RANCANG BANGUN MESIN PENEPUNG AMPAS KELAPA DENGAN SISTEM DISKMILL KAPASITAS 30 [KG/JAM] LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III SPESIALISASI PERAWATAN DAN PERBAIKAN PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK
Oleh :
oleh: 1. AGUS RIADI
NIM: 1205011005
2. DAVID SAMUDRA
NIM: 1205011020
3. MUHAMMAD RIFA’I
NIM: 1205011066
4. MUHIBBAN DAULAY
NIM: 1205011070
5. MUSAWIR DA’I
NIM: 1205011071
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya yang telah rnemberi kekuatan, kesehatan dan segala sesuatu yang penulis terima dari-Nya yang begitu besar dan berharga bagi kehidupan penulis, sehingga dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Mesin Penepung Ampas Kelapa Dengan sistem Diskmill Kapasitas 30 kg/jam” disusun untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III, Spesialisasi Produksi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya maka penulis akan membahas mengenai prinsip kerja, komponen utama yang digunakan, proses pembuatan, gambar rangkaian serta susunan dan detail dari Rancang Bangun Mesin Penepung Ampas kelapa Dengan Sistem Diskmill Kapasitas 30kg/jam. Dalam proses penulisan tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak pengalaman yang sangat berharga, seluruh pelajaran selama tiga tahun diterapkan langsung dalam penyusunan tugas akhir ini, sehingga penulis semakin memahami fungsi dan ilmu-ilmu yang ada di teknik mesin. Namun karena pertolongan-Nya dan juga bantuan dari berbagai pihak, baik secara Iangsung maupun secara tidak langsung hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dan pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, ST.,M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Joni Indra, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Idham Kamil, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
x
4. Bapak Joko Sutrisno, S.T, M.T., selaku Kepala Bengkelel Mekanik Politeknik Negeri Medan; 5. Bapak Melvin Bismark.H.Sitorus, S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini; 6. Bapak/lbu Dosen pengajar Politeknik Negeri Medan khususnya dosendosen Jurusan Teknik Mesin; 7. Terima kasih kepada kedua orang tua, kakak-kakak dan adik-adik tercinta yang selama ini selalu mendukung dan memberikan semangat kepada penulis; 8. Rekan-rekan satu tim yang telah bekerja sama untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini; 9. Rekan - rekan stambuk 2012 Jurusan Teknik Mesin, khususnya kelas ME6A dan ME-6C;
Penulis menyadari kemungkinan terdapat kekurangan ataupun kesilapan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik dan pembaca untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua orang yang membacanya ataupun yang akan mengembangkannya.
Medan, 08 Agustus 2015 Hormat Kami,
1. Agus Riadi
NIM: 1205011005
(
)
2. David Samudra
NIM: 1205011020
(
)
3. Muhammad Rifa’i
NIM: 1205011066
(
)
4. Muhibban Daulay
NIM: 1205011070
(
)
5. Musawir Da’i
NIM: 1205011071
(
)
xi
DAFTAR ISI Halaman
SPESIFIKASI TUGAS ARHIR .............................................................. ii LEMBAR PERSETUJUAN ..................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... iv LEMBAR KEASLIAN TA ......................................................................... v KATA PENGANTAR ............................................................................... x DAFTAR ISI ............................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xv DAFAR TABEL ....................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xvii DAFTAR NOTASI ................................................................................. xviii INTI SARI ................................................................................................. xix ABSTRAK .................................................................................................. xx
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1 A. Latar Belakang ................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah .............................................................................. 2 C. Batasan Masalah ................................................................................. 2 D. Tujuan ................................................................................................ 2 E. Manfaat ............................................................................................... 3 F. Teknik Pengumpulan Data ................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI ...................................................................... 4 A. Potensi Ampas Kelapa Untuk Bahan Makanan ................................. 4 B. Sifat Ampas Kelapa ............................................................................ 7 C. Tahapan-Tahapan dalam Perancangan Mesin Penepung Ampas Kelapa ................................................................................... 9 1. Jenis-Jenis Mesin Penepung .................................................................. 10 a. Mesin Penepung Diskmill ................................................................. 11 b. Mesin Penepung Hammer Mill ......................................................... 11
D. Komponen-Komponen Utama Mesin Penepung Ampas Kelapa ..... 11 xii
1. Motor Bakar ................................................................................. 13 2. Puli dan Sabuk .............................................................................. 13 3. Poros ............................................................................................. 14 4. Corong Masukan .......................................................................... 14 5. Piringan Penggiling ...................................................................... 15 6. Saringan ........................................................................................ 15 7. Corong Keluaran .......................................................................... 16 8. Bantalan ........................................................................................ 16 9. Kerangka Mesin ........................................................................... 17 E. Tinjauan Pustaka .............................................................................. 17 1. Persamaan Torsi Equivalen (Gabungan) ...................................... 18 2. Puli dan Sabuk .............................................................................. 18 3. Poros ............................................................................................. 21 4. Bantalan ........................................................................................ 22 5. Daya Motor Yang di Transmisikan .............................................. 22 F. Prinsip Kerja Mesin .......................................................................... 23
BAB III PERHITUNGAN ELEMEN MESIN ........................................ 24 A. Gambar Rancangan Mesin Penepung Ampas Kelapa...................... 24 B. Daya Motor ..................................................................................... 25 1. Besar Sudut Kontak Sabuk .......................................................... 29 2. Panjang Keliling Sabuk ............................................................... 28 3. Kecepatan Linear Sabuk ............................................................. 30 4. Tegangan Sabuk .......................................................................... 30 5. Daya Yang Ditransmisikan ......................................................... 31 C. Poros ......................................................................................................... 32 1. Perhitungan Gaya-gaya Pada Poros Penepung ..................................... 32 2. Mencari Momen Bengkok .................................................................... 32 3. Torsi Ekivalen ....................................................................................... 32 4. Momen Bengkok Ekivalen ................................................................... 33 5. Mencari Diameter Dari Tegangan Puntir Max ..................................... 33
D. Bantalan ........................................................................................... 36
xiii
1. Beban Ekivalen Bantalan A .................................................................. 36 2. Beban Ekivalen Bantalan B .................................................................. 37
BAB IV PERAWATAN DAN ANALISA BIAYA .................................. 39 A. Perawatan ......................................................................................... 39 1.Perawatan Pencegahan(Preventive Maintenance) ........................ 39 2. Perawatan Perbaikan (Corrective Maintenance) ......................... 40 B.Analisa Biaya .................................................................................... 42 1. Biaya Material .............................................................................. 42 2. Biaya Pembuatan .......................................................................... 43 3. Biaya Tenaga Kerja ...................................................................... 43 C. Analisa Titik Impas (Break Even Point)...........................................44 BAB V PENUTUP ...................................................................................... 47 A. Simpulan .......................................................................................... 47 B. Saran ................................................................................................ 47
DAFTAR PUSTAKA................................................................................48
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Hubungan Antara Lama Perendaman dengan Sebaran Partikel ............................................................... 8 Gambar 2. Ampas Kelapa ............................................................................. 9 Gambar 3. Mesin Penepung Diskmill ......................................................... 12 Gambar 4. Motor Bakar .............................................................................. 13 Gambar 5. Puli dan Sabuk ........................................................................... 14 Gambar 6. Poros .......................................................................................... 14 Gambar 7. Corong Masukan ... .................................................................... 14 Gambar 8. Piringan Penggiling ................................................................... 15 Gambar 9. Saringan ..................................................................................... 16 Gambar 10. Corong Keluaran ...................................................................... 16 Gambar 11. Banatalan .................................................................................. 17 Gambar 12. Kerangka Mesin ....................................................................... 17 Gambar 13. Mesin Penepung Ampas Kelapa .............................................. 24 Gambar 14. Poros dan Bebannya ................................................................. 35
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Analisis Proksimat terhadap Ampas Kelapa................7
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Panjang Sabuk V Standard Lampiran 2. Cara Pemilihan Sabuk Lampiran 3. Diameter Minimum Puli yang Diinginkan dan Dianjurkan Lampiran 4. Sabuk V Standard Lampiran 5. Faktor Koreksi K pada Sabuk Lampiran 6. Tabel Bantalan Bola Gelinding Lampiran 7.Macam-macam Bantalan Gelinding Lampiran 8. Faktor-faktor V,X,Y dan X0 dan Y0 Lampiran 9. Tabel Bantalan untuk Permesinan dan Umurnya Lampiran 10. Kapasitas Daya yang Ditransmisikan untuk Sabuk P0 (kW) Lampiran 11. Faktor-faktor Korelsi Daya yang akan di transmisikan
xvii
DAFTAR NOTASI
P
: Power (daya) [Watt]
T
: Torsi (momen akibat puntiran) [kgmm]
ω
: Kecepatan sudut [radian/detik]
V
: Kecepatan linier [m/s]
Mb
: Moment bengkok [Nm] : Reaksi pada titik A
π
: Phi [tetapan = 3,14] : Tegangan geser [Kg/
]
: Tegangan tarik [Kg/
]
α
: Sudut [ᴼ]
E
: Bilangan alam = 2,17182
Te
: Momen puntir equivalen [Nm] : Tegangan geser ijin [kg/
]
n
: Putaran [rpm]
d
: Diameter [mm]
L
: Panjang keliling sabuk [mm]
X
: Jarak antara sumbu puli [mm] : Faktor keamanan batas kelelahan puntir : Faktor keamanan akibat pengaruh konsentrasi tegangan dan kekerasan
Q
: Kapasitas [kg/jam]
A
: Luas penampang [
ƿ
: Massa jenis [kg/
] ]
xviii
INTISARI RANCANG BANGUN MESIN PENEPUNG AMPAS KELAPA DENGAN SISTEM DISKMILL KAPASITAS 30KG/JAM Mesin penepung ampas kelapa adalah suatu mesin yang berfungsi untuk menggiling ampas kelapa menjadi tepung. Mesin ini digunakan oleh masyarakat sebagai alternatif pengganti tepung terigu yang jauh lebih murah dan terjangkau dalam sisi ekonomi.Pada dasarnya prinsip kerja mesin penepung ampas kelapa ini berawal dari sebuah motor listrik yang menghasilkan daya dan putaran yang ditransmisikan keporos melalui sabuk transmisi. Ampas kelapa dimasukan melalui corong masukkan, akan menuju silinder penggiling sehingga terjadi proses penepungan dan keluar melalui corong keluaran.Laporan Tugas Akhir ini memfokuskan pada perhitungan komponen utama mesin penepung ampas kelapa dengan kapasitas 30kg/jam seperti daya motor,sabuk,pulli,poros,dan bantalan. Pengoprasian, perawatan harus di perhatikan agar mesin dapat beroprasikan dengan optimal, awet dan sesuai dengan fungsinya. Keselamatan kerja juga harus diperhatikan untuk menghindari kecelakaan kerja yang tidak diharapkan. Kata kunci : Ampas Kelapa, mesin, penepung.
xix
ABSTRACT DESIGN BUILD MACHINERY THE DREGS OF COCONUT FLOUR WITH SYSTEM DISCMILL CAPACITY OF 30 KG / HOUR The dregs of coconut flour machine is a machine whose function is to grind into flour coconut pulp. This engine is used by the community as an alternative to wheat flour which is much cheaper and affordable in the economic side. Basically the machine working principle flour coconut pulp originated from an electric motor that generates power and rotation to shaft that transmitted through the transmission belt. Coconut fibres is passed through a funnel enter, will be headed cylindrical grinder so that a process of flouring and exit through the funnel output. Final report focuses on the calculation of the main components of the machine fibres coconut flour with a capacity of 30kg / hours as power motors, belts, pulli, shafts, and bearings. Operating, care should be noticed that the machine can be optimally of an engine, durable and in accordance with its function. Safety should also be taken to avoid accidents that are not expected. Keywords: Dregs Coconuts, machine, flour.
xx
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Kelapa (Cocos nucifera Lin) merupakan tanaman yang banyak menyebar diarea tropis khususnya indonesia sehingga untuk memperolehnya sangatlah mudah. Tidak hanya itu, hampir dari semua bagiannya dapat kita manfaatkan seperti lidi, batang hingga buahnya sedangkan pemanfaatan ampasnya tentu masih sangat jarang kita dijumpai. Karena ampas kelapa biasanya hanya dianggap sebagai limbah rumah tangga saja dan pemanfaatannya masih sangat jarang, sama halnya dengan daerah yang telah kami survey yakni di Jl. Setia Budi tanjung rejo Sumatera Utara, di sebuah pajak pagi yakni terdapat pedagang kelapa yang menjual santan kelapa dimana ampas kelapanya bisa dihasilkan 240 kg/hari dari 80 buah kelapa dan setiap kelapa menghasilkan ampas kelapa seberat 3 ons. Oleh sebab itu kami merasa tertarik untuk merancang dan membuat mesin penepung ampas kelapa dengan kapasitas 30 kg/jam. Sehingga mesin ini dapat membantu untuk mengolah ampas kelapa menjadi tepung, dan kemudian bisa dimanfaatkan untuk diaplikasikan diindustri pembuatan kue yang beralamat di Jl. Setia Budi Tanjung Sari Sumatera Utara. Diindustri tersebut memanfaatkan tepung ampas kelapa sebagai subsitusi pembuatan kue kering seperti kue brownis,cake, nugget dan lain-lain. Tentu mesin ini dapat membantu industri menengah tersebut,tidak hanya itu saja bagi kita yang mengonsumsinya juga banyak mendapat manfaat bagi kesehatan karena tepung ampas kelapa ini juga mengandung banyak nutrisi didalamnya, diantaranya karbohidrat,lemak, protein, kalori, vitamin dan mineral dan juga baik dikonsumsi bagi kita yang berisiko tinggi terhadap penyakit obesitas, kardiovaskuler dan lainlain (Muthia Fauzan,2013). Sehingga apabila kita mengonsumsinya tentu manfaat yang kita dapat dari tepung ampas kelapa bisa kita peroleh secara optimal dibandingkan apabila kita mengolahannya hanya untuk pakan ternak saja.
1
B. Rumusan Masalah Dari uraian latar belakang diatas dapat diambil suatu perumusan masalah yaitu bagaimana merancang Mesin Rancang Bangun Penepung Ampas Kelapa Dengan Sistem Diskmill Kapasitas 30/jam .
C. Batasan Masalah Adapun topik bahasan atau permasalahan yang akan dibahas dalam laporan tugas akhir ini adalah: 1. Prinsip kerja Mesin Rancang Bangun Penepung Ampas Kelapa Dengan Sistem Diskmill Kapasitas 30/jam; 2. Menghitung komponen elemen-elemen mesin; 3. Analisa Perawatan dan perbaikan mesin; 4. Gambar Komponen.
D. Tujuan Adapun tujuan penulisan Tugas akhir ini adalah: 1. Tujuan Umum a. Mampu melakukan rancang bangun Mesin Rancang Bangun Penepung Ampas Kelapa Dengan Sistem Diskmill Kapasitas 30/jam. 2. Tujuan Khusus a. Untuk mengetahui perencanaan gambar design. b. Untuk mengetahui anggaran biaya mesin yang di butuhkan. 3. Tujuan Akademis a. Sebagai laporan hasil evaluasi belajar dan perbandingan Tugas Akhir untuk tahun yang akan datang; b. Sebagai aplikasi dan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama perkuliahan di Politeknik Negeri Medan.
2
E. Manfaat Adapun laporan tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat bagi: 1. Masyarakat yang membutuhkan mesin ini dalam menunjang kegiatan usaha dibidang reparasi; 2. Para pembaca,khususnya yang ingin mengetahui dan mengembangkan hasil kerja mesin penepung ampas kelapa dengan sistem diskmill; 3. Mahasiswa yang akan membahas hal yang sama, untuk dijadikan bahan masukan sebagai bahan perbandingan; 4. Penulis sendiri, untuk menambah pengetahuan dan mengembangkan ilmu yang didapat baik secara teori maupun secara praktik sekaligus menambah pengalaman agar lebih terwujud dalam pengoperasian mesin - mesin perkakas; 5. Bagi Politeknik Negeri Medan, Tugas akhir ini akan menambah perbendaharaan kreatifitas mahasiswa di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya teknologi alat sederhana; 6. Waktu yang dibutuhkan untuk perancangan lebih efisien; 7. Meningkatkan motivasi mahasiswa dibidang rekayasa teknik.
F. Teknik Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam Perancangan proyek Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Melakukan studi kepustakaan (literature); 2. Konsultasi dengan Dosen Pembimbing; 3. Melakukan percobaan pada Mesin rancang Bangun Penepung Ampas Kelapa dengan Sistem Diskmill; 4. Melakukan penjelajahan dan internet; 5. Melakukan survei lapangan dan melakukan pengamatan (observasi) terhadap Mesin Penepung Ampas Kelapa;
3
