RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS BUAH KOPI DENGAN SISTEM PENGGERAK DINAMO 0,5 HP DAN TENAGA BATERAI 12 V KAPASITAS 200KG/JAM
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Spesialisasi Perawatan Dan Perbaikan Program Studi Teknik Mekanik
Oleh
EFRAIM JANRI NIM : 1205013305
PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
INTISARI
RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS BUAH KOPI DENGAN SISTEM PENGGERAK DINAMO 0,5 HP DAN TENAGA BATERAI 12 V KAPASITAS 200KG/JAM
Mesin pengupas kopi ini dirancang bertujuan untuk membantu para petani kopi dalam hal membantu mereka dalam proses pengupasan buah kopi yang telah mereka petik dari kebun, dan harapannya produk atau mesin yang kami rancang tersebut dapat di gunakan oleh para petani dimana saja tanpa harus memikirkan adanya sumber listrik dan bahan bakar. Prinsip kerja dari mesin ini adalah dengan memisahkan kulit kopi dengan bijinya. Proses tersebut terjadi didalam penggiling atau pengupas yang di gerakkan oleh motor. Mesin ini menggunakan motor DC dengan daya 0,5 hp 1800 rpm dengan menggunakan sumber tenaga dari baterai 12 V. Dari hasil percobaan mesin ini berkapasitas 211 kg/jam. Harga pembuatan mesin ini adalahRp 5.503.000,-.
Kata kunci :Buah Kopi, MesinPengupas, Dinamo DC
v
ABSTRACT DESIGN PARER FRUIT COFFEE WITH DRIVER AND LABOUR dynamo 0.5 HP BATTERY 12 V CAPACITY 200KG / HOUR
This coffee pulping machines designed aiming to help coffee farmers in terms of helping them in the process of stripping the coffee berries they had picked from the garden, and hope that our product or machine design can be used by farmers anywhere without having to think about any power source and fuel. The working principle of this machine is to separate the coffee skin with the seeds. The process occurs in the grinder or the peeler that is driven by a motor. This machine uses a DC motor with a power of 0.5 hp 1800 rpm using power from the battery 12 V. From the experimental results of this engine with a capacity of 211 kg / h. Price manufacture of this machine is Rp 5.503.000,-.
Keywords: Fruit Coffee, Parer, Dinamo DC
vi
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa dimana telah memberikan petunjuk , rahmat serta kesehatan dan kekuatan bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Laporan Tugas akhir yang berjudul “RancangBangun Mesin Pengupas Buah Kopi Dengan Sistem Penggerak Dinamo 0,5 hp Dan Sumber Tenaga Baterai 12 V Kapasitas 200 Kg/Jam” ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir semester VI Pendidikan Program Diploma III, Program Studi Teknik mekanik , Jurusan Teknik Mesin , Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan laporan tugas akhir ini, penulis telah mendapat arahan dan bimbingan dari berbagai pihak , baik itu berupa material, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi. Untuk itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. M.Syahruddin,S.T.,M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Idham Kamil,S.T.,M.T,Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 3. Joni Indra,S.T.,M.T,Kepala Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan. 4. Soni Hestukoro, S.T. dosen pembimbing dalam penulisan tugas akhir ini 5. Melvin Emil Simanjuntak, S.T.,M.T. selaku Dosen Wali di kelas ME6H 6. Teman – Teman satu team tugas akhir yaitu Gema Sagita , Efraim Janri, Devri Prima dan Josua Sebastian. 7. Kedua orang tuaku tercinta
yaitu Ayah dan Ibu yang telah
memberikan dorongan dan doa atas terselesainya tugas akhir ini. Dalam penulisan ini , penulis menyadari masih terdapat kekurangan baik dari segi pembuatannya maupun dari segi pembahasannya dan penyajiannya.
viii
Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik serta saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhirnya Penulis Mengucapkan terima kasih, dan semoga bermanfaat bagi pembaca atau siapa saja yang ingin melihat isi bahan atau sebagai pembanding. Medan,Agustus 2014 Hormat Penulis,
Efraim Janri NIM : 1205013305
viii
DAFTAR ISI
Halaman
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .................................................................
ii
LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................
iii
LEMBAR PENGESAHAN .........................................................................
iv
INTISARI .....................................................................................................
v
ABSTRACT ..................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR .................................................................................. vii DAFTAR ISI .................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xii DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiii DAFTAR SIMBOL ...................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... A. B. C. D. E.
1
Latar Belakang ............................................................................................. Perumusan Masalah ..................................................................................... Tujuan .......................................................................................................... Manfaat ........................................................................................................ Teknik Pengumpulan Data...........................................................................
2 2 2 2 3
BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................
4
A. Sejarah Kopi ................................................................................................ B. Langkah-Langkah Pengolahan Kopi ............................................................ 1. Pengolahan dengan peroses basah ......................................................... a. Sortasi buah kopi ............................................................................ b. Pengupasan kulit buah .................................................................... c. Fermentasi biji kopi HS .................................................................. d. Pengeringan biji kopi HS ................................................................ e. Pengupasan kulit tanduk ................................................................. f. Sortasi akhir biji kopi ...................................................................... 2. Pengolahan dengan proses Kering.........................................................
4 5 6 6 7 7 7 8 8 8
ix
a. Sortasi buah kopi ............................................................................ b. Pengeringan buah kopi.................................................................... c. Pengupasan kulit buah dan kulit tanduk ......................................... d. Sortasi dan pengeringan biji kopi ................................................... e. Pengemasan dan penyimpanan C.Pengupasan Kulit Buah................................................................................... D. Kreteria Pemilihan Bahan ............................................................................ E. Prinsip Kerja Mesin ..................................................................................... F. Elemen Mesin Yang Digunakan .................................................................. G. Teori – Teori Dasar Perhitungan Elemen Mesin ......................................... 1. Prencanaan Daya Motor.................................................................. 2. Poros ............................................................................................... a. Jenis – Jenis Poros................................................................. b. Hal – hal penting dalam perencanaan poros ......................... 3. Sabuk dan Puli ............................................................................... a. Perbandingan putaran dan diameter puli ............................... b. Panjang sabuk ....................................................................... c. Kecepatan linier sabuk .......................................................... d. Jarak antara sumbu poros puli ( C ) ...................................... e. Tegangan sabuk .................................................................... f. Sudut kontak antara sabuk dengan puli penggerak ............... g. Daya yang dapat di teransmisikan oleh sabuk ...................... h. Besarsudut ............................................................................. 4. Bantalan .......................................................................................... a. Perhitungan Beban dan Umur Bantalan ................................ 1) Perhitungan Beban Ekuivalen .......................................... 2) PerhitunganUmur Nominal .............................................. 5. Menghitung Tegangan pada Belt .................................................... a. PerhitunganTeganganTegangdan Tegangan Kendur ............ 6. Pasak ...............................................................................................
9 9 10 10 10 11 12 12 13 13 13 14 14 14 16 17 17 18 18 18 19 19 19 19 19 19 20 21 21 21
BAB III PEMBAHASAN ................................................................................... 24 A. Desaindan Gambar Teknologi Mesin Pengupas Biji Kopi........................... B.Kapasitas Kerja Mesin ................................................................................... C.Perhitungan Daya Motor ............................................................................... 1. Daya Tampa Beban ......................................................................... 2. Daya Dengan Beban ........................................................................ 3. Daya Rencana.................................................................................. D. Bagian Utama Suatu Mesin ......................................................................... 1. KerangkaMesin ............................................................................... 2. Saluran Masuk dan Saluran Keluar dan Pemisah ............................ 3. Motor ............................................................................................... 4. Baterai ............................................................................................. 5. Alternator ........................................................................................ 6. Pengupas ......................................................................................... 7. Sistem Transmisi ............................................................................. 8. Poros................................................................................................ F. MerangkaiMesin ..........................................................................................
iix
24 26 27 27 34 36 37 37 38 39 40 41 41 42 43 51
BAB IV ANALISA BIAYA PEMBUATAN MESIN ................................... 52 A. B. C. D. E.
Biaya Material ......................................................................................... Biaya Listrik Yang Dipakai Selama Pembatan Mesin ............................ UpahTenaga Kerja .................................................................................. Biaya Total Pembuatan Mesin ................................................................ Break Even Point ....................................................................................
52 54 55 55 56
BAB V PERAWATAN ........................................................................................ 57 A. Perhitungan dan tujuan perawatan .......................................................... 57 B. Perawatan komponen mesin.................................................................... 58
BAB VI PENUTUP .............................................................................................. 59 A. Simpulan ................................................................................................. 59 B. Saran ....................................................................................................... 59
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
iiix
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Beda jenis kopi Arabica danrobusta ..........................................................
5
Gambar 2.pengolahan dengan proses basah ...............................................................
6
Gambar 3.Pengolahandengan proses kering ...............................................................
9
Gambar 4.Konstruksisabuk – V ..................................................................................
17
Gambar 5.Ukuranpenampangsabuk – V .....................................................................
17
Gambar 6.Mesinpengupasbuah kopi ...........................................................................
25
Gambar 7.Rangkamesinpengupasbuah kopi ...............................................................
37
Gambar 8. Hopper dansalurankeluar ..........................................................................
39
Gambar 9. Motor DC ..................................................................................................
39
Gambar 10.Baterai ......................................................................................................
40
Gambar 11. Alternator ................................................................................................
41
Gambar 12.Pengupas ..................................................................................................
41
Gambar 13.Diagram alirperhitunganporos .................................................................
43
Gambar 14.Diagram aliranuntukmerencanakanbantalan ............................................
45
Gambar 15. Diagram aliruntukmemilihsabuk –V .......................................................
48
Gambar 16.Diagram aliran proses assembliungmesin ................................................
51
ix
DAFTAR TABEL Tabel 1. Biaya material danperlengkapan ............................................................... Tabel 2. Biayamesin yang dipakaiselamapembuatanmesin..................................... Tabel 3. Perawatankomponen..................................................................................
iix
52 54 58
DAFTAR SIMBOL fc
=Factor koreksi ( 1,5 lampiran )
Tpemotong
= Torsi pemotong (Nm )
Fp
= Gaya potong( N )
rperajang
= Radius perajang = 0,14 [ m ] = Kecepatan sudut [ rad/det ] =
N
= Putaran motor [ rpm ]
Itotal
= Inersia total [
Pr
= Bebanektivalendinamis
Fr
= Beban radial
X
= Factor koreksiuntukbeban radial = 1
v
= Factor koreksiputar = 1,2
∁
= Beban nominal dinamisspesifik [kg]
T1
= Tegangansisikencangsabuk[ kg ]
T2
= Tegangansisikendorsabuk[ kg ]
e
= Hilanganalam =2,71282
µ
= Koefisiengesekantarasabukdenganpuli = 0,45-0,60
L
= Panjangsabuk yang digunakan
∁
= Jarakantarasumbukeduaporospuli
]
= 1,5 – 2 diameter pulibesar Dp
= Diameter pulipenggerak[ inch ]
dp
= Diameter puli yang digerakan [ inch ]
xv
n
= Putaran motor [ rpm ]
∁
= Jarakantarasumbukeduaporospuli = 1,5 – 2 diameter pulibesar = Defleksipuntiran
T
= Torsi ( N )
Ds
= Diameter poros (mm )
G
= Modulus geser = 8,3.10
L
= Panjangporos( mm )
N1
= Putaranpulipenggerak[ rpm ]
N2
=Putaranpuli yang di gerakkan[ rpm ]
Dp1
= Diameter pulipenggerak[ inch ]
Dp2
= Diameter puli yang digerakkan[ inchi ]
Mp
= Momen punter
Wp
= Momentahananpuntir(
Sf1
= Faktorkeamananuntukbajakarbon, yaitu : 6
Sf2
= Faktorkeamananuntukbajakarbondenganalurpasak, yaitu = 2
Km
= Faktorlenturan = 1,5 – 2
Kt
= Faktortumbukan = 1 - 1,5
T
= Torsi ( N )
Pd
= Dayarencana(Hp )
n
= Putaran motor ( rpm )
µ
= Koefisiengesek, diasumsikanantarakayudanlogam = 0,5 – 0,7
Fn
= Gaya normal ( N )
)
xv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kopi di dunia. Jenis kopi yang dihasilkan adalah Robusta dengan karateristik biji kopi berbentuk bulat. Jumlah biji perkilogram adalah 2300 - 4000, tumbuh diketinggian 400 - 700 m dari permukaan laut dengan suhu 24 – 30 derajat celcius. Biji kopi yang mentah berwarna hijau dan pada saat matang akan berubah menjadi merah. Periode kematangan buah kopi adalah 9 – 10 bulan. Kopi merupakan sebuah komoditas perkebunan andalan di indonesia. Pengolahan kopi basah sangat berpengaruh pada kualitas kopi yang dihasilkan. Kendala yang dihadapi pada pengupasan kulit kopi adalah waktu dan energi yang dibutuhkan sehingga pengupasan kulit kopi tradisional dengan sumber pengerak berupa tenaga manusia. Selain itu hasil dari kualitas pengupasan kulit kopi kurang baik karena masih banyak kopi yang pecah setelah proses pengupasan. Kendala – kendala tesebut akan menambah waktu, biaya dan tenaga dalam proses pengupasan. Tentu ini suatu masalah tersendiri yang mengurangi pendapatan yang seharusnya didapatkan oleh petani. Dari situ maka penulis akan mencoba membuat terobosan baru tentang mesin pengupasan kulit kopi yang nantinya diharapkan akan dapat mempermudah dan mempercepat proses pengupasan itu sendiri. Selain itu dengan adanya mesin ini diharapkan mampu meningkatkan hasil produksi baik dari segi kualitas maupun kuantitas.
1
B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat ditarik rumusan masalah yaitu : 1. Bagaimanakah spesifikasi dari mesin pengupas kulit kopi yang fleksibel bagi penggunanya ? 2. Bagaimanakah sistem penggerak dari mesin pengupas kulit kopi ?
C. Tujuan 1. Untuk merancang alat pengupas
buah kopi yang nantinya dapat
digunakan oleh para petani buah kopi; 2. Untuk mengetahui prinsip kerja dan komponen-komponen utama mesin pengupas buah kopi; 3. Untuk mendapatkan performansi alat pengupas yang dapat mengupas buah kopi; 4. Untuk mengetahui proses pembuatan dan untuk mengetahui biaya yang dibutuhkan untuk pembuatan mesin pengupas buah kopi; 5. Mewujudkan mesin pengupas kulit buah kopi yang sederhana, murah dan mudah di operasikan.
D. Manfaat 1. Agar para petani kopi dapat mengetahui prinsip kerja mesin pengupas buah kopi; 2. Agar para praktisi ahli teknik dan mahasiswa Politeknik dapat mengetahui prinsip kerja dan mengetahui komponen-komponen utama dari mesin pengupas kulit buah kopi; 3. Agar mahasiswa Politeknik yang akan menyusun Tugas Akhir dengan judul yang hampir sama dapat menghitung performansi teknis untuk mesin pengupas kulit buah kopi; 4. Agar semua orang yang membaca Tugas Akhir ini dapat mengetahui proses pembuatan dan menghitung biaya untuk pembuatan mesin pengupas kulit buah kopi.
2
E. Teknik Pengumpulan Data Adapun teknik pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam menyusun tugas akhir adalah: 1. Melakukan diskusi dengan dosen yang pembimbing maupun pihak-pihak yang dapat membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini yang memahami dan mengerti tentang perancangan alat tersebut; 2. Studi literatur dengan mencari buku – buku yang ada di perpustakaan kampus Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain dari luar yang berkaitan dengan perancangan mesin tersebut; 3. Melakukan diskusi dengan teman sekelompok; 4. Pengambilan data melalui internet.
3
