BAB III PEMBAHASAN PERHITUNGAN DAN ANALISA
3.1
Identifikasi Masalah Berdasarkan analisis pada bab sebelumnya, ada beberapa masalah yang
ditemukan, yaitu proses pengiriman sampah plastik keluar masih dirasakan kurang efisien dalam pemanfaatan tempat dan biaya yang dikeluarkan.
3.2
Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan dengan beberapa metoda, diantaranya yaitu
dengan penyebaran quisioner, interview, serta dokumentasi. Data yang diambil dari pengepul sampah plastik ditunjukkan dalam quisioner, dengan hasil bahwa mesin pencacah sampah plastik ini sangat dibutuhkan sekali oleh para pengepul sampah plastik. Untuk lebih jelas, hasil pengisian quisioner dapat dilihat pada lampiran.
3.3
Perancangan QFD
1.
Inventaris Permintaan Kualitas Customer ( PKC ) Dalam menginventaris kebutuhan pelanggan, langkah pertama yang
dilakukan adalah menyebarkan kuisioner kepada pelanggan yakni sebanyak 25
34
buah yang terdiri dari kuisioner yang bersifat umum dan khusus. Langkah selanjutnya melakukan rekapitulasi hasil kuisioner yang masuk, kemudian diteliti dan dilakukan pengecekan terhadap kuisioner yang diberikan.
Tabel 3,1 Inventaris Permintaan Kualitas Customer (PKC) No Permintaan Kualitas Customer
Vote
1
Aman
24
2
Harga Mesin Ekonomis
15
3
Kuat
16
4
Tahan Karat
10
5
Menggunakan Motor Penggerak Listrik
17
6
Kapasitas Mesin
18
7
Jumlah dan posisi pisau ditentukan
15
8
Kemampuan memotong plastik tipis dan besar
20
9
Mudah dan Murah biaya Perawatannya
16
10
Bisa mencacah sampah jadi kecil-kecil
23
Dari beberapa Kuisioner yang masuk ada beberapa Kuisioner yang tidak dapat diolah karena ketidak tahuan customer dalam mengisi dan memberikan jawaban atas Kuisioner yang diberikan. Table 3.1 merupakan inventarisasi permintaan customer sesungguhnya.
2.
Pengelompokan Permintaan Kualitas Customer Langkah selanjutnya adalah mengelompokkan atas permintaan kualitas customer. Hal ini bertujuan untuk menyederhanakan berbagai keinginan customer atau mengelompokkan permintaan yang sejenis. Tabel 3.2 menunjukkan pengelompokan permintaan kualitas customer.
35
Tabel 3.2 Pengelompokan Permintaan Kualitas Customer No
3.
Jenis Kelompok
1
Safety
2
Ekonomis
3
Dimensi
4
Fungsi
Pengelompokan Umum Permintaan Kualitas Customer (PKC) Pada tahap ini adalah mengelompokkan permintaan kualitas customer pada
jenis kelompok yang telah ditetapkan. Gambar berikut menunjukkan jenis dan pengelompokan permintaan kualitas customer.
Gambar 3.1 Pengelompokan Kategori Safety
Gambar 3.2 Pengelompokan Kategori Ekonomis
36
Gambar 3.3 Pengelompokan Dimensi
Gambar 3.4 Pengelompokan Fungsi
4.
Prioritas Permintaan Kualitas Customer Pada tahap ini adalah menentukan prioritas permintaan kualitas customer
dengan cara melihat hasil kuisioner yang paling banyak dipilih oleh pelanggan untuk menentukan prioritas primer, sedang untuk menentukan skunder dan yang paling sedikit untuk menentukan tersier. Table berikut merupakan hasil prioritas permintaan kualitas customer berdasarkan hasil kuisioner.
37
Tabel 3.3 Prioritas Permintaan Kualitas Customer ( PKC ) Permintaan Kualitas Customer
No
( PKC ) Tidak Terstruktur
Voice Keterangan Persentase
1
Aman
24
Primer
96%
2
Harga Mesin Ekonomis
15
Skunder
60%
3
Kuat
16
Skunder
64%
4
Tahan Karat
10
Skunder
40%
5
Menggunakan Motor Penggerak Listrik
17
Primer
68%
6
Kapasitas Mesin
18
Primer
72%
7
Jumlah dan posisi pisau ditentukan
15
Skunder
60%
8
kemampuan memotong plastik tipis dan besar
20
Primer
80%
9
Mudah dan Murah biaya Perawatannya
16
Skunder
64%
10
Bisa mencacah sampah jadi kecil-kecil
23
Primer
92%
Kesepakatan : Primer
: 17 – 25
Skunder
: 9 – 16
Tersier
: 1- 8
5.
Penilaian Permintaan Kualitas Customer (PKC) Pada tahap ini akan dilakukan pembandingan antara permintaan kualitas
customer yang ada. Penilaian dilakukan dengan cara memberikan nilai 3 jika hasil perbandingan dinyatakan lebih penting, 2 jika hasil penilaiannya adalah sama penting dan 1 jika hasilnya adalah kurang penting. Table 3.4 berikut merupakan hasil penilaian permintaan kualitas customer yang ada.
38
Tabel 3.4 Penilaian Permintaan Kualitas Customer ( PKC )
6.
Penyusunan Performance Kualitas Konstruksi (PKK) Langkah kedua dalam Substitute Quality Characteristic ( SQC ) adalah
pertimbangan performance kualitas konstruksi (PKK). Dalam penyusunan performance kualitas konstruksi yaitu dengan menterjemahkan permintaan kualitas customer oleh desainer. Table 3.5 berikut menggambarkan performance kualitas konstruksi yang diinginkan.
Tabel 3.5 Performance Kualitas Konstruksi Permintaan Kualitas Customer (PKC) Aman
Performance Kualitas Konstruksi
Keterangan
(PKK) Dilengkapi dengan penutup atau cover pada
PKK1
bagian yang berbahaya.
Harga Mesin Ekonomis
Harga Maksimal 10 Juta Rupiah
PKK2
Kuat
Pisau mampu memotong plastik yang tebal
PKK3
Tahan Karat
Pisau dikeraskan/hardening
PKK4
39
Menggunakan Motor Penggerak Listrik
Motor listrik dengan Daya Motor 3 PK
PKK5
Kapasitas 25-30 kg/jam
PKK6
Pisau Tetap 4 dan Pisau Putar 6
PKK7
Posisi pisau yang saling menyilang
PKK8
Kapasitas Mesin Jumlah dan posisi pisau ditentukan kemampuan memotong plastik tipis dan besar Mudah dan Murah biaya
Baja yang mampu memotong plastik dengan
Perawatannya
ketebalan 0.2 - 2 mm
Bisa mencacah sampah jadi
Spare part mudah ditemui dipasaran dan
kecil-kecil
terjangkau.
7.
PKK9
PKK10
Strukturisasi Performance Kualitas Konstruksi Pada tahap ini adalah pembuatan strukturisi performance kualitas konstruksi
dengan mengacu pada prioritas PKK yang didapat dari customer melalui SQC. Table 3.6 berikut menunjukkan strukturisasi performance kualitas konstruksi.
Tabel 3.6 Strukturisasi Performance Kualitas Konstruksi Level
Performansi
Keterangan
Primer
Dilengkapi dengan penutup atau cover pada bagian yang berbahaya.
PKK1
Skunder
Harga Maksimal 10 Juta Rupiah
PKK2
Skunder
Pisau mampu memotong plastik yang tebal
PKK3
Skunder
Pisau dikeraskan/hardening
PKK4
Primer
Motor listrik dengan Daya Motor 3 PK
PKK5
Primer
Kapasitas 25-30 kg/jam
PKK6
Skunder
Pisau Tetap 4 dan Pisau Putar 6, Posisi pisau yang saling menyilang
PKK7
Primer
Baja yang mampu memotong plastik dengan ketebalan 0.2 - 2 mm
PKK8
Skunder
Spare part mudah ditemui dipasaran dan terjangkau.
PKK9
Primer
Ukuran cacahan plastik 10 - 15 mm
PKK10
40
8.
Optimasi dan Matrik Atap Pada tahap ini dibuat arah optimasi desain yang dilakukan. Setiap
performansi kualitas konstruksi dibuat arah optimasinya dan bagaimana hubungan antara performace kualitas konstruksi. Arah maksimalisasi ditandai dengan tanda panah ke kanan dan arah minimalisasi dengan tanda panah ke kiri. Sedangkan hubungan antara PKK diberi tanda “++” untuk hubungan yang positif sekali, tanda “+” untuk hubungan yang positif, tanda “-“ untuk hubungan yang negative, tanda “- - “ untuk hubungan yang negative sekali. Gambar 3.5 dibawah menunjukkan optimasi dan matrik atap.
Gambar 3.5 Optimasi dan Matrik Atap
41
9.
Matrik Hubungan antara PKC dan PKK Langkah selanjutnya adalah menilai matrik Hubungan antara PKC dan PKK
dengan cara memberikan nilai 9 untuk hubungan yang kuat, nilai 3 untuk hubungan tengah dan nilai 1 untuk hubungan lemah. gambar 3.6 berikut menunjukkan matrik hubungan kedua pihak.
Gambar 3.6 Matrik Hubungan antara PKC dan PKK
42
10. Ranking PKK Langkah selanjutnya adalah penentuan ranking PKK. Gambar 3.7 berikut menunjukkan ranking PKK dengan melihat matrik perbandingan antara PKC dan PKK.
Gambar 3.7 Penentuan Ranking PKK
43
11. Rumah Kualitas ( HoQ ) House of Quality ( HoQ ) dibangun berdasarkan matrik-matrik optimasi dan lain-lain yang telah dibuat sebelumnya. Sehingga bila digabungkan maka akan tampak seperti gambar berikut ini.
Gambar 3.8 House of Quality
44
Setelah mendapatkan jumlah nilai masing-masing kolom performansi kualitas konstruksi, maka dilakukan perankingan terhadap nilai-nilai tersebut.. Tabel berikut adalah urutan ranking dan prioritas yang didapat.
Tabel 3.7 Urutan Ranking dan Prioritas Perioritas
Performansi Kualitas Konstruksi
PKK
Ranking
1
Pisau mampu memotong plastik yang tebal
PKK7
1
2
Motor listrik dengan Daya Motor 3 HP
PKK5
2
3
Kapasitas 25-30 kg/jam
PKK1
3
4
Baja yang mampu memotong plastik dengan ketebalan
PKK9
4
0.2 - 2 mm 5
Ukuran cacahan plastik 10 - 15 mm
PKK15
5
6
Pisau dikeraskan/hardening
PKK11
6
7
Dilengkapi dengan penutup atau cover pada bagian
PKK3
7
yang berbahaya. 8
Harga Maksimal 10 Juta Rupiah
PKK6
8
9
Pisau Tetap 4 dan Pisau Putar 6, Posisi pisau yang
PKK10
9
PKK8
10
saling menyilang 10
Spare part mudah ditemui dipasaran dan terjangkau.
12. Pengembangan Konsep Sasaran dari pengembangan konsep suatu produk ini adalah untuk melihat sejauh apakah produk yang akan dibuat sudah memenuhi kebutuhan konsumen. Dalam pengembangan konsep ini penulis akan menawarkan beberapa konsep yang masing-masing masih dalam bentuk sket dan penjelasan sederhana. a)
Konsep Referensi Berdasarkan hasil pencarian melalui internet, ditemukan beberapa jenis mesin penghancur /pencacah plastik dengan spesifikasi yang berbeda-beda dengan
45
sistem potong kebanyakan menggunakan pisau. Secara keseluruhan sistem tersebut tidak dapat dianalisis, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dan spesifikasi berikut : Spesifikasi mesin penghancur plastik 200 kg / jam
Kapasitas : 200 kg / jam
Power : 16 HP
Dimensi mesin : 100x100x150 cm
Jumlah pisau : 4 pisau duduk, 9 pisau putar
Cutting size0 mm
Bahan : plat mild steel
Gambar 3.9 Mesin Penghancur Plastik Multiguna (Sumber: http://www.TokoMesin.com) Mesin pengancur plastik multiguna ini bisa menghancurkan berbagai sampah plastik, baik berupa botol, kresek, bekas timba, dan lain-lain,
46
menggunakan sistem potong pisau kuku macan, sehingga bisa digunakan untuk berbagai jenis bahan plastik. Sistem potong pada mesin terdiri dari 9 pisau gerak bertingkat dan 4 pisau diam yang masing-masing berada di kedua sisi rongga mesin. 9 pisau gerak tersebut bentuk kontruksinya menyerupai kuku macan, sehingga karena hal ini sistem pisau nya disebut sistem pisau kuku macan. Kelebihan lain mesin ini yaitu bisa digunakan dalam sistem basah maupun kering. Sehingga jika menggunakan sistem basah, mesin berkerja sekaligus mencuci bahan plastik yg kotor. Kapasitas yang tersedia: 100 kg / jam, 200 kg / jam,300 kg / jam, 400 kg / jam. Harga hanya Rp. 12 juta, 15juta, 18juta, 20 juta.
b) Konsep Terbaru Pengembangan konsep terbaru mesin pencacah sampah plastik
yang
dilakukan sebagai berikut : 1) Pengembangan Konsep Pertama Mesin yang dirancang pada konsep ini menggunakan prinsip memotong dengan sistem pencacah berupa pisau potong berputar yang dipasang pada poros penggerak dengan elemen pengikat yang dapat dilepas pasang sehingga dapat diperbaiki dengan mudah jika mengalami kerusakan (aus). Namun dikarenakan jumlah pisau yang banyak,waktu yang digunakan untuk memasang pisau juga lebih banyak. Sistem penggerak yang dipilih untuk digunakan pada konsep ini adalah dengan menggunakan rantai dan sproket.
47
Sket konsep pertama dari Mesin Pencacah Sampah Plastik:
Gambar 3.10 Sket Konsep Pertama
2) Pengembangan Konsep Kedua Mesin yang dirancang pada konsep kedua ini menggunakan
sistem
pencacah berupa pisau potong yang terdiri dari pisau putar dan pisau tetap. Pisau putar dipasang pada poros penggerak dengan elemen pengikat yang dapat dilepas pasang sehingga apabila terjadi kerusakan (aus) pada pisau dapat diasah dengan mudah dan dipasang kembali dengan mudah. Pisau tetap dipasang pada dinding cover dengan elemen pengikat yang dapat dilepas pasang dan dapat digeser (sesuai dengan jarak) dengan mudah. Sistem penggerak yang digunakan pada konsep ini adalah dengan menggunakan puli dan sabuk. Dengan sistem ini diharapkan dapat mencacah sampah plastik dengan baik.
48
Berikut ini sket konsep kedua dari Mesin Pencacah Sampah Plastik :
Belt
Gambar 3.11 Sket Konsep Kedua
3) Pengembangan Konsep Ketiga Mesin yang dirancang pada konsep ketiga ini menggunakan system mencakar. sistem pencacah berupa pisau potong berputar yang terikat pada poros penggerak dan pisau tetap yang terikat pada dinding cover. Pengikatan pisau ini agak sulit untuk dilepas pasang dan dalam penyetingan diperlukan ketelitian yang tinggi. Sistem penggerak yang digunakan pada konsep ini adalah rantai dan sproket dikarenakan untuk mencacah dengan konsep ini diperlukan daya yang lebih tinggi. Dengan sistem ini juga diharapkan dapat mencacah sampah plastik dengan baik.
49
Sket konsep ketiga dari Mesin Pencacah Sampah Plastik :
Gambar 3.12 Sket Konsep Ketiga
13. Pemilihan Konsep Dalam melakukan pemilihan konsep, maka dibutuhkan beberapa kriteria yang diperlukan untuk memudahkan proses pemilihan ini. Untuk kriteria-kriteria yang diperlukan dan ditetapkan adalah sebagai berikut: 1. Mudah digunakan 2. Dapat dilakukan proses manufaktur 3. Biaya manufaktur rendah 4. Mudah dalam perakitan 5. Material mudah diperoleh 6. Perawatan mudah 7. Ergonomis 8. Rancangan sederhana
50
Kriteria-kriteria tersebut diatas kemudian dilakukan penilaian dengan membandingkan data-data tersebut kedalam suatu tabel matrik yang didalamnya membandingkan antara pengembangan konsep pertama, pengembangan konsep kedua, serta pengembangan konsep ketiga serta konsep referensi. Ketiga konsep tersebut akan dilakukan perbandingan dengan menggunakan sistem matrik yang disebut juga dengan matrik penyaringan konsep. Tabel yang telah dibuat tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 3.8 Penyaringan Konsep Konsep
Kriteria I
II
III
Referensi
0
+
0
0
0
0
0
0
Mudah dalam perakitan
-
+
-
0
Biaya manufaktur rendah
0
0
0
0
Material mudah diperoleh
+
+
+
0
Perawatan mudah
0
0
0
0
Ergonomis
0
0
0
0
Rancangan sederhana
-
+
-
0
Jumlah +
1
4
1
7
Jumlah 0
5
4
5
0
Jumlah -
2
0
2
0
Total nilai
-2
1
-2
0
Rangking
3
1
4
2
Dilanjutkan ?
Tidak
Ya
Tidak
-
Mudah dioperasikan Dapat dilakukan proses manufaktur
Setelah dilakukan penilaian dengan menggunakan tabel matrik penyaringan konsep maka, didapat hasil-hasil sebagai berikut : bahwa konsep dua (system
51
menggunting) merupakan konsep yang terbaik dibandingkan dengan konsep pertama dan ketiga.
14. Penilaian Konsep Pada tahap ini, penulis akan menentukan bobot relative dari masing-masing kriteria dan memberikan penjelasan lebih rinci pada perbandingan konsep. Pemberian bobot didasarkan atas daftar prioritas kebutuhan atau permintaan pelanggan dan kebutuhan perusahaan itu sendiri (Made Londen Batan, 2007 ) Penilaian ini dilakukan untuk mendapatkan konsep yang terbaik dari kedua konsep tersebut yang nantinya akan dikembangkan lebih lanjut. Penilaian konsep dilakukan dengan memberikan bobot pada masing-masing kriteria dan sebagai referensinya adalah konsep rangking 1(satu) pada tahap penyaringan konsep. Untuk Pemberian bobot dimulai dengan angka terendah yaitu 1(satu) dan nilai tertinggi yaitu 5(lima). Pengelompokan rate dan batasan dapat dilihat pada uraian dibawah ini. a.
Rating 1 diberikan jika konsep yang dikembangkan sangat kurang baik dibandingkan dengan referensi
b.
Rating 2 diberikan jika konsep yang dikembangkan kurang baik dibandingkan dengan referensi
c.
Rating 3 diberikan jika konsep yang dikembangkan sama baik dibandingkan dengan referensi
d.
Rating 4 diberikan jika konsep yang dikembangkan lebih baik dibandingkan dengan referensi
52
e.
Rating 5 diberikan jika konsep yang dikembangkan sangat baik dibandingkan dengan referensi
Langkah selanjutnya adalah memasukan masing-masing rating kedalam tabel berikut ini. Tabel 3.9 Matrik Penyaringan Konsep Konsep
Kriteria
Referensi
II
Bobot
Rating
Nilai Bobot
Rating
Nilai Bobot
Mudah dioperasikan
5%
3
0,15
3
0,15
Dapat dilakukan proses manufaktur
10%
3
0,3
3
0,3
Biaya Manufaktur rendah
15%
3
0,45
3
0,45
Mudah dalam Perakitan Material mudah diperoleh
15% 5%
3 3
0,45 0,15
5 3
0,75 0,15
Perawatan mudah
15%
3
0,45
4
0,6
Ergonomis
20% 15%
3 3
0,6 0,45
4 5
0,8 0,75
Kriteria Seleksi
Rancangan sederhana
Total nilai 100% Rangking Dilanjutkan ?
3
3,95
2 No
1 Dikembangkan
Dengan mengacu pada hasil tabel 3.9 diatas bahwa konsep yang lebih unggul yang menempati rangking 1(satu) adalah konsep 2, sehingga Konsep yang akan dikembangkan tersebut adalah konsep yang dapat dilihat pada gambar berikut ini.
53
Gambar 3.13 Mesin Pencacah Sampah Plastik yang akan dikembangkan
3.4
Analisa Perhitungan
1.
Gaya pemotongan Untuk mendapatkan gaya memotong, telah dilakukan uji coba pemotongan sebanyak 10 kali dengan menggunakan gunting yang tajam, timbangan dan bahan plastik. Proses uji coba dilakukan langsung di atas timbangan. Material plastik yang diuji memiliki ketebalan 2mm.
54
Gaya tangan Ftg Gaya potong Fgt
Material Material plastik plastik
A
l1=52
l2=18
Gambar 3.14 Uji Coba Pemotongan
Hasil uji coba gaya untuk memotong (Ftg) dapat dilihat pada tabel 3.10 berikut ini:
Tabel 3.10 Hasil Uji coba Pemotongan dengan Timbangan Proses
Angka timbangan (kg)
1
6
2
7
3
6
4
7
5
7
6
6
7
7
8
5
9
6
10
7
55
Berdasarkan hasil uji coba yang telah dilakukan, angka timbangan yang diambil sebagai gaya tangan (Ftg) adalah angka yang tertinggi, jadi (Ftg) yang diambil adalah 7 kg. Jadi, gaya pemotongan (Fgt) = =
𝐹𝑡𝑔 .𝑙1 𝑙2 7𝑥52 18
= 20.2 kg ≈ 21 kg.
2.
Penentuan jumlah putaran yang dibutuhkan poros pencacah (n2) Berangkat dari kapasitas yang telah diketahui yaitu 20-30 kg/jam, maka
dapat dihitung putaran yang dibutuhkan untuk mencacah sampah plastik. Kapasitas Mesin
: 20-30 kg/jam
Jadi kapasitas per menitnya adalah
30 𝑘𝑔 60
= 0,5 kg/menit
Untuk mendapatkan jumlah putaran pada poros pencacah dilakukan uji coba pemotongan pada lembaran plastik seberat 0,5 kg dengan ketebalan plastik 0,3~2 mm. Uji coba yang dilakukan menggunakan plastik dengan ketebalan 2mm. Hasil uji coba: jumlah potongan untuk plastik 2 mm
= 132 potongan
Jumlah potongan untuk plastik 0,3 mm
= 132 x = 924 potongan
Jadi, putaran pada poros pencacah (n2) yaitu:
56
3.
Penentuan momen puntir yang dibutuhkan (Mp2)
Gambar 3.15 Momen Puntir yang Terjadi pada Poros Pencacah
Data yang diketahui:
Fgt = 21 kg r
= 135 mm
Konstruksi mata potong 2 pisau pada satu baris. Jadi momen puntir yang dibutuhkan (Mp2)
= 2 x Fgt x r = 2 x 21 x 135 = 5670 kg.mm = 56700 Nmm = 56,7 Nm
4.
Penentuan daya motor yang dibutuhkan (P2) Data yang diketahui: Mp2 = 56,7 Nm n2
= 308 rpm
Maka, daya motor yang dibutuhkan (P) = =
Mp 2 .n 2 9550 56,7 x 308 9550
= 1,828 kW = 1828 watt.
57
5.
Penentuan motor yang akan digunakan Data yang diketahui: n2
= 308 rpm
Untuk mendapatkan putaran yang sama dengan kebutuhan sangatlah sulit, maka dari itu dicari putaran motor yang mendekati dengan kebutuhan. Berdasarkan survei, putaran motor
yang tersedia dipasaran yang
mendukung dengan kebutuhan adalah: Putaran (n1)
=
ratio yang digunakan
=
= = Mp2
1450 rpm n1 n2 1450 308
4,7 ≈ 4
= 56700 Nmm
Berdasarkan ratio yang ada dapat dicari asumsi momen puntir dan daya yang akan digunakan, yaitu: Mp 1 Mp 2
=
1 4
maka, Mp1 =
=
Mp 2 4 56700 4
= 14175 Nmm = 14,17 Nm P
=
= =
Mp 1 .n 1 9550 14,17 x 1450 9550
2,152 kW = 2152 watt
58
Diketahui bahwa 1pk = 746 watt, maka:
2152 746
= 2,8 pk ≈ 3 pk.
Jadi motor yang digunakan adalah 3 pk dengan spesifikasi: Putaran (n1)
= 1450 rpm
Daya motor(P)
= 3pk x 746
Momen puntir(Mp1)
=
6.
9550 x
P n1
= 2238 watt. = 9550 x
2238 1450
= 14739 Nmm.
Penentuan poros pencacah
FN
FA
FN
FB
Ftr 25
36,5
118
170
118
32,5
500
Gambar 3.16 Gaya-gaya yang Terjadi pada Poros Pencacah
Kasus pembebanan yang diterima oleh poros pencacah pada mesin pencacah sampah plastik adalah kasus pembebanan dinamis berulang atau kasus II.
7.
Gaya yang bekerja pada sabuk Untuk menghitung diameter poros yang akan digunakan, sebelumnya perlu
dihitung besar gaya yang bekerja pada sabuk(belt).
59
Gaya yang bekerja pada belt adalah gaya tarik (Ftr). Gaya tarik efektif (Ftr) untuk menggerakkan puli yang digerakkan adalah: Ftr =
Mp 1 1 2
Ød 1
Pencacah
Ftr Mp1 = 14739 Nmm Ød1 = 100 mm Penggerak
Gambar 3.17 Gaya Tarik yang Bekerja pada Sabuk
Data yang diketahui: Mp1
=
14739 Nmm , dimana Mp1 merupakan momen puntir bekerja pada
motor, dan Ød1 = 100 mm (asumsi diameter poros puli) Maka dapat diketahui besar gaya tarik yang terjadi pada sabuk, yaitu: Ftr
=
=
Mp 1 1 Ød1 2 14739 1 2
100
= 294,78 N Jadi, gaya tarik (Ftr) yang terjadi pada sabuk adalah 294,78 N.
60
1) Analisis gaya-gaya dan momen yang terjadi pada poros a. Perhitungan gaya-gaya pada poros Diketahui data: Bahan Poros yang digunakan St.42 (tabel Kekuatan Bahan) α0 =
0,69
𝜏𝑏𝑖𝑗 =
32 N/mm2 (32-47)
Mp =
56700 Nmm
Ftr =
294,78 N
FN =
210 N
α
10˚
=
FN cos α
FU = =
210 cos 10˚
=
206,8 N
FR =
FN sin α
=
210 sin 10˚
=
36,46 N
FAx Ftrx
FU1 FR1 FU2
Ftry FAy
FR2
FBx
FBy
Gambar 3.18 Kesetimbangan Gaya-gaya
61
Kesetimbangan gaya-gaya: ∑Fx =0 ;
Ftrx – FAx – FR1 – FR2 + FBx = 0 294,78 – FAx – 36,46 – 36,46 + FBx = 0 - FAx + FBx = -221,86N
∑Fy = 0 ;
………………..…. (1)
-Ftry + FAy – FU1 – FU2 + FBy = 0 -294,78 + FAy – 206,8 – 206,8 + FBy = 0 FAy + FBy = 708,38 N …………………...…. (2)
Sumbu x-z: Diagram Benda Bebas (DBB): FAx
FR1
FR2
Ftrx
FBx
Gambar 3.19 Diagram Benda Bebas (sumbu x-z)
Dari DBB tersebut, dapat dianalisis kesetimbangan gaya-gaya yang terjadi pada sumbu x-z untuk mendapatkan nilai FAx dan FBx, yaitu: ∑MA = 0 ;
Ftrx (36,5) + FR1(118) + FR2(288) – FBx (406) = 0
294,78(36,5)+36,46(118) + 36,46(288) – FBx (406) = 0 10759,47 + 4302,28 +10500,48 – 406 FBx = 0 25562,23 – 406 FBx = 0 - FBx = - 25562,23 406 FBx = 62,96 N
62
Substitusi nilai FBx = 62,96 N ke pers.1 - FAx + FBx = -221,86 N - FAx = -221,86 – 62,96 FAx = 284,82 N
Diagram Gaya Geser:
Gambar 3.20 Diagram Gaya Geser (sumbu x-z)
Diagram Momen Bengkok:
Gambar 3.21 Diagram Momen Bengkok (sumbu x-z)
Mb maks yang terjadi pada sumbu x-z = 11936 N Sumbu y-z: Diagram Benda Bebas (DBB): FU1
Ftry
FAy
FU2
FBy
Gambar 3.22 Diagram Benda Bebas (sumbu y-z)
63
Dari DBB tersebut, dapat dianalisis kesetimbangan gaya-gaya yang terjadi pada sumbu y-z untuk mendapatkan nilai FAy dan FBy, yaitu: ∑MA = 0 ;
-Ftry (36,5) + FU1(118) + FU2(288) – FBy (406) = 0 -294,78(36,5 + 206,4(118 + 206,4288) – FBy (406) = 0 -10759,47 + 24402,4 +59558,4 – 406 FBy = 0 73201,33 – 406 FBy = 0 FBy
=
73201,33 406
FBy = 180,29 N Substitusi nilai FBy = 180,29 N ke pers.2 FAy + FBy = 708,38 N FAy = 708,38 – 180,29 FAy = 528,09 N
Diagram Gaya Geser:
Gambar 3.23 Diagram Gaya Geser (sumbu y-z)
Diagram Momen Bengkok:
Gambar 3.24 Diagram Momen Bengkok (sumbu y-z) Mb maks yang terjadi pada sumbu y-z = 21275 N
64
b. Momen pada poros Mb total = =
(Mbx−z )2 + (Mby−z )2 (11936)2 + (21275)2
= 24394.54 Nmm Jadi, momen bengkok total yang terjadi (Mb total) = 24394,54 Nmm
Momen Gabungan (MR) MR antara momen bengkok dan momen puntir: MR = Mb 2 + 0,75(α0 . Mp) 2 = 24394,54 2 + 0,75(0,69. 56700) 2 = 41749.85 Nmm
c. Diameter poros (d): d ≈
≈ ≈
3
MR 0,1 . τbij
3
41749,85 0,1 . 32
23.54 mm
… ø35 mm (aman)
d. Tegangan yang terjadi pada poros Dari analisis gaya yang terjadi, tegangan yang terjadi adalah tegangan gabungan, yaitu tegangan bengkok maksimum dan tegangan puntir. Tegangan bengkok izin 𝜎𝑏𝑖𝑗 St.42 = 32 N/mm2 Tegangan bengkok maksimum: σb = = =
𝑀𝑏 𝑚𝑎𝑥 𝑊𝑏 24394,54 0,1 (d)3 24394,54 0,1 (35)3
= 5,68 N/mm2
65
Tegangan Puntir:
τp = = =
𝑀𝑝 𝑊𝑝 56700 0,2 (d)3 56700 0,2 (35)3
= 6,61 N/mm2
Tegangan gabungan:
σgab
=
σb 2 + 3(𝛼0 . 𝜏𝑝 )2
=
5,68 2 + 3(0,69 . 6,61 )2
=
8.
𝜎𝑏𝑖𝑗
≤
9,72 N/mm2
≤
32 N/mm2
Penentuan ukuran puli yang digunakan Berangkat dari ratio yang telah ditetapkan
yaitu 1 : 4, maka penulis
melakukan pemilihan ukuran puli yang akan digunakan.
n2 = 363 rpm Mp2 = 56700
Pencacah
Nmm Ratio 1:4 Penggerak
n1 = 1450 rpm Mp1 = 14739 Nmm
Gambar 3.25 Perbandingan Puli Pencacah dan Penggerak
66
1)
Pemilihan Penampang puli Dari data sebelumnya didapat daya motor dan putaran motor serta putaran yang di inginkan untuk mencacah, yaitu: Daya (P)
= 2238 watt = 2,23 kW
Putaran (n1) = 1450 rpm Putaran (n2) = 363 rpm Asumsi; Data lain yang harus diasumsikan adalah jarak sumbu poros C (mm) dan panjang keliling sabuk L (mm), yaitu: Jarak sumbu poros (C)
=
500 mm
Panjang keliling sabuk (L)
=
800 mm
Untuk mendapatkan penampang sabuk V yang sesuai diperlukan daya rencana (Pd) dan putaran poros penggerak (n1). Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang akan diteruskan dengan factor koreksi dalam tabel 5.1 pada lampiran I (fc = 1,3). Maka, daya rencana Pd
= fc . P = 1,3 . 2238 = 2,89 kW
Dari tabel 5.3 (lampiran II), jenis puli yang digunakan adalah Type A; dari tabel 5.4 (lampiran II), diameter puli yang dianjurkan d = 95 mm; dari tabel 5.2 (lampiran II), didapat: k = 4,5; ko = 8 ; e = 15 dan f = 10.
67
2)
Diameter Puli Diameter jarak bagi (d) : a. Puli kecil : dp = d = 95 mm n
1450
b. Puli besar : Dp = D = d.n 1 = 95 363 = 380 mm 2
Diameter dalam (din) : a. Puli kecil : dB = d – ( 2 ko ) = 95 – ( 2 . 8 ) = 79 mm b. Puli besar : DB = D – ( 2 ko ) = 380 – ( 2 . 8 ) = 364 mm
Diameter luar (D): a. Puli kecil : dk = d + ( 2 k ) = 95 + ( 2 . 4,5 ) = 104 mm b. Puli besar : Dk = D + ( 2 k ) = 380 + ( 2 . 4,5 ) = 389 mm
3)
Kecepatan V=
π.d.n 1 60000
=
π.95.1450 60000
= 7, 21 m/dt
Syarat V < 30 m/dt = 7,21 m/dt < 30 m/dt ….(baik)
4)
Gaya Keliling Ft =
5)
102 . P d v
=
102 .2,89 7,21
= 40,88 kg
Panjang Sabuk Mempertimbangkan konstruksi yang di inginkan, jarak antara pusat puli tidak lebih dari 500 mm.
68
L = 2C +
𝜋 2
(D + d) +
L = 2 . 500 +
𝜋 2
(D−d)2 4c
(380 + 95) +
(380−95)2 4 . 500
L = 1000 + 746,12 + 40,61 L = 1786,73 mm Dari data tersebut di dapat nomor sabuk :
1786,73 25,4
= 70,34 inchi ≈ 71
Karena nomor sabuk pada umumnya dalam inchi maka nomor sabuk yang digunakan = 71 (Sularso,1997) Sehingga penjang sabuk yang sebenarnya : L = 71 x 25,4 = 1803,4 mm
6)
Jarak sumbu poros sebenarnya b = 2L – π (D+d) b = 2 . 1803 – 3,14 (380 + 95) b = 2113,74 mm maka panjang jarak sumbu poros sebenarnya : C=
C=
𝑏+ 𝑏 2 −8(𝐷−𝑑)2 8 2113,74+ 2113,74 2 −8(380−95)2 8
C = 508,46 mm
69
7)
Sudut kontak = 180 -
180 (𝐷−𝑑)°
= 180 -
180 (380−95)°
𝜋
𝑐
𝜋
500
= 147,350 8)
Kapasitas daya tiap sabuk Untuk harga Po1 dan Po2 di dapat dari tabel 5.5. (Sularso, 1997) Dan dari tabel tidak ada untuk putaran 1450 rpm, maka di ambil putaran yang mendekati yaitu 1400 rpm, dari data di tabel didapat: Penampang A ;
Po1 = 0,31 , standar. Po2 = 0,18 ,harga tambahan karena perbandingan putaran (
Maka
Po
n1 n2
=
1450 363
= 4)
= Po1 + Po2 = 0,31 + 0,18 = 1,49 kW
9)
Jumlah Sabuk yang digunakan N=
Pd P o .k o
=
2,89 1,49 .0,917
= 2,1 ≈ 2
Maka jumlah sabuk yang digunakan 2 buah.
10)
Lebar puli B
= 2f + ( N-1) e = 2 .10 + (2-1) 15 = 35 mm
70
11)
Daerah penyetelan jarak sumbu poros Untuk menentukan daerah penyetelan sumbu poros di peroleh dari tabel 5.8, dimana ΔCt adalah panjang maksimum dan ΔCi adalah panjang minimum +∆𝐶𝑡
+50
sehingga: 𝐶 −∆𝐶𝑖 = 𝐶 −20 Maka daerah penyetelan jarak sumbu poros = 488,46 ~ 558,46 mm. Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, didapat kesimpulan sebagai berikut: Sabuk
:
Type A No.71 dengan L = 1803 mm
Jarak sumbu poros :
C = 488,46 ÷ 558,46 mm
Ukuran puli
ød = 95 mm
:
øD = 190 mm B = 35 mm
3.5
Analisa Software Untuk memastikan bahwa produk yang dirancang aman, maka untuk sistem
pencacah dianalisis menggunakan softwere Solid work. Pada gambar analisa dengan menggunakan software solidwork, warna merah menunjukkan daerah rawan atau titik kritis. Alat potong hasil rancangan setelah dianalisis seperti gambar 3.26, dengan diberikan beban yang besar hanya mengalami sedikit titik kritis pada bagian lubang pengikatnya. Hal ini menunjukkan bahwa rancangan alat potong ini aman untuk digunakan pada beban yang berat.
71
Gambar 3.26 Analisis Alat Potong dan Poros Utama
Untuk poros pencacah hasil rancangan, setelah dianalisis dengan diberikan beban terlihat jelas tidak terdapat warna merah yang menandakan titik kritis pada poros akan tetapi ada kemungkinan akan mengalami bengkok seperti yang terlihat pada gambar 3.26 . Untuk penggunaan sekala kecil pada mesin pencacah sampah plastik poros pencacah ini cukup aman untuk digunakan.
Gambar 3.27 Assembly Alat Potong
3.6
Analisa RULA Mesin Pencacah Sampah Plastik RULA (Rapid Upper Limb Assessment) merupakan suatu tool yang
berbentuk survey untuk mengidentifikasikan pekerjaan yang menyebabkan resiko cedera kumulatif (Cummulative Trauma Disorders/CTD) melalui analisis postur, gaya, dan penggunaan otot. Tool ini merupakan screening tool yang mendetail
72
untuk menguji kecenderungan pekerja terhadap resiko cedera pada postur, gaya, penggunaan otot, dan pergerakan pekerja pada saat melakukan pekerjaannya. Hasil analisis akan mengindikasikan derajat kencenderungan pekerja mangalami resiko tersebut dan menyediakan metode untuk prioritas kerja untuk membantu dalam investigasi pekerjaan lebih lanjut. Tool ini tidak memberikan rekomendasi yang spesifik terhadap modifikasi pekerjaan. Tool ini dirancang untuk menjadi survey yang mudah digunakan dan cepat yang dapat menjawab keperluan akan analisis yang lebih detail. Analisa RULA dilakukan pada kondisi operator sedang memasukkan sampah plastik kedalam mesin pencacah. A Upper Arm
4
Lower Arm
2
Muscl 4
Wrist
2
Wrist
2
+
0
Force e
+
1
5
Twi B
4
st
Neck
1
Trunk
1
Leg
1
1
+
0
+
1
2
Gambar 3.28 Skema penilaian risiko dengan RULA
73
Dari hasil analisis RULA didapat score C adalah 5 dan score D adalah 2, sehingga didapat nilai total score adalah 4. Ini berarti bahwa sikap kerja berada diantara range gerakan yang ditentukan. Akan tetapi untuk kerja berulang-ulang investigasi lebih lanjut diperlukan. Untuk mengatasi masalah berulang diatas, disarankan agar operator memasang meja atau landasan sebagai pijakan agar kondisi operator tidak banyak menunduk. Hal ini akan mengurangi tingkat risiko cidera otot.
3.7
Hasil Akhir Analisa Dari beberapa analisa yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan
sebagai berikut: 1.
Konsep mesin dengan sistem menggunting dipilih sebagai konsep yang lebih unggul dari 3 konsep yang dikembangkan setelah melalui tahapan pemilihan dan penilaian konsep. Sistem pencacah pada konsep ini berupa pisau potong
yang terdiri dari 6 pisau putar dan 4 pisau tetap yang
digerakkan dengan motor penggerak. Sistem penggerak yang digunakan pada konsep ini adalah dengan menggunakan puli dan sabuk. 2.
Berdasarkan atas permintaan customer, mesin pencacah sampah plastik ini dibuat dengan dimensi 500x700x1000mm dan cutting size (hasil pemotongan) 10-15 mm, bahan pisau potong yang digunakan untuk mencacah adalah baja pegas. Mesin ini dioperasikan dengan menggunakan energi motor listrik dengan kapasitas mesin 25~30kg/jam dan kemampuan mencacah plastik dengan ketebalan 0.2~2mm.
74
3.
Berdasarkan analisa perhitungan didapat data sebagai berikut: No 1
Item Analisa
Hasil analisa
Kapasitas Motor
3 HP
Jenis Sabuk
V-Belt Type A No.71
Panjang sabuk
1803 mm
2
ød = 95 mm 3
Spesifikasi Puli
øD = 380 mm B = 35 mm
4
4.
Spesifikasi Poros Pencacah
Ø30mm Bahan St.42
Berdasarkan analisa software solidwork dengan menggunakan Simulation Express pada alat potong dan poros pencacah, bentuk, dimensi dan material yang digunakan masuk dalam kategori AMAN untuk kapasitas mesin 25 kg.
5.
Berdasarkan analisa RULA, bentuk dan dimensi hasil rancangan sudah sesuai dengan nilai-nilai ergonomis tapi perlu perbaikan , karena sikap kerja berada diantara range gerakan yang ditentukan akan tetapi untuk kerja berulang-ulang investigasi lebih lanjut diperlukan.
75
