jika
berusaha dalam pengolahan biji pala.Jika biji pala masih dalam keadaaan “mentah”
(belum diolah) harganya masih murah.Biji pala yang belum diolah disini adalah biji
yang masih dalam kondisi yang kering.Apabila biji pala telah diolah,harganya dapat
meningkat menjadi berlipat ganda.Hal ini yang belum disadari oleh pengusaha di
Indonesia baik pengusaha besar atau pengusaha kecil.
Pemasaran biji pala ini sering dihadapkan pada persoalan kualitas.Kenyataan
menunjukkan,masih banyak ditemukan daging pala yang hancur dan warnanya tidak
putih.Penyebab utamanya adalah sebagian besar produk biji pala dihasilkan dengan
menggunakan cara yang masih tradisional,misalnya dikeringkan setelah itu disimpan
sampai rusak tanpa ada pengupasan kulit biji pala terlebih dahulu.
Untuk mendapatkan biji pala yang utuh tidaklah semudah yang dibayangkan.Biji
pala terbungkus oleh lapisan kulit yang keras.Oleh karena itu,diperlukan teknologi
untuk dapat membantu mencari pemecahan masalah tersebut dengan menciptakan
suatu alat dengan mekanisme tetap sehingga dapat menghasilkan kualitas biji pala
yang baik serta dapat memenuhi kapasitas tertentu .Dari uraian di atas maka penulis
tertarik membuat alat sebagai pemecah biji pala.
3
B. Rumusan Masalah
Dalam menyusun laporan tugas akhir ini disajikan beberapa hal yang dapat
mendukung teori-teori yang dijadikan landasan didalam melaksanakan atau
mewujudkan teori tersebut dalam praktek.
Batasan-batasan masalah yang akan dibahas antara lain :
1.
Bagaimana mekanisme kerja pada mesin pemecah cangkang pala kapasitas 25
kg/jam.
2.
Bagaimana konstruksi mesin pemecah cangkang pala kapasitas 25 kg/jam dengan
pelontar yang akan didesain.
3.
Bagaimana spesifikasi desain mesin pemecah cangkang pala dengan pelontar
kapasitas 25 kg/jam.
C. Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah diatas maka penulis dapat membatasi pembahasan
hanya pada :
1.
Bagaimana mendesain mesin pemecah pala ini agar tidak mempersulit pengguna
dalam mengoperasikannya?
2.
Bagaimana
perencanaan
dan
perhitungan-perhitungan
pada
komponen-
komponen mesin pemecah pala agar mampu beroperasi dengan kapasitas
maksimum dan kinerja yang maksimal?
3.
Bagaimana pengujian dan proses pembuatan mesin pemecah cangkang biji pala?
D. Tujuan
4
1.
Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari desain dari mesin pemecah cangkang pala dengan
pelontar vertikal kapasitas 25 kg/jam adalah untuk mendesain konstruksi mesin,
dengan pelontar penggerak,sistem penggerak, sistem transmisi.
2.
Tujuan Khusus
Adapun tujuan khusus dari mesin pemecah cangkang pala kapasitas 25kg/jam
yaitu:
a.
Mendesain mesin dan konstruksi rangka mesin pemecah pala dengan
menggunakan pelontar agar dapat membantu masyarakat dalam menjalankan
usahanya
b.
Pengujian dan proses pembuatan mesin pemecah cangkang biji pala ini agar
dapat berfungsi secara maksimal dan mencapai kapasitas yang diharapkan.
c.
Merencanakan sistem penggerak pada mesin pemecah pala dengan pelontar
kapasitas 25 kg/jam.
E.
Manfaat
Laporan tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaaat bagi :
1.
Universitas Negeri Medan sebagai lembaga pendidikan formal yang dapat
memperkenalkan rancangan pemecah cangkang biji pala kepada masyarakat
umum.
2.
Mahasiswa yang akan membahas masalah yang sama untuk dijadikan masukan
dan tambahan informasi atau sebagai bahan perbandingan.
3.
Penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan dapat mengembangkan ilmu
yang diperoleh baik secara teori maupun secara praktik.
5
4.
Masyarakat secara umum dan petani pala secara khusus agar dapat
mempermudah pekerjaan pemecah cangkang biji pala.
F. Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data digunakan penulis dalam penyusunan laporan tugas
akhir adalah :
1.
Studi literatur dengan mencari buku – buku yang ada dalam perpustakaan
kampus Universitas Negeri Medan maupun sumber lain dari luar yang berkaitan
dengan perancangan mesin tersebut.
2.
Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing yang bersangkutan maupun
dari pihak – pihak profesional yang dapat membantu dalam menyelesaikan tugas
akhir ini.
3.
Melakukan studi lapangan dengan mengamati mesin rancangan yang sudah ada.
4.
Mengadakan diskusi dengan teman.
67
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perencanaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan
bahwa:
1. Mesin pemecah cangkang pala ini menggunakan motor listrik dengan putaran
1450 rpm,dan putaran untuk penyaring digunakan reducer yang fungsinya
mengurangi putaran dari motor listrik.
2. Sistem penggerak dan sistem transmisi yang digunakan pada mesin pemecah
pala kapasitas 25 kg/jam ini aman dan layak digunakan.
3. Recucer yang digunakan pada mesin pemecah cangkang pala ini adalah
reducer yang memiliki perbandingan 1:50.
4. Hasil dari perhitungan perancangan ini didapat sebagai berikut:
Putaran output pada motor listrik
:1450 rpm
Daya maksimum
:1 HP (0,735 kW)
Panjang poros
:238 mm
B. Saran
Setelah melihat kontruksi mesin yang didesain dan dibuat, penulis menyarankan
beberapa hal tindakan perbaikan untuk meningkatkan efisiensi mesin, yaitu :
67
68
1. Pada alat ini perlu dilakukan pengujian lebih lanjut terutama terhadap tingkat
sempurnanya kekeringan biji pala agar pala nya bisa pecah secara utuh.
2. Memberikan
pelumas
pada
bagian-bagian
mesin
yang
bergerak
seperti:reducer,poros dan bantalan.
3. Bagi mahasiswa yang nantinya akan merevisi mesin ini diharapkan bisa
merancang sebuah model dan kapasitasnya lebih besar dan lebih baik secara
proses pemisahan/penyaring yang lebih cepat dan efisien.
69
DAFTAR PUSTAKA
G Niemann. (1996). Elemen Mesin. (Anton Budiman: terjemahan), Jakarta:
Erlangga.
Mott, Robert L. (2009).Elemen-Elemen Mesin Dalam Perancangan Mekanis Buku
1. Yogyakarta: Andi.
Sato, G. T. dan Hartanto, N. S. (1996). Menggambar Mesin Menurut Standar ISO.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Sularso dan Suga, K. (2013). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Zainun Achmad. (1999). Elemen Mesin 1. Bandung : Refika Aditama.
DESAIN MESIN PEMECAH CANGKANG BIJI PALA
DENGAN SISTIM TRANSMISI KAPASITAS 25 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Ahlimadya
Program Studi Teknik Mesin – D3
Jurusan Pendidikan Teknik Mesin
Oleh
JIORDAN SITUMORANG
5123220010
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2016
1
2
ABSTRAK
Jiordan Situmorang: Desain Mesin Pemecah Cangkang Biji Pala Dengan Sistim
Transmisi Kapasitas 25 Kg/Jam. Tugas Akhir. Fakultas Teknik Universitas Negeri
Medan. 2015
Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan disetiap negara didunia akan
mempengaruhi segala sektor perekonomian bagi setiap negara, salah satunya sektor
pertanian. Seiring perkembangan tersebut Indonesia yang letak geografisnya sangat
strategis membuat tanah Indonesia yang subur sehingga sektor pertaniannya menjadi
hal utama perhatian negara. Untuk peningkatan sektor pertanian perlu digunakan
sebagai penunjang produktifitas hasil pertanian seperti mesin pengolahan dasar,
selanjutnya mesin pengolahan menjadi produk. Kebutuhan pengolahan diataslah yang
mendorong untuk merancang mesin pengupas dasar. Yaitu mesin pemecah cangkang
biji pala, mesin ini dirancang dengan penyatuan elemen-elemen seperti: motor
penggerak, sabuk, pully, bearing, poros, corong masuk, pelontar bahan, corong
keluar, baut pengikat. Perencanaan mesin ini mempunyai prinsip kerja, mesin
dihidupkan kemudian pala yang dijemur ± 4 hari dimasukkan ke plat pelontar melalui
corong masuk, lalu plat pelontar akan melontarkan/melemparkan biji pala ke plat
dinding pemecah, akibat dari benturan antara kemiri dan dinding pemecah ini
menyebabkan memisahnya biji pala dengan cangkang, selanjutnya biji pala dan
cangkang yang telah pecah tersebut akan jatuh langsung ke corong keluaran. Kulit
dan biji tersebut akan dilakukan penyortiran biji pala secara manual.
Kata-kata kunci: Pala, mesin, sistem
ii
ABSTRACT
Jiordan Situmorang: Design machine nutmeg shell solver transmission system with a
capacity of 25 kg/h. Final Project. Deparment of Mechanical Engineering Education.
Faculty Of Engineering.State University of Medan. 2015
The development of technology and science in every country in the world will
effect all sectors of the economy for each country,one of agricultural sector. Along
these development that Indonesia is very strategic geographic location to make
Indonesia a fertile soil so that farm sector the main thing to concern the state. To
increase agricultural product suct as basic processing machinery and subsequently
into a product. Above processing needs are encourage to design a hazelnut breaking
machine elements such as belts, bearing, shaft, axis and sprocket, funnel in, hurling,
funnel out, bolt, elecromotor energy sources, as well as skeletal designed as the
bodywork. Planning this machine has a working principle, the machine is turned on
and hazelnut is inserted into the input funnel will be accommodated grove the
hazelnut will be throw into the wall. The hazelnut and shell will collision in the wall
and make shell and hazelnut separated and the same time will be out from output
hopper, walnut seeds will be collected the sieve machine then do sorting manually
hazelnut seeds.
Keywords: Nutmeg, Machine, System
iii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat Rahmat
dan karuniaNya yang telah memberikan kekuatan,kesehatan,dan waktu kepada
Penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat pada
waktunya.Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa
untuk memenuhi tugas mata kuliah Tugas Akhir pada Fakultas Teknik di
Universitas Negeri Medan. Dalam penulisan tugas akhir ini, dengan judul
“Desain Mesin Pemecah Cangkang Biji Pala Dengan Sistim Transmisi
Kapasitas 25 Kg/Jam”, penulis mengalami banyak hambatan yang disebabkan
oleh minimnya pengetahuan penulis dalam pengumpulan data dan dana yang
kurang mencukupi selama menyusun tugas akhir ini. Namun atas bantuan dari
berbagai pihak akhirnya penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan meski jauh
dari kesempurnaan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1.
Dra. Hj. Rosnelli, M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri
Medan
2.
Bapak Prof. Dr. Sumarno, M.Pd, selaku Wakil Bidang Akademik Fakultas
Teknik UNIMED.
3.
Drs. Hidir Efendi, M.Pd. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Unimed
4.
Drs.Robert Silaban,M.Pd selaku ketua Prodi Teknik Mesin D-3 Unimed dan
juga selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
5.
Ir. Batumahadi Siregar, M.T selaku Dosen Pembimbing Teknik Merancang
yang turut membantu menyelesaikan tugas akhir ini
6.
Bapak Dr.Saut Purba, M.Pd selaku Dosen Pembimbing PKLI yang turut
membantu menyelesaikan tugas akhir ini
7.
Teristimewa saya ucapkan terima kasih kepada Ayahanda Situmorang dan
Ibunda Simbolon selaku orangtua dari penulis dan keluarga Situmorang
yang telah banyak mendukung di dalam perkuliahan baik berupa doa,
semangat, dan juga materi.
8.
Teman-teman seperjuangan, terkhusus buat olan pardede mahasiswa Jurusan
Teknik Mesin Universitas Negeri Medan Stambuk 2012 dan tidak dapat
disebutkan satu-persatu yang telah banyak membantu penyelesaian tugas
akhir ini
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu
penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk
kesempurnaan dari Tugas Akhir ini. penulis berharap laporan Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi penulis dan para pembaca.
Medan,
Januari 2016
Penulis,
Jiordan Situmorang
NIM. 5123220010
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
i
ABSTRAK ..................................................................................................
ii
ABSTRACT ...................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR .................................................................................
iv
DAFTAR ISI ................................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
A. Latar Belakang ....................................................................................
1
B. Rumusan Masalah ...............................................................................
3
C. Batasan Masalah ..................................................................................
3
D. Tujuan ................................................................................................
3
E. Manfaat ..............................................................................................
4
F. Teknik Pengumpulan Data ...................................................................
5
BAB II LANDASAN TEORI .....................................................................
6
A. Pala .....................................................................................................
6
B. Komposisi Kimia dan Manfaat Pala ....................................................
8
C. Pemecah Tempurung Biji ...................................................................
12
D. Gambaran Umum Konstruksi Mesin ...................................................
13
E. Komponen-Komponen Utama .............................................................
15
1. Motor Listrik/Penggerak .................................................................
15
2. Poros ..............................................................................................
15
3. Puli .................................................................................................
20
4. Sabuk .............................................................................................
21
5. Roda Gigi (Gear) ...........................................................................
23
6. Bantalan .........................................................................................
25
7. Baut dan Mur .................................................................................
29
BAB III METODE PERANCANGAN ......................................................
31
A. Spesifikasi Perencanaan ......................................................................
31
B. Perencanaan Kapasitas Mesin ..............................................................
31
C. Konstruksi Mesin ................................................................................
32
D. Menentukan Daya Motor Penggerak ....................................................
33
E. Menentukan Daya Motor Penggerak Pelemparan Terhadap Biji ..........
38
F. Daya Motor Penggerak Total ..............................................................
40
G. Daya Rencana Motor Penggerak Total ................................................
40
H. Pemilihan Bahan,Ukuran dan Kekuatan Bahan Poros ..........................
41
I. Menentukan Bantalan Yang Digunakan ..............................................
45
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
51
A. Corong Masukan..................................................................................
51
B. Stator ...................................................................................................
52
C. Hopper.................................................................................................
52
vi
D. Rangka Mesin ......................................................................................
E. Daya Penggerak ...................................................................................
F. Pelontar Pala ........................................................................................
G. Poros Pelontar ......................................................................................
H. Reducer ...............................................................................................
I. Puli dan Sabuk-V .................................................................................
J. Roda Gigi Payung ................................................................................
K. Penyaring Pala .....................................................................................
L. Saluran Keluar Penyaringan Pala .........................................................
M. Bantalan ..............................................................................................
N. Pembuatan dan Perakitan Mesin ..........................................................
O. Pengujian Mesin ..................................................................................
BAB V PENUTUP ......................................................................................
A. Kesimpulan ........................................................................................
B. Saran ..................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
LAMPIRAN ................................................................................................
vii
53
54
54
55
56
56
57
58
59
59
60
65
70
70
70
72
73
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.
Bagian-Bagian Buah Pala……………………………….......
7
Gambar 2.
Pala Dengan Kulit Kerasnya Sesudah Dikeringkan………....
7
Gambar 3.
Perbandingan Bagian-Bagian Buah Pala……………………
9
Gambar 4.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala…………………………….
13
Gambar 5.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala……………………………
14
Gambar 6.
Puli………………..………………………………………….
20
Gambar 7.
Konstruksi Sabuk V…………………....……………………..
21
Gambar 8.
Tipe dan Ukuran Penampang Sabuk V...……………………
22
Gambar 9.
Nama Bagian-Bagian Roda Gigi Payung ……..……………
24
Gambar 10.
Roda Gigi Payung Istimewa………………………………...
25
Gambar 11.
Bearing………………………………………………………
26
Gambar 12.
Baut dan Mur………………………………………………..
29
Gambar 13.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala…………………………….
32
Gambar 14.
Konstruksi Mesin Pemecah Pala ……………………………
32
Gambar 15.
Corong Masukan…………………………………………….
51
Gambar 16.
Stator/Tabung Pelontar………………………………………
52
Gambar 17.
Hopper/Penyaluran Pala …………………………………….
52
Gambar 18.
Rangka Mesin ……………………………………………….
53
Gambar 19.
Daya Penggerak ……………………………………………..
54
Gambar 20.
Piringan Pelontar ……………………………………………
55
Gambar 21.
Poros Pelontar ……………………………………………….
55
Gambar 22.
Reducer ……………………………………………………..
56
Gambar 23.
Puli Penggerak ………………………………………………
57
Gambar 24.
Puli Yang Digerakkan …………………………….………...
57
Gambar 25.
Sabuk ……………………………………………………….
57
Gambar 26.
Roda Gigi Payung …………………………………………..
58
Gambar 27.
Penyaring pala ……………………………………………...
58
Gambar 28.
Saluran Keluaran ……………………………………………
59
Gambar 29.
Bantalan …………………………………………………….
59
Gambar 30.
Pembuatan Rangka Mesin …………………………………..
60
Gambar 31.
Pembuatan Stator/Dinding Pemecah ………………………..
61
Gambar 32.
Pembuatan Penyaringan Pala ……………………………….
62
Gambar 33.
Pirirngan Pelontar …………………………………………..
62
Gambar 34.
Perakitan Komponen Mesin ………………………………...
63
Gambar 35.
Pengecetan Mesin Pemecah Pala ……………………………
64
Gambar 36.
Uji Test Pertama Setelah Perakitan …………………………
64
Gambar 37.
Hasil Pengujian Pemecah Pala ………………………………
65
Gambar 38.
Grafik Pengujian …………………………………………….
67
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.
Persentase Berat Dari Bagian-Bagian Buah Pala…………....
8
Tabel 2.
Komposisi Kimia Buah Pala…………………………………
10
Tabel 3.
Batang Baja Karbon Difinis Dingin Untuk Poros……………
16
Tabel 4.
Perbedaan bantalan luncur dengan bantalan gelinding ……..
27
Tabel 6.
Tabel Pengujian Mesin………………………………………
66
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.
Faktor Koreksi Daya Yang Ditransmisikan………………....
73
Lampiran 2.
Ukuran Panjang Sabuk-V…………………………………...
74
Lampiran 3.
Bantalan Bola Gelinding…………………………………….
75
1
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Pala merupakan salah satu tanaman yang memiliki banyak kegunaan.Tanaman
pala ini banyak sekali tumbuh di Indonesia karena sebagian wilayah di Indonesia
merupakan daerah berlahan kering dengan curah hujan yang tinggi dan tidak banyak
berubah sepanjang tahun.Luas lahan tanaman pala di Indonesia mencapai 1,47 juta
hektar pada tahun 1990 yang sebagian besar merupakan perkebunan rakyat.
Pala dikenal sebagai tanaman rempah yang memiliki nilai ekonomis dan
multiguna karena setiap bagian tanaman dapat dimanfaatkan dalam berbagai industri.
Biji, fuli dan minyak pala merupakan komoditas ekspor dan digunakan dalam industri
makanan dan minuman. Minyak yang berasal dari biji, fuli dan daun banyak
digunakan untuk industry obat-obatan, parfum dan kosmetik. Buah pala berbentuk
bulat berkulit kuning jika sudah tua, berdaging putih. Bijinya berkulit tipis agak keras
berwarna hitam kecokelatan yang dibungkus fuli berwarna merah padam. Isi bijinya
putih, bila dikeringkan menjadi kecokelatan gelap dengan aroma khas. Buah pala
terdiri atas daging buah (77,8%), fuli (4%), tempurung (5,1%) dan biji (13,1%).
Secara komersial biji pala dan fuli (mace) merupakan bagian terpenting dari buah
pala dan dapat dibuat menjadi berbagai produk antara lain minyak atsiri dan
oleoresin. Produk lain yang mungkin dibuat dari biji pala adalah mentega pala yaitu
trimiristin yang dapat
1
2
digunakan untuk minyak makan dan industri kosmetik. Daging buah pala dapat
dimanfaatkan untuk diolah menjadi manisan, asinan, dodol, selai,anggur dan sari
buah (sirup) pala.
Berusaha tanaman pala memiliki prospek yang cukup cerah terutama jika
berusaha dalam pengolahan biji pala.Jika biji pala masih dalam keadaaan “mentah”
(belum diolah) harganya masih murah.Biji pala yang belum diolah disini adalah biji
yang masih dalam kondisi yang kering.Apabila biji pala telah diolah,harganya dapat
meningkat menjadi berlipat ganda.Hal ini yang belum disadari oleh pengusaha di
Indonesia baik pengusaha besar atau pengusaha kecil.
Pemasaran biji pala ini sering dihadapkan pada persoalan kualitas.Kenyataan
menunjukkan,masih banyak ditemukan daging pala yang hancur dan warnanya tidak
putih.Penyebab utamanya adalah sebagian besar produk biji pala dihasilkan dengan
menggunakan cara yang masih tradisional,misalnya dikeringkan setelah itu disimpan
sampai rusak tanpa ada pengupasan kulit biji pala terlebih dahulu.
Untuk mendapatkan biji pala yang utuh tidaklah semudah yang dibayangkan.Biji
pala terbungkus oleh lapisan kulit yang keras.Oleh karena itu,diperlukan teknologi
untuk dapat membantu mencari pemecahan masalah tersebut dengan menciptakan
suatu alat dengan mekanisme tetap sehingga dapat menghasilkan kualitas biji pala
yang baik serta dapat memenuhi kapasitas tertentu .Dari uraian di atas maka penulis
tertarik membuat alat sebagai pemecah biji pala.
3
B. Rumusan Masalah
Dalam menyusun laporan tugas akhir ini disajikan beberapa hal yang dapat
mendukung teori-teori yang dijadikan landasan didalam melaksanakan atau
mewujudkan teori tersebut dalam praktek.
Batasan-batasan masalah yang akan dibahas antara lain :
1.
Bagaimana mekanisme kerja pada mesin pemecah cangkang pala kapasitas 25
kg/jam.
2.
Bagaimana konstruksi mesin pemecah cangkang pala kapasitas 25 kg/jam dengan
pelontar yang akan didesain.
3.
Bagaimana spesifikasi desain mesin pemecah cangkang pala dengan pelontar
kapasitas 25 kg/jam.
C. Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah diatas maka penulis dapat membatasi pembahasan
hanya pada :
1.
Bagaimana mendesain mesin pemecah pala ini agar tidak mempersulit pengguna
dalam mengoperasikannya?
2.
Bagaimana
perencanaan
dan
perhitungan-perhitungan
pada
komponen-
komponen mesin pemecah pala agar mampu beroperasi dengan kapasitas
maksimum dan kinerja yang maksimal?
3.
Bagaimana pengujian dan proses pembuatan mesin pemecah cangkang biji pala?
D. Tujuan
4
1.
Tujuan Umum
Adapun tujuan umum dari desain dari mesin pemecah cangkang pala dengan
pelontar vertikal kapasitas 25 kg/jam adalah untuk mendesain konstruksi mesin,
dengan pelontar penggerak,sistem penggerak, sistem transmisi.
2.
Tujuan Khusus
Adapun tujuan khusus dari mesin pemecah cangkang pala kapasitas 25kg/jam
yaitu:
a.
Mendesain mesin dan konstruksi rangka mesin pemecah pala dengan
menggunakan pelontar agar dapat membantu masyarakat dalam menjalankan
usahanya
b.
Pengujian dan proses pembuatan mesin pemecah cangkang biji pala ini agar
dapat berfungsi secara maksimal dan mencapai kapasitas yang diharapkan.
c.
Merencanakan sistem penggerak pada mesin pemecah pala dengan pelontar
kapasitas 25 kg/jam.
E.
Manfaat
Laporan tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaaat bagi :
1.
Universitas Negeri Medan sebagai lembaga pendidikan formal yang dapat
memperkenalkan rancangan pemecah cangkang biji pala kepada masyarakat
umum.
2.
Mahasiswa yang akan membahas masalah yang sama untuk dijadikan masukan
dan tambahan informasi atau sebagai bahan perbandingan.
3.
Penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan dapat mengembangkan ilmu
yang diperoleh baik secara teori maupun secara praktik.
5
4.
Masyarakat secara umum dan petani pala secara khusus agar dapat
mempermudah pekerjaan pemecah cangkang biji pala.
F. Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data digunakan penulis dalam penyusunan laporan tugas
akhir adalah :
1.
Studi literatur dengan mencari buku – buku yang ada dalam perpustakaan
kampus Universitas Negeri Medan maupun sumber lain dari luar yang berkaitan
dengan perancangan mesin tersebut.
2.
Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing yang bersangkutan maupun
dari pihak – pihak profesional yang dapat membantu dalam menyelesaikan tugas
akhir ini.
3.
Melakukan studi lapangan dengan mengamati mesin rancangan yang sudah ada.
4.
Mengadakan diskusi dengan teman.
67
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perencanaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan
bahwa:
1. Mesin pemecah cangkang pala ini menggunakan motor listrik dengan putaran
1450 rpm,dan putaran untuk penyaring digunakan reducer yang fungsinya
mengurangi putaran dari motor listrik.
2. Sistem penggerak dan sistem transmisi yang digunakan pada mesin pemecah
pala kapasitas 25 kg/jam ini aman dan layak digunakan.
3. Recucer yang digunakan pada mesin pemecah cangkang pala ini adalah
reducer yang memiliki perbandingan 1:50.
4. Hasil dari perhitungan perancangan ini didapat sebagai berikut:
Putaran output pada motor listrik
:1450 rpm
Daya maksimum
:1 HP (0,735 kW)
Panjang poros
:238 mm
B. Saran
Setelah melihat kontruksi mesin yang didesain dan dibuat, penulis menyarankan
beberapa hal tindakan perbaikan untuk meningkatkan efisiensi mesin, yaitu :
67
68
1. Pada alat ini perlu dilakukan pengujian lebih lanjut terutama terhadap tingkat
sempurnanya kekeringan biji pala agar pala nya bisa pecah secara utuh.
2. Memberikan
pelumas
pada
bagian-bagian
mesin
yang
bergerak
seperti:reducer,poros dan bantalan.
3. Bagi mahasiswa yang nantinya akan merevisi mesin ini diharapkan bisa
merancang sebuah model dan kapasitasnya lebih besar dan lebih baik secara
proses pemisahan/penyaring yang lebih cepat dan efisien.
69
DAFTAR PUSTAKA
G Niemann. (1996). Elemen Mesin. (Anton Budiman: terjemahan), Jakarta:
Erlangga.
Mott, Robert L. (2009).Elemen-Elemen Mesin Dalam Perancangan Mekanis Buku
1. Yogyakarta: Andi.
Sato, G. T. dan Hartanto, N. S. (1996). Menggambar Mesin Menurut Standar ISO.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Sularso dan Suga, K. (2013). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Zainun Achmad. (1999). Elemen Mesin 1. Bandung : Refika Aditama.