TUGAS AKHIR DESAINDAN ANALISIS MESIN PENCUCI CACAHAN BOTOL Desain Dan Analisis Mesin Pencuci Cacahan Botol Plastik Untuk Industri Kecil Dengan Menggunakan Simulasi.

TUGAS AKHIR
DESAINDAN ANALISIS MESIN PENCUCI CACAHAN BOTOL
PLASTIK UNTUK INDUSTRI KECIL DENGAN
MENGGUNAKAN SIMULASI

Disusun Oleh :
NAFAKAH ARIF PERMADI
D200100101

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016

i

ii

iii

iv


v

MOTTO

“Hai orang-orang yang beriman,
jadikanlahsabardansholatsebagaipenolongmu, sesungguhnya Allah
beserta orang-orang yang sabar”
( Al-Baqarah : 153 )
“Barangsiapamenginginkankebahagiaan di duniadan di
akhiratmakaharuslahmemilikibanyakilmu”
( HR. IbnuAsakir )
“Allah akanmeninggikanderajat orang-orang yang
berimandiantarakamudan orang-orang yang memilikiilmupengetahuan”
( Al-Mujadillah: 11 )
“Barangsiapa yang menempuhsuatujalanuntukmendapakanilmu, maka
Allah akanmemberikankemudahanbaginyajalanmenujusurga”
( HR. Muslim )

vi


KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga Tugas
Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan
Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini, penulis dengan penuh
keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas
TeknikUniversitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
TeknikMesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak JokoSedyono, Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan
Tugas Akhir ini.
4. Bapak Masyrukan, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing II dan selaku
Pembimbing Akademik yang telah meluangkan waktunya untuk

memberikan bimbingan dan arahannya.
5. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas Teknik

vii

viii

DESAIN DAN ANALISIS MESIN PENCUCI CACAHAN BOTOL PLASTIK
UNTUK INDUSTRI KECIL DENGAN MENGGUNAKAN SIMULASI
Nafakah, JokoSedyono, Masyrukan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl.A.YaniTromolPos 1 Pabelan, Kartasura
Email :nafakah9@gmail.com
ABSTRAKSI
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat desain, analisa,
dan simulasi poros dan baling pada mesin pencuci cacahan botol plastic
untuk industry kecil dengan Solidworks 2010. Selain itu juga untuk
mengetahui nilai yield strength dan nilai von mises maksimal dari material
yang digunakan pada poros dan baling sehingga didapatkan Safety Factor
untuk mengetahui aman atau tidaknya material yang digunakan.

Dalam proses desain, analisa, dan simulasi yang diselidiki adalah
pada poros dan baling pada mesin washing botol plastik. Material yang
digunakan pada poros adalah baja S 35 C - D, sedangkan material yang
digunakan pada baling adalah alumunium 2014 Alloy.Software yang
digunakan pada penelitian kali ini mengunakan Solidworks 2010.
Hasil analisa dan simulasi pada poros dan baling pada mesin
cacahan botol plastik menunjukkan bahwa nilai yield strength pada poros
adalah (282.685.056 N/mm²), sedangkan nilai tegangan von mises
maksimal

dari

material

yang

digunakan

pada


poros

adalah 149.080.416N/mm², Safety Factor poros adalah 3.Dari material
yang digunakan

pada poros dinyatakan aman.Selain itu nilai yield

strength pada baling adalah (96.509.800N/mm²), sedangkan nilai von
mises

maksimal

dari

material

yang

digunakan


pada

baling

adalah 6.241.970N/mm², Safety Factor baling adalah 1.Dari material yang
digunakan pada baling dinyatakan aman.

Kata kunci :Yield Strength, Von Mises, Safety Factor.

ix

DESIGN AND ANALYSIS OF MACHINE WASHING PLASTIC
BOTTLE FOR SMALL INDUSTRIES USING SIMULATION
Nafakah, JokoSedyono, Masyrukan
Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta
Jl.A.YaniTromolPos 1 Pabelan, Kartasura
Email: nafakah9@gmail.com
ABSTRACTION
The purpose of this study was to create a design, analysis, and
simulation of the propeller shaft and the washing machine shredded small

plastic bottle with Solidworks 2010 for industri. It was also to determine the
value of the yield strength and the value of the von mises maxima forward
from the material used on the shaft and propeller so we get the Safety
Factor to determine the safety of the materials used.
In the process of design, analysis, and simulation of the investigated
on the shaft and propeller on a plastic bottle washer machine. The
material used on the shaft is steel S 35 C - D, while the material used in
the blades are aluminum 2014 alloy. Software used in the present study
using Solidworks 2010.
The results of the analysis and simulation of the shaft and blades on
the washing machine plastic bottles shows that the value of the yield
strength of the shaft is (282.685.056 N / mm²), while the value of maximum
von mises of the material used on the shaft is 149.080.416 N / mm²,
Safety Factor shaft is 3. Fom material used on the shaft declared safe. In
addition the value of the yield strength of the propeller is (96.509.800 N/
mm²), while the value of maximum von mises of the material used on the
propeller is 6.241.970 N/mm², Safety Factor 1. From the baling is the
material used the baling declared safe.

Keywords: Yield Strength, Von Mises, Safety Factor.


x

DAFTAR ISI

Halaman Judul ........................................................................................... i
Pernyataan Keaslian Skripsi ...................................................................... ii
Halaman Persetujuan ............................................................................... iii
Halaman Pengesahan .............................................................................. iv
Lebar Soal Tugas Akhir .............................................................................v
Halaman Motto.......................................................................................... vi
Kata Pengantar ...................................................................................... vii
Abstraksi ................................................................................................... ix
Daftar Isi ................................................................................................. xi
Daftar Gambar ......................................................................................... xiv
Daftar Tabel ............................................................................................ xvii
Daftar Simbol ....................................................................................... xviii
Daftar Lampiran....................................................................................... xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang............................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah....................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah ........................................................................ 3
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................ 3
1.5 Manfaat Penelitian....................................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................ 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Studi Literatur.............................................................................. 6
2.2 Dasar Teori................................................................................. 7
2.2.1 Jenis-Jenis Botol Plastik yang Biasa di Daur Ulang.............. 7
a. PET Atau PETE (Polyethylene Etilene Terephalate).............. 7
b. HDPE (High Density Polyethylene)......................................... 8
c. PVC (Polyvinyl Chloride)......................................................... 9

xi

d. LDPE (Low Density Polyethylene) ......................................... 9
e. PP (Polypropylene)............................................................... 10
f. PS (Polystyrene).................................................................... 11
g. Other ..................................................................................... 11
2.2.2 Solidworks .............................................................................. 12

2.2.3 Transmisi Sabuk V.................................................................. 15
2.2.4 Poros....................................................................................... 20
2.2.4.1 Perhitungan yang Direncanakan................................. 23
2.2.5 Pasak...................................................................................... 25
2.2.6 Motor Listrik............................................................................ 30
BAB III METODE PERENCANAAN DAN ANALISA PERHITUNGAN
3.1 Metode Perencanaan................................................................. 31
3.2 Tahapan Perencanaan.............................................................. 31
3.3 Mencari Daya Alat..................................................................... 34
3.4 Transmisi Sabuk V..................................................................... 35
3.5 Poros ......................................................................................... 35
3.5.1 Daya Rencana ................................................................. 36
3.5.2 Momen Rencana.............................................................. 36
3.5.3 Mencari Tegangan Geser Pada Poros............................. 36
3.5.4Perhitungan Luas Poros.................................................... 37
3.6 Bantalan..................................................................................... 38
3.7 Pasak......................................................................................... 39
3.7.1Tegangan Geser yang Diijinkan ....................................... 40
3.7.2 Tekanan Permukaan ....................................................... 41
3.8 Baling – Baling........................................................................... 41

3.8.1 Mencari Kecepatan Putaran Baling-Baling ..................... 43
3.8.2 Perhitungan Luas Sudu Pada Blade............ ................... 44
3.9 Rangka....................................................................................... 45

xii

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Langkah-Langkah Simulasi Dengan Menggunakan
Solidworks2010......................................................................... 47
4.2 Hasil Desain Dan Simulasi Poros.............................................. 48
4.2.1 Hasil Desain..................................................................... 48
4.2.2 Hasil Simulasi................................................................... 49
4.3 Hasil Desain Dan Simulasi Baling-baling.................................. 52
4.3.1 Hasil Desain...................................................................... 52
4.3.2 Hasil Simulasi.................................................................... 53
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan................................................................................ 56
5.2 Saran......................................................................................... 56
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Botol PET/PETE .................................................................. 8
Gambar 2.2 Botol HDPE ......................................................................... 8
Gambar 2.3 Botol PVC ............................................................................ 9
Gambar 2.4 Botol LDPE ........................................................................ 10
Gambar 2.5 Botol PP ............................................................................. 10
Gambar 2.6 Botol PS ............................................................................. 11
Gambar 2.7 Botol OTHER...................................................................... 12
Gambar 2.8 Tampilan Solidworks 2012 pada layar komputer................. 14
Gambar 2.9 Penampang Sabuk V........................................................... 16
Gambar 2.10 Macam Sabuk Tranmisi Daya............................................ 17
Gambar 2.11 Poros................................................................................. 20
Gambar 2.12 Pasak Benam.................................................................... 25
Gambar 2.13 Pasak Belah....................................................................... 25
Gambar 2.14 Pasak Tirus........................................................................ 26
Gambar 2.15 Pasak Tangensial.............................................................. 26
Gambar 2.16 Pasak Bulat........................................................................ 27
Gambar 2.17 Pasak................................................................................. 27
Gambar 2.18 Motor Listrik ...................................................................... 30
Gambar 3.1 Diagram Metode Perencanaan............................................ 32

xiv

Gambar 3.2 Sketsa Mesin Pencuci Cacahan Botol Plastik..................... 33
Gambar 3.3 Transmisi sabuk v standar.................................................. 35
Gambar 3.4 Poros dengan Solidworks 2010........................................... 36
Gambar 3.5 Gambar Penampang Pasak................................................ 38
Gambar 3.6 Desain Baling - Baling Dengan Solidworks 2010................ 40
Gambar 3.7 Gaya Putaran baling terhadap poros................................... 40
Gambar 3.8 Sudu pada Baling-Baling..................................................... 42
Gambar 3.9 Desain Rangka Mesin Pencuci Dengan Solidworks 2010.. 44
Gambar 3.10 Assembly Mesin Pencuci................................................... 45
Gambar 4.1 Flowchart Langkah-Langkah Simulasi Dengan
Solidworks 2010................................................................... 47
Gambar 4.2 Tumpuan Dan Gaya Yang Ditentukan Pada Poros............ 48
Gambar 4.3 Material Poros..................................................................... 48
Gambar 4.4 Hasil MeshingPoros............................................................ 49
Gambar 4.5 Tegangan Von Mises Pada Poros....................................... 50
Gambar 4.6 Displacement Poros............................................................. 50
Gambar 4.7 Equivalent Strain Poros....................................................... 51
Gambar 4.8 Restrain Dan Gaya yang Bekerja pada Baling.................... 52
Gambar 4.9 Material Baling-Baling ......................................................... 52
Gambar 4.10 Hasil Meshing Baling........................................................ 53
Gambar 4.11 Tegangan Von Mises Baling-baling................................... 54
Gambar 4.12 Displacement Baling-baling............................................... 54
xv

Gambar 4.13 Equivalent StrainBaling-baling.......................................... 55

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang
difinis dingin untuk poros........................................................ 24
Tabel 2.2 Ukuran Pasak dan Alur Pasak................................................. 29

xvii

DAFTAR SIMBOL
ρ = massa jenis air

( kg/m3 )

m= massa

( kg )

Vt = volume tabung

(m3)

dp =Diameter poros

( mm )

n=Putaran motor

( rpm )

Pd =Daya Rencana Mesin

( kW )

T = momen torsi

( Nmm )

�k =tegangan geser yang terjadi akibat momen

( kg/mm²)

K t = faktor koreksi kejut

Cb = faktor koreksi beban lentur
l = panjang pasak

( mm )

F = Gaya

(N)

P=Tekanan permukaan

( kg/mm²)

τa= tegangan geser poros

(kg/mm2)

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar Poros 2D
Gambar Puli 2D
Gambar Baling 2D
Gambar Motor Listrik 2D
Gambar Rangka 2D
Gambar Tempat Air 2D
Gambar Mesin Pencuci 2D

xix