RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS SABUT KELAPA KAPASITAS 60 BUAH/JAM
LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
SPESIALISASI PERAWATAN DAN PERBAIKAN PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK
oleh SAMUEL SINAGA NIM : 1105012183
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014 KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala Berkat dan Kasih karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan hasil yang sangat memuaskan dan sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Adapun Laporan Tugas Akhir yang berjudul “RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS SABUT KELAPA KAPASITAS 60 BUAH/JAM” disusun sebagai syarat untuk dapat menyelesaikan Pendidikan Diploma III, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Berdasarkan judul yang diangkat oleh penulis, maka yang menjadi topik pembahasan dalam laporan tugas akhir ini adalah mengenai prinsip kerja mesin komponen-komponen utama yang digunakan pada mesin, proses pembuatan mesin, gambar rangkaian serta susunan dan detailnya dari Rancang Bangun Mesin Pengupas Sabut Kelapa Kapasitas 60 buah/jam. Penulis sangat banyak mendapatkan masukan, bimbingan, pelajaran dan nasehat dari awal penulisan sampai akhir selesainya penyusunan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1.
M. Syahruddin, S.T.,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan;
2.
Idham Khamil, S.T.,M.T., Ketua Jurusan Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan;
3.
Joni Indra, S.T.,M.T., Kepala Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan;
4.
Joko Sutrisno, S.T.,M.T., Kepala Bengkel Politeknik Negeri Medan;
5.
Nurman, S.T.,M.T., Kepala Lab CNC Politeknik Negeri Medan;
6.
Nisfan Bahri, S.T.,M.T., Kepala Lab Mesin Politeknik Negeri Medan
7.
Moch. Agus Zaenuri, S.T., M.T., Dosen Pembimbing penulis;
8.
Bapak/Ibu Dosen Pengajar Politeknik Negeri Medan;
9.
Teristimewa kepada Ayah dan Ibu penulis yang selama ini dengan setia memberikan
dukungan
moril
dan
materil
hingga
penulis
dapat
menyelesaikan perkuliahan di Politeknik Negeri Medan, beserta Adik, Kakak, teman dan Sanak Saudara penulis yang senantisa memberikan semangat dan motivasi yang sangat membantu penulis;
10. Terkhusus ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Eris Mauli Manik yang selalu memberi motivasi dan dukungan yang sangat membantu penulis; 11. Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada rekan satu kelompok tugas akhir penulis, beserta segenap rekan Mahasiswa/i semester VI Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan yang menjadi teman seperjuangan dan selalu memberikan perhatian yang besar selama proses pengerjaan laporan hingga selesainya. 12. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada rekan-rekan Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI) Komisariat Politeknik Negeri Medan yang selalu memberikan doa dan dukungan kepada penulis;
Walau bagaimanapun, laporan ini masih jauh dari sempurna. Penulis sangat mengharapkan dan menghargai setiap masukan, kritik dan saran yang bertujuan untuk perbaikan laporan tugas akhir ini dan juga sebagai tambahan pengetahuan bagi penulis yang tentunya sangat bermanfaat pada masa yang akan datang.
Kiranya laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi Adik-adik kami yang ingin meneliti dan mengangkat judul yang sama sehingga laporan ini dapat menjadi referensi dan akhirnya dapat membuat sebuah rancang bangun yang lebih baik.
Medan, 12 September 2014 Hormat Penulis
Samuel Sinaga NIM : 1105012183
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .......................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ iii LEMBAR PENGESAHAAN .............................................................................. iv KATA PENGANTAR ........................................................................................... v DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix DAFTAR SIMBOL ............................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii INTISARI ........................................................................................................... xiv ABSTRACT ......................................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 A. Latar Belakang............................................................................................... 1 B. Batasan Masalah ............................................................................................ 3 C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir ........................................................ 3 D. Tujuan secara akademis ................................................................................. 4 E. Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir ...................................................... 4 F. Metode Pengumpulan Data ........................................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................... 6 A. Kebutuhan Pemakai (Recognition Of Need)……….…………………………… 6 B. Defenisi Permasalahan (Definition Of Problem) ........................................... 7 C. Synthesis (Sintesa) ....................................................................................... 11 D. Analisa .......................................................................................................... 12 E. Evaluasi ……………………………………………………………………26 F. Presentasi…………………………………………………………………...27
BAB III PEMBAHASAN ................................................................................... 28 A. Gambar Komponen-Komponen Mesin ....................................................... 28 B. Kapasitas Pengupas ..................................................................................... 29 C. Sistem Transmisi (Puli dan Sabuk).............................................................. 32 D. Poros ............................................................................................................ 40 E. Bantalan ....................................................................................................... 46 F. Pasak ............................................................................................................ 47
BAB IV ANALISA BIAYA ................................................................................ 50 A. Biaya Material .............................................................................................. 50 B. Biaya Pembuatan Mesin Pengupas Sabut Kelapa ....................................... 52 C. Total Biaya Pembuatan Mesin Pengupas Sabut Kelapa .............................. 53 D. Break Event Point (BEP) ............................................................................. 54
BAB V PERAWATAN DAN PERBAIKAN KOMPONEN MESIN.............. 57 A. Perawatan Bagian Utama Mesin................................................................... 57 B. Perawatan dan Perbaikan Komponen-Komponen Utama Mesin ................. 58 C. Perbaikan (Reperasi) ................................................................................... 60
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 61 A. Kesimpulan .................................................................................................. 61 B. Saran ............................................................................................................ 61
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Faktor koreksi daya yang harus ditransmisikan, fc : ............................ 16 Tabel 4. 1 Bahan Baku .......................................................................................... 50 Tabel 4. 2 Bahan Jadi ............................................................................................ 51 Tabel 4. 3 Pemakaian Daya Listrik ....................................................................... 53
DAFTAR SIMBOL
T
= Moment Puntir (kg/mm)
τ
= Tegangan geser (kg/mm)
τ
= Tegangan geser ijin(kg/mm )
= Kekuatan poros [kg/mm2]
σ sf
= factor keamanan untuk bahan s-c (bernilai 6)
sf
= factor keamanan pengaruh kekerasan permukaan (1,3 – 3,0)
d
= diameter poros (mm) = Faktor koreksi akibat moment puntir = Faktor akibat beban lentur
max
= Tegangan geser maksimum (kg/mm)
l
= panjang poros (mm)
G
= Modulus geser (kg/mm2)
Pr
= Beban radial (kg)
Fa = Beban aksial (kg) P
= Beban ekivalen dinamis [kg]
X,V,Y = Faktor –faktor bantalan C
= Beban nominal dinamis spesifik (kg)
Fn = factor kecepatan Lh = umur nominal untuk bantalan rol (jam)
= tegangan geser yang terjadi pada pasak (kg/
b
= lebar (mm)
l
= panjang (mm)
F
= Gaya (N) !
= Tegangan geser ijin(kg/
P
= Tekanan permukaan (kg/
"!
= Tekanan permukaan ijin (kg/
, #
)
) ) )
= kedalaman alur pasak pada poros atau naff (mm) = jumlah putaran penggerak (rpm)
#
= jumlah putaran yang digerakkan (rpm)
$% = Diameter puli yang digerakkan (mm) &% = diameter puli penggerak (mm) C
= Jarak sumbu poros antar puli [mm]
v
= kecepatan linier sabuk [m/s]
L
= Keliling sabuk(mm)
= Sudut kontak
T1
= Tegangan sisi kencang sabuk (kg)
T2
= Tegangan sisi kendur sabuk (kg)
e
= konstanta = 2,718
A
= Luas penampang (
T
= Torsi [Nm ]
P
= Daya Motor [watt]
(
= Kecepatan sudut benda yang berputar [rad/s]
Pd = Daya rencana [HP] fc
= factor koreksi [1,2]
t
= tebal (mm)
Fr
= Beban yang diterima
)*
= factor umur bantalan
)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Mengupas Kelapa dengan Pengungkit Panjang Seperti Lembing ... 10 Gambar 2. 2 Mengupas Kelapa dengan Gunting Besi .......................................... 11 Gambar 2. 3 Motor Bensin ................................................................................... 13 Gambar 2. 4 Poros ................................................................................................. 14 Gambar 2. 5 Sabuk V Tipe B ................................................................................ 18 Gambar 2. 6 Puli ................................................................................................... 19 Gambar 2. 7 Reducer Speed .................................................................................. 20 Gambar 2. 8 Gaya Geser Pada Pasak .................................................................... 21 Gambar 2. 9 Bantalan............................................................................................ 22 Gambar 2. 10 Rantai ............................................................................................. 23 Gambar 2. 11 Roda Gigi ....................................................................................... 25 Gambar 3. 1 Luas Penampang Kelapa .................................................................. 29 Gambar 3. 2 Puli ................................................................................................... 32 Gambar 3. 3 Reducer Speed .................................................................................. 33 Gambar 3. 4 Luas Penampang Puli ....................................................................... 34 Gambar 3. 5 Sabuk ................................................................................................ 36 Gambar 3. 6 Penampang Sabuk ............................................................................ 38 Gambar 3. 7 Poros ................................................................................................. 40 Gambar 3. 8 Bantalan............................................................................................ 46 Gambar 3. 9 Pasak................................................................................................. 47
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1
: Faktor Koreksi +,
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
: Tansmisi 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
Lampiran 12
: Tarif Listrik
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dibeberapa industri rumahan yang mengelolah kelapa menjadi sari kelapa nata de coco yang terdapat di Kecamatan Pantai Labu Kabupaten Deli Serdang Sumatera Utara, mereka mengalami kesulitan untuk mencapai kapasitas produksi dikarenakan lambatnya pengupasan serabut kelapa. Para pekerja yang keseluruhannya adalah warga sekitar masih menggunakan cara manual dengan menancapkan kelapa pada besi pacak lalu menggoyangkan kelapa sampai serabutnya terkupas kemudian di ulangi sampai kelapa benar–benar bersih dari serabutnya dan beberapa pekerja ada juga yang menggosokan sikat paku untuk mengupas serabut kelapa tersebut. Dengan cara ini mereka hanya mampu mengupas kelapa 20 buah/jam, jika industri rumahan tersebut mampu melakukan pengupasan 60 buah/jam maka jika jam kerja 8 jam sehari, perharinya kelapa dapat dikupas kurang lebih 480 buah perhari, jika dikalikan 7 hari atau seminggu, jumlah buah kelapa yang dikupas adalah 3360 buah. Rata – rata volume air per buah kelapa adalah 750 ml, maka jika 750 ml dikalikan dengan hasil pengupasan seminggu 3360 buah, hasilnya adalah 2520000 ml, pada proses pembuatan air kelapa menjadi nata de coco, 750 ml air kelapa dapat menghasilakan 200 gr nata de coco, dengan demikian untuk 1 kg nata de coco di butuhkan sekitar 3,750 ml air kelapa, maka jika di bagikan dengan hasil air kelapa yang di dapat dalam seminggu 2520000 ml dengan 3,750 air kelapa adalah 672 kg atau 0.672 ton. Dengan demikian industri rumahan tersebut mampu memaksimalkan kapasitas produksi mereka ±0.672 ton perminggunya Melihat keadaan demikian, yang seakan akan terasa betapa siasianya waktu terbuang percuma, penulis berfikir untuk menciptakan alat yang dapat digunakan untuk membantu industri rumahan tersebut mempercepat proses pengupasan sabut kelapa agar kapasitas produksinya tercapai, dari pengalaman tersebut penulis berfikir dan mencoba menganalisa permasalahan yang sedang terjadi, setelah beberapa waktu penulis mendapatkan hasil yang sesuai dengan permasalahan tersebut yaitu, membuat “Mesin Pengupas Sabut Kelapa Kapasitas 60 Buah/Jam” Mesin pengupas sabut kelapa ini adalah suatu alat yang diunakan untuk mengupas sabut kelapa yang akan menghasilkan lebih baik,
lebih banyak, dan lebih cepat dibandingkan dengan pengolahan tradisional. Mesin pengupas sabut kelapa ini menggunakan 2 poros pengupas dan motor bensin untuk memutar poros pengupas kelapa. Adapun cara kerja mesin pengupas sabut kelapa ini adalah sebagai berikut: Motor penggerak yang digunakan adalah motor bensin. Daya pada motor bensin akan diteruskan dari putaran puli motor melalui sabuk ke puli digerakkan. Hasil putaran puli yang digerakkan akan diperkecil oleh reducer speed, putaran akan diteruskan juga dari roda gigi melalui rantai, kemudian rantai memutar roller, ketika kelapa dimasukkan ke hooper maka pisau pada roller akan mengupas kelapa dan sabut kelapa akan keluar dari corong keluaran. Mesin pengupas sabut kelapa ini diharapkan bisa membantu industri-industri rumahan dalam mengupas sabut kelapa dengan maksimal dan efektif dalam penggunaannya, penulis mengharapkan agar alat ini benar-benar dapat bekerja sesuai dengan harapan dan keinginan dari industri rumahan dan penulis sendiri. Karena dengan waktu yang sangat terbatas ini, penulis berusaha untuk membuat alat dengan seefisien dan seefektif mungkin.
B. Batasan Masalah Karena luasnya permasalahan yang ada dalam suatu rancangan, sementara penulis terikat keterbatasan waktu, kemampuan dan pengalaman dalam merancang bangun sebuah mesin maka penulis perlu membatasi masalah-masalah yang akan dibahas: Dalam perancangan ini ruang lingkup yang akan dibahas meliputi: 1. Prinsip kerja mesin pengupas sabut kelapa 2. Perhitungan putaran, daya motor, puli, poros, baut, dan bantalan yang digunakan pada mesin pengupas sabut kelapa 3. Gambar rangkaian dan detail mesin pengupas sabut kelapa 4. System perawatan dan perbaikan mesin pengupas sabut kelapa
C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir Adapun tujuan dari rancangan bangun mesin pengupas sabut kelapa ini dapat di kelasifikasikan menjadi dua bagian yaitu : 1. Tujuan secara teknis Tujuan scara teknis rancang bangun mesin pengupas sabut kelapa adalah a. Melakukan pengupasan sabut kelapa agar lebih efisien dan tidak membutuhkan waktu yang banyak b. Menentukan jenis bahan yang akan digunakan untuk peralatan dari mesin yang akan di rancang c. Dapat menganalisa elemen-elemen yang di rancang sesuai dengan yang diharapkan apakah sudah cukup baik dan aman baik dari segi kesehatan dan keselamatan d. Menggambarkan assembling dan detail dari mesin pengupas sabut kelapa berdasarkan perhitungan dan data-data yang telah di dapat baik secara perhitungan teori maupun perhitungan secara langsung dari pekerjaan di lapangan.
D. Tujuan secara akademis a. Untuk memenuhi satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah tugas akhir b. Sebagai aplikasi dari ilmu pengetahuan yang diperoleh selama mengikuti perkuliahan di Politeknik Negeri Medan c. Mampu mendesain dan memodifikasi satu mesin kearah yang lebih baik d. Dapat menganalisa mekanisme kerja perawatan mesin.
E. Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir Laporan ini diharapkan bisa bermanfaat bagi:
1. Masyarakat/perusahaan yang membutuhkan mesin ini dalam menunjang kegiatan usaha dibidang industri olahan bahan baku 2. Perusahaan yang kesulitan untuk dapat memenuhi kapasitas produksi 0.672 ton/minggu 3. Untuk koperasi, mengadakan mesin pemproses sederhana yang bisa dipasarkan kepada masyarakat dengan harga terjangkau 4. Untuk pihak produsen pembuatan mesin-mesin pertanian agar kiranya menjadi pegangan dalam memproduksi mesin pengupas serabut kelapa 5. Penulis sendiri untuk mengaplikasikan ilmu rancang bangun yang telah didapat selama ini kedalam bentuk pengoperasian mesin-mesin perkakas 6. Mahasiswa yang akan membahas permasalahan yang sama untuk dijadikan bahan masukan atau perbandingan (studi kasus) sesuai dengan apa yang dibahas 7. Penulis untuk mengembangkan ilmu yang didapat baik dalam teori maupun prakteknya secara langsung 8. Para pembaca yang khususnya ingin mengetahui tentang system kerja dari mesin pengupas serabut kelapa
F. Metode Pengumpulan Data Dalam penulisan laporan tugas akhir ini dibutuhkan data-data yang akurat dan benar, agar kelayakan laporan tugas akhir ini dapat untuk dipertanggung jawabkan. Metode pengumpulan data yang dilakukan penulisdalam menyusun tugas akhir ini adalah: 1. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing; 2. Melakukan diskusi dengan rekan-rekan satu tim maupun teman-teman diluar tim yang bersedia membantu; 3. Melakukan studi kepustakaan (literatur) dan mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan mesin yang dirancang;
4. Konsultasi dengan orang-orang yang berkecimpung dan ahli dalam konstruksi mesin.
