BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Spesifikasi Mesin Cetak Bakso Dibutuhkan mesin cetak bakso dengan kapasitas produksi 250 buah bakso per menit, daya listriknya tidak lebih dari 3/4 HP, dan ukuran baksonya 4 cm. Desain yang sudah pernah dilakukan oleh pihak Foodconindo dapat dilihat di bawah ini. Desain ini kemudian diperbaiki oleh penulis. 4.1.1 Analisa Kekurangan dari Desain Awal Mesin Cetak Bakso

2

1

C B

A D

Gambar 4.1 Rangkaian Sistem Pemotong

Titik D tersambung dengan pelat datar yang berfungsi sebagai pemotong. Gerak memotong memiliki arah horizontal. Lingkaran 2 adalah pulley 4 inchi yang telah dilubangi pada titik B. Lingkaran 1 adalah pelat lingkaran yang telah dilubangi pada titik A. Rangka batang ABCD menghubungkan pulley 4 inchi, pelat lingkaran, dan pelat datar dengan skema seperti pada gambar di atas.

33 http://digilib.mercubuana.ac.id/

Fenomena yang terjadi adalah ketika pulley 4 inchi dan pelat lingkaran berputar (mesin digerakkan oleh motor), pulley 4 inchi dapat berputar satu lingkaran penuh, namun pelat lingkaran ketika putarannya mencapai setengah lingkaran ia berbalik arah putaran, kemudian ketika putarannya mencapai setengah lingkaran lagi ia berbalik arah putaran lagi. Hasil analisa penulis adalah jarak titik A ke pusat lingkaran dari pelat lingkaran lebih besar dibanding jarak titik B ke pusat lingkaran dari pulley 4 inchi. Hal ini menyebabkan pelat lingkaran tidak pernah sampai pada putaran setengah lingkaran, ketika hampir sampai pada putaran setengah lingkiaran ia langsung berbalik lingkaran karena terdorong oleh rangka batang.

Gambar 4.2 Screw pada sistem pendorong Fenomena yang terjadi adalah screw pada sistem pendorong yang seharusnya mendorong adonan bakso ke bawah, namun terdapat adonan bakso yang malah terdorong ke atas kemudian kembali masuk ke bawah screw lalu terdorong lagi ke atas dan begitu seterusnya sampai adonan bakso habis. Hasil analisa penulis adalah geometri screw yang berbentuk kerucut (bertingkat) tidak teliti dalam proses mendesain dan manufakturnya, sehingga ketika dipasang terdapat jarak yang cukup besar antara diameter luar screw dengan dinding corong. Hal ini mengakibatkan adonan yang terdorong oleh screw muncrat ke atas melalui rongga tersebut.

4.1.2 Daya Motor Penggerak


Motor listrik Desain 1400 rpm OD 2”

OD 3”

3

2

OD 3”

1

350 rpm OD 8”

4

5

262.5 rpm OD 4”

131.25 rpm OD 8” Sistem pendorong

Sistem pemotong

Gambar 4.3 Skema distribusi kecepatan

Perhitungan puli motor Diketahui data: D1 = 50,8 mm = 0,0508 m r = 25,4 mm = 0,0254 m ρ baja = 7800 kg/m3 n = 1400 rpm t = 20 mm = 0,02 m (asumsi) TPm = l x α dimana : TPm

= Torsi pada puli motor

I = inersia puli motor α = percepatan sudut


ω = kecepatan sudut Percepatan sudut pada puli: ∝ =

dimana; t (waktu) = 1.5 detik (asumsi) ω

= ,

= ,

∝ = =

,

= 146,533 rad/s

= 97,69 rad/s2

Momen inersia pada puli : =

dimana diketahui massa puli sebagai berikut : m= ρ x v = ρ x (2πr2t) = 7800 kg/m3 x (2 x 3,14 x (0,0254)2 x 0,02) = 0.632 kg

=

=

0,632

(0,0254)

= 0,000203 kg/m2

Jadi torsi yang terjadi pada puli motor adalah : Tpm = I x α = 0,00203 kg/m2 x 146,53 rad/s2 = 0,297 Nm Maka daya untuk memutar puli motor adalah : Ppm = Tpm x ω = 0,297 x 97,69 = 29,058 watt

Perhitungan Puli 1 (Tp1) Diketahui data: D1 = 203,2 mm = 0,2032 m r = 103,6 mm = 0,1036 m


ρ baja = 7800 kg/m3 n = 350 rpm t = 20 mm = 0,02 m (asumsi) TP1 = l x α dimana : TP1

= Torsi pada puli 1

I = inersia puli 1 α = percepatan sudut ω = kecepatan sudut Percepatan sudut pada puli: ∝ =


= =

,

∝ = =

,

,

= 36,63 rad/s

= 24,42 rad/s2



=

=

10,51 (0,1036)

= 0,00564 kg/m2

Jadi torsi yang terjadi pada puli 1 adalah : Tp1 = I x α = 0,0564 kg/m2 x 24,42 rad/s2 = 1,377 Nm Maka daya untuk memutar puli 1 adalah : Pp1 = Tp1 x ω


= 1,377 x 36,63 = 50,45 watt

Perhitungan Puli 2 & 3 (Tp2 & Tp3) Diketahui data: D2 = D3 = 76,2 mm = 0,0762 m r = 38,1 mm = 0,0381 m ρ baja = 7800 kg/m3 n = 933,3 rpm t = 20 mm = 0,02 m (asumsi) TP2 = l x α dimana : TP2

= Torsi pada puli 2



= =

∝ = =

, ,

,

,

= 97,685 rad/s

= 65,124 rad/s2



=


=

1,422

(0,0381)

= 0,00103 kg/m2

Jadi torsi yang terjadi pada puli 2 adalah : Tp2 = I x α = 0,00103 kg/m2 x 65,124 rad/s2 = 0,067 Nm Maka daya untuk memutar puli 2 adalah : Pp2 = Tp1 x ω = 0,067 x 97,685 = 6,6 watt Dikarenakan perbandingan rasio antara puli 2 dan 3 sama maka besarnya daya yg diperlukan pada puli 3 adalah 6,6 watt

Perhitungan Puli 4 (Tp4) Diketahui data: D4 = 101,6 mm = 0,101 m r = 50,8 mm = 0,0508 m ρ baja = 7800 kg/m3 n = 262,5 rpm t = 20 mm = 0,02 m (asumsi) TP4 = l x α dimana :

TP4

= Torsi pada puli 4



= =

,

,

= 27,475 rad/s


,

∝ = =

= 18,32 rad/s2

,


dimana diketahui massa puli sebagai berikut : m= ρ x v = ρ x (2πr2t) = 7800 kg/m3 x (2 x 3,14 x (0,0508)2 x 0,02) = 2,53 kg

= =

= 0,00326 kg/m2

2,53 (0,0508)

Jadi torsi yang terjadi pada puli 4 adalah : Tp2 = I x α = 0,00326 kg/m2 x 18,32 rad/s2 = 0,0597 Nm Maka daya untuk memutar puli 4 adalah : Pp2 = Tp1 x ω = 0,0597 x 27,475 = 1,64 watt

Perhitungan Puli 5 (Tp5) Diketahui data: D5 = 203,2 mm = 0,2032 m r = 103,6 mm = 0,1036 m ρ baja = 7800 kg/m3 n = 131,25 rpm t = 20 mm = 0,02 m (asumsi) TP5 = l x α dimana : TP5

= Torsi pada puli 5

I = inersia puli 5 α = percepatan sudut


ω = kecepatan sudut Percepatan sudut pada puli: ∝ =


= ,

= ,

∝ = =

,

,

= 13,74 rad/s

= 1,83 rad/s2



=

=

10,51 (0,1036)

= 0,00564 kg/m2

Jadi torsi yang terjadi pada puli 5 adalah : Tp5 = I x α = 0,0564 kg/m2 x 1,83 rad/s2 = 0,1 Nm Maka daya untuk memutar puli 5 adalah : Pp5 = Tp5 x ω = 0,103 x 36,63 = 3,78 watt

Jadi perhitungan total daya yang diperlukan adalah P = Ppm + Pp1 + Pp2 + Pp3 + Pp4 + Pp5 = 29,058 + 150,45 + 12,12 + 1,64 + 3,78 = 197,05 watt


Motor merupakan pusat dari gerakan dalam keseluruhan sistem, maka dari pada itu harus diperhatikan dan diperhitungkan dengan teliti dan benar agar sistem yang kita rancang dapat berjalan sesuai dengan yang kita harapkan. Maka penulis memakai motor lama yang telah tersedia dengan spesifikasi sebagai berikut : Diketahui daya elektro motor

= 750 watt

Diketahui putaran elektro motor

= 1400 rpm

Dari data motor diatas maka dapat disimpulkan bahwa daya dan putaran yg diperlukan telah masuk dalam spesifikasi perhitungan. 4.1.3 Mendesain Ulang dan Mengubah Konstruksi Screw pada Sistem Pendorong dan Rangkaian Sistem Pemotong Bentuk geometri screw pada sistem pendorong didesain ulang dari yang berbentuk kerucut (bertingkat) menjadi berbentuk tabung (tidak bertingkat) dan rangkaian sistem pemotong juga didesain ulang menggunakan mekanisme engkol – peluncur segaris seperti pada gambar di lampiran. Untuk mendapatkan jumlah output bakso yang sesuai dengan pesanan, penulis harus menentukan beberapa hal seperti berikut : o

Jumlah ulir pada screw = 5 ulir

o

Diameter luar 1 lingkar ulir screw (DL) = 7,1 cm

o

Diameter dalam 1 lingkar ulir (DD) = 1,9 cm

o

Tebal lingkar ulir (t) = 0,1 cm

o

Digunakan tabung dengan diameter luar 3 inchi, tinggi 9 cm dan tebal 0,2 cm sebagai jalur screw

o

Digunakan poros dengan diameter 0,75 inchi yang dimana pada poros tersebut screw dilas

o

Terdapat dua sistem pulley yang masing – masing terletak pada sistem pemotong dan sistem pendorong. Pulley pertama terpasang pada motor yaitu pulley 2 inchi yang terhubung dengan pulley 8 inchi pada shaft utama mesin. Dari shaft utama bercabang menjadi dua, cabang yang pertama (pada sistem pemotong) dua buah pulley 3 inchi masing – masing terhubung dengan dua buah pulley 4 inchi, lalu cabang yang kedua (pada sistem pendorong) satu buah pulley 3 inchi terhubung dengan satu buah pulley 8 inchi. 42 http://digilib.mercubuana.ac.id/

Sehingga didapat perhitungan : o Volume tabung jalur sekrup (V1) = luas alas x tinggi = 368,622 cm2 o Volume poros yang berada di dalam tabung jalur sekrup (V2) = luas alas x tinggi = 25,662 cm2

o Volume 5 lingkar ulir (V3) = 5 x π x [(D /2) − (D /2) ] x t = 5 x 3.14 x [(7.1/2)2 – (1.9/2)2] x 0.1 = 18,378 cm3

o Vnetto = V1 – V2 – V3 = 368.622 - 25.662 - 18.378 = 324,582 cm3 o Volume bakso berdiameter 4 cm = π x r = x 3.14 x 43 = 33,524 cm3 o Diketahui kecepatan putar motor 1400 rpm (

=

persamaan

), dengan menggunakan

, maka didapat

kecepatan putar dari katrol / pulley yang terakhir pada sistem pemotong =

=

= 262,5 rpm kecepatan putar / pulley yang terakhir pada sistem pendorong =

=

= 131,25 rpm


o Karena kecepatan putar dari katrol / pulley yang terakhir pada sistem pemotong telah diketahui maka berdasarkan hitungan didapat output bakso yang dihasilkan 4,38 bakso per detik atau 262,5 bakso per menit o Maka per detik didapat volume bakso sebanyak = 33,524 cm3 x 4,38 bakso = 146,67 cm3/detik o Maka volume adonan bakso sebanyak satu tabung jalur screw akan habis dalam =

,

=

=

,

/

/

2,213 detik

o Maka waktu yang dibutuhkan untuk 1 ulir berputar =

,

= 2,26 putaran /detik

o Maka kecepatan ulir per menit = 2,26

x 60 detik = 135, 56 rpm

kecepatan putar dari katrol / pulley yang terakhir pada sistem pendorong = 131,25 rpm, ini tidak jauh berbeda dengan kecepatan ulir per menit berdasarkan hitungan, hal ini masih dapat ditoleransi 4.2. Rancangan kontruksi mesin baru. Setelah melakukan perhitungan dan analisa terhadap mesin bakso yang sudah penulis kembangkan, maka penulis merancang kontruksi dari mesin bakso generasi terbaru ke dalam sebuah program visual 3 dimensi.


Gambar 4.4 Sistem Screw Keseluruhan dilihat dari luar

Gambar 4.5 Sistem Pelat Pemotong Bakso


Gambar 4.6 Struktur Rangka Keseluruhan Mesin Bakso

Gambar 4.7 Komponen Sistem Pemotong Mesin Bakso

Gambar 4.8 Komponen As, Pulley, Screw dan Nozzle Mesin Bakso


Gambar 4.9 Potongan Komponen As, Pulley, Screw dan Nozle Mesin Bakso

Gambar 4.10 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley

Gambar 4.11 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley


Gambar 4.12 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley (tampak samping)

Gambar 4.13 Rangka yang telah dipasang Komponen Pulley (Tampak Belakang)


Gambar 4.14 Mesin Pencetak Bakso


BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Recommend Documents