BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian Umum Mesin Pemipil Jagung Mesin pemipil jagung merupakan mesin yang berfungsi sebagai perontok dan pemisah antara biji jagung dengan tongkol dalam jumlah yang banyak dan secara kontinyu. Mesin ini menggunakan motor bensin sebagai sumber tenaganya, dan menggerakkan mata pemipil agar bisa memipil jagung.Mesin pemipil jagung ini dilengkapi hopper masukan jagung untuk kapasitas ± 5 kg yang terbuat dari galvalum agar bahan tidak berkarat untuk menjaga kebersihan dari jagung tersebut. Kini mesin pemipil jagung banyak dibutuhkan petani jagung dan industri kecil menengah. Proses pemipilan umunya masih dengan menggunakan tenaga manusia yang akan memakan waktu dan tenaga yang banyak. Mesin pemipil jagung ini untuk memudahkan dan mempercepat proses pemisahan antara tongkol jangung dengan biji jagung setelah proses pengeringan.
2.2 Prinsip Kerja Mesin Pemipil Jagung Motor bensin di hidupkan pada putaran kerjanya yang di hubungkan dengan puli yang lebih kecil dari puli poros pemipil agar putaran poros pemipil lebih rendah. Kemudian meneruskan putaran menuju
poros
pemipil
dengan
mengunakan v-belt. Putaran puli pemipil di teruskan ke poros blower dengan perbandingan puli yang lebih kecil supaya putaran blower lebih cepat dari pada putaran pemipil. Dalam pemipilan jagung dimasukan pada hopper kemudian jagung turun karena getaran mesin ke tabung pemipil dan di rontokan oleh mata pemipil dengan sudut kemiringan ± 19º. Mata pemipil akan memindahkan tongkol jagung menuju bagian output. Biji jagung dan tongkol jagung akan berpisah di karenakan bagian tabung bawah di buat saringan. Biji jagung yang bercampur dengan kotoran akan jatuh ke bagian output biji jagung. Sebelum memasuki daerah output biji jagung yang bercampur kotoran akan di hisap oleh blower sehingga biji jagung keluar dalam keadaan bersih alur jagung seperti Gambar 2. 1 di bawah ini
4
5
Gambar 2.1 Alur bahan mesin pemipil jagung 2.3 Konsep Perencanaan Sistem Transmisi Pada perancangan suatu kontruksi hendaknya mempunyai suatu konsep perencanaan. Untuk itu konsep perencanaan ini akan membahas dasar-dasar teori yang akan dijadikan pedoman dalam perancangan. Pada perancangan ini bagian elemen alat yang akan direncanakan atau diperhitungkan adalah : 1. Motor 2. Daya Penggerak 3. Puli 4. Sabuk V-Belt 5. Mata Pemipil 2.3.1 Motor Motor adalah suatu komponen utama dari sebuah kontruksi permesinan yang berfungsi sebagai penggerak. Gerakan yang dihasilkan oleh motor adalah sebuah putaran poros. Komponen lain yang dihubungkan dengan poros motor adalah pulley ataupun roda gigi yang kemudian dihubungkan dengan sabuk ataupun rantai. Menurut jenisnya motor terbagi menjadi 2 yaitu motor bakar dan motor listrik. Motor bakar dibedakan menjadi 2 jenis yaitu motor bensin dan motor diesel.Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder (internal combustion
6
engine). Motor bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yang membedakanya dengan motor diesel . Motor listrik adalah motor yang berputar karena adanya sumber daya listrik yang menghidupkan stator elektromotor sehingga menyebabkan terjadinya medan magnet dan memicu rotor untuk berputar. Sumber tenaga dari motor listrik adalah listrik dari PLN. Motor listrik di bagi menjadi beberapa tipe dengan kebutuhan daya sesuai yang di butuhkan. 2.3.2 Daya Penggerak Secara umum daya diartikan sebagai kemampuan yang dibutuhkan untuk melakukan kerja, yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP. Untuk menentukan harga daya perlu memperhatikan beberapa hal yang mempengaruhinya, diantaranya adalah harga gaya, torsi, kecepatan putar dan berat yang bekerja pada mekanisme tersebut. Berikut adalah rumus untuk mencari harga daya, gaya, torsi, kecepatan putar dan berat: a. Mencari harga daya ( P ): Berdasarkan besar usaha atau energi tiap satuan waktu, daya dirumuskan: P=
...............……………………………….……………….……(2.1)
Dimana : P
= Daya (watt)
w
= Usaha (joule)
t
= Waktu (second)
Berdasarkan
gaya
yang
bekerja
dan
kecepatan,
maka
daya
dapat
dihitung dengan rumus: P = F . V ........................................................................................(2.2) Dimana: P = Daya (Watt)
7
F = Gaya (N) V = Kecepatan linier (m/s) Berdasarkan torsi yang bekerja : P = T . ω .......................................................................................... (2.3) ......…….............................................................................(2.4) T = I . α ............................................................................................ (2.5) Dimana: T
= Torsi (N.m)
ώ
= Kecepatan Sudut (Rad/s)
n
= Kecepatan (rpm)
I
= Momen inersia (kg.m³)
α
= Percepatan sudut ( Rad/det² )
Berdasarkan putaran poros : p
=
..................................................................................... (2.6)
Dimana: n
= Putaran poros (rpm)
T
= Torsi (kg.m)
P
= Daya (watt)
b. Mencari harga gaya ( F ) Gaya adalah suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak. F
= m . a ( N atau kg.m/s2) …................................................. (2.7)
Dimana: F
= Gaya ( N atau kg.m/s2)
m
= Massa (kg)
a
= Percepatan (m/s2)
8
c. Mencari harga berat ( W ) Berat suatu benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda itu. W = m . g (N atau kg.m/s2) ....................................................... (2.8) Dimana: W
= Berat (N atau kg.m/s2)
m
= Massa (kg)
g
= Percepatan gravitasi 10 m/s2
d. Mencari harga torsi ( T ) Besarnya torsi merupakan hasil perkalian gaya dengan jarak terhadap sumbu: T = F.r .......................................................................................... (2.9) Dimana: T
= Torsi (N.m)
F = Gaya (N) r
= Jarak terhadap sumbu (m)
2.3.3 Puli
Gambar 2.2 Puli ( R.S Khurmi ,2002) Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan menggunakan
sabuk
seperti
Gambar
2.2.
Puli
menurut
bahan
pembuatannya dapat digolongkan sebagai berikut : a.Puli baja cor (Cast Steel Pulley) Puli baja cor (Cast Steel Pulley) adalah puli yang terbuat
dari
lembaran baja yang dipres yang mempunyai kekuatan yang besar seta
9
bersifat tahan lama. Puli ini lebih ringan 40-60% jika dibandingkan dengan puli besi cor (cast iron) yang mempunyai kapasitas yang sama dan digerakan dengan kecepatan yang sama. b. Puli dari kayu (Wooden Pulley) Puli dari kayu mempunyai berat yang lebih ringan dan mempunyai koefisien gesek yang tinggi daripada puli yang terbuat dari cast iron. Puli ini beratnya 2/3 lebih ringan dari berat puli cast iron yang memiliki ukuran yang sama c. Puli besi cor (Cast Iron Pulley) Puli secara umum terbuat dari cast iron, karena harganya yang lebih murah. Puli yang digunakan pada motor dan kompresor ini adalah terbuat dari cast iron. 2.3.4 Mata Pemipil Mata Pemipil adalah bagian terpenting dalam mesin pemipil jagung. Mata pemipil tersebut diutamakan dalam kekuatan merontok biji jagung dan keamanan terhadap biji jagung, oleh sebab itu bahan mata pemipil yang dipilih adalah Stainless steel , dengan ketebalan pada tabung 1 mm ,ø 10cm dan panjang 2cm untuk mata pemipil. Alasan pemilihan bahan tersebut tahan tahan karat 2.3.5 Sabuk Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda. 1. Tipe sabuk a. Sabuk rata (Flat belt) Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya yang sedang, jarak puli yang jauh dan tidak boleh lebih dari 10 meter.
10
b. Sabuk V (V-belt) Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya dalam jumlah yang besar dan dengan jarak yang dekat antara satu puli dengan yang lainya c. Sabuk Bulat (Circular belt) Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya dalam jumlah besar dan jarak puli satu dengan puli yang lain tidak boleh lebih dari 5 meter. 2. Bahan sabuk Bahan yang digunakan dalam pembuatan sabuk harus memenuhi syaratsyarat sebagai berikut: a. Kuat b. Fleksibel c. Tahan lama d. Koefisien gesek tinggi Berdasarkan hal tersebut , maka sabuk dapat dibedakan sebagai berikut : a. Sabuk kulit (Leather belt ) b. Sabuk katun atau fiber (Catton or Fabrics belt ) c. Sabuk karet (Rubber belt) 2.4 Perencanaan Puli dan Sabuk 1. Perbandingan kecepatan Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002) .................................................................................... (2.10) Keterangan : D1 = Diameter puli penggerak (mm) D2 = Diameter puli pengikut (mm) N1 = Kecepatan puli penggerak (rpm) N2 = Kecepatan puli pengikut (rpm)
11
2. Kecepatan linier sabuk Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai
berikut
(Khurmi, R.S., 2002) ........................................................................................ (2.11) Keterangan : V = Kecepatan linier sabuk (m/s) d = Diameter puli pengikut (mm) N = Putaran puli pengikut (rpm) 3. Panjang Sabuk Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut. Dalam perancangan ini digunakan sabuk terbuka seperti Gambar 2.3 di bawah ini
Gambar 2.3 Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka ( Khurmi, R.S., 2002) Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi,
R.S., 2002):
L=(
)
(
(
)
) ............................................................ (2.12)
Keterangan : L = Panjang total sabuk (mm) X = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm) r1 = Jari-jari puli kecil (mm) r2 = Jari-jari puli besar (mm)
12
4. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi kendor dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002): = µ.Ѳ.cosec.β …………………………………………(2.13)
2,3 log
Keterangan : T1 = Tegangan tight side sabuk (N) T2 = Tegangan slack side sabuk (N μ = Koefisien gesek θ = Sudut kontak (rad) β = Sudut alur puli (o) 5. Sudut kerja puli (α) Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut : (Khurmi, R.S., 2002) Sin α =
(
)
(untuk sabuk terbuka) ............................................... (2.14)
Sudut kontak puli: Θ = (180-2a)
rad (untuk sabuk terbuka)........................................ (2.15)
6. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002): P = (T1 – T2) . v.n...............................................................................(2.16) Keterangan : P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W) T1 = Tegangan tight side sabuk(N) T2 = Tegangan slack side sabuk (N) v
= Kecepatan sabuk (m/s)
n
= Banyak sabuk
13
6
