RANCANG BANGUN MESIN PEMBUAT ES KRIM KAPASITAS 3 LITER/PROSES
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK SPESIALISASI PERAWATAN DAN PERBAIKAN
oleh : 1. BUDIANSYAH SIMBOLON
NIM : 1105011019
2. KRISMANTO SIMANJUNTAK
NIM : 1105011050
3. MUDA LAKSAMANA LUBIS
NIM : 1105011058
4. PEDRY USIKAS PUTRA S
NIM : 1105011065
5. ROSIDA SILITONGA
NIM : 1105011077
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat serta bimbingan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir ini berjudul “Rancang Bangun Mesin Pembuat Es Krim Kapasitas 3 Liter/Proses” diajukan untuk menyelesaikan Mata Kuliah Tugas Akhir semester VI Program Pendidikan Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya maka penulis akan membahas mengenai prinsip kerja, komponen beserta perhitungannya, gambar susunan dan detailnya dan proses pembuatan, prosedur pengoperasian dan perawatan. Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung ataupun tidak langsung serta bantuan material, kritik maupun saran, yang semuanya sangat membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya terkhusus kepada Bapak Drs. Jhony Hasman, M.T., selaku Dosen Pembimbing tugas akhir, yang telah meluangkan waktu untuk membantu dan membimbing secara langsung penulis sehingga laporan tugas akhir penulis dapat selesai dengan baik. Di kesempatan ini juga penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Jhoni Indra, S.T., M.T., Kepala Program Studi Teknik Mesin; 4. Joko Sutrisno, S.T., M.T., Kepala Bengkel Teknik Mesin; 5. Nisfan Bahri, S.T., M.T., Kepala Laboratorium Teknik Mesin; 6. Kepada seluruh Bapak/Ibu Dosen Teknik Mesin yang telah membimbing penulis; 7. Kepada seluruh staf/pegawai yang telah membantu penulis; 8. Teristimewa untuk orang tua penulis selalu memberikan doa, dorongan baik materi maupun spiritual;
9. Teman-teman dalam satu kelompok Tugas Akhir; 10. Seluruh teman-teman penulis dan telah senantiasa mendukung dan memberi semangat kepada penulis.
Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan disana-sini, oleh sebab itu penulis mengharapkan kriktik dan saran yang bersifat membangun agar laporan ini dapat menjadi lebih baik. Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak sebagai bahan masukan dan pertimbangan. Terima kasih. Medan,
Agustus 2014
Hormat Penulis,
Budiansyah Simbolon
NIM : 1105011019
(
)
Krismanto Simanjuntak
NIM : 1105011050
(
)
Muda Laksamana Lubis
NIM : 1105011058
(
)
Pedry Usikas Putra S
NIM : 1105011065
(
)
Rosida Silitonga
NIM : 1105011077
(
)
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ..................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ iii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iv KATA PENGANTAR ...................................................................................... ix DAFTAR ISI ..................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xv INTISARI ........................................................................................................ xvi ABSTRACT ...................................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1 A. Latar Belakang .............................................................................................. 1 B. Pembatasan Masalah ...................................................................................... 2 C. Tujuan ............................................................................................................ 2 D. Manfaat .......................................................................................................... 3 E. Teknik Pengumpulan Data ............................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI .......................................................................... 4 A. Pengertian Umum .......................................................................................... 4 1. Pengertian Es Krim ................................................................................... 4 2. Sejarah Es Krim ........................................................................................ 5 B. Konsep Dasar Perancangan ............................................................................ 5 C. Tahap – tahap Proses Perancangan ................................................................ 6 D. Dasar Perhitungan .......................................................................................... 8
BAB III PERANCANGAN .............................................................................. 18 A. Gambar Mesin dan Nama Komponen ............................................................ 18 1. Gambar Mesin ........................................................................................... 18
2. Nama – Nama Komponen Utama Pembuat mesin .................................... 19 B. Prinsip Kerja Mesin ........................................................................................ 21 C. Komponen Beserta Perhitungannya ............................................................... 22
BAB IV PEMBUATAN ................................................................................... 44 A. Daftar Bagian yang dibuat dan yang dibeli sudah jadi................................... 44 1. Daftar Bagian yang Dibuat dan Dibeli ....................................................... 44 2. Daftar Bagian yang Dibeli sudah Jadi ........................................................ 44 B. Proses Pembuatan Masing-masing Bagian yang Dibuat ................................ 45 C. Urutan Proses Perakitan ................................................................................. 50 D. Daftar Harga Pembuatan Rancang Bangun Mesin......................................... 52
BAB V OPERASI DAN PERAWATAN ......................................................... 57 A. Cara Kerja dan Proses Pengoperasian Mesin ................................................. 57 B. Perawatan dan Perbaikan Mesin..................................................................... 58 C. Analisa Kapasitas Produksi Hasil Uji Coba ................................................... 61
BAB VI PENUTUP ........................................................................................... 64 A. Kesimpulan .................................................................................................... 64 B. Saran ............................................................................................................... 64
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………... 65 LAMPIRAN GAMBAR
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Es krim ................................................................................................ Gambar 2.2. Flowcart dasar perancangan................................................................ Gambar 2.3. Skema Konsep Dasar Merancang ...................................................... Gambar 3.1. Mesin Pembuat Es Krim .................................................................... Gambar 3.2. Diagram Pemilihan Sabuk ................................................................. Gambar 3.3. Posisi Bantalan Pada Poros Penggerak ............................................. Gambar 4.1. Rangka ............................................................................................... Gambar 4.2 Poros pengaduk ................................................................................... Gambar 4.3 Dudukan Tabung ................................................................................ Gambar 4.4 Poros Perantara..................................................................................... Gambar 4.5 Tabung Luar Es Krim........................................................................... Gambar 4.6 Tabung Dalam Es Krim........................................................................ Gambar 4.7 Tutup Pemutar Es Krim ....................................................................... Gambar 4.8 Perakitan Mesin Pembuatan Es Krim ................................................. Gambar 4.9 Grafik Break Event Point ....................................................................
4 6 7 18 35 40 45 46 47 47 48 49 49 51 56
DAFTAR TABEL Tabel 2.1.
Klasifikasi bantalan gelinding serta karekteristiknya ................... 14
Tabel 3.1.
Faktor – factor V,X,Y dan Xo, Yo ................................................ 42
Tabel 4.1.
Daftar bagian yang dibuat ............................................................. 44
Tabel 2.4.
Daftar bagian yang dibeli sudah jadi............................................. 44
Tabel 4.3.
Daftar harga material..................................................................... 52
Tabel 4.4
Biaya pemakaian listrik .............................................................. 53
Tabel 5.1.
Waktu proses pembuatan ............................................................. 61
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1
Panjang sabuk V standard
Lampiran 2
Cara pemilihan sabuk
Lampiran 3
Diameter minimum puli yang diijinkan
Lampiran 4
Faktor koreksi K pada sabuk
Lampiran 5
Tabel bantalan bola gelinding
Lampiran 6
Pemilihan pasak
Lampiran 7
Faktor – faktor V, X, Y, dan X0 dan Y0
Lampiran 8
Kapasitas Daya yang Ditransmisikan
Lampiran 9
Faktor – faktor koreksi daya yang ditransmisikan fc
Lampiran 10
Macam - macam bantalan gelinding
Lampiran 11
Tabel baut
Lampiran 12
Tabel profil L
Lampiran 13
Cara Membuat Es Krim
INTISARI
Telah dirancang bangun sebuah mesin pembuat es krim yang nantinya dapat digunakan masyarakat, misalnya di industri rumah tangga, rumah makan, perseorangan dll. Dengan demikian, hal ini dapat membantu mereka dalam mengatasi masalah terhadap efisiensi waktu, dimana waktu yang dibutuhkan lebih singkat, produk yang lebih besar, sehingga mesin dirancang lebih efisien sekaligus meningkatkan produktifitas, mesin ini mampu membuat es krim dengan kapasitas 3 liter/proses. Tahapan yang dilakukan untuk melakukan pembahasan tugas ini antara lain dimulai dari melakukan perencanaan, perhitungan dan menetukan daya motor penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan mesin; melakukan perencanaan dan perhitungan komponen – komponen permesinan, antara lain: poros, sabuk, roda gigi, dan bantalan; memperoleh unjuk kerja mesin pembuat es krim (performance), serta membuat gambar teknik untuk rancang bangun. Hasil dari pembahasan ini adalah: daya motor yang digunakan = ½ HP,dengan putaran 1450 (rpm) dan tegangan 220 volt, 1 phase. Diameter poros perantara perangkat pembuat es krim adalah sebesar 25 (mm), dengan bahan ST37. Ukuran puli yang digunakan 12 inchi. Ukuran sabuk standar 56. Bantalan yang digunakan satu jenis yaitu single row contact ball bearing dengan no. 6004 dan diameter dalam 20 (mm) dengan umur 151732 jam. Uji performance mesin mampu membuat es krim dengan hasil 3liter/proses dengan waktu kurang lebih 1 jam . Kata kunci : Rancang Bangun, daya motor, komponen permesinan, uji performance
ABSTRACT
It has been designed to get up an ice cream making machine which can later be used by the community, for example in the home industry, restaurants, individuals etc.. Thus, it can assist them in overcoming the problem of the efficiency of time, where the time taken is shorter, larger product, so that the engine is designed more efficiently while enhancing productivity, these machines are capable of making ice cream with a capacity of 3 liters / process. Steps being taken to perform this task, among others, the discussion starts from planning, calculations and determine the motor power required to drive the machine; planning and calculation of components - machining components, such as shafts, belts, gears, and bearings; obtain performance machine ice cream maker (performance), as well as create engineering drawings for design. The results of this discussion are: motor power used = ½ HP, the 1450 rotation (rpm) and a voltage of 220 volts, 1 phase. The diameter of the intermediate shaft ice cream maker is 25 (mm), with ST37 material. Size 12 inch pulleys used. 56. standard belt size bearings used one type, single row angular contact ball bearing with contact no. 6004 and inside diameter 20 (mm) by age 151732 hours. Test performance machine capable of making ice cream with the results 3liter / process with a time of approximately 1 hour. Keywords: Design, motor power, machinery components, test performance
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi (Iptek) di zaman modern ini, maka manusia berusaha untuk menciptakan atau membuat suatu peralatan yang lebih efisien dan praktis yang dapat membantu bahkan menggantikan tenaga manusia dengan alat bantu yaitu berupa mesin. Es krim merupakan salah satu jenis makanan/minuman yang umum dijumpai di tengah – tengah masyarakat. Jenis makanan yang satu ini hampir disukai setiap kalangan usia. Rasanya yang manis dan teksturnya yang lembut menjadikan makanan ini hampir ada di setiap tempat seperti pasar tradisional, supermarket, lapangan olah raga, sampai – sampai hampir ada di depan setiap sekolah. Secara umum jenis es es krim yang paling sering kita jumpai di sekitar lingkungan adalah jenis yang kasar atau sering disebut hard ice cream dan proses pembuatannya pun masih secara manual dan tradisional yang dipakai dengan memasukkan bahan ke dalam wadah, kemudian wadah tersebut diputar manual dengan menggunakan tangan. Di sekeliling wadah diisi dengan es batu sebagai media pendingin. Dengan memutar secara konstan maka adonan tersebut akan mulai dingin dan menggumpal dan menjadi es krim. Bila dibuat es krim dalam kapasitar besar, maka proses pembuatan secara manual ini akan menyita banyak waktu dan tenaga untuk memutar wadah secara konstan. Untuk membuat pekerjaan lebih cepat dan efisien perlu dirancang sebuah mesin yang dapat menggantikan tenaga manusia untuk memutar wadah tersebut. Mesin pembuat es krim ini akan sangat efektif dalam membuat es krim dengan jumlah yang banyak. Wadah serta sistem pendinginannya tetap memakai sistem yang lama yaitu dengan wadah stainless steel yang dikelilingi dengan es batu. Dengan rekayasa konstruksi bangunan mesin yang dibuat sedemikian rupa, maka wadah tempat adonan es krim nantinya akan diputar dengan menggunakan
tenaga motor listrik. Dengan perancangan mesin tersebut diharapkan proses produksi hard ice cream ini akan lebih efektif dan efisien.
B. Pembatasan Masalah Karena luasnya permasalahan, penulis merasa perlu untuk membatasi masalah yang akan dibahas di dalam laporan ini, mengingat keterbatasan waktu, tempat, kemampuan dan pengalaman. Adapun hal – hal yang akan dibahas di dalam rancang bangun mesin pembuat es krim ini adalah : 1. Bagaimana prinsip kerja mesin pembuat es krim ? 2. Bagaimana perhitungan komponen utama mesin pembuat es krim ? 3. Bagaimana gambar kerja atau rancangan mesin pembuat es krim ? 4. Bagaimana perawatan mesin pembuat es krim ? 5. Bagaimana analisa biaya pembuatan mesin pembuat es krim ?
C. Tujuan Adapun tujuan rancang bangun mesin pembuat es krim ini adalah : 1. Mempermudah produksi es krim 2. Untuk menghasilkan produk es krim dengan tekstur yang lebih baik 3. Sebagai syarat menyelesaikan perkuliahan program D3 di Politeknik Negeri Medan.
D. Manfaat Manfaat dari pembuatan mesin pembuat es krim tersebut adalah sebagai berikut:
1. Sebagai suatu penerapan materi pelajaran /praktek yang diperoleh saat di bangku perkuliahan. 2. Dengan adanya mesin ini, diharapkan dapat membantu masyarakat terutama penjual es krim dalam menjaga dan meningkatkan produktifitasnya dalam pembuatan es krim 3. Membantu dan meningkatkan efektifitas dan efisiensi produksi.
E. Teknik Pengumpulan Data Adapun teknik pengumpulan data yang dilakukan dalam proses perancangan dan pembuatan mesin ini adalah sebagai berikut : 1. Melakukan bimbingan dengan dosen pembimbing dan berdiskusi dengan pihak – pihak yang mengerti dalam proses perancangan mesin pembuat es krim tersebut, 2. studi literature dengan mencari buku-buku yang ada dalam perpustakan kampus Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain dari luar yang berkaitan dengan perancangan mesin tersebut, 3. melakukan studi lapangan dengan mengamati dan melihat alat pembuat es krim yang ada, 4. melakukan diskusi dengan teman sekelompok dan teman sekelas, 5. pengambilan data dari internet.
