ADE CHRISTIAN SURBAKTI

KARYA AKHIR ANALISA MESIN PENGIRIS UBI/KERIPIK KAPASITAS 30 KG/JAM

OLEH :

ADE CHRISTIAN SURBAKTI 045202003

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SATU SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat TUHAN YANG MAHA ESA, karena berkat rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya Akhir ini dengan judul “ANALISA MESIN PENGIRIS UBI/KERIPIK 30 KG/JAM”. Penyusunan laporan Karya Akhir ini dilakukan guna untuk menyelesaikan Studi di Program Studi Teknologi Mekanik Industri Universitas Sumatera Utara, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan. Dalam kegiatan penulis untuk menyelesaikan Karya Akhir ini, penulis telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Isril Amir, sebagai Dosen Pembimbing penulis. 2. Bapak DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU. 3. Bapak Tulus Burhanuddin ST, MT selaku Sekertaris Program Studi Teknologi Mekanik Industri. 4. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, Msc selaku Koordinator Program Studi Teknologi Mekanik Industri. 5. Orang tua saya tercinta Bapak Jana Surbakti dan Ibu Harta Ulina br Ginting yang telah banyak memberikan perhatian, nasihat, doa, dan dukungan baik moril maupun materil.

Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

6. Kakak saya Sherly Novita br Surbakti yang telah memberikan semangat, nasehat,arahan dan motivasi kepada penulis. 7. Rekan seperjuangan D-IV Fikri Utomo dan Wahyu Aulia Rahman yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan. 8. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 9. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang Syawal, dan bang Izhar Fauzi. 10. Rekan satu tim dalam pengerjaan karya akhir ini Jefri. 11. Rekan mahasiswa Muhammad Samsul Ginting, Jefri, Asri Akbar Juheri Saragih serta rekan-rekan stambuk ’04 yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu yang sudah banyak membantu. 12. Teman yang telah banyak memberi dukungan dan perhatian Dewi Sarpika br.Ginting jawak.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini. Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan, mengucapkan terima kasih dan hanya TUHAN YANG MAHA ESA yang dapat memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya.


Medan,

April 2009

Penulis,

ADE CHRISTIAN SURBAKTI NIM : 045202003


DAFTAR ISI LEMBARAN JUDUL KATA PENGANTAR DAFTAR ISI

……………………………………………………. i

……………………………………………………………… iv

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………… vi DAFTAR TABEL ………………………………………………………….. vii DAFTAR NOTASI BAB I

………………………………………………………. viii

PENDAHULUAN …………………………………………………. 1 1.1 Latar Belakang …………………………………………………. 1 1.2 Batasan Masalah ……………………………………………….. 3 1.3 Tujuan Penulisan Laporan ………………………………………. 3 1.4 Manfaat ………………………………………………………….. 4 1.5 Metodologi Pengumpulan Data …………………………………. 5

BAB II LANDASAN TEORI ………………………………………………. 8 2.1 Pengertian Umum ……………………………………………….. 8 2.2 Konsep Rancangan ……………….……………………………....10 2.3 Faktor Penentu Pembuatan Produk yang Baik …..…………….… 12 2.4. Bagian-Bagian Utama Mesin Yang Akan Dirancang ………...…. 13 2.5. Cara Kerja Mesin………………………………………………... 14 2.6. Rumusan Dan Komponen Perancangan Mesin Pengiris Ubi …... 14 2.6.1. Perhitungn daya motor untuk menggerakkan perangkat pengiris tanpa beban(Ptb) ………………………………... 14 2.6.2 Menghitung daya motor penggerak dengan beban (Pb) ..... 15 2.6.3 Poros ……………………………………………………... 16


2.6.4 Bantalan …………………………………………………... 19 2.6.5 Sistem Transmisi Sabuk dan Puli ………………………… 21 2.6.6 Baut ………………………………………………………. 24

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI …………………………………….. 28 BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN ………………………………. 32 4.1. Analisa Perhitungan Daya Motor Penggerak …………………... 32 4.1.1 Perhitungan Daya Motor Penggerak Pengiris Ubi Tanpa beban ………………………………………………………. 33 4.1.2 Perhitungan Daya Motor Penggerak Pengiris Ubi Dengan Beban ……………………………………………………… 35 4.2 Sistem Transmisi Sabuk dan Puli …………….………………… 37 4.3 Analisa Kekuatan Poros ………………………………………… 40 4.3.1 Analisa kekuatan poros pada motor penggerak ……..………. 41 4.3.2 Analisa kekuatan poros pada puli pengiris …………….……. 42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………… 43 5.1 Kesimpulan …………………………………………………….. 43 5.2 Saran …………………………………………………………… 45 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN GAMBAR TEKNIK


DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Diagram Alir Pengerjaan Laporan Karya Akhir ............................. 7 Gambar 2.1 Pengiris Kerupuk Dengan Pisau ………………………………… 8 Gambar 2.2 Pengiris Kerupuk Dengan Papan Pisau ………………………..…9 Gambar 2.3 Mesin Pengiris Kerupuk Manual ………………………………... 10 Gambar 2.4 Kontruksi Mesin Pengiris Ubi ……………..…………………..... 13 Gambar 2.5 Motor Listrik …………………………………………..………… 15 Gambar 2.6 Poros ……………….……………………………………………. 17 Gambar 2.7 Bantalan ( Bearing )…………………………..…………………. 20 Gambar 2.8 Ukuran dan Penampang Sabuk V ………………………..…….. 22 Gambar 2.9 Baut ……………………………………………………………... 24 Gambar 2.10 Tekanan Permukaan Pada Ulir …….…………………………. 26 Gambar 3.1 Rangka Mesin …………...………………………………………. 29 Gambar 3.2 Rumah Mata Pisau ………………………………………………. 29 Gambar 3.3 Mata Pisau ………………………………………………………. 30 Gambar 3.4 Corong Pengumpan ………………………………………..…..… 31


DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Faktor-faktor koreksi daya akan ditransmisikan ............................. 19 Tabel 2.2 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir ………………...…... 27 Tabel 3.1. Spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi …………………... 31


DAFTAR NOTASI / SIMBOL

1. m

: Massa

( Kg)

2. P

: Daya

(Kw)

3. Q

: Kapasitas

( kg

4. n

: Putaran

(rpm)

5. Wb

: Berat sabuk/ satuan panjang

(N

6. τg

: Tegangan geser izin

( kg

7. Kt

: Kekuatan tarik bahan

( kg

8.

V

: Kecepatan

(m ) s

9.

D

: Diameter

(mm)

jam

m

)

mm 2

)

mm 2

)

10. µ

: faktor gesekan

11. ds

: Diameter Poros

(mm)

12. G

: Berat

(kg)

13.

l

: Berat jenis bahan poros

( kg

14.

δ

: Tebal lapisan sabuk

(mm)

15.

i

: Jumlah lapisan sabuk

(mm)

16. fk

: Faktor keamanan

17. θ

: Sudut belit sabuk

mm 3

18. Mmax : Momen lentur maksimum

(N.m)

19. Cr

(N)

: Beban nominal spesifik

)

)

20. F = Gaya yang bekerja ( N ) Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

21. T = Torsi ( N.m ) 22. C = Jarak antara sumbu kedua poros (mm) 23. L = Panjang sabuk rencana (mm) 24. σ B = Kekuatan tarik ( kg / mm2 ) 25. fc = Faktor koreksi


BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Untuk mencapai kesempurnaan suatu perkerjaan khususnya dibagian produksi kerap kali menuntut adanya perubahan dan pengembangan dari suatu sistem yang ada. Dan perubahan berkembang sesuai tuntutan kebutuhan, sesuai dengan yang diinginkan dan adanya tuntutan kerja yang lebih cepat, lebih efektif dan akhirnya mengarah pada suatu peningkatan suatu produksi serta kemudahan manusia dalam beraktifitas. Sehingga dapat diperoleh efesiensi kerja yang tinggi dengan adanya Perkembangan teknologi yang telah banyak membantu manusia dalam memudahkan melakukan pekerjaan yang dihadapi. Adanya penemuan baru di bidang teknologi adalah salah satu bukti bahwa kebutuhan umat manusia selalu bertambah dari waktu ke waktu di samping untuk memenuhi kebutuhan manusia munculnya penemuan baru dilatar belakangi oleh penggunaan tenaga manusia yang terbatas seperti halnya dalam penanganan proses pembentukan dari pengiris kerupuk yang selama ini masih dilakukan sangat tradisional. Kebutuhan akan kerupuk di masyarakat kian hari kian meningkat jumlah permintaannya, jenis kerupuk yang beredar di pasar juga semakin banyak macam dan ukurannya. Sehingga para produsen kerupuk kewalahan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Seperti yang telah dituliskan di atas, penangananya masih dilakukan sangat sederhana, di antaranya adalah dengan menggunakan pisau dapur atau pun pisau khusus yang diharapkan akan menghasilkan lebih baik lagi.


Sistem pemotongan mesin didominasi dengan cara manual, sehingga hasil yang capai kurang memenuhi harapan seperti bentuk, hasil pengirisan serta ketebalan produk yang tidak seragam, lama waktu pembuatan. Sehingga hal ini merupakan suatu halangan dan kebatasan dalam peningkatan mutu dan jumlah produk. Peranan berbagai pihak juga telah dilakukan termasuk pemerintahan daerah, untuk mencari solusinya, namun hasilnya sehingga saat ini masih belum memadai. Oleh sebab itu untuk mendukung upaya pemerintah di dalam meningkatkan hasil-hasil produksi pada sektor menengah ke bawah khususnya pembuatan kerupuk, maka dibutuhkan pula suatu permesinan yang berteknologi tepat guna dan sangat efesien, sehingga bukan saja meningkatkan kualitas atau mutu produksi tetapi juga produsen perlu mendapatkan gairah berusaha sehingga dapat menumbuhkan peningkatan penggunaan tenaga kerja, sekaligus membantu pemerintah menuntaskan dan menurunkan tenaga pengangguran. Akibat pembuatan kerupuk yang masih sangat sederhana sehingga hasil produk dan kualitas tidak dapat dicapai yang diharapkan. Di samping itu pekerjaan yang cukup lama dan membutuhkan banyak tenaga kerja, dan dinilai dari segi efisiensi tentu tidak ekonomis. Melihat betapa pentingnya teknologi yang efesien dalam memproduksi kerupuk sehingga penulis timbul keinginan untuk mengangkatnnya sebagai objek pembahasan untuk laporan Karya Akhir. Maka dirancang suatu mesin yang mampu membuat kerupuk dengan hasil produk yang lebih besar dan kualitas yang bentuk yang baik dan seragam. Oleh sebab itu diperlukan sebuah mesin yang memiliki daya guna optimal, secara garis besar pertimbangan tersebut didasarkan pada :


1. Secara teknis dapat dipertanggung jawabkan, dalam hal ini masih harus . a. Mampu meningkatkan produktivitas bila dibandingkan dengan dengan cara yang di gunakan dengan alat tradisional. b. Mampu meningkatkan hasi olah tanpa mengurangi mutu 2. Secara ekonomis menguntungkan, hal ini terkait dalam hal. a. Memiliki hasil kwalitas dan hasil yang baik b. Hasil produk dapat meningkat 3. Secara sosial dapat diterima, dalam arti kata pengoperasian permesinan atau peralatan tidak menyulitkan.

1.2. Batasan Masalah Dalam penulisan Karya Akhir ini,

penulis merancang bangun mesin

pengiris bahan kerupuk Spesifikasi perhitungan akan dibahas sangat banyak, disini penulis membuat batasan masalah hanya pada bagian : 1. Merancang elemen – elemen utama pada mesin pengiris kerupuk seperti : poros, puli, bantalan, sabuk dan motor penggerak. 2. Analisa konstruksi dan rancang bangun perencanaan pembuatan mesin pengiris ubi.

1.3. Tujuan Penulisan Laporan Adapun tujuan dibuatnya Karya Akhir ini adalah : 1. Menyelesaikan masa perkuliahan Program Studi Diploma IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara.


2. Mengetahui prinsip kerja dari mesin Pengiris ubi. 3. Menganalisa daya Mesin Pengiris ubi 4. Mengetahui tahanan-tahanan yang terjadi pada komponen belt mesin pengiris ubi yang berpengaruh pada analisa daya motor.

1.4 . Manfaat 1.4.1. Bagi mahasiswa/i 1. Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih diri dalam melaksanakan berbagai jenis perkerjaan yang ada dilapangan. 2. Sebagai bahan untuk mengenal berbagai aspek ilmu perusahaan baik langsung maupun tidak langsung. 3. Memperoleh

kesempatan

untuk

melatih

keterampilan

dalam

melakukan perkerjaan atau kegiatan lapangan.

1.4.2. Bagi Program Studi 1. Sebagai sarana untuk memperkenalkan Program Studi Diploma-IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, pada lingkungan masyarakat dan perusahaan. 2. Sebagai masukan dari penerapan disiplin ilmu dari kurikulum tersebut, apakah masih ada relevansinya dengan keadaan dilapangan. 3. Sebagai sarana untuk memperoleh kerja sama antara pihak fakultas dengan perusahaan.


1.4.3 . Bagi Perusahaan/Instansi 1. Sebagai bahan bandingan atau usulan bagi perusahaan di dalam usaha menyelesaikan permasalahan diindustri rumah tangga. 2. Sebagai bahan untuk mengetahui eksistensi perusahaan dari sudut pandang masyarakat khususnya mahasiswa/i yang melakukan Karya Akhir. 3. Merupakan ilmu teori dan pengetahuan yang berguna untuk memperbaiki sistem kerja yang lebih baik. 4. Sebagai peranannya untuk memajukan pembangunan dibidang industri rumah tangga.

1.5 . Metodologi Pengumpulan Data Dalam melaksanakan Karya Akhir dilakukan kegiatan-kegiatan yang meliputi : 1.

Persiapan dan orientasi Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk penelitian, membuat permohonan Karya Akhir, membuat proposal dan konsultasi pada dosen pembimbing.

2.

Studi Kepustakaan Studi litaratur yaitu mempelajari buku-buku karangan ilmiah yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.


3. Pengumpulan Data Pengumpulan data yang akan digunakan penyusunan laporan Karya Akhir dengan cara melihat buku-buku yang bersangkutan dengan judul Karya Akhir dan pengamatan langsung mesin yang dirancang 4. Studi pustaka Suatu cara untuk mendapatkan teori tentang pembahasan perhitungan.

5. Analisa dan Evaluasi Data Yakni data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing.

6. Sarana Internet Sebagai acuan penulis mendapatkan data-data yang dibutuhkan

7. Asistensi Melaporkan

hasil

penulisan

Karya

Akhir

pembimbing siap untuk diketik dan dijilid.


kepada

dosen

Bagan alir persiapan penulisan Karya Akhir

START

Persiapan dan orientasi

Studi Kepustakaan

Peninjauan Lapangan

Analisa dan Evaluasi Data

Membuat Draft Laporan

Asistensi

Penulisan Laporan

Sidang Karya Akhir

Gambar 1.1 Diagram Alir Pengerjaan Laporan Karya Akhir


BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Umum Untuk peningkatan produksi dan kualitas hasil yang dibuat dibutuhan peralatan atau mesin yang menggunakan teknologi tepat guna khususnya permesinan pengolahan makanan ringan seperti mesin pengiris ubi sangat diperlukan. Pada umumnya kerupuk sudah merupakan produk yang sangat banyak dijumpai dipasaran dan merupakan suatu jenis makanan ringan juga sebagai makanan sampingan yang sangat digemari oleh masyarakat. Berbagai cara dijumpai untuk melakukan pengirisan atau pemotongan ubi, diantaranya menggunakan pisau dapur. Cara ini adalah cara yang sangat sederhana dilakukan orang, untuk menggunakannya dibutuhkan keahlian khusus dan kebiasaan menggunakan peralatan. (Gambar 2.1)

Pisau Bahan keripik Landasan

Keripik yang telah diiris

Gambar 2.1. Pengiris Kerupuk Dengan Pisau

Pengirisan ubi dengan cara diatas, hasil yang diperoleh ketebalan ibu tergantung pada tingkat keahlian dan kebiasaan sipekerja melakukan pengirisan.


Menggunakan peralatan lain sering juga dijumpai, yaitu dengan peralatan serut seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini. (Gambar 2.2)

Bahan kerupuk

Papan peluncur irisan

Pisau penyayat

Produk bahan keripik Gambar 2.2. Pengiris Kerupuk Dengan Papan Pisau

Teknik ini sepenuhnya menggunakan tangan dan tenaga orang yang melakukan penyayatan. Ketebalan sayatan dapat diatur dengan penyetelan posisi mata pisau pada permukaan lubang yang ada pada papan peluncur irisan. Penggunaan alat ini perlu hati-hati, terlebih pada saat bahan kerupuk yang hendak diiris semakin habis, karena dapat melukai tangan ketika mengumpankan bahan ubi. Bentuk penyayatan pada produk sedikit mengalami pengurutan sehingga hasilnya kurang begitu baik. Pengirisan ubi untuk pembuatan bahan keerupuk ada juga dilakukan dengan mesin manual, diputar dengan tangan tanpa mengunakan motor penggerak. Mesin ini dilengkapi dengan dua buah mata pisau, yang pemotongannya terhadap bahan ubi saling bergantian. Bahan ubi setelah dibentuk bulat panjang diumpankan ke mata pisau yang sedang berputar. Bentuk pemotongan sedikit mengalami perubahan dari bentuk semula, sedikit lonjong dan


hasil

penyayatannya

juga

membentuk

gerigi kecil

dan

bergelombang.

Ketebalannya juga relatif tidak sama, hal ini dikarenakan adanya pengaruh tekanan vertikal terhadap bagian produk yang dipotong. Gambarnya dapat dilihat pada gambar 2.3. dibawah ini : Pisau pemotong

Piringan pisau

Bahan kerupuk

Engkol Produk bahan kerupuk

Gambar 2.3. Mesin Pengiris Kerupuk Manual

2.2. Konsep Rancangan Para ahli telah banyak mengemukakan teori merancang suatu alat atau mesin guna mendapatkan suatu hasil yang maksimal. Untuk mendapatkan hasil rancangan yang memuaskan secara umum harus mengikuti tahapan langkahlangkah sebagai berikut : 1. Menyelidiki dan menemukan masalah yang ada di masyarakat. 2. Menentukan solusi-solusi dari masalah prinsip yang dirangkai dengan melakukan rancangan pendahuluan. 3. Menganalisa dan memilih solusi yang baik dalam menguntungkan 4. Membuat detail rancangan dari solusi yang telah dipilih.


Meskipun prosedur atau langkah desain telah dilalui, akan tetapi hasil yang sempurna sebuah desain permulaan sulit dicapai, untuk itu perlu diperhatikan halhal berikut ini dalam pengembangan lanjut sebuah hasil desain sampai mencapai taraf tertentu, yaitu hambatan yang timbul, cara mengatasi efek samping yang tak terduga. Kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakaian hal ini diungkapkan Niemann (1994) dan penganjurkan mengikuti tahapan desain sebagai berikut : 1. Bentuk rancangan yang harus dibuat, hal ini berkaitan dengan desain yang telah ada, pengalaman yang dapat diambil dengan segala kekurangannya serta faktor-faktor utama yang sangat menentukan bentuk konstruksinya. 2. Menentukan ukuran-ukuran utama dengan berpedoman pada perhitungan kasar. 3. Menentukan alternatif-alternatif dengan sket tangan yang didasarkan dengan fungsi yang dapat diandalkan, daya guna mesin yang efektif, biaya produksi yang rendah, dimensi mesin mudah dioperasikan, bentuk yang menarik dan lain-lain. 4. Memilih bahan, hal ini sangat berkaitan dengan kehalusan permukaan dan ketahanan terhadap keausan, terlebih pada pemilihan terhadap bagianbagian yang bergesekkan seperti bantalan luncur dan sebagainya. 5. Mengamati desain secara teliti, telah menyelesaikan desain, konstruksi diuji berdasarkan faktor-faktor utama yang menentukan. 6. Merencanakan sebuah elemen dan gambar kerja bengkel, setelah merancangan bagian utama, kemudian ditetapkan ukuran-ukuran terperinci dari setiap element. Gambar kerja bengkel harus menampilkan pandangan


dan penampang yang jelas dari elemen tersebut dengan memperhatikan ukuran, toleransi, nama bahan dan jumlah produk. 7. Gambar kerja langkah dan daftar elemen, setelah semua ukuran elemen dilengkapi baru dibuat gambar kerja lengkap dengan daftar elemen. Didalam gambar kerja lengkap hanya diberikan ukuran assembling dan ukuran luar setiap elemen diberi nomor sesuai daftar.

2.3. Faktor Penentu Pembuatan Produk yang Baik Faktor yang mempengaruhi kualitas pengirisan ubi : 1. Jarak mata pisau kelandasan pengiris Untuk mendapatkan ketebalan kerupuk yang diinginkan dapat menyetel jarak antara landasan tempat tumpuan bahan ubi dengan pisau pengiris. 2. Kecepatan potong untuk mengiris bahan ubi Kecepatan potong yang lebih besar menghasilkan permuka mengkerut dan bentuk yang berbeda dengan bentuk dasar bahan ubi. Untuk mendapatkan permukaan yang halus dan bentuk relatif baik harus dengan kecepatan sayap yang lebih rendah. 3. Kecepatan pengumpan/pemakanan bahan ubi ke pisau potong Untuk mendapatkan hasil dan bentuk diameter yang sesuai, kecepatan pengumpan arus relatif konstan.


2.4. Bagian-Bagian Utama Mesin Yang Akan Dirancang

1 8 2 9 3 10

4

5

6

7

Gambar :2.4. Kontruksi Mesin Pengiris Ubi

Keterangan Gambar : 1. Tabung pengumpan

9. Poros

2. Saluran penampung

10. Bantalan (Bearing)

3. Rangka 4. Motor 5. Puli Motor 6. Tali puli 7. Puli penggerak pisau 8. Rumah mata pisau


2.5. Cara Kerja Mesin Untuk memahami terjadinya pengirisan untuk mendapatkan irisan ubi, terlebih dahulu perlu dijelaskan cara kerja mesin sebagai berikut : bahan kerupuk ubi yang sudah dikupas berbentuk bulat panjang dimasukkan dalam tabung pengumpan atau kelandasan pemotong, setelah mesin terlebih dahulu dihidupkan. Bersamaan dengan itu pisau berputar, maka bahan keripik ubi akan didorong ke mata piau maka teririslah dengan sendiriya disebabkan oleh mata pisau yang berputar, selanjutnya hasil irisan kerupuk ubi akan jatuh melalui saluran pengumpan. Demikian selanjutnya proses ini terus berlangsung secara berulangulang.

2.6. Rumusan Dan Komponen Perancangan Mesin Pengiris Ubi Diharapkan mesin pengiris kerupuk ubi ini didalam penggunaannya berjalan dengan baik jika didukung dengan bagian komponen-komponen yang baik dan terencana, dengan menentukan daya motor penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pengiris ubi, yang terdiri dari: 1) Daya motor untuk menggerakkan perngkat pengiris tanpa beban (Ptb). 2) Daya motor untuk menggerakkan pengiris dengan beban (Pb).

2.6.1. Perhitungn daya motor untuk menggerakkan perangkat pengiris tanpa beban(Ptb). Motor Listrik berfungsi sebagai penggerak dengan daya 0,25 hp, 1430 rpm direncanakan untuk menggerakkan poros pisau pengiris, poros perantaran dan poros penggerak piringan batang penghubung melalui perantaraan puli dan sabuk,


pada perencanaan ini motor penggerak yang digunakan adalah jenis motor listrik yang terlihat pada gambar 2.5.

Gambar : 2.5. Motor Listrik

Menurut Sularso, 1997, untuk mengetahui daya elektro motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pengiris ubi, yang terdiri dari : 1. Menentukan daya tanpa beban yang dibutuhkan suatu benda dalam gerakan melingkar dapat dihitung berdasarkan rumus : Ptb = T .ω Maka, Ptb = I . αω Dimana : Ptb

= daya motor tanpa beban (Kw)

T

= torsi yang timbul (N.m)

ω

= kecepatan sudut (rad/s)


(2.1)

ω =

2.π .n 60

2.6.2 Menghitung daya motor penggerak dengan beban (Pb) Untuk

melakukan

perhitungan

daya

penggerak

dengan

memberikan beban maka harus diketahui besar gaya yang dibutuhkan untuk

melakukan

pengirisan

terhadap

bahan

ubi,

dan

putaran

operasionalnya. Rumus yang digunakan adalah : Pb = T . ω

(2.2)

Pb = daya motor dengan beban (Kw) T

= torsi yang diakibatkan beban (N.m) T=F.d

F

= gaya pengirisan pada sistem (N)

d

= jarak beban yang terjauh dari sumbu poros pisau (m)

ω =

2.π .n 60

(kecepatan sudut = rad/s)

2.6.3 Poros Poros yang berfungsi sebagai pemutar pisau penyayat, poros perantara dan poros penggerak bahan penghubung, harus benar-benar diperhitungkan dan dibuat dari bahan yang cukup kuat sehingga poros tersebut mampu menahan beban yang diberikan kepadanya. Namun bahan poros juga mudah diperoleh dipasaran, dalam perencanaan poros ada beberapa hal yang perlu diperhatika.Poros yang digunakan untuk meneruskan putaran relatif rendah dan bebannya tidak terlalu berat, umumnya dibuat dari baja biasa dan tidak membutuhkan perlakuan khusus.


Bahan yang dipilih adalah baja karbon konstruksi standart JIS G 4501, dengan lambang S30C. Yang terlihat pada gambar 2.6.

Gambar : 2.6. Poros

Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya dan putaran mesin yang diteruskan serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-bagian mesin yang didukung dan ikut berputar bersama poros. Beban puntir disebabkan oleh daya dan putaran mesin sedangkan beban lentur serta beban aksial disebabkan oleh gaya-gaya radial dan aksial yang timbul. 1. Momen puntir atau torsi yang terjadi Besar torsi yang terjadi (T) pada poros adalah : (sularso, 1997, hal, 7) T = 9,74.10 5 . Dimana :

T

Pd n1

(2.3)

= torsi (kg.mm)

Pd = daya rancang (Kw) n 1 = putaran poros penggerak (rpm)

τ= Dimana :

5,1xT ds 3

ds = Diameter poros (mm)

τ a = Tegangan geser izin (kg/mm2) T = Torsi (kg.mm)


( 2.4 )

2. Menentukan momen puntir/torsi yang terjadi σ p=

T WP

maka : T = σ P . W P

(2.5)

3. Menentukan/pemeriksaan sudut puntir yang terjadi Untuk melakukan pemeriksaan sudut puntir digunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1997, hal, 18)

θ = 584

Dimana :

T .L G.ds 4

(2.6)

θ = sudut defleksi (°) T = torsi (kg.mm) G = modulus geser, untuk baja = 8,3 x 10³ (kg/mm²) ds = diameter poros (mm)

4. Menentukan Tegangan geser izin (τa) bahan poros adalah : (Sularso, 1997, hal, 8) Τa =

σb sf 1 xsf 2

Dimana : τb = kekuatan tarik poros (kg/mm²) Sf 1 = foktor keamanan material Sf 2 = faktor keamana poros beralur pasak


(2.7)

5. Menentukan tegangan geser yang terjadi τ pada poros adalah : (Sularso, 1997, hal, 7) Tabel 2.1. Faktor-faktor koreksi daya akan ditransmisikan Daya yang akan ditransmisikan

ƒC

Daya rata-rata yang diperlukan

1,2-2,0

Daya maksimum yang diperlukan

0,8-1,2

Daya normal

1,0-1,5

(Sularso, 1997, hal, 7)

2.6.4

Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban sehingga

putaran dapat berlangsung secara halus, aman, dan tahan lebih lama. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros dan elemen mesin lainnya dapat bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun dan tidak dapat bekerja dengan semestinya. Bantalan yang digunakan dalam perancangan mesin pengiris ini adalah bantalan bola dan rol . Bantalan bola dan rol disebut juga sebagai bantalan anti gesek ( antifriction bearing ), karena koefisien gesek statis dan kinetisnya yang kecil. Bantalan ini terdiri dari cincin luar dengan alur lintasan bola dan rol, dan cincin dalam yang juga memiliki alur lintasan yang sama seperti yang ada pada cincin luar. Bola atau rol ditempatkan diantara kedua cincin di dalam alur lintasan tersebut. Untuk menjaga agar bola dan rol tidak saling bersentuhan satu dengan yang lainnya maka bola dibuat bersarang. Sarang ini juga berfungsi untuk


menjaga bola terlepas dari alurnya sewaktu berputar. Ukuran bantalan ini biasanya menyatakan diameter dalam bantalan ( diameter poros yang akan masuk ). Agar putaran poros dapat berputar dengan lancar, maka yang perlu diperhatikan adalah sistem pelumasannya. Oli merupakan pelumasan yang cukup baik, tetapi oli dapat merusak sabuk yang terbuat dari karet, sehingga pelumasan yang kental (viscous lubricant) lebih disukai.Dapat dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2 .7 Bantalan ( Bearing )

Bantalan untuk poros penggerak yang diameternya disesuaikan dengan ukuran poros yang dinyatakan aman, maka beban ekivalen dinamis (p) dapat dihitung berdasakan (Sularso, 1997, hal. 135)

QP =

X . Fr + Y . Fa

Dimana :

C = beban nominal dinamis spesifik (kg) P = beban ekivalen dinamis spesifik (kg) f n = faktor kecepatan


(2.2)

L h = umur nominal bantalan Untuk menghitung beban ekivalen dinamis digunakan rumus : a. untuk bantalan radial Pr = X . V. Fr + Y. Fa

( 2. 3 )

b. untuk bantalan aksial Pa = X . Fr + Y . Fa

( 2. 4 )

(Sularso, 1997, hal, 135 ) Dimana :

Pr = beban ekivalen dinamis bantalan radial (kg) Pa = beban ekivalen dinamis bantalan aksial (kg) Fr = beban radial (kg) Fa = beban aksial (kg) V = Faktor pembebanan untuk cincin luar yang berputar

2.6.5

Sistem Transmisi Sabuk dan Puli Puli berfungsi untuk memindahkan/mentransmisikan daya ke poros mesin

pengiris kerupuk, bahan puli terebutdari besi cor atau baja, untuk kontruksi ringan diterapkan puli dari paduan aluminium. Puli baja sangat cocok untuk kecepatan yang tinggi (di atas 3,5 m/s). Bentuk alur dan tempat dudukan sabuk pada puli disesuaikan dengan bentuk penampang sabuk yang digunakan, hal yang terpenting dari perencanaan puli adalah menentukan diameter puli penggerak maupun yang digerakkan. Untuk menentukan diameternya digunakan rumus : dp1 n1 = dp 2 .n2


( 2.5)

Dimana : dp 1

= diameter puli penggerak (mm)

dp 2

= diameter puli yang digerakkan (mm)

n1

= putaran puli penggerak (rpm)

n2

= putaran puli

yang digerakkan (rpm)

Sabuk (belt) dipergunakan apabila jarak antara dua buah poros sering tidak memungkinkan transmisi langung dengan roda gigi sehingga dapat digunakan dengan cara Sabuk V dipasang pada puli dengan alur dengan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat mencapai 5 meter dengan perbandingan putaran 1:1 sampai dengan 7:1. Beberapa biasanya jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai dengan 2,0 kali diameter puli besar. keuntungan dalam penggunaan sabuk V antara lain : a. Dapat mentransmisikan daya besar b. Mempunyai faktor yang lebih besar c. Pemasangan yang mudah

Gambar 2.8. Ukuran dan Penampang Sabuk V


1. Menentukan kecepatan linier sabuk (V) (Sularso, 1997, hal 166) v=

Dimana :

π .dp1 .n1 60.1000

(2.6)

dp¹ = diameter pili penggerak n = putaran motor penggerak

2. Menentukan panjang sabuk Panjang sabuk dapat dicari dengan persamaan berikut : (sularso, 1997, hal, 170)

L = 2C + π2 ( Dp1 + Dp2 ) +

Dimana :

C

1 ( Dp2 − Dp1 ) 2 4C

(2.7)

= jarak antara sumbu kedua poros (mm)

Dp 1 = diameter puli penggerak (mm) Dp 2 = diameter puli yang di gerakkan (mm)

3. Menentukan tegangan sabuk Untuk menentukan tegangan pada puli digunakan rumus : (Sularso, 1997, hal, 171) F1 = eυϑ F2

Dimana :

(2.8)

F1

= tegangan sisi kencang sabuk (kg)

F2

= tegangan sisi kendor

4. Menentukan besar daya yang di transmisikan Untuk menentukan daya ditransmisikan adalah : (Sularso, 1997.hal, 171) Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

P0 =

Dimana :

Fe. v (kW ) 102

(2.9)

PO

= daya transmisi (kW)

Fe

= F 1 -F 2

V

= kecepatan linier sabuk (m/s)

(kg)

2.6.6 Baut Baut diisini berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan pada motor penggerak tetapi selain itu berfungsi untuk pengikat poros terhadap puli. Jika tegangan tarik baut adalah σ t (kg/mm²) dan diameter baut d (mm) maka beban (kg).

Gambar : 2.9. Baut


Teganagn Tarik yang terjadi

σt =

W W = A (π ) d 1 2 4

Dimana : W = Beban ( kg )

σ t = Tegangan Tarik yang terjadi ( kg / mm2 ) d 1 = Diameter inti ( mm )

Pada baut yang mempunyai diameter luar d ≥ 3 mm, umumnya besar diameter inti d 1 ≈ 0,8 d. Sehingga (d1 / d )2 ≈ 0,64 Maka : σ t =

W (π ) (0,8d ) 2 4

≤σa

Dari rumus diatas maka di dapat :

d1 ≥

4W

πσ a x 0,64

atau d 1 ≥

2W

σa

Untuk σ a ( tegangan yang diizinkan ),dengan bahan dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 % dengan σ b = 42 kg/mm 2 maka :

σa =

σb sf

Dimana : sf = Faktor keamanan diambil 6 – 8 karena difinis dalam keadaan tinggi

σ a = Tegangan yang di izinkan ( kg / mm2 )


(1)

p

(2)

W

d1

h d2 d

Gambar 2.10 Tekanan Permukaan Pada Ulir Dimana ( 1 ) = Ulir dalam ( 2 ) = Ulir luar Dari gambar di atas maka di dapat rumus q=

W

π d 2 hz

≤ qa

Dimana : q = Tekanan kontak pada permukaan ulir ( kg / mm2 )

h = Tinggi profil ( mm ) z = Jumlah Lilitan d 2 = Diameter efektif luar ( mm )

qa = Tekanan kontak izin ( kg / mm2 )

Harga qa dapat dilihat pada tabel 2.2


Tabel 2.2 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir Tekanan permukaan yang diizinkan qa Bahan (kg/mm2) Ulir luar

Ulir dalam

Untuk pengikat

Untuk penggerak

Baja liat

Baja liat atau perunggu

3

1

Baja keras

Baja liat atau perunggu

4

1,3

Baja keras

Besi cor

1,5

0,5

(Sularso;elemen mesin;hal 298) Dimana qa

adalah tekanan kontak yang diizinkan, dan besarnya

tergantung pada kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir seperti diberikan dalam tabel 2.2. jika persyaratan dalam rumus diatas terpenuhi, maka ulir tidak akan menjadi mulur atau dol. Ulir yang baik mempunyai harga h paling sedikit 75% dari kedalaman ulir penuh, dan ulir biasa mempunyai h sekitar 50 % dari kedalaman penuhnya. Maka dapat dihiutng z≥

W

π d 2 h qa

H=z x p

Dimana : H = Tinggi mur ( mm ) Maka W juga akan menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder ( πd 1 k p z ) dimana k dan p adalah tebal akar ulir luar. Maka besar tegangan geser τ b ( kg/mm2 ) adalah:

τb =

W

πd 1 k p z


BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI

3.1. Ubi yang akan diIris Pertama-tama ubi yang sebagai bahan baku yang akan dipotong atau diiris dikupas terlebih dahulu, sebelum pemotongan atau pengirisan yang akan dilakukan.

3.2. Perencanan Kapasitas Mesin Pengiris Ubi Perencaan mesin pengiris ubi direncanakan mampu menampung 30 kg/jam. Ubi yang akan di potong/iris dengan model mata ketam berputar.

3.3. Perencanaan Sistem Transmisi Perencanaan

pemindahkan

putaran

motor

ke

poros

penggerak

direncanakan menggunakan system transmisi sabuk dan puli yang akan disesuaikan dengan kebutuhannya. Dalam perencanaan mesin pengiris ubi ini direncanakan dengan putaran akhir adalah 286 rpm. Ini diambil dari kecepatan motor 1430 rpm yang akan ditransmisikan puli dan sabuk dengan perbandingan 1: 5. 3.4. Spesifikasi Perencaan Jenis Keripik

: Ubi

Kapasitas

: 30 kg / jam

Daya motor

: 0,25 Hp

Sistem transmisi

: Puli dan Sabuk (belt).


3.5. Gambar Bagian – bagian Utama Mesin 3.5.1. Rangka mesin Rangka mesin yang berfungsi sebai dudukan pada komponen-komponen mesin pengiris ubi terbuat dari plat U dan L dengan ukuran 340 mm x 640 dengan tinggi 450 mm yang dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.1. Rangka Mesin

3.5.2. Rumah mata pisau Rumah mata pisau yang berfungsi sebagai dudukan mata pisau yang tebuat dari besi plat 8 mm yang berdia meter 250 mm yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.2. Rumah Mata Pisau


3.5.3. Mata pisau Mata pisau yang berfungsi sebagai pemotong bahan ubi diman ukuran mata pisau yang dirancang berukuran 80 mm x 30 mm mata pisau yang dipakai adalah jenis mata ketam mesin. yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.3. Mata Pisau

3.5.4. Corong pengumpan Corong pengumpan yang berpungsi sebagai pengumpan bahan ubi yang akan diiris, dengan berukuran diameter 58 mm dengan panjang 90 mm yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.4. Corong Pengumpan


3.5.5. Corong penampung Corong penempung yang berfungsi sebagai tempat jatuhnya bahan ubi yang tetah diiris mata pisau, yang berukuran diameter 260 mm dengan tinggi 60 mm maka ubi yang teriris akan jatuh sendiriya ke saluran penampung. Yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.5. Corong Penampung

Tabel 3.1. Spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi Bagian

Bahan

Ukuran

Puli Motor

Besi Karbon Rendah

2 inchi

Puli Pengerak Pisau

Besi Cor

10 inchi

Sabuk

Karet

47 inchi


BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

Pada bab ini yang dibahas adalah komponen utama permesinan yaitu motor penggerak. Agar kapasitas mampu terpenuhi sebanyak 30 Kg/jam atau 0.5 Kg/menit, maka putaran minimal mesin harus juga ditentukan. Untuk menentukan putaran mesin diawali dengan : 1) Menetapkan satu putaran menghasilkan satu kali gerakan linier sebagai gerakan pengirisan ubi.Setiap kali melakukan pengirisan ubi dengan ketebalan lebih kurang 1 s.d 1,5 mm maka massa rata-rata irisan ubi adalah diperkirakan sekitar 1,75 gram atau 0,00175 Kg/ per potong. 2) Untuk menghasilkan irisan ubi 0,5 Kg per menit, maka dibutuhkan 0,5 : 0,00175 Kg, sama dengan 286 rpm. Mengingat adanya kemungkinan adanya keterbatasan pada sistem maka putarannya ditingkatkan menjadi 290 rpm. 3) Menentukan putaran dan diameter puli pada mesin pengiris ubi, diketahui pada puli 1 terdapat n1 dan d1, pada puli 2 terdapat n2 dan d2. Dimana : diameter penggerak adalah d1, direncanakan besarnya 2 inci.

4.1. Analisa Perhitungan Daya Motor Penggerak Daya motor yang dipergunakan untuk menggerakkan poros pengiris perlu diperhitungkan, daya motor poros pengiris adalah daya yang dibutuhkan pada motor penggerak dibagi dengan effisiensi mekanismenya. Pada spesifikasi


perencanaan, kapasitas mesin pengupas (m) adalah 30 kg/jam dan putaran poros pengiris 286 rpm, maka kecepatan putaran mata pisau dapat dihitung dengan :

n2 =

d1.n1 d2

Dimana: n2 = Putaran mata pisau (mm) d1 = diameter puli penggerak (mm) n1 = putaran mesin (rpm) d2 =diameter puli mata pisau (mm)

n2 =

50,8mm.1430rpm 254mm

n2 = 286 rpm ≈ Mengingat adanya kemungkinan adanya keterbatasan pada sistem maka putarannya ditingkatkan menjadi 290 rpm.

4.1.1. Perhitungan Daya Motor Penggerak Pengiris Ubi Tanpa beban Untuk menentukan daya motor pengerak yang dibutuhakn untuk menggerakan perangkat mesin pengiris ubi yang terdiri dari : 1. Daya motor untuk menggerakan peranggakat pengiris tanpa beban 2. Daya motor untuk menggerakan perangkat pengiris dengan beban

1. Perhitungan daya motor penggerk tanpa beban Ptb = I. α .ω

( 2.1)

a. Menentukan momen inersia pada poros Di mana diameter poros yang digunakan ditentukan dan diameter 18 mm, hal ini memacu pada bantalan yang digunakan pada mesin ini semuanya berdiameter dalam sebesar 18 mm. sedangkan panjang poros terdiri dari Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

satu bagian, dengan panjang 50,8 mm, bahan baja dengan massa jenis 7,84 x 10 −6 kg/mm 3 , ditentukan sebagai berikut : I=

1 .ρ .d . 32

Dimana ; ρ=massa jenis poros d= diameter poros ℓ= panjang poros I=

1 .7,84 x10 −6 kg / mm 3 .18mm . 35mm 32

I = 1,48 x10 − 4 kg

mm 2

b. Menentukan momen inersia puli, puli dianggap 50 % pejal, diameter ratarata puli adalah [{

+18 )} : 2 ] x 50 % = 7 mm, tebal puli rata-rata

adalah 20 mm, sementara jumlah puli sebayak 2 buah maka tebal total adalah (2 x 20 mm) x 50 % = 20 mm maka : I=

1 .ρ .d . 32

I=

1 .7,84 x10 −6. 7 mm . 2mm 32

I= 3,43 x10 −6 kg

mm 2

c. Maka momen inersia total :

1,48 x10 − 4 kg

mm 2

+ 3,43 x10 −6 kg

mm 2

= 1,5 x 10-4 kg

mm 2


d. Menentukan besar α α=

ωf − ω 0 t

dimana ω f = kecepatan sudut akhir

ω 0 = kecepatan sudut awal t

= waktu yang dibutuhkan agar motor berputar pada kondisi konstan ditetapkan selama 5 detik 2.π .n / 60 − 0 5 2.π .290rpm / 60 − 0 α= 5 α = 6,070 ( rad/s )

maka α =

Sehingga daya penggerak tanpa beban adalah; Ptb = 1,5 x 10-4 kg . (6,070). (2π.290)/60 mm 2 = 0,030 (kw) ≈ 30 watt Daya motor yang digunakan pada saat tidak terdapat beban adalah 30 watt 4.1.2. Perhitungan Daya Motor Penggerak Pengiris Ubi Dengan beban Untuk mengetahui Daya motor Penggerak dengan beban harus diketahui besar gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pengirisan. Bahan kerupuk yang di masukan ke dalam kotak pengumpan ± 250 gram, sedang beban penekanan diasumsikan sebesar 1,75 kg. maka gaya yang pada ujung pisau ketika melakukan penyataan adalah sama dengan masa bahan pengumpan ditambah beban penekanan yaitu 2 kg. Pada spesifikasi perencanaan, kapasitas mesin pengupas (m) adalah 30 kg/jam, dengan daya motor 0.25 Hp putaran motor 1430 rpm


sedangkan putaran poros pengiris 286 rpm. Untuk menentukan daya penggerak yang dibutuhkan adalah:

Pb = T . ω

( 2.2)

T=F . d Dimana : F = Gaya yang bekerja ( N ) T = Torsi ( N.m ) d = Diameter = 250 mm = 0,250 m ( m ) Maka di dapat Gaya yang bekerja pada Pengiris ubi adalah : F = Gaya yang bekerja = 2 kg x 9,81 = 19,62 N T = 19,62 N x 0,250 = 4,905 Nm Dengan Kecepatan Sudut Putaran adalah :

ω=

2.π .n 60

ω=

2.π .286 = 29,95 (rad/s) 60

Maka didapat daya Motor Penggerak pada Pengiris Ubi dengan Beban didapat :

Pb = 4,905 Nm . 29,95 rad / s Pb = 146,9 ≈ 147 Watt Dengan Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt, di dapat daya yang dibutuhkan pada saat proses kerja atau pada saat dibebani adalah 147 Watt. Jadi daya Motor ≥ dari pada Daya yang dibutuhkan, sehingga aman dipakai.


4.2. Sistem Transmisi Sabuk dan Puli Sistem transmisi pada mesin pengiris ubi adalah dengan puli, dengan putaran motor 1430 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang : 1. puli motor penggerak φ 2’ ( 50,8 mm ) 2. puli poros pengiris φ 10’’ (254 mm ) Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada masingmasing puli adalah sebagai berikut :

dp1 n1 = dp 2 .n2 n = n1 x

( 2.5)

d1 d2

Dimana : d1 = diameter puli penggerak

n1 = putaran puli penggerak d 2 = diameter puli yang digerakkan n2 = putaran puli yang digerakkan Putaran pada puli pengiris adalah :

n2 = n1 x

d1 d2

= 1430 ×

50,8 254

=286 rpm Diameter puli diatas merupakan (dk) diameter luar puli, maka untuk menentukan diameter nominal puli (dp) adalah :

dp1 = dk1 − t = 50,8 − 9,5 = 41,3 mm


dp2 = 254 − 9,5 = 244,5 mm Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : v=

π .dp1 .n1

(2.6)

60.1000

Dimana :

dp¹= Diameter puli penggerak n = Putaran motor penggerak v = Kecepatan linear sabuk

v=

π × 41,3 × 286 60 × 1000

= 0,62 m/s

Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka C rencana = 2 × 244,5 = 490 mm Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut : L = 2C + π2 ( Dp1 + Dp2 ) +

Dimana :

C

1 ( Dp2 − Dp1 ) 2 4C

(2.7)

= jarak antara sumbu kedua poros (mm)

Dp 1 = diameter puli penggerak (mm) Dp 2 = diameter puli yang di gerakkan (mm)

L = 2 × 490 +

π 2

(41,3 + 244,5) +

1 (244,5 − 41,3) 2 = 1181,12mm ≈ 1200 mm 4 × 490

Dapat dilihat pada lampiran 2 dipilih panjang sabuk standart adalah 48 inchi, maka jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut : (Sularso, hal.170)

C=

b + b 2 − 8( D p − d p ) 2 8


1502,58 + 1502,58 2 + 8(244,5 − 41,3) 2 C= = 381 mm 8 Dimana untuk b = 2 × 1200 − 3.14(244,5 + 41,3) = 1502,58 mm Menurut sularso L−

Dp − dp 244,5 − 41,3 ≥ C , 1200 − ≥ 381 , baik 2 2

C−

Dk + dk , 381 > 0 = baik 2

4.4 Analisa Kekuatan Poros 4.4.1 Analisa kekuatan poros pada motor penggerak Poros pada motor penggerak berdiameter 10 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik ( σ B ) = 48 kg/mm2, maka τ a adalah :

τa =

σB Sf 1 × Sf 2

Dimana : τ a = Tegangan Geser Izin ( kg.mm )

σ B = Kekuatan tarik ( kg / mm2 ) Sf1 = Faktor keamanan bahan, SF = 5,6 S-C = 6,0 bila pengaruh masa dan baja paduan Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 ÷ 3,0)

τa =

48 kg

mm 2 6 x 2


= 4 kg

mm 2

Untuk daya perencana (Pd) adalah : Pd = fc.P

Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada Tabel 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt

Pd = 1 x 0,1875 = 0,1875 kW Torsi (kg.mm) adalah :

T=

Pd

T=

Pd × 102 × 60 × 1000 2πn

ω

T = 9,74 × 10 5 ×

Pd n

\Dimana : ω = kecepatan sudut =

2πn rad/s 60

P = Daya ( kW ) T = Torsi ( kg.mm ) Maka didapat Torsi adalah : T = 9,74 × 10 5 ×

0,1875 1430

= 127,7 kg.mm Tegangan geser yang timbul :

τ=

5,1.T 5,1 × 127,7 kg.mm = = 1,1 kg 3 3 mm 2 ds 18m

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ a > τ


4.4.2 Analisa kekuatan poros pada puli pengiris Poros pada puli pengiris adalah poros pemutar parutan berdiameter 18 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S50C dengan kekuatan tarik ( σ B ) = 62 kg/mm2, maka τ a adalah :

τa =

σB Sf 1 × Sf 2

Dimana : τ a = Tegangan Geser Izin ( kg.mm )

σ B = Kekuatan tarik ( kg / mm2 ) Sf1 = Faktor keamanan bahan, SF = 5,6 S-C = 6,0 bila pengaruh masa dan baja paduan Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 ÷ 3,0)

τa =

62 kg

mm 2 6 x 2

= 5,1 kg

mm 2

Untuk daya perencana (Pd) adalah : Pd = fc.P

Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada Tabel 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt


Pd = 1 x 0,1875 = 0,1875 kW Torsi (kg.mm) adalah :

T=

Pd

T=

Pd × 102 × 60 × 1000 2πn

ω

T = 9,74 × 10 5 ×

Pd n

\Dimana : ω = kecepatan sudut =

2πn rad/s 60

P = Daya ( kW ) T = Torsi ( kg.mm ) Maka didapat Torsi adalah : T = 9,74 × 10 5 ×

0,1875 286

= 638,5 kg.mm Tegangan geser yang timbul :

τ= Jadi

5,1.T 5,1 × 638,5 kg.mm = = 0,5 kg 3 3 mm 2 ds 18m

dapat

dikatakan

bahwa

konstruksi

aman


karena

τa >τ

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan. Setelah dilakukan analisis perhitungan terhadap daya-daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan peralatan mesin pengiris ubi ini, menghitung yang berhubungan dengan komponen-komponen utama mesin yang direncanakan. Sehingga berdasarkan tujuan dari perencanaan ini yaitu: mampu merencanakan mesin pengiris ubi dengan kapasitas 30 kg/jam dengan hasil yang baik, maka hasilnya dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Perencanaan besar daya motor penggerak dari mesin pengiris ubi ini adalah sebesar 0,25 hp, putaran motor sebesar 1430 rpm, tegangan 220 V dengan satu phasa. 2. Perencanaan untuk menghasilkan irisan ubi 0,5 Kg per menit, maka dibutuhkan putaran mata pisau 286 rpm dengan satu keeping bahan dasar ubi 0,00175 kg, dengan hitungan 286 x 0,00175 kg=0,5 kg/menit x 60 menit = 30 kg/jam. 3. Daya motor Penggerak dengan beban yang dibutuhkan diketahui dari perhitungan bahan kerupuk yang di masukan ke dalam kotak pengumpan ± 250 gram ditambah beban penekanan diasumsikan sebesar 1,75 kg =2 kg, dengan (F) gaya yang bekerja =19,62 N dan Torsi ( N.m ) = 4,905 Nm, dan didapat perencanaan daya Motor Penggerak pada Pengiris Ubi dengan Beban didapat 147 Watt, maka


dipilih motor dengan daya 0,25 hp =0,1875 kW = 187,5 Watt sehingga pemakaian daya aman digunakan. 4. Dari putaran motor 1430 rpm menjadi 286 rpm maka direncanakan perbandingan putaran motor 1:5, sehingga rencana pemilihan besar puli motor penggerak Ø 2’ ( 50,8 mm ) dan puli poros pengiris Ø 10’’ (254 mm ). 5. Perencanaan puli motor penggerak Ø 2’ ( 50,8 mm ) puli poros pengiris Ø 10’’ (254 mm ). 6. Dari diameter perencanaan puli diatas maka didapat Panjang sabuk rencana (L) 1181,12mm ≈ 1200 mm karena panjang sabuk standart adalah 48 inchi dengan jarak sumbu poros C= 381 ≥ (L)=1200mm dikatakan baik dan kecepatan linear sabuk = 0,62 m/s. 7. Perencanaan Poros pada motor penggerak berdiameter 10 mm, bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik ( σ B ) = 48 kg/mm2 dengan τ a (Tegangan Geser Izin) = 4 kg (kg.mm) = 127,7 kg

1,1 kg

mm 2

mm 2

mm 2

dan Torsi

, Tegangan geser yang timbul ( τ ) =

,sehingga dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena

τa >τ . 8. Perencanaan Poros pada puli pengiris adalah poros pemutar parutan berdiameter 18 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S50C dengan kekuatan tarik ( σ B ) = 62 kg/mm2 dan didapat Tegangan Geser Izin( τ a ) =5,1 kg

mm 2

( kg.mm ), (T) Torsi (kg.mm)= 638,5 kg.mm


dengan Tegangan geser yang timbul ( τ )= 0,5 kg

mm 2

, Jadi dapat

dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ a > τ . 4.2 Saran. Untuk menggunakan mesin pengiris ubi ini agar dapat memperoleh hasil secara optimal maka perlu dilakukan sesuatu hal, yaitu: 1. Pemasukan bahan kerupuk ke dalam tabung pengumpan haru mempunyai ukuran yang seragam agar hasil pemotongan ukurannya juga sama. 2. Mesin hendaknya perlu penambahan pisau pengiris karna di mesin hanya mempunyai satu mata pisau, hendaknya dibuat dua mata pisau pengiris sehingga kapasitas pengiris bertambah. 3. Mesin ini hendaknya dijaga kebersihannya agar dapat menghasilkan produk yang baik dan mempelancar produktivitas. 4. Hendaknya corong penampung irisan dikrom untuk mengurangi perawatan dan menghasilkan produk yang bersih juga lebih hieginis.


DAFTAR PUSTAKA

1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita: Jakarta, 1997. 2. Timoshenko,S. Dasar-dasar Perhitungan Kekuatan Bahan, Penerbit Restu Agung. 3. Shigley, Joseph E. Perencanaan Teknik Mesin. Edisi ke-4. Erlangga. Jakarta. 1983 4. J. La Heij. Ilmu menggambar bangunan mesin. Cetakan ke-8. PT. Pradya paramitra. Jakarta. 1999 5. Khurmi R.S dan Gupta, JK. A Text Book of Machine Design. New Delhi Eurasia Publishing House (Put) Ltd. 1980. 6. www.google.co.id 7. www.wikipedia.com


LAMPIRAN

Lampiran I Harga X,V dan Y dapat dilihat pada tabel dibawah ini : faktor-faktor X,V dan Y

Jenis bantalan

Beb an puta r pada cinci n dala m

Beb an punt ir pada cinci n luar

Baris ganda

X

Fa/Co = 0,014 =0,028 =0,084 = 0,11 = 0,17 = 0,28 = 0,42 = 0,56 1,2

Y

X

Y

X

0,56

1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00

Y 2,3 0 1,9 0 1,7 1

1

0

0,56

α = 20º = 25º = 30º = 35º = 40º Bant alan bola sudu t

Baris ganda

Fa/VFr ≤ eFa/VFr>e

2,30 1,99 1,71 1

Baris tunggal e

Fa/VFr>e

V

Bant alan bola alur dala m

Baris tunggal

1,5 5 1,4 5 1,3 1 1,1 5 1,0 4 1,0 0

Xo

Yo

Xo

0,6

0,5

0,6

Yo

0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44

0, 5

0, 84

1

1,2

0,43 0,41 0,39 0,37 0,35

1,00 0,87 0,76 0,66 0,55

0

1,09 0,92 0,78 0,66 0,55

0,70 0,67 0,63 0,60 0,57

1,6 3 1,4 1 1,2 4 1,0 7 0,9 3

0,57 0,68 0,80 0,95 1,14

0,5

0,4 2 0,3 8 0,3 3 0,2 9 0,2 6

0, 76 0, 1

66 0, 58 0, 52



Lampiran II Tabel ini menunjukan nomor-nomor nominal dari sabuk standart utama. Panjang sabuk-V standart. Nomor nominal (Inchi)

(mm)

Nomor nominal (Inchi)

(mm)


(mm)


(mm)

10

254

45

1143

80

2032

115

2921

11

279

46

1168

81

2057

116

2946

12

305

47

1194

82

2083

117

2972

13

330

48

1219

83

2108

118

2997

14

356

49

1245

84

2134

119

3023

15

381

50

1270

85

2159

120

3048

16

406

51

1295

86

2184

121

3073

17

432

52

1321

87

2210

122

3099

18

457

53

1346

88

2235

123

3124

19

483

54

1372

89

2261

124

3150

20

508

55

1397

90

2286

125

2175

35

889

70

1778

105

2667

140

3556

36

914

71

1803

106

2692

141

3581

37

940

72

1829

107

2718

142

3607

38

965

73

1854

108

2743

143

3632

39

991

74

1880

109

2769

144

3658

40

1016

75

1905

110

2794

145

3683



Lampiran III Ukuran ulir Withworth

(J.La Heij : Ilmu menggambar bangunan mesin : hal : 183)


Lampiran IV Konversi satuan AS yang umum ke satuan SI

(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373) Konversi satuan SI ke satuan AS yang umum

(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373)


Lampiran V


Lampiran VI Baja karbon JIS G 4051 Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

(


Lampiran VII Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS) Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

Lambang

Perlakuan Panas

Diameter (mm)

Dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80

S35C-D Tanpa dilunakkan Dilunakkan S45C-D Tanpa dilunakkan Dilunakkan S55C-D Tanpa dilunakkan (Sularso, 1997, hal, 330)

Kekuatan Tarik (kg/mm2) 58 - 79 53 – 69 63 - 82 58 – 72 65 – 86 60 – 76 71 – 91 66 – 81 72 – 93 67 – 83 80 – 101 75 – 91

Lampiran VIII Tabel Konversi Satuan Ade Christian Surbakti : Analisa Mesin Pengiris Ubi/Keripik Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

Kekerasan HR C HB (HRB) (84) - 23 (73) - 17 144 - 216 (87) - 25 (84) - 19 160 - 225 (89) - 27 (85) - 22 166 - 238 12 - 30 (90) - 24 183 - 253 14 - 31 10 - 26 188 - 260 19 - 34 16 - 30 213 - 285




Lampiran IX Beban nominal dinamik spesifik

(Sularso, 1997, hal,143)


Lampiran X Ukuran Ulir Spesifikasi Ulir dalam Diameter

Ulir Jarak

Tinggi

bagi

kaitan

p

H1

Diameter

Diameter

Luar (D)

Efektif(D2)

Dalam (D1)

Ulir luar 1

2

Diameter

3

Diameter

Diameter Efektif Inti (d1)

Luar (d) (d2) 0,075

0,041

0,250

0,201

0,169

0,08

0,043

0,300

0,248

0,213

0,09

0,049

0,350

0,292

0,253

0,1

0,054

0,400

0,335

0,292

0,1

0,054

0,450

0,385

0,342

0,125

0,068

0,500

0,419

0,365

0,125

0,068

0,550

0,469

0,415

0,15

0,081

0,600

0,503

0,438

0,175

0,095

0,700

0,586

0,511

0,2

0,108

0,800

0,670

0,583

0,225

0,122

0,900

0,754

0,656

0,25

0,135

1,000

0,838

0,729

M 1,2

0,25

0,135

1,200

1,038

0,929

M 1,4

0,3

0,162

1,400

1,205

1,075

M 1,7

0,35

0,189

1,700

1,473

1,321

M2

0,4

0,217

2,000

1,740

1,567

M 2,3

0,6

0,325

2,300

2,040

1,867

M 2,6

0,6

0,325

2,600

2,308

2,113

M 0,25 M 0,3 M 035 M 0,4 M 0,45 M 0,5

M 0,55 M 0,6 M 0,7

M 0,8 M 0,9 M1


M 3 x 0,5

M 3,5

0,5

0,271

3,000

2,675

2,459

0,6

0,325

3,000

2,610

2,350

0,6

0,325

3,500

3,110

2,850

(Sularso, 1997, .hal289)


Lampiran XI Gambar : Pemotongan Besi Rangka

Gambar : Proses Pengelasan Rangka Dudukan Komponen-komponen Mesin Pengiris Ubi


Gambar : Penghalusan Pada Rangka Mesin Pengiris Ubi

Gambar : Pengecetan Rangka Mesin Pengiris Ubi


Gambar : Mesin Pengiris Ubi


ADE CHRISTIAN SURBAKTI

Recommend Documents