BAB II LANDASAN TIORI
2.1. Prinsip Kerja Mesin Pemecah Kedelai Mula-mula biji kedelai yang kering dimasukkan kedalam corong pengumpan dan dilewatkan pada celah diantara kedua cakram yang salah satunya berputar pada porosnya biji kedelai akan tergencet diantara kedua cakram sehingga pecah dan kulitnya terlepas dari bijinya, kemudian campuran biji dan kulit ditiup di dalam pemisah kulit, sehingga besar bagian ringan atau kulit akan tertiup kebagian atas lalu disaring dan biji tanpa kulit yang lebih berat akan jatuh kebawah ke tempat penampungan kacang kedelai yang telah pecah dan bersih tanpa kulit. Dalam menentukan hasil pemecahan kedelai dan pemisah kulit dalam aspek yang mempengaruhinya, hal-hal itu adalah: 1. kacang kedelai harus kering jangan basah atau lembab 2. kecepatan dari cakram pemecah tersebut tergantung dari kecepatan putaran motor listrik 3. pemisah kulitnya tergantung dari laju aliran tiup dari blower
2.2. Elemen-Elemen Mesin Pemecah Kedelai Dalam perancangan diperlukan elemen-elemen menyusun yang terdiri dari bagian-bagian yang memiliki fungsi dan kegunaanya masing-masing. Bagian-
bagian tersebut disusun menjadi satu kesatuan yang memiliki kebutuhan yang diharapkan. Berdasarkan tujuan tersebut, sehingga dapat diperoleh landasan yang kuat untuk merancang sebuah alat. Disini perancang mencoba mengambil datadata perbandingan dari mesin yang sudah ada pada saat ini.
Data-data perbandingan yang berhasil diperoleh yaitu sebagai berikut: 1. Mesin pemecah kedelai menggunakan motor listrik dengan sepesifikasi sebagai berikut: Ø
Model Motor
: JY2P -2
Ø
Buatan
: CHINA
Ø
Kelas
:B
Ø
Daya
: 0,75 Kw
Ø
Putaran
: 2800 Rpm
Ø
Temperatur Kerja
: 700
Ø
Tegangan
: 220 V
Ø
Frekuensi
: 50 Hz
Berdasarkan hasil pendapatan dilapangan mesin ini memiliki keuntungan : Ø
kapasitas pemecah memcapai
: 1sampai 2 kg
Ø
hasil dari mesin pemecah kedelai
: pecah menjadi 2-4 bagian
Ø
Kemampuan kerja mesin
: 5 sampai 6 jam
Ø
model mesin
: kecil
Ø
kecepatanmesin pemecah
: disesuaikan dengan putaran
Ø
kapasitas pemecah
: beser
Berdasarkan hasil pendataan dilapangan mesin ini memiliki kerugian: Ø
harga mesin + komponen
: mahal
Ø
Segi perawatan
: rumit
Ø
Daya yang digunakan
: sangat besar
Ø
Suara Mesin
: Bising
2.2.1. Saluran Pemasukan (corong pengumpan ) Mula mula bahan yang di gunakan kacang kedelai yang kering, dalam hal ini kacang kedelai kering yang kadar air dibawah 12% yang telah dipersiapkan terlebih dahulu kemudian kacang kedelai tersebut di masukkan ke dalam corong pengumpan, sebelum bahan yang akan di pecahkan ini di masukkan ke dalam silinder cakram pemecah. Seluruh pemasukkan ini berfungsi sebagai tempat memasukkan biji kacang kedelai yang akan di pecah dapat di lihat pada gambar 2.1 sebagai berikut : 400 mm
280 mm
70 mm
Gambar 2.1 Corong Pengumpan
2.2.2. Motor Listrik (dynamo) Dalam proses perancangan alat pemecah kedelai ini perancang menggunakan motor listrik dengan kapasitas 0,75 Kw. Sehingga mengakibatkan poros berputar yang akan diteruskan ke ulir pendorong dan pemecah kacang kedelai. Dapat di lihat pada gambar 2.2 sebagai berikut :
190 mm
340 mm
Gambar 2.2 Motor Listrik
2.2.3 Sabuk Jarak yang jauh antara dua poros sering tidak memungkinkan transmisi langsung denga roda gigi dengan demikian, cara transmisi putaran akan daya yang lain dapat di terapkan di mana sebuah sabuk luwes atau rantai dibelitkan sekeliling puli atau sporoket pada poros. Transmisi dengan elemen mesin yang luwes dapat di golongkan atas transmisi sabuk, transmisi rantai, dan transmisi kabel atau tali.dari macam-macam transmisi tersebut, kabel atau tali hanya di pakai untuk maksud khusus.sebagai
besar transmisi sabuk menggunakan sabuk -V karena mudah menanganinya dan harganya murah, sabuk -V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapezium, sabuk -V dibelitkan di sekeliling alur puli yang berbentuk -V pula, bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan, sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah, karena ada pengaruh bentuk dari sabuk yang akan dihasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu ke unggulan sabuk –V di bandingkan dengan sabuk yang lainnya. Kontruksi sabuk -V dapat di lihat pada gambar 2.3 berikut ini:
Gambar 2.3 Kontruksi dan Ukuran Penampang Sabuk –V
( Ref),
“ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,” Pradya Paramita,1994 “ Bagian-bagian Mesin dan Perencanaan,” Erlangga,1995
2.2.4 Puli Puli di gunakan untuk mentransmisikan daya dari satu ke poros yang lainnya. Puli harus di pasang pada posisi yang sempurna agar sabuk dapat berputar pada permukaan puli, puli biasanya terbuat dari besi tuang. puli yang terbuat dari besi tuang mempunyai gaya gesek dan karakteristik penggunaan yang baik. kontruksi puli dapat di lihat pada gambar 2.4 sebagai berikut ini:
Gambar 2.4 Kontruksi Puli
Persamaan-persamaan untuk memilih sabuk –V dan puli masing-masing, adalah putaran puli penggerak di hitung dengan rumus:
n1 d k s = 1− n1 Dk 100
……………………………………………………(5.1)
Dengan, n 1 : putaran puli penggerak (rpm) n 2 : putaran puli yang di gerakkan (rpm) ( Ref), “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,” Pradya Paramita,1994
dp : diameter puli penggerak (mm) Dp : diameter puli yang digerakkan (mm) s
: slip yang terjadi (%)
momen puntir di hitung dengan rumus : T = 9,75 x 105
pd …………………………………………(1.3) n
dengan, T : torsi yang terjadi (Nmm) Pd : daya rencana (Kw) n : putaran puli pada motor (rpm)
kecepatan sabuk di hitung dengan rumus : V=
π ⋅d p ⋅n1 60000
………………………………………………(5.2) V : kecepatan sabuk (m/s) dp : diameter nominal puli penggerak (Rpm) N1 : putaran puli penggerak (Rpm)
Sudut kontak sabuk di hitung dengan rumus :
θ = 180o −
57()Τϕ Dp − d p C
/Φ4 18.766 Τφ 1 0 0 1 255.6 1 .................................................................(5.11)
( Ref), “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,” Pradya Paramita,1994
dengan, θ : sudut kontak (o)
Dp : diameter nominal puli yang digerakkan (mm) dp : diameter nominal puli penggerak (mm) C : jarak antara sumbu puli (mm)
kapasitas daya untuk satu sabuk di hitung dengan rumus : Po =
( F1 − F2 ) ⋅V ×1000 ……………………………..(5.8) 102
Dengan, Po
: kapasitas daya untuk satu sabuk (W)
F1-F2 : gaya tarik kedua puli (N) V
: kecepatan sabuk (m/s)
Jumlah sabuk dihitung dengan rumus :
N=
pd …………………………………………………..(5.12) Po .K θ
Dengan, N
: jumlah sabuk
Pd : daya rencana motor (rpm) Po : kapasitas daya untuk sabuk (W) K θ : factor koreksi pada sabuk
( Ref), “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,” Pradya Paramita,1994 “ Bagian-bagian Mesin dan Perencanaan,” Erlangga, PT. Grafitas Offset Jakarta
2.2.5. Silinder Pemecah/pengilas silinder ini merupakan tempat dimana terjadinya proses pemecah kacang kedelai. Didalam silinder pemecah sebagai tempat atau rumah dari ulir pendorong, silinder ini terbuat dari baja cor. Dimana diameter rumah batu pemecah atau cakram penghancur 200 mm dan panjang 440 mm. dapat dilihat pada bamgar 2.5 sebagai berikut :
400 mm
200 mm
115mm
115mm
440mm
Gambar 2.5 Kontruksi Silinder Pemecah
2.2.6. Ulir Penarik Ulir penarik ini berfungsi sebagai alat untuk menarik biji kacang kedelai ke dalam batu gilas atau batu pemecah kacang kedelai, dimana ulir ini terbuat dari baja cor dapat dilihat pada gambar 2.6 sebagai berikut :
Gambar 2.6 Ulir Penarik Biji Kacang Kedelai
2.2.7. Batu Pengilas Batu pemecah ini ada 2 yang salah satunya berputar mengikuti porosnya didalam silinder berfungsi untuk mengencet dan lalu mengilas atau memecahkan kacang kedelai, lalu biji kacang kedelai yang telah pecah kemudian masuk dalam proses penyaringan atau pemisahan kulit. Proses pemisahan kulit ini dilakukan dengan mesin blower.
40 mm
40 mm
Gambar 2.7 Batu Pengilas
150 mm
2.2.8. Celah Tempat Keluar Kacang kedelai Direncanakan untuk celah tempat keluar kacang kedelai terbuat dari plat besi dengan tebal 2 mm, dan mempunyai lubang inilah tempat keluarnya kacang kedelai yang sudah dipecah dilihat pada gambar 2.6 sebagai berikut : 115 mm
155 mm
65 mm
Gambar 2.8 Kontruksi Celah Keluarnya Kacang Kedelai
2.2.9. Rangka Penunjang Rangka penunjang ini terbut dari besi siku-siku yang penyambung dilakukan dengan cara di las. Diharapkan dari perencanaan rangka penunjang ini mampu menahan getaran yang diterima dari mesin pemecah kedelai, dan mampu menahan beban dari berat mesin tersebut.
2.3. Kebutuhan Tenaga Pemecah Kacang Kedelai Tenaga yang diperlukan untuk pemecah merupakan fungsi dari beberapa faktor yang berpengaruh terhadap gaya dan kecepatan translasi yang bekerja pada mesin pemecah kedelai. Fungsi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:
p = F (Wa ⋅j ⋅n ⋅Ra) ……………………………………………….(1.10) Keterangan : P
: tenaga atau daya yang diperlukan untuk memecah (W)
Wa
: beban atau gaya aksial yang bekerja pada gesekan pemecah (W)
J
: jumlah butiran kacang kedelai yang pecah
n
: kecepatan putar batu pemecah (rpm)
Ra
: jari-jari daerah pemecahan rata-rata (mm)
Seket DBB:
Besar tenaga yang diperlukan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut : P = F ⋅V F = Wa ⋅J
V =
2 ⋅π ⋅Ra ⋅1000 60
Wa = Ta ⋅Ap J=
( S / 2) ⋅2 L+P
Ra =
Do 2
Ap = π ⋅Do ⋅P S = 2 ⋅π ⋅Ra
Dimana, F : gaya gesek untuk pengilasan (N) V : Kecepatan Translasi kacang yang di gilas (mm/s)
Dimana, F
: gaya gesek untuk memecah kacang (N)
V
: kecepatan translasi kacang yang dipecah (mm/s)
Ta
: tekanan aksial pada pemecah (N/mm)
Ap
: luas daerah pemecah (mm2)
Dg
: daerah luas pemecah (mm2)
S
: Keliling daerah pemecahan rata-rata (mm)
Lk
: rata-rata lebar kacang kedelai (mm)
Pk
: rata-rata panjang kacang kedelai (mm)
Berdasarkan persamaan diatas, maka tenaga pemecah dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : P=
Wa ⋅(π ⋅Ra )2 ⋅N 2 ………………………(1.24) 15( LK + PK ) ⋅H
Dengan kapasitas pemecah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : K=
π ⋅do ⋅N 2 ⋅60 …………………………..(1.25) ( Lk + PK ) ⋅H
Dimana, K
: kapasitas pemecahan (kg/jam)
H
: jumblah kacang tanah persatuan berat (butir/kg)
( Ref), “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin,” Pradya Paramita,1994 “ Bagian-bagian Mesin dan Perencanaan,” Erlangga, PT. Grafitas Offset Jakarta.
