BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Perhitungan Proses Penanaman Jagung Pada proses penanaman jagung dengan menggunakan alat penanam jagung adalah dengan menggabungkan 3 proses secara bersamaan yaitu proses penugalan atau pembuatan lubang tanah kemudian proses pemberian benih jagung dan yang terakhir adalah proses penguburan atau penutupan benih dengan menggunajan tanah 4.1.1 Perhitungan Jarak Lubang Tanah Tujuan dari tahap ini adalah untuuk menyiapkan lubang benih dengan kedalaman dan jarak lubang tertentu secara teratur dan seragam. Pada proses ini tanah dilubangi dengan kedalaman ± 6 Cm dengan jarak antar lubang ± sebesar 25 Cm. Proses pelubangan tanah menggunakan velg dengan ukuran seperti gambar dibawah ini.
32
33
A
B
Gambar 4.1 Perencanaan Jarak Velg elg Dari gambar diatas diketahui :
Velg yang dipakai dengan merk alexrim, dengan diameter 20”, dan jumlah hole adalah 28
A – B (lurus)
Diameter velg = 420 (mm)
Sudut AOB
= 248 (mm)
= 72 °
Maka panjang tali busur lingkaran A – B adalah =A – B (lurus) x π / sin 36° x (72°/360°) = 248 48 x 3.14 / 0.588 x 0.2 = 265 (mm) Jadi jarak arak lubang tanah adalah 265 (mm) kali 265 (mm)
34
4.1.2 Perhitungan Jarak Tanam Benih Jagung Untuk mencari jarak tanam benih adalah 2 kali jarak lubang tanah yaitu 2 x 265(mm) maka jaraknya adalah 530 (mm)
Gambar 4.2 jarak tanam benih jagung. 4.1.3 Perencanaan Pendorong Benih Pendorong benih dengan material S35C digunakan untuk mendorong benih dari hopper ke saluran benih dengan menggunakan velg sebagai pendorong seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini
35
Velg
Mur benih Pengarah saluran
Pendorong benih
Spring
Saluran Benih
Gambar 4.3 Cara kerja pendorong benih Cara kerja dari pendorong benih adalah pertama terdorong oleh velg yang berputar berlawanan arah jarum jam dengan diameter 540 (mm) sehingga akan mendorong pendorong benih sejauh 25 (mm), selanjutnya pengarah saluran akan terangkat dan yang terakhir akan mendorong benih jagung sejauh 25 (mm). 4.1.4 PerencanaanSpring 1 dan 2 1. perencanaan Spring 1 Spring 1 digunakan untuk mengembalikan pendorong benih ke posisi semula ketika selesai mendorong biji jagung terlihat pada gambar 4.3. Cara menentukan diameter dan panjang spring jika diameter tombol direncanakan 8 mm.
36
Diameter spring = 2 x diameter tombol = 2 x 8 (mm) = 16 (mm) Struke tombol yang digunakan untuk menekan biji jagung yaitu 25 (mm) Panjang spring = Struke + 5 buat tekan dan + 5 buat balik = 25 + 5 + 5 = 35 (mm) Dari lampiran 9.lihat tabel F = L x 50% maka titik keamanan spring dari 35 (mm). jadi panjang spring yang digunakan adalah 70 (mm). 2. Perencanaan Spring 2 Spring 2 digunakan sebagai stopper untuk menahan benih jagung agar tidak jatuh dan untuk mengontrol benih jagung agar ketika jatuh pada lubang tanah hanya 2 benih. Dari lampiran 10. jenis Spring yang dipakai tipe wire springdengan part number wy 3 – 25, yaitu wire spring dengan diameter 3 (mm) dan panjang 25 (mm)
37
Spring 2
Pengarah benih
Benih Lubang tanah
Gambar 4.4 Cara kerja Spring 2 Dari gambar diatas cara kerja spring 2 yaitu spring terdorong oleh 2 benih jagung dan jarak benih jagung jatuh adalah 14 (mm) sehingga jarak struke 25 (mm) ≥ 14 (mm), dan benih akan jatuh pada lubang tanah sebanyak 2 benih. 4.1.5 ProsesPenguburan Lubang Tanah Proses ini adalah proses terakhir dalam proses penanaman jagung selain digunakan untuk mengubur benih, proses ini juga berfungsi untuk mencegah benih jagung di makan binatang sawah, dan juga untuk meratakan permukaan tanah
38
Gambar 4.5 Proses Penguburan Tanah 4.2 Perencanaan dan Perhitungan Alat Penanam Jagung Perancangan merupakan langkah awal yang penting dalam proses pembuatan maupun modifikasi mesin. Langkah ini dilakukan sebagai upayauntuk memperoleh
data-datayang
konstruksimesinyang
akurat
sebagai
baik.Begitujuga
landasan
untuk
membuatsuatu
dalamprosespembuatanmesinpemipih
danpemotongadonanmieini.Analisisteknik danperancanganyang dilakukan dalam pembuatanmesintersebutantaralainadalah 4.2.1 Perencanaan Daya(P)dan Perencanaan Motor yang digunakan 1.Perencanaan Daya(P) F = Berat part
39
= rangka + Hopper + wheel + Motor + Gearbox + puli dan gear = 114 + 6 + 3 + 18 + 11.6 + 3 = 155,6 (kg) Rputaran poros motor = 25.4 (mm) = 2.54 (cm) T = F x R putaran poros motor = 155.6(kg) x 2.54 (cm) = 395,224 (kg.cm) Rumus :
T = 71620 P=
=
T.n 71620
39,224x60 71620
= 0.3 (HP)
Keterangan : T =Momen puntir F=Gaya P=Dayayangterjadipada poros pemotong Rputaran mesin = Jari-jariputaran mesin 2.PerencanaanMotor Berdasarkanpertimbangansistemtransmisiyang penanam
jagung,
besar
daya
digunakanpadaalat
motoryangdibutuhkanadalah5.5Hp.
Sistemkerja transmisipada mesin penanam jagung ini adalah motor bensin berputar menggerak kanpuli1yang dihubungkanolehsabukpadapuli2. Puli
40
2terhubung
denganreduceryang
menggerakkangear
1yangterhubung
olehrantai pada gear 2. 3. Spesifikasi Motor Data motor yang digunakan pada alat penanam jagung adalah sebagai berikut : Merek : Honda GP 160 H-SD Daya
: 5.5 HP
Putaran : 3600 rpm Berat
: 18 kg
4.2.2 Perencanaan Transmisi Alat penanam jagung ini memiliki system transmisi yang terdiri dari puli, sabuk V serta gear dan rantai. Putaran yang direduksi oleh system transmisi
yaitu
dari
transmisidisesuaikan
3600 dengan
rpm
menjadi
penggunaan
42
rpm.Perancangan
jenismotor
penggerak.
Motorpenggerakyang digunakanadalahmotorpenggerakposisihorisontalMotor karenapaling mudah ditemukan di pasaran. 1. Perhitungan Putaran dan Reducer yang digunakan
ini
dipilih
41
Direncanakan alat penanam jagung berjalan selama 1 menit menempuh jarak 56 (m/menit) dan diameter velg 420. Jadi untuk mencari putaran alat penanam jagung :
N=
ଵ.௩
=
ଵ.ହ
గ.
గ.ସଶ
= 42 (Rpm) Putaran untuk alat penanam jagung direncanakan ± 42 Rpm, untuk memperoleh putaran 42 Rpm dari putaran motor 3600 Rpm dilakukan dengan memakai reduser yang mempunyai perbandingan 1 : 60 selanjutnya putaran yang keluar dari reduser adalah:
i=
ଶ ଵ
Dimana;
i = perbandingan putaran (rpm),
n1= putaran poros pada reduser (rpm)
n2 = putaran poros pada dinamo (rpm)
i=
= 60 rpm.
42
Maka perbandingan putaran (i) ࢊ
࢘
i = ࢊ࢘= Dimana :
i = perbandingan putaran[rpm] dp = diameter poros pada alat penanam jagung[rpm] dr = diameter poros pada dinamo[rpm] nr= putaran poros pada reduser [rpm] np = putaran poros pada alat penanam jagung[rpm] ࢊ
࢘
I = ࢊ࢘= = = .
.
(Perbandingan puli) → 1 : 1.4
ܚ܌
= → ܘ܌dp = 1.4. dr
diameter puli (dr)= 3 inchi, maka dp = 1.4 x 3 = 4 inchi.
Pada tabel 2.2 terlihat bahwa puli tipe A diameter minimum yang diizinkan 65 mm dan diameter minimum yang dianjurkan 95 mm puli 3 inchi termasuk kedalam diameter minimum yang dianjurkan. Jadi, perbandingan puli 1.4 : 1 putaran pada reduser 60 rpm. Sedangkan yang diinginkan putaran pada alat penanam jagung adalah 42
43
rpm, jadi diameter pada reduserpulinya 3inchi, sedangkan pada alat penanam jagung pulinya 4inchi. diketahui; dr (diameter reduser)= 3inchi = 76.2 mm dp (diameter pada poros)= 4inchi = 101.6 mm nr (putaran reduser )= 60 rpm. np (putaran poros alat)= 42 rpm. 2.Perhitungan Kecepatan Linier Sabuk V= V=
గ..ଵ
௫ଵ
ଷ.ଵସ௫ଵଵ,௫ଷ ௫ଵ
V = 19.1414 (m/s) 3. Perhitungan Panjang Sabuk L = 2C+
= 2C +
గ
ଶ
+ (dp+Dp) +
ଷ.ଵସ ଶ
ଵ
ସ
((dp- Dp)2
(76.2+101.6) +
= 2x420 + 1.57 x 177.8 +
= 840 +279.146 +
ସ ଵ
((dp - Dp)2 (76.2 -101.6)²
ସ௫ସଶ
645.16
ଵ଼
= 1119.146 +0.384 = 1119.53 (mm)
ଵ
ଵ
44
Nomor nominal sabuk V-belt yang dipakai adalah no.44 = 1118 (mm) 4. Perhitungan Jarak Sumbu Poros 2
b+ ට b2 -8൫Dp-dp൯
C=
8
Diamana b = 2L - 3.14 (Dp+dp) = 2 x 119.53 – 3.14 (101.6 + 76.2) = 2239.06 – 558.29 = 1680.77 (mm)
Maka jarak sumbu poros adalah 2
b+ ට b2 -8൫Dp-dp൯
C=
8
2
=
1680.77+ ට ଵ଼.2 -8൫101.6-76.2൯
=
1680.77+ ට ଶ଼ଶସଽ଼.ଽ-8645.16
=
1680.77+ ଵ଼.ଵଽଶ
8
8
8
= 420 (mm)
5. Sudut Kontak Puli Θ = 180° = 180°-
ହ (ିௗ)
ହ (ଵଵ.ି.ଶ) ସଶ
=180 – 3.447 = 176.55°
45
4.3 Perhitungan Torsi Motor dan Poros Penerus Daya 4.3.1 Perhitungan pada Motor Bensin Daya motor 5.5 (Hp) = 5.5 x 0.746 = 4.103 (Kw) ௗ
T = 9.74 x 105 ଵ
ସ.ଵଷ
T = 9.74 x 105 ଷ
T = 1110.089 (kg.mm) Keterangan : T = Momen Puntir 4.3.2 Perhitungan pada Poros Penerus Daya Daya poros 0.3 (Hp) = 0.3 x 0.746 = 0.223 (Kw) ௗ
T = 9.74 x 105 ଵ T = 9.74 x 105
.ଶଶଷ ସଶ
T = 5171 (kg.mm) 4.3.3 Perhitungan Poros Dimana : Material poros baja AISI 1035
σB= 52 Kg/mm Kt = 1.5 – 3 Cb = 1.2 -2.3 Sf1 = 6 Sf2 = 1.3 -3
2
46
τa = =
σ ௌଵ ௫ௌଶ
ହଶ /୫ ୫ ଶ ௫ଶ
= 4,33 Kg/mm2 ହ,ଵ
ds = [ τୟ Kt.Cb.T]1/3 ହ,ଵ
= [ସ,ଷଷ 1.5 x 1,2x5171]1/3
= 21,5 (mm)
Diameter poros yang dipakai 25 (mm) 4.3.4. Perhitungan Pasak Pasak yang dipakai menggunakan pasak benam.
Gambar 4.6Gambar Pasak Benam.
47
Tabel 4.1Ukuran Pasak yang Digunakan
Diameter poros yang digunakan pada alat penanam jagung adalah 25 (mm) maka ukuran w = 10 (mm) dan t = 8(mm) 1. Mencari Tegangan Geser ி
g = ௪ ௫ =
଼ଽଽ ଵ௫଼
= 11.24 (N/mm2)
2. Menentukan Panjang Pasak T l . w . g .
=
d 2
dan T
. d 3 . g 16
d . d 3 . g l . w . g . 16 2
. d 2 . 302 l .w 2 l 35.36 (mm) = .d 8. w 8 . 10 16 2
48
4.3.5. Perhitungan Rantai Rol Daya yang dipakai untuk mengerakkan poros adalah sebesar 0,3 (kW). Putaran tersebut di reduksi dengan memakai reducer dengan perbandingan 1:60 menjadi 60 (rpm) pada tingkat pertama, dan pada tingkat berikutnya menjadi 42 (rpm) dengan rantai rol. Jarak sumbu sprocket adalah 550 (mm) 1. Menentukan ds1 dan ds2 p = 0,3 (Hp) = 0,22 (kW) ଶ
ସଶ
i = ଵ = ସଶ = 1 C = 550 (mm) Fc=1,4 pd = fc.P = 1,4 x 0,22 = 0,313 (kW) ௗ
T1= 9.74 x 105 ଵ = 9.74 x 105
,ଷଵଷ ସଶ
= 7258 (kg.mm)
49
ௗ
T2= 9.74 x 105 ଵ = 9.74 x 105
,ଷଵଷ ସଶ
= 7258 (kg.mm) ହ,ଵ
ds1 = [ τୟ Kt.Cb.T]1/3 ହ,ଵ
= [ସ,ଷଷ 1,5 x 1,2 .7258]1/3 = 24,8 (mm) = 25 (mm) ହ,ଵ
ds2 = [ τୟ Kt.Cb.T]1/3 ହ,ଵ
= [ସ,ଷଷ 1,5 x 1,2x 7258 ]1/3
= 24,8 (mm) = 25 (mm) Keterangan :
C = jarak sumbu poros 2. Menentukan z1 dan z2 Harga z1 ditentukan yang paling kecil yaitu 21, ସଶ
Harga z2 = 21 xସଶ = 21
dp = p/sin(180°/z) Dp = p/sin(180°/z2) dp = 19,05/sin (180°/21) = 136,07 (mm)
50
Dp = 19,05 / sin (180°/21) = 136,07 (mm)
Dari tabel 2.3 : dk= 126,21 (mm) Dk= 126,21 (mm) db = 100
(mm)
Db= 100
(mm)
Keterangan : z1= Jumlah gigi sprocket kecil z2 = Jumlah gigi sprocket besar dp = Diameter jarak bagi sprocket kecil Dp = Diameter jarak bagi sprocket besar db = Diameter naf sprocket kecil Db = Diameter naf sprocket besar 3. Menentukan Kecepatan Rantai .௭ଵ.ଵ
V = ௫ଵ =
ଵଽ,ହ௫ଶଵ௫ ସଶ ௫ଵ
= 0,28 (m/s) Beban yang bekerja pada satu rantai F (kg) dapat dihitung dengan menggunakan rumus F= =
ଵଶ.ௗ ௩
ଵଶ௫,ଷଵଷ ,ଶ଼
= 114,021(kg)
51
4. Menentukan panjang rantai Lp =
௭ଵା௭ଶ
=
ଶ
{(௭ଶି௭ଵ) ି,ଶ଼}²
+ 2Cp +
ଶଵାଶଵ ଶ
ହହ
+ 2xଵଽ,ହ +
{(ଶଵିଶଵ) ି,ଶ଼}² ହହ/ଵଽ,ହ
= 21 + 57,74 + 0,0037 = 78,7 => 79 ଵ
Cp = ସ{(L –
௭ଵା௭ଶ
ଵ
= ସ{(79 –
) + ට ቀ ܮ−
ଶ
ଶଵାଶଵ ଶ
௭ଵାଶଶ ଶ
) + ට ቀ79 −
ଶ
ቁ −
௭ଵାଶଶ ଶ ଶ
ଶ
ଽ,଼
ቁ −
(ݖ1 − ݖ2)² ଶ
ଽ,଼
(ݖ1 − ݖ2)ଶ
ଵ
= ସ{58 + 58} = 29 C = 43,5 x p = 29 x 19,05 = 552,5
Nomor rantai yang digunakan no 60, rangkaian tunggal, 79 mata rantai
jumlah gigi sprocket 21 dan 21
diameter poros : ∅ 25 (mm) dan ∅ 25 (mm)
52
jarak sumbu poros 552,5 (mm)
4.4. PerancanganRangka 4.4.1 Pemilihan Material pada Rangka Pemilihan material yang digunakan pada rangka alat penanam jagung ini, material yang digunakan pada perancangan ini baja kontruksi S 15 C (AISI 1015) 4.4.2 Dasar Pemilihan Jenis Elemen untuk Menganalisa Pembebebanan Pada dasarnya didalam analisa metode suatu struktur, didasarkan atas model dari struktur yang akan dianalisa. Dan model tersebut didapat dengan cara membagi struktur tersebut menjadi sejumlah elemen dan pada setiap elemen dilingkupi oleh sebuah pembatas. Adapun pembatas tersebut mempunyai beberapa jenis tergantung dari bentuk elemen yang dipakai, antara lain seperti berupa bidang untuk jenis elemen tiga dimensi (solid),berupa garis untuk elemen dua dimensi dan titik untuk satu dimensi. Dan pada tugas akhir ini elemen yang dipakai adalah elemen tiga dimensi dimana pembatasnya adalah sebuah bidang. Dimaksudkan agar setelah selesai dianalisa dan mendapatkan hasil, dapat dilihat bentuk dari kekakuan elemen –elemen pada rangka tersebut. Dan juga agar dapat dilihat titik kritis dari tegangan yang terjadi akibat pembebanan tersebut. Pembebanan yang dipakai adalah pembebanan static yang dimaksudkan agar dapat dilihat apakah struktur dari mesin yang akan dibuat mampu menahan beban dari komponen – komponen yang berperan dalam
53
pengoperasian mesin tersebut. Tabel. 4.2 Beban yang Terjadi pada Rangka angka No
Beban
((N)
1.
Berat Motor
176,56
2.
Berat Reducer
113,79
3.
Berat Hopper + Puli Total
200,1 490
4.4.3 Hasil Simulasi imulasi Analisa Static pada Rangka Hasil yang diperoleh dari analisa static pada rangka alat penanam jagung dengan beban yang diberikan sebesar 490(N), a. Deformation Deformasi yang terjadi akibat pembebanan dari bagian rangka daerah motor, reducer, dan juga hopper, seperti yang ditujukan pada gambar dibawah ini.
54
Gambar 4.7 Hasil Simulasi Deformasi Rangka angka b. Analisa Tegangan egangan Stress (von mises)) dengan solidwork 2013 Tegangan yang terjadi akibat pembebanan pada rangka alat penanam jagung ditunjukkan pada gambar dibawah ini. ini
Gambar 4.8 Analisa Tegangan Von Mises Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa tegangan yang ter terjadi untuk pembebanan sebesar 490 (N) yaitu untuk tegangan minimum sebesar 1,32 x 106 dan tegangan maksimumnya sebesar 15,86 x 106 dengan area beban dengan warna ungu dibagian tengah pada rangka. Maka berdasarkan perbandingan tegangan luluh ((yield strength) dari material baja kontruksi jenis S15C sebesar 3,25 x108, dapat dipastikan struktur tersebut dapat menahan beban yang diberikan Maka factor keamanan yang digunakan pada rangka alat penanam
55
jagung ini, dihitung berdasarkan perbandingan tegangan luluh (yield strength) material baja S15 C ( AISI 1015) dengan tegangan von mises maksimum dari keseluruhan beban.(Gunawan, 2009) ௌ௬
Dimana :
Factor of safety = σe Sy = Tegangan luluh material sebesar 3,25 x 108 (N/m2)
σe= Tegangan von misesmaksimum 15,86 x 106 (N/m2) maka factor keamanannya adalah ௌ௬
Factor of safety = σe =
ଷ,ଶହ ௫ଵఴ /୫ ² ଵହ,଼ ୶ ଵల /୫ ²
= 20,5
4.5 Perhitungan Bantalan Berdasarkan buku sularso nomor bantalan yang digunakan adalah 6004 karena kapasitas nominal spesifik berpengaruh pada umur bantalan. Dengan spesifikasi:
Jenis bantalan= Bantalan gelinding
Nomor bantalan= 6205
(D) Diameter luar bantalan= 47 mm
(D) Diameter dalam bantalan= 25 mm
56
(b) Lebar bantalan= 12 mm
(r) Jari bantalan= 1 mm
(C) Kapasitas nominal dinamis spesifik= 790 kg
(Co ) Kapasitas nominal statis
= 530 kg
Dari data diatas, maka dapat direncanakan untuk menghitung umur bantalan, kekuatan bantalan, dan tekanan bantalan yang sesuai untuk perancangan alat penanam jagungg ini. Untuk memudahkan perawatan yang berhubungan dengan life timebantalan yang sesuai dengan bantalan diatas, bahwa umur bantalan minimumnya adalah 2000 – 3000 jam, yaitu berdasarkan fungsinya sebagai penerus putaran yang diambil 42 rpm dimana semakin besar putaran maka semakin kecil umur bantalan. 4.5.1 Analisa pada Tumpuan Perhitungan beban ekivalen untuk bail bearing dan roiler bearing dapat digunakan persamaan berikut: P = X.V.Fr + Y.Fa Dimana: P = gaya ekivalen (kg) Fr = gaya radial (kg)
57
Fa = gaya aksial (kg)
V = faktor rotasi bantalan
= 1,0 jika bantalan ring dalam yang berputar
= 1,2 jika bantalan ring luar yang berputar
X = faktor beban radial
Y = faktor beban aksial
Bila yang terjadi adalah beban radial saja, maka harga X = 1 dan Y = 0 Sehingga menjadi persamaan P = V. Fr, Bantalan yang digunakan adalah jenis deep groove ball bearing. Didapat data bantalan untuk poros diameter 20 mm. Tabel. 4.5 Beban yang terjadi pada bantalan No
Beban
(kg)
1.
Berat Motor
2.
Berat Reducer
11,6
3.
Berat Hopper + Puli
20.4
4.
Berat Rangka
48.7
Total a. Menentukan Beban Ekuivalen Dinamis (Pr) PrB = X . V . Fr + Y . Fa
18
98,7
58
Karena, gaya aksial Fa = 0, maka;
Berdasarkan tabel, nilai V = 1 untuk cincin dalam yang berputar, dan Harga faktor X = 1, Maka: Pr = X . V . Fr = 1 . 1 . 90,9 = 90,9 (kg) b. Menentukan Beban Ekuivalen Statis (P0) P0 = FrB = 90,9 (kg) c. Menentukan Faktor Kecepatan fn =[
ଷଷ,ଷ 1/3 ] ଷଷ,ଷ
= [ ସଶ ]1/3 = 0.925 d. Menentukan Factor Umur (fh)
F h = fn . ଷହ
= 0.925 . ଽ.ଽ = 7,48 e. Menentukan Umur Bantalan
59
L h = 500 x (fh)) = 500 x 7,48 = 202954 jam =
ଶଶଽହସ
ଶସ ௫ ଷ /௧௨
= 24 Tahun.
