RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH BOTOL PLASTIK HIGH DENSITY POLY ETYLENE (HDPE) KAPASITAS 30 KG/JAM LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Spesialisasi Perawatan dan Perbaikan / Produksi Program Studi Teknik Mekanik
oleh: 1. ALEX DONI VAN HALEN PURBA NIM : 1205011007 2. JAFERLY GINTING
NIM : 1205012171
3. JOSHUA INDRA
NIM : 1205011050
4. KARUNIA SYAPUTRA
NIM : 1205011053
5. PUTRA MARIANUS TARIGAN
NIM : 1205011076
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan berkat, kasih, 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 Plastik High Density Poly Etylene (HDPE) kapasitas 30 Kg/Jam”. Tujuannya adalah untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan. Secara khusus mata kuliah ini mendapat perhatian yang lebih karena dituntut kemandirian mahasiswa dalam ilmu aplikasi teknik yang selama ini didapat di Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan Laporan Tugas Akhir ini, penulis telah banyak mengalami perkembangan ilmu yang sebelumnya tidak diketahui yang didapat melalui bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh karena itu, pada kesempatan ini disampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada Ayah dan Ibu saya tercinta yang senantiasa memberikan doa, kasih sayang, kesabaran, dukungan moral, moril, membimbing dan mendidik dengan baik, serta terima kasih kepada : 1.
Bapak Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan;
2.
Bapak Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
3.
Bapak Jhoni Indra, S.T., M.T., Kepala Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan;
4.
Bapak Ir. Gidion Sembiring, M.T., Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberikan saran serta petunjuk dalam menyesaikan laporan ini;
5.
Seluruh Dosen dan Staff Administrasi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
6.
Teman-teman angkatan 2012 program studi teknik mekanik khusunya kelas ME - 6D.
vi
Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis menyadari bahwa laporan ini tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini dan juga sebagai masukan bagi penulis. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca atau siapa saja yang ingin mengambil isi bahan masukan ataupun sebagai pembanding.
Medan, September 2015
1. Alex Doni Van Halen Purba NIM : 1205011007 2. Jaferly Ginting
NIM : 1205012171
3. Joshua Indra
NIM : 1205011050
4. Karunia Syaputra
NIM : 1205011053
5. Putra Marianus Tarigan
NIM : 1205011076
1. 2. 3. 4. 5.
vii
DAFTAR ISI
SFESIFIKASI TUGAS AKHIR.................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN........................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN............................................................................ iv PERNYATAAN KEASLIAN ISI TUGAS AKHIR (TA)............................ v KATA PENGANTAR.................................................................................... vi DAFTAR ISI................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................. xii INTI SARI....................................................................................................... xiii ABSTRACT.................................................................................................... xiv
BAB
I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang....................................................................... 1 B. Rumusan Masalah.................................................................. 2 C. Tujuan.................................................................................... 2 D. Manfaat.................................................................................. 2 E. Teknik Pengumpulan Data.................................................... 3
BAB
II LANDASAN TEORI A. Jenis-Jenis Plastik................................................................... 4 1. PET/PETE........................................................................ 4 2. HDPE............................................................................... 4 3. Vinyl/PVC........................................................................ 5 4. LDPE................................................................................ 5 5. PP..................................................................................... 6 6. PS..................................................................................... 7 7. OTHER............................................................................ 7 B. Dasar Perhitungan Komponen Mesin.................................... 8 viii
1. Motor Diesel..................................................................... 8 2. Poros................................................................................. 10 3. Puli dan Sabuk................................................................. 12 4. Pasak................................................................................ 15 5. Bantalan........................................................................... 16
BAB
III PERHITUNGAN ELEMEN MESIN A. komponen-Komponen Mesin................................................. 18 B. Mekanisme Mesin Pencacah Botol Plastik HDPE yang Dirancang............................................................................... 19 C. Perhitungan Rancangan......................................................... 20 1. Daya yang Dibutuhkan.................................................... 20 2. Puli dan Sabuk................................................................. 25 D. Analisa Biaya......................................................................... 32 1. Biaya Material.................................................................. 33 2. Biaya Pembuatan.............................................................. 34 3. Total Biaya Pembuatan Mesin Pencacah Botol Pastik HDPE............................................................................... 36 4. Break Event Point (BEP).................................................. 36
BAB
IV PROSES PEMBUATAN MESIN A. Proses Pembuatan Mesin........................................................ 41 1. Komponen yang Dibuat dan Dibeli.................................. 41 2. Perakitan........................................................................... 43 B. Perawatan dan Perbaikan....................................................... 44 1. Perawatan......................................................................... 44 2. Perbaikan.......................................................................... 47
BAB
V PENUTUP A. Simpulan................................................................................. 48 B. Saran....................................................................................... 48 ix
DAFTAR KEPUSTAKAAN....................................................................
49
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
1. Polyethylene Terephthalate (PET/PETE) ...................................................... 4 2. HDPE - High Density Polyethylene .............................................................. 5 3. V - Polyvinyl Chloride ................................................................................... 5 4. LDPE - Low Density Polyethylene................................................................ 6 5. PP – Polypropylene ........................................................................................ 6 6. PS – Polystyrene ............................................................................................ 7 7. OTHER .......................................................................................................... 7 8. Mesin Pencacah Plastik HDPE ...................................................................... 8 9. Mesin Diesel (Motor Penggerak) ................................................................... 8 10. Poros Transmisi ........................................................................................... 11 11. Poros Spindel ............................................................................................... 11 12. Poros Gandar ................................................................................................ 12 13. Puli .............................................................................................................. 13 14. sabuk Datar .................................................................................................. 13 15. Sabuk V- Belt ............................................................................................... 14 16. Macam-macam Pasak .................................................................................. 15 17. Gaya Pada Pasak .......................................................................................... 15 18. Jenis Bantalan (Bearing) .............................................................................. 16 19. Free-Body Diagram ..................................................................................... 27 20. Free-Body Diagram ..................................................................................... 29
xi
DAFTAR LAMPIRAN
1. Standart JIS G 5101 Bja Carbon Cor 2. Baja Siku-Siku Sama Kaki 3. Ukuran Standart Ulir Kasar 4. Ukuran Standart untuk Mur 5. Tabel Tegangan Izin Sabuk 6. Ukuran Sabuk Dalam (mm) 7. Diagram Pemilihan Sabuk-V 8. Konstruksi Sabuk 9. Panjang sabuk-V Standart 10. Macam-macam Bantalan Gelinding 11. Beban Ekuivalen Bantalan 12. Fakto-faktor Koreksi Daya yang Akan Ditransmisikan (fc) 13. Nilai Koefisien Gesekan Benda 14. Ukuran Puli-V 15. Ukuran Pasak 16. Rockwell Hardness Scales 17. Type of Material
xiI
INTI SARI Rancang Bangun Mesin Pencacah Botol Plastik High Density Poly Etylene (HDPE) Kapasitas 30 kg/jam Mesin pencacah botol plastik ini di rancang untuk memotong sampah botol plastik HDPE menjadi potongan- potongan kecil. Tujuannya di potongpotong kecil agar sampah-sampah botol plastik HDPE dapat disusun lebih rapi. Botol plastik HDPE dirancang hanya untuk sekali pemakaian saja. Botol plastik HDPE banyak di gunakan oleh beberapa produk sebagai kemasan seperti kemasan oli, kemasan shampo, kemasan deterjen, dan sebagainya. Prinsip kerja mesin pencacah botol plastik HDPE ini yaitu botol plastik HDPE akan di masukkan melalui hopper. Kemudian botol plastik HDPE akan di potong-potong menjadi ukuran kecil oleh pisau pencacah. Dengan bantuan cairan pendingin yang di siram dari atas menggunakan pompa, potongan-potongan kecil botol plsatik HDPE akan keluar melalui pintu keluar aliran. Daya motor pada mesin ini adalah 8 Hp dan putaran 2250 [rpm]. Pada pembahasan ini menitik beratkan pada perhitungan komponen utama mesin pencacah botol plastik HDPE seperti: daya motor, sabuk, pulli, poros, bantalan dan kekuatan pisau pencacah. Pengoperasian mesin pencacah botol plastik HDPE ini disesuaikan dengan kapasitas yang telah ditentukan. Dalam pembangunan satu unit mesin pencacah botol plastik HDPE membutuhkan dana sebesar Rp 6.129.864,-. Dalam pengoperasian mesin ini perlu tetap di jaga keselamatan kerja untuk menghindari kecelakaan kerja yang tidak di harapkan. Kata kunci : Botol Plastik HDPE, Mesin Pencacah
xiii
ABSTRACT Design of High Density Poly Etylene (HDPE) Plastic Bottles Shredder With 30 kg/hour Capacity
This plastic bottles shredder is designed for crushing those c trash into small pieces so that the trash can be arranged orderly. These hdpe plastic bottles can not be recycled. This type of bottle is often used by some liquid products such as moto-oil, shampoo, and etc. The principle of this plastic bottles shredder is; the hdpe plastic bottles are entered in hopper. Then, it will be crushed into small pieces by the blades. By the coolant liquid helping which is sprayed from the top of the machine using a pump, the small pieces of those bottles will flow out from the exit door. Power of this machine motor is 8[hp] with 2250[rpm] shaft rotation. This discussion is focused on the HDPE Plastic Bottles Shredder such as; motor power, belt, pulley, shaft, bearing, and the strenght of the shredder’s blades. Operation of this shredder is depended on the capacity which has been decided. In making one unit of hdpe plastic bottles shredder, Rp.6.129.864 is needed. In operating this machine, work-safety is needed to avoid accidents which is never expected. Keywords : HDPE Plastic Bottles, Counting machines
xiv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Saat ini kemasan produk-produk yang menggunakan botol plastik sebagai bahan pengemasnya cenderung memilih menggunakan botol plastik HDPE (High Density Polyethylene) karena memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram, lebih tahan terhadap suhu tinggi dan mampu untuk mencegah reaksi kimia antara
kemasan
dikemasnya.
plastik
berbahan
HDPE
dengan
makanan/minuman
yang
Sifat praktis dan ekonomislah sehingga plastik menjadi sebuah
kemasan atau bahan yang disukai oleh konsumen karena ringan untuk dibawa dan ketahannanya terhadap perubahan alam (dekomposisi). Peningkatan jumlah sampah plastik secara terus menerus akan menimbulkan dampak buruk jangka panjang yang nantinya akan menjadi masalah lingkungan yang serius karena sifat unsurnya yang sukar diolah oleh mokroorganisme 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 HDPE. Sampai saat ini pemulung mengumpulkan botol plastik tersebut dalam keadaan utuh dan dikumpulkan di dalam karung yang kemudian dijual kepada distributor tanpa diolah terlebih dahulu karena tidak dapat diolah di tempat tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan cara mencacah botol plastik tersebut hingga menjadi potongan- potongan kecil yang nantinya akan jauh lebih mudah dalam pengepakan dan pengiriman.Selain itu nilai jualnya pun akan lebih tinggi dari pada penjualan sampah plastik utuh. Dalam hal ini penulis mencoba untuk merancang dan membuat mesin pencacah botol plastik HDPE dengan proses pencacah yang sederhana sehingga dapat mengefisiensikan pada pengepakan dan pengiriman sampah plastik dibandingkan pengiriman yang masih dalam bentuk utuh yang dirasakan tidak efesien.
1
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. Proses mencacah botol plastik HDPE tersebut menjadi potongan-potongan kecil; 2. Prinsip kerja mesin pencacah botol plastik HDPE; 3. Perhitungan kapasitas mesin pencacah botol plastik HDPE; 4. Perhitungan ukuran-ukuran utama mesin; 5. Perhitungan analisa titik impas (Break Event Point).
C. Tujuan Adapun tujuan merancang mesin pencacah botol plastik HDPE ini adalah : 1. Untuk mengetahui cara kerja atau prinsip kerja mesin pencacah botol plastik HDPE; 2. Untuk menentukan ukuran – ukuran komponen utama mesin; 3. Sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan Diploma 3.
D. Manfaat Laporan tugas akhir rancang bangun mesin pencacah plastik HDPE ini untuk mempermudah dalam pengepakan dan pengiriman serta nilai jualnya akan lebih tinggi dari pada penjualan sampah plastik utuh dan dapat bermanfaat bagi : 1. Masyarakat yang bergerak dalam bidang daur ulang limbah plastik HDPE untuk diolah kembali menjadi botol dan kontainer, lantai keramik, pipa drainase, kandang dan outdoor mebel;
2
2. Politeknik Negeri Medan sebagai lembaga pendidikan formal yang dapat membantu memperkenalkan kepada masyarakat; 3. Penulis sendiri untuk menambah wawasan, pengetahuan, dan keterampilan yang kelak berguna pada saat terjun ke lapangan kerja; 4. Menjadi bahan referensi mahasiswa yang akan membahas hal yang sama.
E. Teknik Pengumpulan Data Untuk
melaksanakan
proyek
tugas
akhir
ini
penulis
melakukan
pengumpuan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Studi literatur dengan mencari buku-buku yang ada dalam perpustakaan kampus Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain dari luar yang berkaitan degan perancangan mesin tersebut; 2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing, rekan-rekan mahasiswa, dan pihak-pihak yang dapat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini yang memahami dan mengerti tentang perancangan mesin tersebut; 3. Melakukan pengamatan (observasi) terhadap mesin-mesin yang memiliki prinsip kerja yang hampir sama dengan mesin pencacah yang sudah ada.
3
