RANCANG BANGUN MESIN PEMBELAH PELEPAH PISANG Dengan Kapasitas 40 [ 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 APRIYAN SUGONDO
1305013302
EKO F SIMAMORA
1205012144
EZAN LESTARI
1205012146
GUNADI SYAHPUTRA BERUTU
1205012157
KARSENER MANURUNG
1205012178
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN
2015
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis ucapkan Kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasih dan rahmat-Nya dalam kehidupan penulis yang senantiasa memberikan waktu, tenaga dan dana sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Adapun laporan tugas akhir ini yang penulis buat berjudul “ Rancang Bangun Mesin Pembelah Pelepah Pisang dengan Kapasitas 40 [kg/jam]”. sPenulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan mata kuliah tugas akhir pada semester VI Program Diploma III Jurusan Teknik Mesin. Dalam pembuatan laporan ini penulis banyak mengalami masalah, hambatan, namun berkat bantuan Dosen Pembimbing dan bantuan dari berbagai pihak yang berupa spiritual, materi, dan informasi, maka laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini sudah sewajarnya penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Syahruddin. S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T. M.T, Kepala Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Jhoni Indra, S.T. M.T, Kepala Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 4. Drs. Anasril, M.T, Dosen Pembimbing kami; 5. Teristimewa dan yang terutama buat kedua orang tua penulis yaitu telah memberi dorongan doa, materi, dan spiritual kepada penilis sejak awal perkuliahan hingga selesai laporan tugas akhir ini. 6. Kepada teman-teman yang memberi semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Rekan-rekan penulis yang turut membantu dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini, terutama tim satu kelompok dan rekan satu
v
pembimbing dan semua pihak yang turut membantu di dalam penulisan laporan tugas akhir ini yang namanya tidak bisa penulis tuliskan satu-persatu khususnya keluarga penulis. Meskipun penulis berusaha semaksimal mungkin, penulis menyadari bahwa dalam laporan ini mungkin masih terdapat kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhirnya penulis berharap, semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya, baik sebagai bahan masukan ataupun sebagai pembanding.
Medan, Agustus 2015 Hormat Penulis
Karsener Manurung NIM: 1205012178
vi
DAFTAR ISI
Halaman SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ........................................................................ ii LEMBAR PERRSETUJUAN ........................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... iv KATA PENGANTAR ......................................................................................... v DAFTAR ISI ...................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................. xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xvii INTI SARI ....................................................................................................... xviii ABSTRACT ...................................................................................................... xix
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ....................................................................................... 1 B. Batasan Masalah .................................................................................... 2 C. Tujuan Tugas Akhir................................................................................ 3 D. Manfaat Tugas Akhir ............................................................................ 3 E.Teori Perancangan ................................................................................... 4 F. Teknik Pengumpulan Data ..................................................................... 5
vii
BAB II LANDASAN TEORI A. Sejarah Perkembangan Tanaman Pisang ............................................... 6 1. Bagian-Bagian Tanaman Pisang Dan Kegunaannya .......................... 7 a. Akar ............................................................................................ 7 b. Daun ........................................................................................... 7 c. Bunga .......................................................................................... 7 d. Buah ........................................................................................... 8 e. Bonggol ...................................................................................... 8 f. Batang Semu ............................................................................... 8 g. Pisang Abaka .............................................................................. 9 2. Serat Pelepah Pisang ........................................................................ 12 3. Pengolahan Serat Pelepah Pisang .....................................................13 B. Tali Serat ............................................................................................. 16 C. Pengujian Tali serat ............................................................................. 19 1. Uji Tarik .......................................................................................... 19 2. Tenggangan (stress) ......................................................................... 19 3. Regangaan (strain) ........................................................................... 19 4. Deformasi ........................................................................................ 20 5. Hukum Hooke (elastisitas) ............................................................... 21 D. Prinsip Kerja Mesin Pembelah Pelepah dari Batang Pisang ............... 22 E. Dimensi Utama Mesin yang Direncanakan ......................................... 23 F. Komponen-Komponen Utama Mesin .................................................. 23 1. Motor Bakar ..................................................................................... 24 2.Puli .................................................................................................... 25 3. Sabuk ............................................................................................... 25
viii
4. Rantai Trasmisi ................................................................................ 26 5. Sprocket ............................................................................................ 27 6. Poros ................................................................................................ 27 7.Bantalan ............................................................................................ 28 8. Pisau Pembelah ................................................................................ 30 9. Dudukan Pisau Pembelah ................................................................ 30 10.Casing .............................................................................................. 31 11.Corong Masukan ............................................................................ 31 12.Corong Keluar Sampah .................................................................. 32 13.Stelan Pisau Pembelah .................................................................... 32
BAB III PERHITUNGAN RANCANGAN A. Kapasitas Mesin ................................................................................... 34 B. Perhitungan Daya Motor ..................................................................... 38 C. Sistem Trasnmisi ................................................................................. 47 1. Sabuk dan Puli ................................................................................. 47 a. Puli ............................................................................................. 47 b. Sabuk ........................................................................................ 50 1).Panjang Keliling Sabuk (L) .......................................... 50 2). Besar sudut kontak sabuk ( ) ...................................... 51 3). Kecepatan Linear Sabuk (V) ........................................ 52 4). Tegangan penampang sabuk ........................................ 52 5). Tegangan Sabuk ........................................................... 53 6). Daya yang ditransmisikan oleh sabuk .......................... 55 2. Rantai ................................................................................................ 56 ix
3. Poros ................................................................................................. 59 a. Bahan Pada Bagian Poros ......................................................... 60 b. Gaya-gaya horizontal pada poros pisau pembelah bagian bawa63 c. Gaya Vertikal pada Poros Pisau Pembelah bawah ................... 66 1). Momen Puntir pada Poros (T) ...................................... 70 2). Tegangan geser ( ) ....................................................... 71 3). Diameter Poros ............................................................. 73 4. Bantalan ............................................................................................ 75 1). Bantalan 6207 .............................................................. 75 a. Bantalan dititik B....................................................................... 76 b. Bantalan dititik D ...................................................................... 79
BAB IV PROSES PEMBUATAN DAN ANALISA BIAYA A. Proses Pembuatan Mesin ..................................................................... 82 1. Rangka Mesin ................................................................................... 82 2. Casing .............................................................................................. 83 3. Poros ................................................................................................ 83 4. Corong Masukan ............................................................................. 84 5.Corong Keluaran .............................................................................. 85
B. ANALIS BIAYA ................................................................................ 85 1. Biaya Matrial .................................................................................... 86 a. Bahan Baku ............................................................................... 86 b. Bahan Jadi ................................................................................ 86
x
C. BIAYA PEMBUATAN PEMBELAH PELEPAH PISANG ........ 88 1. Biaya Tenaga Kerja ......................................................................... 88 2. Biaya Pemakaian Listrik .................................................................. 89
D. BIAYA TOTAL PEMBUATAN MESIN PELEPAH PISANG .... 90 1. Analisis Break Event Poin ............................................................... 90 a. Owning Cost ............................................................................. 90 2. Operating Cost ................................................................................. 91 a. Oli ............................................................................................. 91 b. Greece (Minyak Gemuk) .......................................................... 91 3. Variabel Cost ................................................................................... 92 a. Biaya Bahan Baku .................................................................... 92 b. Upah Kariyawan ....................................................................... 93 c. Bahan Bakar Bensin ................................................................. 93 BAB V PERAWATAN DAN PERBAIKAN A. Perawatan dan Tujuan Utama Perawatan dan Perbaikan ..................... 96 1. Perawatan Secara Rutin (Routine Maintenance) ............................. 97 2. Perawatan Secara Periodik .............................................................. 97 B. Pemeliharaan Bagian-bagian Mesin .................................................... 98 1. Bantalan ........................................................................................... 98 2. Puli dan Sabuk ................................................................................. 98 3. Motor Bakar ..................................................................................... 99 4. Sprocket dan Rantai ....................................................................... 101 5. Perawatan Lainnya ........................................................................ 101
xi
BAB VI PENUTUP A. Simpulan ............................................................................................ 102 B. Saran ................................................................................................... 102
xii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Tanaman Pisang Abaka ...................................................................... 10 Gambar 2. Pelepah Pisang Abaka ........................................................................ 10 Gambar 3. Serat Pelepah Pisang Abaka .............................................................. 13 Gambar 4. Gaya F Bekerja Pada Luas Permukaan A ......................................... 19 Gambar 5. Srain Normal ..................................................................................... 20 Gambar 6. Diagram Tegangan-Regangan untuk Bahan Rapuh .......................... 22 Gambar 7. Mesin ................................................................................................. 23 Gambar 8. Mesin Bensin ..................................................................................... 24 Gambar 9. Puli ..................................................................................................... 25 Gambar 10. Ukuran Penampang dan Kontruksi Sabuk-V .................................. 26 Gmabar 11. Rantai .............................................................................................. 27 Gambar 12. Sprocket ............................................................................................ 27 Gambar 13. Poros ................................................................................................ 28 Gambar 14. Pisau Pembelah ................................................................................ 30 Gambar 15 Dudukan Pisau Pembelah .................................................................. 30 Gambar 16.Casing ............................................................................................... 31 Gambar 17. Corong Masuk ................................................................................ 31 Gambar 18. Corong Keluar Sampah ................................................................... 32 Gambar 19. Setelah Pisau Pembelah.................................................................... 32 Gambar 20. Kerangka Mesin .............................................................................. 33 Gambar 21. Puli dan sabuk .................................................................................. 47 Gambar 22. Sabuk V tipe B .................................................................................. 54 xiii
Gambar 23. Rantai dan sproket ............................................................................ 56 Gambar 24. Gaya Horizontal Pada Poros ............................................................ 63 Gambar 25. Gaya Vertikal pada Poros ................................................................. 66 Gambar 26. Letak bantalan pada poros pisau pembelah bawah ........................... 75 Gambar 27. Rangka Mesin.................................................................................... 82 Gambar 28. Casing ............................................................................................... 83 Gambar 29. Poros dan Pisau Pembelah .............................................................. 84 Gambar 30. Corong Masuk ................................................................................. 84 Gambar 31. Corong Keluar Sampah ................................................................... 85
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Komposisi Kimia dari Bagian-BagianTanaman Pisang......................... 12 Tabel 2. Perbandingan Kekuatan Tarik Pada Tanaman Eceng Gondok Dengan atau Tanpa Perlakuan Naoh ................................................................... 14 Tabel 3. Hasil Pengujian Tarik Serat Pelepah Pisang Kepok Non Perlakuan dan dengan Perlakuan 5% Naoh Variasi Lama Perendaman 2, 4, 6 Jam ..... 15 Tabel 4. Kekuatan Tarik Serat Pelepah Pisang Kepok Non Perlakuan dan Perlakuan 5% NaOH dengan Variasi Lama Perendaman 2, 4, jam........................................................................................................... 16 Tabel 5. Elogasi yang Terjadi pada Jenis-Jenis Serat ......................................... 17 Tabel 6. Kekuata 8 Untaian Pentalan Tali denga Diameter 64 mm ..................... 18 Tabel 7. Daya Perencanaan dan Pemilihan .......................................................... 24 Tabel 8. Perbedaan antara Bantalan Luncur dengan Bantalan Gelinding ............ 29 Tabel 9. Hasil Pengamatan Berat Pelepah pisang dengan menggunakan neraca . 34 Tabel 10. Hasil Pengukuran Panjang Batang Pisang ............................................ 35 Tabel 11. Hasil pengukuran luas penampang pelepah pisang............................... 36 Tabel 12. Nama dan Harga Bahan Baku .............................................................. 97 Tabel 13. Nama dan Harga Bahan Jadi ............................................................... 97 Tabel 14. Biaya Pemekaian Listrik .................................................................... 100
xv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah Pisang adalah salah satu tanaman yang mudah ditemukan di mana saja. Apalagi jika kita berpergian kesuatu desa. Sering kali kita menemukan tanah kosong ditanami pohon pisang. Di samping untuk konsumsi segar, pisang di Indonesia juga dimanfaatkan sebagai bahan baku industri olahan pisang seperti industri: kripik, sale dan tepung pisang. Pisang banyak mengandung vitamin dan mineral esensial yang sangat bermanfaat bagi kesehatan. Tanaman pisang adalah tanaman yang banyak manfaatnya dan mempunyai potensi nilai ekonomi yang cukup tinggi. Sebagian besar masyarakat hanya memanfaatkan buah dan daun pisang saja. Selain untuk dikonsumsi langsung, buah pisang juga dijadikan bahan baku olahan industri. Daun juga sering dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai pembungkus makanan, alas makanan, dan sebagainya. Setelah pohon tidak berbuah lagi, pohon pisang atau pelepah pisang cenderung tidak dimanfaatkan. Pada umumnya pelepah pisang yang telah mengering dibuang begitu saja dan dianggap sebagai sampah. Hal ini bisa menimbulkan dampak pencemaran lingkungan karena akan semakin banyak limbah lingkungan hidup. Limbah tak selamanya menjadi bahan yang tidak berguna. Di tangan orang yang kreatif, limbah pelepah pisang bisa menjadi lahan bisnis yang potensial. Dengan penjelasan diatas tersebut, menjadi latar belakang untuk mencoba merancang mesin pembelah pelepah dari batang pisang selanjutnya akan menjadi bahan baku untuk membuat tali: Bahan ini dicampur dengan serabut lainya agar lebih kuat, dan kluseel syeber dari pelepah dari batang pisang lebih tahan terhadap air garam sehingga baik dipakai untuk tali pengikat kapal laut.
1
Pemanfaatan pelepah pisang menjadi kerajinan pembuat tali manila muncul setelah memperhatikan bahwa keterampilan yang akan dikembangkan memiliki bahan baku yang sangat mudah diperoleh. Dengan bahan, peralatan dan penerapan teknologi yang sederhana, produk yang akan dihasilkan memiliki nilai jual tinggi dengan harga yang cukup terjangkau. Oleh karena itu, pemanfaatan pelepah pisang ini dapat meningkatkan nilai ekonomis pelepah pisang tersebut. Sehubungan dengan hal tersebut di atas dalam pemilihan pelaksanaan pengabdian masyarakat.
B.Batasan Masalah Dalam penyusun Laporan Tugas Akhir ini akan disajikan hal-hal yang mendukung teori-teori yang mewujudkan teori-teori tersebut dalam praktik. Untuk memfokuskan permasalahan tersebut, maka ditetapkan masalah-masalah yang akan dibahas dalam perencanaan rancang bangun mesin tersebut. Karena luasnya permasalahan, penulis merasa perlu untuk membatasi masalah yang akan dibahas dalam laporan ini, mengingat keterbatasan waktu, tempat, kemampuan dan pengalaman. Adapun hal-hal yang akan dibahas dalam rancang bangun ini adalah sebagai berikut : Mekanisme kerja mesin pembelah pelepah dari batang pisang; 1. Fungsi dari komponen-komponen mesin pembelah pelepah dari batang pisang; 2. Perhitungan komponen mesin pembelah pelepah dari batang pisang, antara lain daya mesin penggerak, pemilihan bahan pisau pembelah, pemilihan sabuk, puli, bantalan, diameter poros, serta perincian biaya; 3. Gambar kerja 4. Cara perawatan dan perbaikan
2
C.Tujuan Tugas Akhir Adapun manfaat dari rancang bangun mesin pembuat tali dari pelepah pisang ini adalah: 1. Dapat merancang bagian utama mesin pembuat tali dari pelepah pisang komponen pelengkap lainnya; 2. Dapat menyerapkan secara nyata konsep ilmu yang diperoleh selama mengikuti proses perkuliahan di Politeknik Negeri Medan; 3. Agar mahasiswa mampu mendesain dan memodifikasi suatu alat atau mesin ke arah yang lebih baik dan aman; 4. Dapat melakukan tindakan perawatan dan perbaikan pada mesin; 5. Bagi siapa saja yang membaca laporan tugas akhir ini semoga dapat menjadi bahan perbandingan dan sumber inspirasi terciptanya mesinmesin yang lain yang juga bermanfaat bagi kehidupan masyarakat; 6. Secara akademis, sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan.
D. Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat dari rancang bangun mesin pembuat tali dari pelepah pisang adalah : 1. Mahasiswa dapat memodifikasi dan membahas hal yang sama; 2. Bagi pelaku industri untuk memanfaatkan peluang usaha; 3. Siapa saja yang membaca untuk menambah wawasan tentang rancang bangun mesin pembelah pelepah dari batang pisang. 4. Penulis sendiri, untuk menambah pengetahuan dan pengalaman yang kelak berguna setelah bekerja atau terjun kelapangan kerja.
3
E. Teori Perancangan Pengembangan
teknis suatu
desain dapat dilaksanakan dengan mengikuti
langkah-langkah konstruktif seperti berikut : 1. Produksi atau hasil kerja perdana, memenuhi target yang ditetapkan. 2. Pengembangan lanjut. eliminasi faktor hambatan, kesempurnaan, kesederhanaan, dan penurunan harga dari desain. 3. Penyesuaian hasil desain untuk menerapan di bidang khusus, dan pe – ngembangan produksi khusus. 4. Spesifikasi khusus. Menentukan ukuran tertentu, bentuk dan daya tahan khusus, jika ini belum dilakukan dalam langkah terdahulu. 5. Memproduksi dengan cara lain atau menggunakan bahan lain. 6. Hasil desain baru yang lebih bermutu.
4
F. Teknik 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. Adapuun teknik pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam penyusunan tugas akhir ini adalah: 1. Studi literatur, berupa studi kepustakaan dan kajian dari beberapa buku dan artikel-artikel yang berhubungan dengan hal-hal yang akan dibahas; 2. Diskusi, berupa konsultasi dan bimbingan dari Dosen Pembimbing, rekan-rekan mahasiswa dan pihak-pihak yang mengetahui tentang perancangan mesin; 3. Melakukan pengamatan (Observasi) terhadap mesin-mesin yang memiliki prinsip kerja yang hampir sama dengan mesin pembuat tali dali pelepah pisang ini; 4. Melakukan pengamatan ke Pusat Penelitian pelepah pisang;
5
