RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS KULIT KENTANG KAPASITAS 120 KG/JAM LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Disusun oleh : Febriadi Harianja
1205011028
Frans Wijaya Samosir
1205011031
Jepvi Samuel Manurung
1205011046
Kornelius Sidabutar
1205011057
Siktus Situmorang
1205012213
JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2015
INTISARI
RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS KULIT KENTANG KAPASITAS 120 KG/JAM
Dewasa ini banyak sekali rumah makan atau restoran yang menyediakan makanan cepat saji, salah satu makanan yang disajikan adalah kentang. Dalam dunia usaha rumah makan atau restoran, kentang menjadi salah satu bahan yang penting dalam penyajian menu, yang menambah nilai jual menu tersebut. Bahan baku kentang yang kaya vitamin C akan diubah menjadi makanan sehat dan bergizi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu mesin pengupas kulit kentang yang digerakkan dengan motor listrik. Sehingga dalam penelitian ini dibuat rancang bangun mesin pengupas kulit kentang kapasitas 120 kg/jam, yang mempunyai nilai ekonomis lebih rendah, lebih efesien dan salah satu cara agar proses pengupasan kulit kentang dapat lebih cepat dibandingkan dengan cara manual. Tahapan yang dilakukan untuk melakukan pembahasan tugas ini antara lain dimulai dari melakukan perencanaan, perhitungan dan menentukan daya motor penggerak untuk menggerakkan mesin, melakukan perencanaan dan penghitungan komponen-komponen mesin yang akan digunakan, antara lain : poros, pasak, sabuk, puli dan bantalan ; memperoleh unjuk kerja dari mesin pengupas kulit kentang , serta membuat gambar teknik untuk rancang bangun. Hasil dari pembahasan ini adalah daya motor yang digunakan 0,5 HP dengan putaran 725 (rpm) dan tegangan 220 V, 1 phase ; diameter poros 1 (inchi) dengan bahan ST 37. Pasak menggunakan bahan yang sama dengan poros dengan ukuran 7 x 7 x 15 (mm), ukuran puli yang digunakan 100 (mm) dan 200 (mm), ukuran sabuk dengan panjang 1217 (mm). Bantalan yang digunakan bernomor UC 20516- FBJ sebanyak 2 buah. Uji coba mesin didapatkan mesin mampu mengupas kulit kentang sebanyak 4 (Kg) dalam waktu 2 menit.
Kata kunci : Rancang bangun, daya motor, komponen permesin, uji coba mesin
vi
ABSTRACT Nowadays, a lot of restaurants that provide fast food, one of the food served is potato. In the world of sales or restaurant, potatoes be one of gradient menu, that add cost.Potatoes are rich in vitamin C and will be transformed into healthy and nutritious food. This research pupose to design a machine potato peller that driven by an electric motor. So in this research were made of machine potato peller capacity of 120 kg/h, which has a lower economic value, more efficient and one way that the stripping process can be faster than manually by humans. Steps being taken to carry out this task, among others, the discussion begins planning, calculating and determining the driving force to move the machine, do the planning and calculation of machine components to be used, they are : shafts, pins, belts, pulleys and bearings; obtain the performance of the engine potato skinner, and create engineering drawings for design. The results of this discussion are using 0,5 HP driving force with 725( rpm) round and 220V voltage 1 phase. Shaft diameter 1 (inches) with material ST 37. Pin using the same materials with the shaft with a 7 x 7 x 15 (mm), dimension pulleys that used are 100 (mm) and 200 (mm), belt length size is 1217 (mm). Bearings which used are 2 pieces UC 205-16- FBJ. Obtained from the test machine can peel 4 (kg) in 2 minutes. Keywords : design, driving force, machine component, machine testing.
vii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan karunia-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan
Laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul “ RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS KULIT KENTANG KAPASITAS 120 KG/JAM ” ini disusun untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III, Program Studi Teknik Mekanik Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya maka penulis akan membahas mengenai prinsip kerja mesin, komponen utama yang digunakan, proses pembuatan, gambar mesin,
pemeliharaan dan perawatan mesin serta analisa pembuatan rancang
bangun mesin pengupas kulit kentang kapasitas 120 kg/jam. Dalam penulisan laporan tugas akhir ini,
penulis telah banyak
menerima bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Idham Khamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 3. Joni Indra, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan. 4. Soni Hestukoro, S.T., selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah meluangkan waktu untuk membimbing penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. 6. Administrasi Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan.
vii
7. Kedua orang tua penulis yang tidak pernah lupa member semangat dan yang selalu memberikan dukungan baik berupa moril, doa dan materi. 8. Bapak Sarjana, selaku orang yang telah menyediakan bengkel tempat kami mengerjakan mesin dan membantu kami dalam menyelesaikan pengerjaan mesin tersebut. 9. Rekan-rekan satu team. 10. Teman-teman satu angkatan di Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan dalam proses penyelesaian Tugas Akhir, yang juga ikut membantu. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada lembaga pendidikan yaitu Politeknik Negeri Medan, yang telah member bantuan dalam pembuatan laporan ini. Penulis juga menyadari terdapat kekurangan dan kesilapan. Oleh karena itu, penulis juga mengharapkan saran dan kritikan yang bersifat membangun dari semua pihak sehingga jadi masukan di kemudian hari. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, 7 Agustus 2015 Hormat Penulis,
1. Febriadi Harianja
NIM: 1205011028
2. Frans Wijaya Samosir
NIM: 1205011031
3. Jepvi Samuel Manurung
NIM: 1205011046
4. Kornelius Sidabutar
NIM: 1205011057
5. Siktus Situmorang
NIM: 1205012213
1. 2 3. 4 5.
viii
DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .............................................................. ii LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .................................... v INTISARI ................................................................................................. vi ABSTRACT ............................................................................................. vii KATA PENGANTAR ............................................................................ viii DAFTAR ISI .............................................................................................. x DAFTAR TABEL .................................................................................. xiii DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xiv DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xv BAB 1. PENDAHULUAN ........................................................................ 1 1.1.Latar Belakang .......................................................................... 1 1.2.Batasan Masalah........................................................................ 2 1.3.Tujuan ....................................................................................... 3 1.3.1. Tujuan Umum ........................................................ 3 1.3.2. Tujuan Khusus ....................................................... 3 1.4.Manfaat ..................................................................................... 3 1.5.Ruang Lingkup Isi Laporan ...................................................... 4 1.6.Teknik Pengumpulan Data ........................................................ 4 BAB 2. LANDASAN TEORI .................................................................. 5 2.1. Spesifikasi Teknis Bahan yang akan Diolah ............................ 5
x
2.1.1. Kentang ................................................................... 5 2.1.1.1.Jenis-jenis Kentang ..................................... 6 2.1.1.2.Bentuk dan Ukuran Kentang ....................... 9 2.1.1.3.Sifat-sifat Mekanika Kentang ..................... 9 2.2 Metode/Cara Pengupasan Kulit Kentang ................................ 10 2.2.1. Metode Tradisional ..................................................... 10 2.2.2. Metode Modern ........................................................... 10 2.3.Prinsip Kerja Mesin Pengupas Kulit Kentang ........................ 10 2.4.Mesin Pengupas Kulit Kentang............................................... 11 2.4.1. Gambaran Umum Mesin Pengupas Kulit Kentang ..... 11 2.4.2. Manfaat Mesin Pengupas Kulit Kentang .................... 11 2.5.Tuntutan Mesin dari Segi Pengguna ....................................... 12 2.6.Analisis Mesin Pengupas Kulit Kentang................................. 12 2.7.Gambaran Komponen Mesin Pengupas Kulit Kentang .......... 13 2.8.Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen-elemen Mesin ..... 14 2.8.1. Motor Listrik ............................................................... 14 2.8.2. Poros............................................................................ 16 2.8.2.1. Menentukan Pemilihan Poros .......................... 16 2.8.2.2. Menentukan Ukuran dan Kekuatan Poros ........ 17 2.8.3. Pasak ........................................................................... 20 2.8.4. Sabuk V-belt ............................................................... 22 2.8.5. Puli .............................................................................. 28 BAB 3. PEMBAHASAN ......................................................................... 29 3.1.Merencanakan Daya Motor Penggerak .................................. 29 3.1.1. Menentukan Daya Motor Penggerak ................... 29 3.2.Menentukan Bahan ................................................................. 33 3.2.1. Menentukan Poros ................................................ 33 3.2.2. Menentukan Pasak ............................................... 38 3.2.3. Menentukan Puli ................................................... 41 3.2.4. Menentukan Sabuk ................................................ 42
xi
3.2.5. Menentukan Bantalan............................................ 46 3.2.6. Rangka................................................................... 47 3.2.7. Tabung Penampung............................................... 48 3.2.8. Pelapis Dinding ..................................................... 48 3.2.9. Piringan Pengupas ................................................. 48 3.2.10. Saluran Keluaran Kentang .................................... 49 3.2.11. Tutup Tabung ........................................................ 49 3.2.12. Saluran Keluaran Air............................................. 49 3.2.13. Roda ...................................................................... 50 3.2.14. Baut Pengikat ........................................................ 50 3.3.Uji Coba Mesin ....................................................................... 50 3.4.Gambar Mesin ......................................................................... 53 BAB 4. PERAWATAN DAN PERBAIKAN ......................................... 55 4.1.Pengertian Perawatan dan Perbaikan ...................................... 55 4.2.Tujuan Perawatan dan Perbaikan ............................................ 55 4.3.Perawatan dan Perbaikan Pada Mesin..................................... 55 4.4.Perawatan dan Perbaikan Komponen Utama Mesin ............... 56 4.5.Perbaikan Mesin ...................................................................... 56 4.6.Perbaikan Tabung.................................................................... 56 BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 57 5.1. Kesimpulan ............................................................................ 57 5.1.1. Daya Motor Penggerak yang Dibutuhkan ..................... 57 5.1.2. Menentukan Bahan dan Ukuran Elemen Mesin............ 57 5.1.3. Uji Coba Kerja Mesin ................................................... 58 5.1.4. Gambar Kerja ................................................................ 59 5.2.Saran........................................................................................ 59 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Gambaran Komponen Mesin Pengupas Kulit Kentang ........... 13 Tabel 2.2. Faktor Koreksi Daya yang Ditransmisikan .............................. 16 Tabel 3.1. Hasil Pengupasan Pengujian .................................................... 51
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Gaya Geser Pada Pasak ........................................................ 21 Gambar 2.2. Jenis-jenis Sabuk .................................................................. 24 Gambar 3.1. Motor Listrik ....................................................................... 33 Gambar 3.2. Poros ..................................................................................... 33 Gambar 3.3. Tipe-tipe Sabuk V-belt ......................................................... 42 Gambar 3.4. Sabuk .................................................................................... 43 Gambar 3.5. Bantalan................................................................................ 47 Gambar 3.6. Rangka Mesin....................................................................... 47 Gambar 3.7. Tabung Penampung .............................................................. 48 Gambar 3.8. Piringan Pengupas ................................................................ 49 Gambar 3.9. Mesin Pengupas Kulit Kentang ........................................... 53
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1: Faktor Koreksi Kθ Lampiran 2: Panjang Sabuk-V Standar Lampiran 3: Spesifikasi Sabuk-V Lampiran 4: Tegangan Tarik Izin Sabuk Lampiran 5: Ukuran Puli-V Lampiran 6: Tabel Penomoran Bantalan Lampiran 7: Koefisien Gesek Berbagai Bahan Sabuk
xv
`
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Kentang merupakan bagian yang sangat penting bagi masyarakat dan kehidupan kita sehari-hari, karena berbagai makanan dan manfaatnya yang menjadikan kentang ini cukup digemari semua kalangan. Kentang adalah tanaman dari suku solanaceae yang memiliki umbi batang yang dapat dimakan yang disebut kentang. Umbi kentang sekarang telah menjadi salah satu makanan pokok penting di Eropa walaupun pada awalnya dari Amerika Serikat. Tanaman ini merupakan tanaman herba (tanaman pendek tidak berkayu) dan berada pada iklim yang sejuk. Selain mengandung karbohidrat, kentang juga kaya vitamin C, dan juga memiliki kadar air yang cukup tinggi, yaitu sekitar 80%. Itulah yang menyebabkan kentang mudah rusak, sehingga harus disimpan dengan baik. Pengolahan kentang menjadi keripik, merupakan salah satu upaya untuk memperpanjang daya guna kentang tersebut. Kandungan karbohidrat pada kentang mencapai sekitar 18%, protein 2,4% dan lemak 0,1%. Total energi yang diperoleh dari 100 gram kentang adalah sekitar 80 kkal. Kentang merupakan satusatunya jenis umbi yang kaya vitamin C, kadarnya mencapai 31 milligram/100 gram. Kentang juga merupakan sumber yang baik akan mineral, seperti calcium(Ca), fosfor(P), besi(Fe) dan kalium(K). Dilain pihak kandungan natriumnya sangat rendah, yaitu 0,4 mg/100g. Di pasaran, kentang dipisah– pisahkan menurut ukurannya dan dinamakan kualitas A, B, C dan D. Kualitas A merupakan kualitas yang terbaik yang tentunya banyak diminati masyarakat sebagai bahan untuk pangan dan usaha. Karena dalam pembuatan keripik banyak dibutuhkan kentang, maka kami tertarik untuk membantu proses pengupasan kulit kentang dalam skala besar.
1
`
Mesin pengupas kulit kentang dirancang karena dalam proses pengupasan kulit kentang merupakan suatu pengerjaan yang cukup melelahkan. Banyak para pekerja di pabrik keripik atau industri rumah tangga yang cukup lelah untuk mengupas kulit kentang, sehingga menghabiskan tenaga dan waktu. Mesin pengupas kulit kentang ini dirancang untuk memudahkan para pekerja di pabrik keripik atau industri rumah tangga, sehingga dalam pengupasan kulit kentang menjadi lebih mudah. Mesin pengupas kulit kentang ini dapat digunakan untuk industri skala menengah ataupun industri rumahan. Adapun kegunaan mesin ini adalah sebagai berikut, yaitu : 1. Memudahkan pekerja dalam pekerjaannya; 2. Meningkatkan hasil produksi pabrik keripik atau industri rumah tangga; 3. Efisiensi waktu produktivitas; 4. Hasil produksi lebih bagus dan cepat.
1.2. Batasan Masalah Dalam dunia pasaran, tentunya banyak persaingan produksi dan penjualan, jadi kami berusaha agar mesin yang kami rancang menjadi mesin yang siap pakai di pasaran dan menjadi mesin yang berkualitas yang baik. Pada proses rancang bangun mesin pengupas kulit kentang ini, ada beberapa masalah yang kami temukan. Maka dari itu penulis membatasi masalah-masalah yang akan dibahas, yaitu : 1. Merancang bentuk dan ukuran mesin; 2. Menggambar setiap bagian-bagian mesin; 3. Perhitungan komponen yang digunakan untuk membuat mesin pengupas kulit kentang; 4. Pemeliharaan (perawatan) mesin pengupas kulit kentang; 5. Perhitungan biaya untuk merancang mesin pengupas kulit kentang.
2
`
1.3. Tujuan 1.3.1. Tujuan Umum Mampu melakukan rancang bangun mesin pengupas kulit kentang dengan kapasitas 120 kg/jam dengan hasil yang baik dan dapat diterima. 1.3.2. Tujuan Khusus 1. Menentukan daya motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan mesin pengupas kulit kentang; 2. Menentukan bahan, ukuran serta kekuatan komponen-komponen mesin pengupas kulit kentang; 3. Uji coba kerja dari mesin pengupas kulit kentang; 4. Membuat gambar kerja dari mesin pengupas kulit kentang.
1.4. Manfaat Laporan tugas akhir dari Rancang Bangun Mesin Pengupas Kulit Kentang ini diharapkan dapat bermanfaat bagi : 1. Mahasiswa/i yang akan membahas masalah yang sama; 2. Meningkatkan nilai ekonomis bagi industri rumah tangga dalam pengolahan makanan yang berbahan dasar kentang; 3. Para pengusaha berbahan dasar kentang agar memahami proses pengupasan kulit kentang dengan sistem mekanis; 4. Para pengusaha industri rumah tangga khususnya pengusaha yang mampu, dan bisa membuat ataupun membeli, dan juga mengoperasikan mesin pengupas kulit kentang; 5. Penulis sendiri untuk menambah wawasan, pengetahuan dan keterampilan yang kelak berguna pada saat terjun kelapangan.
3
`
1.5. Ruang Lingkup Isi Laporan Dalam penyusunan laporan tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Mesin Pengupas Kulit Kentang ini, penulis membatasi ruang lingkup isi laporan, yaitu : 1. Pendahuluan; 2. Landasan teori; 3. Uji coba; 4. Perancangan; 5. Pembuatan; 6. Operasi dan perawatan; 7. Penutup.
1.6. Teknik Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data yang digunakan penulis dalam penyusunan tugas akhir yaitu : 1. Berdiskusi dengan tim tugas akhir; 2. Konsultasi dengan dosen pembimbing; 3. Membaca buku referensi tentang elemen mesin; 4. Melakukan survei langsung ke bengkel/toko-toko penjual mesin-mesin pertanian dan pabrik ataupun industri rumah tangga pembuat keripik kentang. 5. Mencari referensi lewat internet/website.
4
