RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH LIMBAH IKAN BASAH UNTUK BAHAN PEMBUAT PELET IKAN HASIL PROSES FERMENTASI Dicky Ari Sandrawan 1) , Nur Husodo 2) , Budi Luwar 3) Jurusan D3 Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri, ITS Surabaya E-mail :
[email protected] 1) ,
[email protected] 2) 1) Mahasiswa Jurusan D-3 Teknik Mesin FTI-ITS 2) Pengajar Jurusan D-3 Teknik Mesin FTI-ITS 3) Pengajar Jurusan D-3 Teknik Mesin FTI-ITS ABSTRAK Melimpahnya limbah organic perikanan di Indonesia tidak disertai dengan pemanfaatan yang maksimal. Salah satu cara untuk pemanfaatannya yaitu untuk pelet ikan. Limbah tersebut dicacah lalu dicampur dan difermentasi. Namun masih sedikt mesin yang ada untuk pengolahan limbah dengan keadaan basah. Oleh karena itu perlu dilakukan perancangan dan perwujudan mesin pencacah ikan basah. Dari pengujian awal didapatkan data gaya untuk mengetahui daya, selanjutnya dilakukan perencanaan dan perhitungan elemen mesin pulley, belt, poros, pasak dan bantalan. Setelah selesai maka dapat diketahui kinerja mesin pencacah ikan basah ini. Hasil dari pengujian didapatkan bahwa mesin dapat bekerja dengan baik. Daya yang digunakan 2,92 HP dan gayanya 99,07 N. Kata kunci : pencacah, belt, pulley, poros, ikan basah, pisau horizontal PENDAHULUAN Keadaan nyata limbah organic di Indosesia yaitu me limpah namun kurang termanfaatkan. Limbah organik seperti tripang, kulit kerang, ikan kecil (kering dan basah) yang tak terjual dapat diolah menjadi pelet setelah diolah dengan proses fermentasi. Untuk menuju proses tersebut maka ikan kecil (kering maupun basah) harus dihancurkan terlebih dahulu. Limbah organic yang telah halus tersebut dicampur dengan bahan lain untuk selanjutnya difermentasi. Tujuan fermentasi pada proses pembuatan pelet ini adalah usaha layaknya pengkondisian makanan yang dicerna dalam tubuh hewan ruminansia (sapi, kambing dsb), untuk mendapatkan kualitas makanan yang sama dengan yang ada diperut hewan ruminansia tersebut, namun dilakukan diluar tubuh hewan itu. Baru setelah fermentasi selesai dapat dicetak sesuai kebutuhan dengan mesin cetaknya. . Pada ikan yang telah halus tersebut diharapankan dapat menjadi bahan baku yang baik untuk pelet ikan. Oleh karena itu diperlukan mesin untuk mencacah ikan tersebut. Seperti dilansir shnews.co, Indonesia memiliki wilayah laut sekitar 5,8 juta kilometer persegi namun tingkat pemanfaatan sumber daya perikanan masih belum optimal. Hal tersebut banyak kita jumpai di daerah pesisir pantai dan perkampungan nelayan. Juju bandung [2013] mengatakan bahwa dengan pengelolaan yang bijak sampah organik dapat menghasilkan berbagai produk yang berguna bagi lingkungan serta bagi manusia seperti kompos dan pakan ternak. Menyadari keuntungan tersebut maka mulai munculnya kesadaran masyarakat seperti adanya bank sampah, kelompok pemerhati lingkungan dan banyak unit dagang kecil yang
mengolah limbah tersebut. Dalam kasus fermentasi menurut Abdul azis [2013] mengatakan bahwa dengan fermentasi, kadar protein meningkat sampai 8%. Kadar protein tersebut berasal dari organism kecil yang mengubah bahan yang difermentasi menjadi protein dengan mengikat nitrogen bebas di udara. Pembuatan pelet dengan metode fermentasi tersebut sangat murah dan berguna. Dhita novi [2011] setuju dengan hal tersebut bahwa pelet buatan dari limbah organic dapat meningkatkan konsumsi pakan, dan meningkatkan kadar energi metabolism ikan karena keseimbangan zat-zat nutrisi yang terkandung dalam komposisinya. Pelet buatan sendiri juga ekonomis dan dapat mengurangi limbah di masyarakat. Prinsip pisau potong horizontal sebelumnya terdapat dalam Tugas Akhir “mesin pencacah enceng gondok” oleh Putra Teguh Sitompul [2006]. Hasil yang didapat mendekati perencanaan awalnya yakni 286,2 kg/jam dengan perencanaan awal sebesar 300 kg/jam. Ignatius Stevie [2012] da lam rancangannya “mesin penggiling limbah ikan menjadi tepung ikan dengan kapasitas 118,8 kg/jam” dengan menggunakan pisau pemukul hammer mampu menghasilkan tepung ikan dengan kapasitas tersebut. Hambatan yang ada yaitu pada ikan karena harus dikeringkan terlebih dahulu minimal 6 jam. Untuk pengembangan selanjutnya, penulis menyarankan agar menambah jarak antara alas tabung dengan jarak pisau pemukul hammer dan mensiasati agar mudah dipindahkan namun tanpa mengurangi kinerjanya. Syam abdirrizal [2010] dalam rancangannya “peralatan proses produksi pelet ikan dengan kapasitas 2 ton/jam” menggunakan 3 mesin yang berprinsip mixer, hammer mill, dan extruder. Rangkaian dengan 3
mesin tersebut memiliki ukuran yang cukup besar, mengingat kapasitas yang dihasilkan juga besar dan digunakan pada industry menengah. Mesin pencacah ikan basah ini menggunakan konsep pisau potong horizontal untuk mencacah bahan baku dengan kondisi benar – benar basah maupun dengan kondisi banyak air. Fungsi utamanya yaitu mencacah namun juga dapat digunakan sebagai mixer. Desain pisau yang dapat dilepas dan diganti akan memudahkan dalam berbagai kebutuhan. Singkatnya, dua fungsi dalam satu alat akan meningkatkan nilai ekonomis dan produktifitas. Pemakaian pisau dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Untuk kedepan fungsinya akan lebih beragam sesuai dengan pisau yang digunakan. DASAR TEORI Elemen mesin yang direncanakan dalam rancang bangun antara lain poros, pulley, belt, bantalan, daya dan gaya.
buah pulley yaitu pulley penggerak dan pulley yang akan digerakkan. Panjang Belt π
1
L = 2C + ( d2 – d1 ) + 4𝐶𝐶 ( d2 – d1 )2 2
Untuk rekalkulasi perhitungan terhadap panjang belt untuk menentukan jarak antar sumbu poros pulley
C=
𝑏𝑏+ �𝑏𝑏 2 − 8 ( d2 – d1 )2 4
Dimana : b : L – 𝜋𝜋 (R1 + R2) L : panjang belt (mm) c : jarak antara pulley (mm) D1 : diameter pulley penggerak (mm) D2 : diameter pulley yang digerakkan (mm) Sudut Kontak
Poros Poros adalah salah satu komponen dari elemen mesin yang memiliki fungsi penerus daya dan mendistribusikannya melalui elemen mesin lainnya missal pulley. Untuk dapat menentukan diameter poros tersebut, maka perlu diketahui tegangan yang diterima atau yang ditimbulkan oleh mekanisme yang terpasang pada poros, seperti tegangan bending, torsi, tegangan kombinasi antara bending dan torsi. Kemudian dicari tegangan resultan terbesar dari setiap titik pada poros. Momen torsi
𝑃𝑃
Mt = 63000 𝑛𝑛
Dimana : Mt : Momen Torsi yang terjadi dalam (Ibin) P : Daya yang ditransmisikan dalam (HP) n : utaran yang terjadi dalam (rpm) Diameter poros 16 2 𝑀𝑀𝑀𝑀 2 + 16 2 𝑀𝑀𝑀𝑀 2
D>�
π2 (
𝐾𝐾𝐾𝐾 .𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 2 ) 𝑁𝑁
Gambar 1. Sudut Kontak
Sin α =
R2 – R1 𝑐𝑐
Dimana : R : jari-jari pulley (mm) c : jarak antara sumbu poros (mm) Kecepatan Keliling 𝜋𝜋 .𝐷𝐷.𝑛𝑛
𝑣𝑣 = 60𝑥𝑥1000 (m/s)
Dimana : V : Kecepatan keliling (m/s) d : Diameter pulley motor (mm) n : Putaran motor listrik (rpm) Gaya yang akan dipindahkan (Frated) 102 . 𝑁𝑁
Dimana : Mb : Momen bending total Mt : Momen Torsi total Ks : Koefisien Konversi dari tegangan tarik ke geser Syp : Tegangan Yield Strength N : Angka Keamanan
Frated =
Pulley dan Belt Belt termasuk alat pemindah daya yang cukup sederhana yaitu cukup terpasang pada dua
Dimana : Frated : Gaya keliling yang timbul ß : Overload faktor ( 1,2 – 1,5 )
𝑣𝑣
Dimana : N = Daya motor (kW) V = Kecepatan keliling (m/s) Gaya Akibat Overload
Fefektif = β .Frated
Tegangan yang Timbul Akibat Beban
σ d = 2 ⋅ϕ o ⋅σ o Dimana : Φo : Faktor tarikan ( 0,7 – 0,9 ) Σo : Tegangan awal untuk belt datar 18 kg/cm2 sedangkan untuk V belt 12 kg/cm2 Dari tegangan yang timbul,akibat beban maka akan dicari jumlah belt 𝐹𝐹𝑒𝑒
Z = 𝜎𝜎
𝑑𝑑 . 𝐴𝐴
Dimana : Z = Jumlah Belt A = Luasan Σd = Tegangan yang timbul akibat beban Tegangan Maksimum
σ max
Fe h v2 = σo + + Eb +γ Dmin 2⋅ z ⋅ A 10 ⋅ g
Dimana : Σmax = Tegangan maksimal yang dihasilkan (kg/cm2) σ0 = Gaya awal, besarnya ≤ 12 kg/cm2 Fe = Gaya keliling (kg) Z = Jumlah belt A = Luas penampang belt (cm2) Eb = Modulus elastisitas belt (kg/cm2) h = Tinggi belt (mm) Dmin = Diameter minimum pulley (mm) Γ = Berat jenis belt (kg/dm3) v = Kecepatan keliling (m/s2) g = Gravitasi (m/s2) Daya dan Momen Perencanaan
𝑃𝑃𝑑𝑑 =𝐹𝐹𝑐𝑐 . P(KW)
Dimana : Pd = Daya Perencanaan (KW) FC = Faktor Koreksi P = Daya yang ditransmisikan (KW)
𝑇𝑇= 9,74.105 .
𝑃𝑃𝑑𝑑 𝑛𝑛
(kg.mm)
Dimana: T = Torsi (kg.mm) Pd = Daya Perencanaan (kW) n = Putaran (rpm)
N base 3600 ⋅ u ⋅ X
= Kecepatan per satuan panjang (putaran/detik) V/L, → v = Kecepatan (m/s); L = Panjang belt(m) X = Jumlah pulley yang berputar (buah) m = Jenis belt (8 untuk belt jenis V-belt) Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu pada poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak – balik dapat berlangsung secara halus, aman dan awet. Klasifikasi bantalan : • Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros a. Bantalan luncur b. Bantalan gelinding • Berdasarkan arah beban terhadap poros a. Bantalan radial b. Bantalan aksial c. Bantalan gelinding khusus Dalam perencanaan ini akan digunakan jenis bantalan gelinding (rolling bearing) karena bantalan ini mampu menerima beban radial maupun axial relative lebih besar. Bantalan menerima beban kombinasi antara beban radial (Fr) dan beban aksial (Fa), serta pada suatu kondisi ring dalamnya, sedangkan ring luarnya yang berputar, sehingga beban ekivalent (P) sebagai berikut :
P = Fs ( X . V . Fr + Y . Fa) Dimana : X = Faktor beban radial V = Faktor putaran; ring dalam yang berputar V = 1, jika ring luar yang berputar V = 12 Y = Faktor beban radial Fr = Beban radial Fa = Beban axial Fs = konstanta kondisi beban V = Konstanta kondisi beban - 1,0 untuk beban rata - 1,7 untuk beban berat Harga X dan Y dapat dicari dengan tabel F (Sularso, Perencanaan Elemen Mesin, 2002) X : Konstanta radial Y : Konstanta axial Jika beban radialnya jauh lebih besar daripada beban aksial, maka
P = Fs ( V . Fr )
Umur Belt
H=
U
m
σ fat (jam) σ max
Dimana : H = Umur belt (jam) Nbase = Basis dari fatigue test, 107 cycle σfat = Fatigue limit (90 kg/cm2 untuk V-belt) σmax = Tegangan max. dari operasi belt (kg/cm2)
Pada bantalan juga terdapat daya yang hilang karena torsi gesekan dengan rumus : 𝑇𝑇 .𝑛𝑛
𝑓𝑓 .𝐹𝐹𝐹𝐹 .𝑑𝑑 .
Hp = 63000 = 126 .059 hp (Kw)
Dimana : Hp = da ya yang hilang karena torsi gesekan (hp) n = putaran poros (rpm)
d = diameter lubang bantalan (m) Fr = gara radial bantalan (N) f = koefisien gesek Umur Bantalan Pada Perhitungan bantalan akan didapat harga Co dan C yang tergantung dari diameter lubang, seri dimensi, dan jenis bantalan. Data untuk bantalan terdapat pada tabel F, pada lampiran. b
6
C 10 L10 = P 60 ⋅ n p .
Dimana : L10 = Umur Bantalan (jam kerja) C = Beban Dinamis (lbf) P = Beban Equivalen (lbf) B = Konstanta , dimana 3 untuk ball bearing dan 0,3 untuk roller bearing np = Putaran (rpm) Pasak Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian – bagian mesin seperti roda gigi, sprocket, pulley, kopling, dll.. Nilai factor keamanan pada pasak adalah : • N = 1 untuk torsi yang tetap atau konstan • N = 2,5 untuk beban kejut kecil atau rendah • N = 4,5untuk beban kejut yang besar terutama dengan bolak balik. Untuk ukuran pasak disarankan lebarnya kurang lebih 25% s ampai 30 % d ari diameter poros, dan panjangnya kira – kira 0,75 s/d 1,5 kali diameternya. Tinjauan Terhadap Tegangan Geser ( τ S )
| τ S |=
K s ⋅ Syp N
Maka : K s ⋅ Syp 2 ⋅T ≥ N D ⋅W ⋅ L
L≥
2 ⋅T ⋅ N Ks ⋅ Syp ⋅W ⋅ D
Dimana : N = nilai keamanan pasak Nilai Syp = berdasar tabel properti bahan Tinjauan Terhadap Tegangan kompresi
σC =
F 2T 4 ⋅T = = A 0,5 ⋅ W ⋅ L ⋅ D W ⋅ L ⋅ D
Dimana : W = lebar pasak L = panjang pasak Syarat yang harus dipenuhi untuk keamanan :
4 ⋅ T ≤ Kc ⋅ Syp , N W ⋅L⋅D
maka :
L≥
4 ⋅T ⋅ N Kc ⋅ Syp ⋅W ⋅L ⋅ D
Perhitungan Daya Momen Inersia Bentuk silinder :
𝑇𝑇
F = 0,5 .𝐷𝐷
Dimana : F = Gaya pada pasak (kgf) T = torsi (kgf.mm) D = diameter poros (mm) Gaya pada pasak menimbulkan gaya geser sebesar : 𝐹𝐹
τ S = 𝐴𝐴 =
2 ⋅T . D ⋅W ⋅ L
Dimana : τ S = Tegangan geser (Pa) W = lebar pasak (mm) L = panjang pasak Mengingat factor keamanan maka nilai tegangan geser pasak harus lebih kecil dengan nilai tegangan ijin geser pada pasak.
1
1
Ixx = Iyy = 12 𝑚𝑚 (3𝑟𝑟 2 + ℎ 2 ) ; Izz = 2 𝑚𝑚 . 𝑟𝑟 2 1
Izz = 2 ρ . V . 𝑟𝑟 2
Dimana : ρ = massa jenis beban (kg/𝑚𝑚3 ) π V = volume (4 𝐷𝐷2 𝑡𝑡) ; (𝑚𝑚3 ) r = jari – jari (m) Kecepatan Sudut
ω=
2.𝜋𝜋 .𝑛𝑛 60
(rad/second)
Dimana : ω = Kecepatan sudut (rad/sec) n = Putaran kecepatan (rpm) Torsi
T = I. α atau
T=F.r Dimana : T = torsi yang terjadi pada komponen (Nm) I = momen inersia (kg.𝑚𝑚2 ) α = percepatan sudut (rad/𝑠𝑠 2 ) F = Gaya yang terjadi r = jari – jari (tergantung torsi yang dicari)
T=
𝑃𝑃 . 63000 𝑛𝑛
Dimana : P = daya yang dibutuhkan (HP) T = torsi yang terjadi (Nm) n = putaran yang terjadi (rpm)
P=
𝑇𝑇 . 𝑛𝑛
63000
Gambar 2. Flowchart penulisan tugas akhir
METODOLOGI Flowchart Langkah – langkah yang dilakukan dalam pembuatan Tugas Akhir ini ditempuh dalam beberapa tahap antara lain dapat dilihat pada flow chart.
Gambar 3. Desain alat PERHITUNGAN Berikut membahas perhitungan pencacah ikan basah menggunakan sistem transmisi pulley dan belt Daya Motor Daya untuk menggerakkan mesin (P1)
P1 = T . ω
= 2,04 Nm . 272,27 rad/s = 555,43 watt = 0,74 HP Dimana : T = torsi (Nm) = Ftanpa beban . rpulley = 46,06 N . 0,0445 m = 2,04 Nm ω = kecepatan sudut (rad/s) = =
2π . 𝑛𝑛
60 2π . 2600 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 60
= 272,27 rad/s
Daya untuk mencacah ikan basah (P2)
Panjang belt
P2 = T . ω
L = 2C + π (r1 + r2) +
= 4,4 Nm . 272,27 rad/s = 1197,9 watt = 1,6 HP Dimana : T = torsi (Nm) = Fbeban penuh . rpulley = 99,07 N . 0,0445 m = 4,4 Nm ω = 272,27 rad/s
(𝑟𝑟2 − 𝑟𝑟1 )2 𝐶𝐶
L = 2 . 407 mm + π (44,5 + 44,5) +
(44,5 – 44,5)2 𝐶𝐶
= 1093,6 mm Dari table Dimensi Belt C3 dapat dipilih belt dengan panjang 1120 mm. Pemilihan belt
Dimana : β = factor beban lebih Ptotal = β (P1 + P2)
Dari Diagram pemilihan V belt dan koreksinya (lampiran C1) didapet jenis V belt yang sesuai adalah tipe B. Dari table C3 tentang dimensi V belt diketahui : Lebar (D) = 17 mm Tebal (h) = 10,5 mm Luasan (A) = 1,38 mm
Pm = 1,25 (0,74 + 1,6) = 2,92 HP
Kecepatan keliling belt
Daya total yang digunakan pada mesin pencacah
Pm = β . Ptotal
Dalam aplikasinya dipakai daya sebesar 2,92 HP
V=
Pulley dan Belt Data – data berikut diambil dari perhitungan sebelumnya : • Torsi yang ditransmisikan (T) = 2,04 Nm • Putaran pulley yang digerakkan(n) = 2600 rpm Data yang direncanakan : • Jarak sumbu antar poros (C) = 407 mm • Putaran pulley penggerak (n) = 2600 rpm
=
π . 𝑑𝑑
60
π . 0,089 . 2600
Gaya tarik efektif Perhitungan gaya yang dipindah dari pulley penggerak ke pulley yang digerakkan sebesar 2,92 HP = 2,17 KW
Diameter pulley penggerak
Daya dan Momen Perencanaan Dari tabel C9 dipilih faktor koreksi ( F dengan nilai 1,5.
Pd = Fc . p Dimana : Pd = daya perencanaan Fc = factor koreksi, pada table C9 P = daya total Pd = Fc . p = 1,5 . 2,92 = 4.38 hp Momen torsi pulley : Pd Tpulley = 716200 . 𝑛𝑛
4.38
= 716200 . 2600
= 1206,5 kg.mm
c
)
60
= 12,11 m/s
Frated =
Digunakan perbandingan pulley 1 : 1 de ngan diameter 89 mm
. 𝑛𝑛
=
102 .𝑃𝑃 𝑣𝑣
kgf
102 . 2,17 12,11
kgf
= 18,3 kgf = 179, 5 N Gaya keliling
Fe =
T r
1206,6 kg / mm 50mm = 24,13 =
Gaya overload faktor
Fefektif = β . Frated
= 1,3 . 13,8 kgf = 16,56 kgf
Dimana : β = 1,3
Tegangan maksimum yang dibutuhkan ( σmax )
Rumus dimensi pulley :
Dari table C10 dipilih bahan belt dari Rubber canvas yang diketahui γ = 1,25kg/dm3 dan nilai modulus elastisitas ( Eb ) = 800 kg/cm2.
Dout = D + 2 ⋅ c
Fe h v2 =σo + + Eb +γ 2⋅ Z ⋅ A D 10 ⋅ g
σ max
= 12kg / cm 2 + 1,25kg / dm3
B = (Z − 1)⋅ t + 2 ⋅ s
2
24,13.kg / mm 10,5mm + 800kg / cm 2 + 2 2 ⋅ 2 ⋅1,38cm 89mm
12,112 m / s 10 ⋅ 9,8m / s 2
= 106,34kg / cm 2
=
Dout = 89 + 2 ⋅ 5
v
= 99 mm
L
Diameter dalam pulley
Din = 99 − 2 ⋅16
12,11 𝑚𝑚 /𝑠𝑠 1,093 m
= 67 mm
=11,07 putaran/detik
Lebar pulley
B = (2 − 1)⋅ 20 + 2 ⋅12,5
Umur belt
H =
N base 3600 ⋅ u ⋅ X
σ fat σ max
m
= 45 mm Sudut kontak
Dimana : H = Umur belt ( jam ) Nbase = Basis dari fatigue test (107) ( cycle ) σmax = Tegangan belt (kg/cm2 ) X = Jumlah pulley yang berputar (buah ) u = Kecepatan per satuan panjang (put/det) = Fatigue limit 90 kg/cm2 untuk ( V-belt) σfat m = Jenis belt (8 untuk jenis V-belt)
N base H = 3600 ⋅ u ⋅ X
Dimana : Dout = Diameter luar pulley (mm) Din = Diameter dalam pulley (mm) B = Lebar pulley (mm) Z = Jumlah pulley Diameter luar pulley
Jumlah putaran belt
U=
Din = Dout − 2 ⋅ e
σ fat σ max
D2 − D1 ⋅ 60 0 C 89 − 89 0 = 180 − ⋅ 60 0 250
α = 180 0 −
= 180°
Gaya yang diteruma poros pulley
FR =
m
90 kg / cm 2 10 7 = 3600 ⋅11,07 put / det ⋅ 2 106,34kg / cm 2 = 32, 92 hari Dimensi pulley Dari table C11 didapat data sebagai berikut : e = 16 mm c = 5 mm t = 20 mm s = 12,5 mm φ0 = 340 – 400
8
Fe
ϕ0
⋅ sin
α 2
Dimana : FR = Gaya yang diterima pada poros pulley Fe = Gaya keliling pada belt φ0 = Pull factor (mempunyai nilai 0,7) α = sudut kontak
FR =
24,13kg / mm 2 180 o ⋅ sin 0,7 2
= 34,4 kgf
• Potongan I
Poros Data dari perencanaan sebelumnya : Mporos = 1,5 kg Dpulley = 89mm Mpulley = 2 kg daya = 1,03 hp Mpisau = 0,3 kg Fporos = 4,16 kgf (hasil percobaan) = 40,76 N X1 = 230 mm = 0,23 m X2 = 280 mm – 230 mm = 50 mm = 0,05 m Distribusi beban pada poros • Reaksi tumpuan
Gambar 5 Fbd poros potongan I +ΣFx 1 = 0 F1’ – F2’ – v = 0 V = F1’ – F2’ =0 ↑+ΣFy 1 = 0 - Wpisau - Wporos – N = 0 N = - Wpisau - Wporos = - 2,94 - 14,7 = - 17,64 N (↑) ↻ +Σ𝑀𝑀1 = 0 F1’ (x1) – F2’ (x1) + M1 = 0 M1 = - F1’ (x1) + F2’ (x1) x1 = 0 x1 = 0,23 m Gambar 4. Reaksi tumpuan ←+ΣFz = 0 - F1’ + F2’ + AH + Fporos = 0 AH = F1’ – F2’ - Fporos = - Fporos = 40,76 N ↑+ΣFy = 0 - Wpisau - Wporos - Wpulley + Av = 0 Av = 2,94 + 14,7 + 19,6 = 37,24 N
| M1 = 0 | M1 = 0
maka : M1 = - F1’ (x1) + F2’ (x1) = - 40,76 . 0,23 + 40,76 . 0,23 = 0
Diameter poros
• Potongan II
S yp N
≥
16 M B 3 π ⋅D
2
16.T + 3 π ⋅D
2
S yp |σmax| =
N
|σmax| ≥ σmax Berdasarkan perhitungan sebelumnya diketahui Mb = 2,03 Nm = 17,9 lb.in 60.000 psi (dengan bahan CB-30e
Syp = Gambar 6 Fbd poros potongan II +ΣFx 2 = 0 F1’– F2’ – AH – v = 0 v = F1’– F2’ – AH = - AH (→) = - 40,76 N (→) ↑+ΣFy 2 = 0 - Wpisau – Wporos - N = 0 N = - Wpisau – Wporos = - 2,94 - 14,7 = -17,64 N (↑) ↻ +Σ𝑀𝑀2 = 0 - F1’ (x1 + x2) + F2’ (x1 + x2) – AH (x2) + M2 = 0 M2 = F1’ (x1 + x2) - F2’ (x1 + x2) + AH (x2) = -AH (x2) x2 = 0 x2 = 0,05 m
| M2 = 0 | M2 = - AH . x2
M2 = -AH (x2) = - 40,76 N . 0,05 m = - 2,03 Nm Momen bending
Mmax = √𝑀𝑀𝑀𝑀 2 + 𝑀𝑀𝑀𝑀 2
Dimana : Mz2 = 0; karena momen yang bekerja hanya pada sumbu x Maka : Mmax = √𝑀𝑀𝑀𝑀 2 = 2,03 Nm
stainless steels) Untuk T, dapat dicari dengan rumus berikut : T
= =
63000.hp rpm
63000.1,03 2600
= 24,95 lb.in Direncanakan bahan menggunakan CB-30e stainless steels; N = 4 S yp N
≥
16 M B 3 π ⋅D
2
16.T + 3 π ⋅D
2
16 .17,9 2 16 .24,95 2 60.000 � � � ≥ �� + 𝜋𝜋 . 𝐷𝐷3 𝜋𝜋 . 𝐷𝐷3 4
82024,96 159360,64 15.000 ≥ � 2 6 + 𝜋𝜋 . 𝐷𝐷 𝜋𝜋 2 . 𝐷𝐷6
15.0002 ≥
𝐷𝐷6 ≥
𝐷𝐷6 ≥
82024,96 + 159360,64 𝜋𝜋 2 . 𝐷𝐷6
82024,96 + 159360,64 𝜋𝜋 2 . (15.000)2
241385,6 𝜋𝜋 2 .225000000
𝐷𝐷 ≥ 6√0,000108 𝐷𝐷 ≥ 0,21 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐷𝐷 ≥ 5,54 𝑚𝑚𝑚𝑚
Dari perhitungan diatas maka diameter poros digunakan adalah 25, 29, 40, dan 42 mm (lebih besar dari D minimum).
Gaya pada pisau
τ =
𝑉𝑉 . 𝑄𝑄
b
𝐼𝐼 . 𝑡𝑡
Dari persamaan diatas, didapat persamaan lain : T.c =
Rumus umur bantalan :
𝑉𝑉.𝑄𝑄 𝑡𝑡
Dimana: T = 4 . Fpulley . Rpulley = 4. 40,76 N . 0,007 m = 1,14 Nm C = Rporos = 7 mm = 0,007 m Untuk I, dapat diketahui dengan rumus berikut : 𝜋𝜋
I = 64 𝐷𝐷4 𝜋𝜋
= 64 0,0144 𝑚𝑚
= 0,1 . 10-8
Subtitusi :
τ =
=
𝑇𝑇 . 𝑐𝑐 2
𝐼𝐼
1,14 2
0,1 .10−8
= 302268446 pa = 302268,4 Kpa Bantalan Gaya radial bantalan
𝐹𝐹𝑟𝑟 = �(𝐹𝐹ℎ )2 + (𝐹𝐹𝑣𝑣 )2
Pada poros ini tidak terdapat gaya horizontal, maka Fh = 0 𝐹𝐹𝑟𝑟 = �(𝐹𝐹𝑣𝑣 )2 Fr = 𝐹𝐹𝑣𝑣 = 17,64 N Umur bantalan diketahui diameter poros 29 mm, maka dipilih bantalan no. 6206 jenis ball - single row (tabel F, lampiran 1). Dari pemilihan tersebut didapat data sebagai berikut : D = 62 mm B = 16 mm Co = 2320 lb C = 3350 lb Data sebelumnya, V = 1 (untuk ring dalam yang berputar) b = 3 (untuk bantalan gelinding) i = 1 (jumlah deret) Fs = 1,5 n = 2600 rpm
6 C 10 . L10 = P 60.n
Pertama – tama, cari nilai P P = V. Fr = 1. 17,64 = 17,64 N = 3,9 lbf Maka :
L10
3
10 6 3350 = . 3,9 60.2600
= 4055158019 jam kerja
Pasak Pada perencanaan pasak bahan yang digunakan adalah ST37 dengan diameter poros 30 mm sehingga didapat data sebagai berikut : Syp = Tegangan ijin bahan yang digunakan ST 37 yang memiliki nilai 21,46 kg/mm W = Lebar Pasak nilai 6,35 mm ( dari tabel E3 ) N = Angka Keamanan = 3 ( dari tabel G ) Ks = Kapasitas Tegangan Geser ( 0,6 ) Kt = Kapasitas Tegangan Kompresi ( 1,2 ) T = Momen torsi poros (4,4Nm = 448,67 kgf.mm) Panjang pasak pada poros berdasarkan tegangan geser K 2.T τ = = s W .L.D N 2.T .N L≥ W .D.K s .S yp
≥
penghubung
2.448,67.3 6,35.25.0,6.21,46
≥ 1,31mm
Panjang pasak pada poros berdasarkan tegangan kompresi
τc = L≥ ≥
K .S 4.T = c yp H .L.D N
4.T .N W .D.K s .S yp 4.448,67.3 6,35.25.1,2.21,46
≥ 1,31mm
penghubung
Hasil percobaan Hasil percobaan dengan ikan basah Bahan
Berat
Air
Waktu
Fbeban
Satu ikan
50 gr
-
-
Udang kecil Ikan kecil campuran
5 kg
1,8 lt 2,1 lt
2 menit
4,16 kgf 6,5 kgf 10,1 1 kgf
5,6 kg
3 menit
Ftanpa beban
PENUTUP Dari perhitungan dan analisa gaya yang terjadi serta pemilihan bahan yang digunakan maka dapat disimpulkan perhitungan mesin pencacah sebagai berikut : Pulley dan belt a. Pulley • Diameter pulley = 89 mm • Lebar pulley = 45 mm b. Belt Tipe yang digunakan : B • Bahan = Rubber canvas • Lebar (D) = 17 mm • Tebal (h) = 10,5 mm • Luasan (A) = 1,38 mm • Umur Belt = 32,92 hari Poros • Bahan • Diameter poros • Gaya pisau
2.
4,7 kgf 4,7 kgf 4,7 kgf
= CB-30e stainless steels = 25, 29, 40, 42 mm = 302268,4 Kpa
Bantalan Bantalan yang digunakan adalah bearing jenis gelinding (ball bearing – single row – deep groove) dengan data – data sebagai berikut : d = 30 mm D = 62 mm B = 16 mm = 2320 lb Co C = 3350 lb Umur bantalan = 4055158019 jam kerja
3.
DAFTAR PUSTAKA
1. Deutschman, Aaron D, Walter J Michels,
2. 3. 4.
5.
6.
7.
8.
Daya Motor Daya motor yang digunakan sebesar 2,92 HP dengan putaran sebesar 2600 rpm.
9.
SARAN
10. 11.
Adapun saran untuk pengembangan lebih lanjut yaitu : 1. Selisih jarak antara panci dan alas panci masih membuat bahan dapat merembes keluar saat proses pencacahan sehingga
losses sering terjadi. Kecepatan losses tersebut tergantung dari kekentalan hasil cacahan, semakin kental maka semakin banyak yang merembes keluar. Pengembangan pisau untuk fungsi mixer akan menambah efisiensi dalam produksi dengan dua fungsi dalam satu alat. Desain panci dibuat agak melengkung kebawah agar memiliki gaya sentrifugal yang membuat hasil cacahan dapat naik turun saat proses pencacahan .
Charles E Wilson. 1975. Machine Design Theory and Practice. New York : Macmillian Publishing Co, Inc. Sularso, Suga, Kiyokatsu. 1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin 10th edition. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. C, Hibbeler R. 2000. Engineering Mechanics Dynamics. New York : Prentice Hall. Sitompul, Putra Teguh. 2010. Rancang Bangun Mesin Pencacah Enceng Gondok dengan Kapasitas 300 KG/Jam : Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Abdul aziz (2013), Mengapa harus fermentasi?, http://mahakam.biz/biocatfish/mengapa-harusfermentasi/, diunduh hari jum’at, 17 januari 2014, jam 22.43 Juju bandung (2013), mengolah sampah organic secara sederhana, http://jujubandung.biz/2013/05/21/mengelolasampah-organik-secara-sederhana/, diunduh hari jum’at, 17 januari 2014, 23.12 Ditha Novi Anggraini , (2011), pakan unggas berupa pelet, http://dithanoviub.blogspot.com/2011/10/pakan-unggasberupa-pellet.html, diunduh hari sabtu , 18 januari 2014, 00.21 http://nurullathifah.wordpress.com/2011/07/07 /limbah-organik-anorganik-dan-b3/ http://www.mesinpertanian.com/Mesin_Giling _Limbah_Ikan,_Ayam,_Daging_Mesin_Pengg iling_Besar.html http://palwa.webs.com/ http://www.briggsandstratton.com/us/en/engin es/push-mower-engines/450series#specifications
