RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH BOTOL MINUMAN PLASTIK KAPASITAS 15 KG/JAM LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3
Spesialisasi Perawatan dan Perbaikan / Produksi Program Studi Teknik Mekanik
Oleh DARWIN S.P. PASARIBU
NIM : 1105012116
ILHAM DANI S
NIM : 1105012139
SAMUEL REYNALD LUMBANTORUAN
NIM : 1105012182
WILLY BENTO MANULLANG
NIM : 1105012194
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberi rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua khususnya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini berjudul: “ Rancang Bangun Mesin Pencacah Botol Minuman Plastik ( Kapasitas 15 Kg/jam)” diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Pada laporan tugas akhir ini dibahas mengenai cara kerja mesin pencacah botol minuman plastik,perhitungan daya, pencacahan, serta cara perawatan dan perbaikan. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis banyak menemukan kesulitan, namun berkat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak berupa material, spiritual, informasi maupun segi adminitrasi hingga semua masalahmasalah tersebut dapat diatasi. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarny kepada :
1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mekanik; 3. Joni Indra, S.T., M.T., Kepala Program Studi Teknik Mekanik; 4. Ir. Gidion Sembiring, M.T., Dosen Pembimbing yang telah banyak membimbing penulis dalam penyusunan tugas akhir; 5. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Rekan - rekan satu tim tugas akhir : Darwin S.P Pasaribu,Willy Bento Manullang, Ilham dani, dan Samuel Reynal Sihombing; 7. Kedua orang tua penulis yang selama ini selalu mendoakan penulis dan memberikan dukungan dalam penyelesian Tugas Akhir ini; 8. Bapak Juliono dan Ibu Agus Sriharianti pemilik
bengkel las,sebagai
tempat pembuatan perancangan mesin,dan memberikan dukungan dan bimbingan kepada penyusun.
iv
9. Dan semua pihak yang turut membantu memberikan bantuan dan dorongan kepada penulis.
Meskipun penulis berusaha semaksimal mungkin, penulis menyadari bahwa laporan ini masih terdapat kesalahan, baik teori maupun penyajian. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak sehingga menjadi masukan agar dapat lebih baik dikemudian hari.
Medan, 28 Agustus 2014 Hormat Penulis,
Darwin S.P Pasaribu
(
)
(
)
Samuel R Lumbantoruan (
)
NIM. 1105012116
Ilham Dani S NIM. 1105012139
NIM. 1105012182
Willy Bento Manullang
(
)
NIM. 1105012194
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……….................................................................
iv
DAFTAR ISI ………................................................................................
vi
DAFTAR TABEL ………........................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………
ix
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………….……………
x
INTISARI …………………………..………………………….………… xii ABSTRACT ……….................................................................................... xiii BAB I PENDAHULUAN ………………………….……………………. 1 A. Latar Belakang …………………………..…………...………... 1 B. Perumusan Masalah .................................................................... 4 C. Dasar Perancangan …………………………………………….. 4 D. Tujuan Perancangan ..…………………………...……….…....... 5 E. Manfaat Tugas Akhir………………………………… .. …….... 6 F. Metode Pengumpulan Data .……………………………………
BAB II
6
LANDASAN TEORI……….................................................... 7
A. Jenis – jenis Mesin Pencacah Botol Minuman Plastik ….……... 7 B. Dasar Perhitungan Komponen Utama ………….…….………... 8 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Kerangka Mesin ………………………….……………........ Motor Listrik ……………………………………………….. Puli ………………………………………………………..... Sabuk ………………………………………………………. Bantalan ……………………………………………………. Pasak ……………………………………………………….. Poros Mata Pisau ………………………………………........
9 9 12 13 15 17 18
BAB III PEMBAHASAN ……………….………................................ 20 A. Putaran Mesin ……….................................................................. 21 1. Prinsip Kerja Mesin……….................................................... 21 2. Daya dengan beban ….……….............................................. 22 3. Daya Pencacahan ………….................................................. 23
vi
4. Gaya Pemotongan ………………………………........…..
23
B. Putaran Poros Mata Pisau...........................................................
24
C. Analisa Biaya ………................................................................
36
1. Biaya Bahan Baku …….………..................................……
37
2. Biaya Bahan Jadi …………………………….……......…...
37
3. Biaya Penyewaan ………………………………….......…... 38 4. Biaya Pengerjaan Mesin ………………………………....... 39 5. Total Biaya Pembuatan Mesin ……………………..……… 40 BAB IV PROSES PEMBUATAN MESIN DAN PERAWATAN DAN PERBAIKAN KOMPONEN MESIN …………………….. 44 A. Proses Pembuatan Mesin ……................................................ 44 B. Pembuatan Poros Mata Pisau dan Mata Pisau …….….…....….. 45 1. Poros Mata Pisau ………………………….……….……….. 45 2. Biaya Pemakaian Listrik……….............................................. 46 1. Pembuatan Rangka, Plat Corong, dan Rumah Mata Pisau Pemotong ..………………………..……………….……..……
47
2. Perawatan …………………................................................
48
1. Perawatan Alat ………..................................................
48
2. Perawatan Komponen-Komponen Utama ………………… 49 3.
Perbaikan …………………………………………….....…….. 51
BAB V PENUTUP ……………………..……………………….……..
50
A. Kesimpulan …………..…..………………………….……..…… 52 B. Saran ………………….....………………………………..…….. 52
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Lama Waktu Hancur Sampah ……………………………..…… 2 Tabel 3.1 Biaya Bahan Baku……………………………………….……… 35 Tabel 3.2 Biaya Bahan Jadi ………………………………………….……. 35 Tabel 3.3 Biaya Penyewaan……………………………………..…………. 36 Tabel 4.3 Pemakaian Daya Listrik …………………………..…………….. 37
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Chruser……………………….…………………………
6
Gambar 2.2 Mesin Pencacah Sistem Cakar………………………... ….
7
Gambar 2.3 Kerangka Mesin ……………………..…………………...
9
Gambar 2.4 Motor ………………………..……………………..…….
9
Gambar 2.5 Puli ……………………………………………..…………
12
Gambar 2.6 Ukuran Sabuk –V…………………………………………
13
Gambar 2.7 Bantalan Gelinding ……………………………………….
15
Gambar 2.8 Gaya Geser pada Pasak …………………………………...
17
Gambar 3.1 Bagian-bagian Utama Mesin ……………………………...
20
Gambar 4.1 Diagram Alir Kerangka Konsep …………………………..
42
Gambar 4.2 Poros Mata Pisau …………………………………………..
43
Gambar 4.3 Proses Pembuatan Poros Mata Pisau ...…………………….
44
Gambar 4.4 Proses Pembuatan Mata Pisau ……………………………..
44
Gambar 4.5 Mata Pisau dan Spesifikasi Mata Pisau ……………………... 45 Gambar 4.6 Proses Pembuatan Rangka,Plat Corong dan Rumah Mata pisau Pemotong ……………………………………………………. 45 Gambar 4.7 Rangka, Plat Corong, dan Rumah Mata Pisau Pemotong…… 46
ix
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Faktor Koreksi K Lampiran 2. Ukuran Pulli - V Lampiran 3. Panjang Sabuk –V Standar Lampiran 4. Spesifikasi Sabuk V Lampiran 5. Tegangan Tarik Ijin Sabuk Lampiran 6. Koefisien Gesek Berbagai Bahan Sabuk Lampiran 7. Transmisi Sabuk - V Lampiran 8. Faktor-Faktor Koreksi Daya yang Akan Ditranmisikan , fc Lampiran 9. Jenis-jenis Bantalan Gelinding Lampiran 10. Penomoran Bantalan Lampiran 11. Bantalan untuk Permesinan serta Umurnya
x
INTISARI
Mesin pencacah botol minuman plastik adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mencacah botol minuman plastik menjadi potongan-potongan kecil. Peralatan ini sering digunakan pada agen/distributor untuk menghasilkan produk
xi
dengan kapasitas yang lebih besar, menghemat waktu, dan tenaga kerja. Pada dasarnya, prinsip kerja dari mesin pencacah botol minuman plastik ini adalah botol plastik dimasukan ke corong atas kemudian botol minuman plastik masuk kedalam tabung pencacah dimana pada proses tersebut terdapat pisau pasif dan aktif yang berfungsi untuk mencacah botol minuman plastik tersebut. Setelah dicacah botol minuman plastik tersebut ditampung di bak penampung. Pada pembahasan ini menitikberatkan pada perhitungan komponen utama mesin pencacah botol minuman plastik seperti daya motor, sabuk, puli, poros, dan bantalan. Pengoperasian mesin pencacah botol minuman plastik ini harus disesuaikan dengan kapasitas yang telah di tentukan. Kapasitas yang di tentukan adalah 15 [kg/jam]. Keselamatan kerja juga harus diperhatikan untuk menghindari kecelakaan yang tidak diharapkan Kata kunci: Mesin pencacah, botol plastik
xii
ABSTRACT
The thrasher plastic beverage bottles is kind of tool that has to thrasher the plastic bottles up to become a small part/sheet. Whit it can give advantage for anyone who splash around this activity. Generally, the principle of work of machine is the plastic bottle are inserted to up hopper. then plastic bottle inserted to cylinder thresher. Where this is process there passive cutter and active cutter for thresher the plastic bottle. At last, the small part/sheet of the plastic bottle fall down in to a place that receives. In these cases, the point is about the main component calculation of this machine, they are: motor power, pulley, belt, gear, shaft, and bearing. The operation of this machine is appropriate with the capacity that had fixied, that is 15 [kg/hour]. Safety must be at first for preventing accident who anyone not want it. Keywords: The thrasher plastic beverage bottles.
xiii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Plastik yang dikonsumsi masyarakat Indonesia mencapai 1,5 juta ton atau tujuh kilogram per kapita termasuk jenis sampah yang tak bisa dilebur dalam tanah (Sinar Harapan, 2001). Sekitar 800 pabrik terlibat dalam pembuatan produk yang mengandung bahan plastik. Plastik menjadi sebuah kemasan atau bahan yang disukai oleh konsumen karena ringan untuk dibawa dan ketahanannya terhadap perubahan alam ( dekomposisi). Perlahan-lahan plastik menggantikan bahan kayu, kaca atau gelas, kertas dan besi. Banyak rumah makan waralaba yang menggunakan plastik sebagai kemasan sajian mengingat bahan ini lebih murah dan ringan dari pada bahan gelas. Bahkan produk minuman ringan (soft drink) juga tak mau ketinggalan menjual produknya dalam kemasan botol plastik. Lama kelamaan sampah dari plastik ini menjadi masalah tersendiri mengingat sifatnya yang tak bisa lebur begitu saja seperti bahan sampah lain. Ada sekitar 3.700.000 ton per tahun bahan plastik diproduksi di Indonesia sebagai bahan campuran produk otomotif, perabotan rumah tangga, komponen elektronik dan banyak lagi. Sementara jumlah sampah yang berasal dari produk kemasan plastik saja mencapai 1.600.000 ton per tahun atau 4.400 ton per hari.(Sinar harapan, 2001).
1
Tabel 1.1 Lama Waktu Hancur Sampah Jenis Sampah
Lama Hancur
Kertas
2-5 bulan
Kulit Jeruk
6 bulan
Doos Karton
5 bulan
Filter Rokok
10-12 tahun
Kantong Plastik
10-20 tahun
Kulit Sepatu
25-40 tahun
Pakaian /Nylon
30-40 tahun
Plastik
50-80 tahun
Aluminium
80-100 tahun
Styrofoam
Tidak hancur (sumber: Sinar Harapan,2001)
Sekarang ini banyak masalah yang ditimbulkan oleh limbah plastik karena sifat unsurnya yang sukar diolah oleh mikroorganisme pengurai yang ada di dalam tanah. Namun, ada beberapa jenis plastik yang masih dapat dikumpulkan untuk dapat dijual kembali ke pabrik melalui pemulung dan distributor, salah satunya yaitu botol plastik air minum. Sampai saat ini pemulung mengumpulkan botol minuman plastik tersebut dalam keadaan utuh dan dikumpulkan di dalam karung yang kemudian dijual kepada distributor untuk dibawa ke pabrik dan kemudian diolah. Umumnya para pemulung mengumpulkan sampah plastik ini dalam satu karung beras ukuran besar (kapasitas 50 kg). Massanya hanya berkisar 2 sampai dengan 3 kg. Sedangkan dalam satu karung botol minuman plastik tersebut berjumlah lebih kurang 200 botol plastik. Dengan terkumpulnya botol minuman plastik yang dalam keadaan utuh tersebut maka distributor harus menyediakan transportasi yang lebih dalam pengangkutannya akibat volume yang besar dengan beban yang ringan.
2
Hal ini dapat diatasi dengan banyak cara, antara lain dengan menyusun botol plastik sedemikian rupa. Sehingga kapasitas di dalam satu karung lebih banyak. Akan tetapi hal itu tidak terlalu banyak menghasilkan perubahan. Cara lain adalah dengan mencacah botol plastik hingga menjadi potonganpotongan kecil, biasanya dilakukan orang dengan menggunakan gunting atau pisau. Sehingga pengemasan sampah plastik lebih mudah dan efisien. Berdasarkan pengamatan di lapangan tadinya hanya 3 kg dalam satu karung, dengan dicacah akan dapat sekitar 10 kg dalam satu karung. Ini berarti menghemat biaya transportasi hingga 300 %. Secara umum pencacahan dapat dilakukan dengan sederhana atau menggunakan tangan dan dengan bantuan mesin. Pencacahan dengan tangan dilakukan dengan menggunting botol plastik menjadi beberapa bagian potongan atau menggunakan pisau dengan dialasi oleh landasn kayu. Hal ini membutuhkan tenaga kerja yang cukup banyak dan waktu pengerjaan terlalu lama. Sedangkan mesin pencacah hanya terdapat pada industri-industri pengolahan daur ulang plastik saja. Untuk membantu memecahkan masalah tersebut maka penulis mencoba merancang suatu mesin pencacah yang nantinya akan digunakan untuk keperluan industri rumah tangga (home industry) sekaligus memperkecil jumlah transportasi yang digunakan distributor. Sekaligus dapat menaikkan taraf kehidupan masyarakat pengelola botol plastik.
3
B.Perumusan Masalah Dalam Penyusunan laporan tugas akhir ini akan dibahas beberapa hal yang dapat mendukung teori-teori yang dijadikan landasan di dalam melaksanakan atau mewujudkan teori tersebut dalam praktik. Ada beberapa masalah yang akan dijadikan ruang lingkup pembahasan masalah-masalah yang ada pada perencanaan mesin tersebut. Batasan-batasan masalah yang akan dibahas antara lain: 1. Prinsip kerja mesin pencacah botol minuman plastik; 2. Perhitungan komponen-komponen utama yang digunakan; 3. Gambar kerja; 4. Analisa biaya pembuatan mesin pencacah botol minuman plastik.
C. Dasar Perancangan
Sudah banyak sekali yang mengemukakan teori dalam perancangan yang digunakan
untuk mendapatkan hasil yang maksimal, maka perlu adanya
proses perancangan dan perencanaan. Untuk menanggulangi masalah yang timbul pada masyarakat perlu dilakukan perekayasaan. Para perekayasa sering sekali menggambarkan kebutuhan masyarakat dalam bentuk sebuah masalah , untuk itu perekayasa dalam menangani masalah yang timbul sangat dibutuhkan seperti mengkonsep rancangan, penentuan penyelesaian dan sebagainya. Meskipun peran perekayasa dalam mengkonsep langkah rancangan yang telah dilalui tetapi hasil yang sempurna sebuah desain permulaan sulit dicapai. Untuk itu perlu diperhatikan perkembangan laju hasil sebuah desain sampai mencapai sebuah taraf tertentu yang diinginkan yaitu hambatan yang timbul. Cara mengatasi efek samping yang tidak terduga dan kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakai salah satu diantaranya adalah menyarankan lankah-langkah sebagai berikut;
4
1. Meneliti dan menemukan masalah yang ada dalam melakukan pengerjaan permesinan; 2. Menentukan beberapa solusi dari masalah yang dirangkai dengan melakukan rancangan pendahuluam; 3. Menganalisa dan memilih solusi yang baik dan menguntungkan; 4. Merencanakan sebuah elemen, gambar kerja setelah merancang bagian utama 5. Membuat detail rancangan dari solusi yang terpilih. D.Tujuan Perancangan 1. Secara Teknis a. Menentukan putaran kerja mesin berdasarkan jumlah kapasitas yang telah ditentukan; b. Menentukan daya motor yang diperlukan; c. Menentukan dan menganalisa elemen-elemen yang dirancang apakah sudah cukup baik dan aman berdasarkan jenis bahan yang digunakan; d. Menentukan biaya keseluruhan untuk pembuatan mesin pencacah botol minuman plastik; e. Menentukan sistem perawatan dan perbaikan. 2. Secara Akademis a. Untuk memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Diploma 3 Politeknik Negeri Medan; b. Salah satu aplikasi dari ilmu yang diperoleh selama mengikuti proses perkuliahan di Politeknik Negeri Medan; c. Mampu dan dapat mendesain atau memodifikasi suatu alat atau mesin kearah yang lebih baik.
5
E.Manfaat Tugas Akhir Tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat bagi: 1. Masyarakat yang bergerak dalam bidang perindustrian untuk dapat dikembangkan menjadi teknologi tepat guna; 2. Politeknik Negeri Medan sebagai lembaga pendidikan formal yang dapat membantu memperkenalkan kepada masyarakat; 3. Penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan pengalaman; 4. Mahasiswa yang akan membahas hal yang sama.
F.Metode Pengumpulan Data Pengumpulan data mengenai rancang bangun ini diperoleh penulis dengan secara: 1. Studi literatur dengan mencari buku-buku yang ada dalam perpustakaan kampus Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain dari luar yang berkaitan dengan perancangan mesin tersebut; 2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing yang bersangkutan maupun dari pihak-pihak yang dapat membantu dalam menyelesaika tugas akhir ini yang memahami dan mengerti tentang perancangan mesin tersebut; 3. Melakukan studi lapangan dengan mengamati dan melihat-lihat mesin
rancangan yang sudah ada.
6
