PERANCANGAN MESIN PENGGILING BATUBARA BERKAPASITAS 200 KG/JAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh : ANGGA AGUSTA ARIS SANDY 201110120311046
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016
i
ii
iii
iv
v
vi
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). Perancangan Mesin Penggiling Batubara Berkapasitas 200 kg/jam. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang. Pembimbing (1) Daryono (2) Murjito
ABSTRAK Batubara adalah mineral organik yang dapat terbakar, terbentuk dari sisa tumbuhan purba yang mengendap selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung jutaan tahun. Oleh karena itu, batubara termasuk dalam kategori bahan bakar fosil. Mengingat akan pentingnya bahan baku energi alternatif pengganti minyak bumi, yang saat ini Indonesia hanya memiliki cadangan minyak bumi sebesar 3,7 miliar barel (Sekretaris SKK Migas Gde Pradyana 23/04/2015). Metode perancangan yang digunakan melalui beberapa tahapan, berikut tahapan-tahapannya tahap 1) Mencari data perancangan meliputi membuat konsep desain mesin, mencari data tentang batubara, dan spesifikasi motor penggerak. 2) Melakukan studi literatur meliputi pengkajian terhadap penelitian terdahulu, sehingga dapat diketahui kelemahan dari hasil perancangan yang telah ada. 3) Melakukan perancangan sistem penggiling meliputi spesifikasi dimensi roll penggiling, dimensi poros, bantalan, pulley, v-belt dan roda gigi. 4) Perancangan rangka meliputi kontruksi rangka yang sesuai dan pemilihan jenis besi profil rangka yang digunakan. 5) Melakukan pengecekan meliputi pemeriksaan hasil perancangan terperinci. 6) Mendesain mesin yaitu menggambar mesin yang telah dirancang sesuai dengan hasil perhitungan. Pada perancangan mesin penggiling batubara ini mengasilkan kecepatan putaran roll penggiling 354 rpm, dan menghasilkan kapasitas produksi 200 kg/jam. Sumber penggerak mesin adalah motor listrik merk yuema 45 kw / 60 hp dengan putaran 980 rpm. Sistem transmisi menggunakan V-belt dan roda gigi, dengan pulley penggerak diameter pitch 115 mm, pulley yang digerakkan diameter pitch 318 mm sedangkan roda gigi ada dua masing-masing memiliki diameter pitch 130 mm. Kata kunci: perancangan, batubara, mesin penggiling batubara
vii
Angga Agusta Aris Sandy. (2016). The design of coal grinder machine 200 kg/hour. Faculty of Engineering. University of Muhammadiyah Malang. Preceptor (1) Daryono (2) Murjito. ABSTRACT Coal is a combustible organic mineral, formed from ancient plant remains that settles subsequently deformed due to physical and chemical processes that took place millions of years. Therefore, coal included in the category of fossil fuels. Given the importance of alternative energy raw materials instead of petroleum, which is currently Indonesia only has oil reserves of 3.7 billion barrels (SKK Migas Secretary Gde Pradyana 23/04/2015). The design method used through several phases, the following phases phase 1) for the design of data includes making the design concept of the machine, look for data on coal, and the specifications of the motor. 2) Conduct a literature study includes an assessment of previous studies, so as to know the weakness of the existing design results. 3) Perform system design including specification dimensional grinder roll grinders, the dimensions of the shaft, bearings, pulleys, v-belt and gears. 4) The design of the framework include appropriate frame construction and choice of profile steel frame used. 5) Checked the detailed design includes examination results. 6) Designing a machine that is drawing machines that have been designed in accordance with the calculation results. In designing this machine produces coal mill roll grinder rotation speed 354 rpm and generates a production capacity of 200 kg / hour. Engine driving source is the electric motor brands Yuema 45 kw / 60 hp at 980 rpm rotation. Transmission system using the V-belt and gears, the drive pulley pitch diameter of 115 mm, the driven pulley pitch diameter of 318 mm, while the two gears each having a diameter of 130 mm pitch. Keywords: design, coal, coal grinding machine
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rohmat, taufik dan hidayah-nya pada penyusun sehingga dapat menyelasaikan Tugas akhir ini. Didalam penyusun tugas akhir ini sering mengalami kesulitan dan hambatan, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan itu bisa dihadapi dan teratasi. Oleh karena itu sangat tepatlah bila penyusun pada kesempatan kali ini untuk menyampaikan terima kasih atas jasa baik yang selama ini penyusun terima, baik nasehat, petunjuk serta bimbingan dan saran yang berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas akhir ini. Rasa terima kasih ini penyusun sampaikan kepada : 1. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 2. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Bapak Ir. Daryono, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan waktu, kesempatan, dan ilmunya untuk membimbimg sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 4. Bapak Murjito, ST, MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya tugas akhir ini. 5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung maupun tidak langsung. 6. Kedua orang tua selalu memberikan bantuan materi maupun non materi, mendo’akan dan mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. 7. Teman-teman sebimbingan dan seangkatan Teknik Mesin 2011, Temanteman HMJ Teknik Mesin. 8. Teman-teman kos 12 C yang selalu memberi semangat. 9. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak
ix
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan baik dalam penyusunan data maupun dalam pembahasannya. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penyusun harapkan demi sempurnanya Tugas akhir ini. Semoga Allah SWT memberikan balasan kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga Tugas akhir bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
x
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................... i POSTER .............................................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii LEMBAR ASISTENSI ..................................................................................... iv LEMBAR SURAT PERNYATAAN ................................................................ vi ABSTRAKS ...................................................................................................... vii ABSTRACS ..................................................................................................... viii KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 2 1.3 Tujuan Perancangan ...................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah ........................................................................... 3 1.5 Manfaat Perancangan .................................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Patent ............................................................................. 4 2.2 Spesifikasi Batubara ..................................................................... 7 2.3 Dasar Teori ................................................................................... 9 2.3.1 Dasar Perancangan Mesin Penggiling ................................. 9 2.3.2 Cara Kerja Mesin Penggiling Batubara ............................. 10 2.3.3 Bagian Utama Mesin Penggiling batubara ........................ 10 2.4 Roll Penggiling Batubara ............................................................ 11
xi
2.5 Sabuk Penggerak ......................................................................... 13 2.6 Pulley .......................................................................................... 16 2.7 Roda Gigi .................................................................................... 20 2.7.1 Perancangan Roda Gigi ..................................................... 20 2.8 Poros............................................................................................ 23 2.8.1 Perancangan Poros ............................................................ 23 2.9 Pasak .......................................................................................... 27 2.10 Bantalan ..................................................................................... 30 2.10.1 Perencanaan Bantalan .................................................... 33 2.11 Rangka ....................................................................................... 35 BAB III METODOLOGI 3.1 Metode Desain Pahl and Beitz..................................................... 38 3.2 Perencanaan Proyek dan Penjelasan Tugas ................................. 41 3.3 Perancangan Konsep Produk ....................................................... 41 3.4 Perancangan Bentuk (Embodiment Desaign) .............................. 42 3.5 Perancangan Detail ...................................................................... 43 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Perencanaan Kecepatan Roll dan Kapasitas ................................ 51 4.1.1 Kecepatan Roll (n) .............................................................. 51 4.1.2 Kapasitas Mesin (Q) ........................................................... 53 4.2 Perencanaan Roll Penggiling Batubara ....................................... 55 4.2.1 Gaya yang terjadi pada roll penggiling............................... 56 4.2.2 Pemilihan Bahan Roll Penggiling....................................... 59 4.2.3 Perhitungan Daya Penggilingan ......................................... 60 4.3 Pemilihan Motor .......................................................................... 61 4.4 Perencanaan Transmisi Sabuk dan Pulley ................................... 62 4.5 Perencanaan Roda Gigi ............................................................... 71 4.6 Perencanaan Poros ....................................................................... 75
xii
4.6.1 Analisa Tegangan pada Poros ............................................. 75 4.6.2 Perhitungan Poros ............................................................... 79 4.7 Perencanaan Pasak ....................................................................... 81 4.8 Perencanaan Bantalan .................................................................. 83 4.8.1 Perhitungan Beban Bantalan ............................................... 83 4.9 Perencanaan Rangka .................................................................... 85 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................. 87 5.2 Saran ............................................................................................ 89 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1: Tabel Klasifikasi Batubara Menurut ASTM ....................................... 9 Tabel 2.2: Panjang Sabuk-V Standart ................................................................ 14 Tabel 2.3: Faktor-faktor koreksi daya yang ditransmisikan fc .......................... 24 Tabel 2.4: Ukuran Pasak .................................................................................... 30 Tabel 3.1: Pemilihan Part ................................................................................... 45 Tabel 4.1: Nilai V-Belts ..................................................................................... 63
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1: Patent NONCLOGGING ICOAL CRUSHER ............................... 5 Gambar 2.2: Patent Two roll crusher and method of roller ................................. 6 Gambar 2.3: Batubara .......................................................................................... 7 Gambar 2.4: Kontruksi Sabuk V ........................................................................ 14 Gambar 2.5: Ukuran Penampang Sabuk V ........................................................ 14 Gambar 2.6: Pulley............................................................................................. 16 Gambar 2.7: Macam-macam pasak .................................................................... 27 Gambar 2.8: Dimensi pasak ............................................................................... 28 Gambar 2.9: Jenis-jenis bantalan gelinding ....................................................... 32 Gambar 2.10: Susunan sebuah bantalan............................................................. 32 Gambar 2.11: Penampang plat baja ................................................................... 36 Gambar 3.1: Diagram Alir Perancangan Menurut Pahl And Beitz .................... 40 Gambar 4.1: Roll Penggiling ............................................................................. 60 Gambar 4.2: Perancanaan pulley........................................................................ 64 Gambar 4.3: Free body diagram pembebanan poros ......................................... 76
xv
DAFTAR PUSTAKA
Sularso, Kiyokatsu Suga. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta. Dobrovolsky, V. Zablonsky, K. Mak, S. Machine Element. Foreign Languages Publishing House. Moscow Krar, S.F. Oqwald, J.W. Amand, J.E.St. 1986. Teechnology of Machine Tools. McGraw-Hill Book Co. Singapore. Khurmi, R.S. Gupta, J.K. 1982. Machine Design. Eurasia Publishing House (Pvt) Ltd. Ram Nagara. New Delhi. Tutumluer, E. Dombrow, W. Huang, H. 2008. Laboratory Characterization of Coal dust Fouled Ballast Behavior. Civil and Environmental Engineering Department. Urbana. Illinois. Abrosimov, K. Bromberg, A. Katayev, F. 1987. Road Making Machinery. Mir Publishers. Moscow. Bird, John. Ross, Carl. 2002. Mechanical Engineering Principless. Laserword Pvt. Ltd. Chennai, India. Patent US2564464 - Nonclogging coal crusher - Google Patents Patent US6685118 - Two roll crusher and method of roller adjustment - Google Patents Jurnal: Permana, Enda. Ariyano. Yulianto, Aris. Rancang Bangun Mesin Penghancur Es. Departemen Pendidikan Teknik Mesin FPTK UPI. Bandung Roll Crusher _ Information in my Life.html Cadangan Batu Bara Indonesia Melimpah - indonesiahebat.org
xvi
Cadangan Minyak RI Habis 11 Tahun Lagi - Bisnis Liputan6.com dunia tambang_ Jenis - Jenis Batubara.html ESDM - Cadangan Batubara Indonesia Sebesar 12 Miliar Ton.html Grinding dan Sizing _ Alat-Alat Industri Kimia.html http://rumushitung.com/2013/05/31/tabel-massa-jenis-dan-berat-jenis/ http://khusnulbravo.blogspot.co.id/2014/02/praktikum-batubara-hgi.html
xvii
