PERANCANGAN MESIN PENGGILING KOPI DENGAN KAPASITAS 10 KG/JAM Iqra Made Lingga1), Iman Satria2), Suryadimal3) Program Studi Teknik Mesin-Fakultas Teknologi Industri-Universitas Bung Hatta Jl. Gajah Mada No.19 Olo Nanggalo Padang 25143 Telp. 0751-7054257 Fax. 0751-7051341 Email :
[email protected] ABSTRAK
Kopi merupakan salah satu komoditi pertanian yang menjadi prioritas pengembangan oleh pemerintah Indonesia. Data yang didapatkan dari Direktorat Jenderal Perkebunan Indonesia (Ditjetbun, 2011) jumlah lahan yang digunakan sebagai area kebun kopi dan hasil produksi kopi terus meningkat dari tahun ke tahun. Pesatnya kemajuan teknologi di bidang industri. Seorang tenaga ahli dalam keteknikkan harus senantiasa mampu untuk menciptakan berbagai alat bantu dalam memproduksi suatu barang dan alat bantu tersebut harus dapat meningkatkan nilai efisiensi dan efektifitas dalam proses pengerjaan. Adapun tujuan dari kegiatan Perancangan Mesin Penggiling Kopi ini dapat mempermudah pekerjan dalam penggilingan kopi berskala cukup besar. Metode yang diambil dalam perancangan ini antara lain: tahap survey, tahap perencanaan, tahap pelaksanaan, pasca pembangunan dan pembuatan laporan. Dalam perencanaan dan pembuatan alat ini menggunakan material ST 37. Kapasitas tabung penggiling kopi yang dapat digiling oleh alat ini memiliki daya maksimal 10 kg/jam. Bagian-bagian utama dari mesin penggiling kopi ini adalah tabung penggiling, motor elektrik, gear box, rangka, bantalan , pully dan v-belt, mur dan baut. Kata kunci : Perancangan, gambar, parameter-parameter.
ABSTRAC
Coffee is one of the priorities of agricultural commodities by the development of the Indonesian government. Data obtained from the Directorate General of Estate Indonesia (Ditjetbun, 2011) the amount of land used as a coffee plantation area and yield of coffee production continued to increase from year to year. The rapid technological advances in the industry. An expert on the technique should always be able to create a variety of tools in producing the goods and these tools must be able to increase the value of efficiency and effectiveness in the process production. The purpose of the activity design coffee grinder machine can facilitate job retention in a coffee mill scale large enough. The method taken in this design include: survey phase, the planning phase, the implementation phase, after the development and preparation of reports. In the planning and manufacturing of these devices use ST material 37. Capacity coffee grinder tube can be milled by the tool has a maximum power of 10 kg / hr. The main parts of the coffee grinding machine is grinding tubes, electric motor, gear box, chassis, bearing , and v-belt pulleys, nuts and bolts. Keywords: Design, design (drawings), parameters.
1. PENDAHULUAN
Kopi merupakan salah satu komoditi pertanian yang menjadi prioritas pengembangan oleh pemerintah Indonesia. Data yang didapatkan dari Direktorat Jenderal Perkebunan Indonesia (Ditjetbun, 2011) jumlah lahan yang digunakan sebagai area kebun kopi dan hasil produksi kopi terus meningkat dari tahun ke tahun. Saat ini ada 4 kawasan yang menjadi sentral produksi kopi Indonesia, yaitu: NAD, Sumatera Utara, Jawa Timur dan Sulawesi Selatan. 2. TINJAUAN PUSTAKA Mesin Penggiling Kopi
Kopi Indonesia pada saat ini menempati peringkat ketiga terbesar didunia dari segi hasil yang produksi. Kopi Indonesia memiliki sejarah panjang dan memiliki peranan penting bagi pertumbuhan perekonomian masyarakat Indonesia. Indonesia diberkati dengan letak geografisnya yang sangat cocok difungsikan sebagai lahan dari perkebunan kopi. Letak Indonesia sangat ideal bagi iklim mikro untuk pertumbuhan dan produksi kopi. Jenis – jenis kopi yang terdapat di Indonesia antara lain : kopi sumatera, kopi aceh, kopi gayo aceh, kopi sidikalang sumatera utara dan kopi lampung. Bagi para penggila kopi, coffee grinder atau mesin penggiling kopi adalah alat yang perlu mereka miliki. Mesin ini digunakan untuk menggiling kopi yang telah di roasted (panggang). Mesin penggiling kopi memiliki beragam jenis.Ada 2 jenis coffee
grinder berdasarkan prinsip kerja (tenaga penggerak), yaitu coffee grinder yang digerakkan dengan tenaga listrik dan tangan (manual). Sedangkan berdasarkan pisau yang digunakan untuk menggiling, biasanya coffee grinder dibagi menjadi coffe grinder yang berpisau lurus (blade) dan yang berpisau melingkar (burr). Dalam perencanaan dan pembuatan alat ini menggunakan material ST 37. Kapasitas tabung penggiling kopi yang dapat digiling oleh alat ini memiliki daya maksimal 10 kg/jam. Bagian-bagian utama dari mesin penggiling kopi ini adalah tabung penggiling, motor elektrik, gear box, rangka, bantalan (bearing), pully dan v-belt, mur dan baut. Berikut ini ,skema perancangan mesin penggiling kopi dengan kapasitas 10 kg/jam.
Gambar 1 Skema perancangan mesin penggiling kopi dengan kapasitas 10 kg/jam Fungsi Komponen Dalam perancangan mesin penggiling kopi ini terdiri dari beberapa komponen yang memegang peranan peting dalam pengoperasian, antara lain:
1. Motor Elektrik adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai tenaga penggerak . Penggunaan motor elektrik ini disesuaikan dengan daya motor. 2. Puli adalah elemen mesin yang berfungsi untuk transmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. 3. V-Belt adalah sabuk yang terbuat dari karet dan mempunyai penampung. 4. Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk meneruskan gerakan bagian – bagian mesin yang berputar seperti : roga gigi, sproket, puli. 5. Poros adalah elemen mesin yang meneruskan daya bersama–sama dengan putaran ,umumnya poros meneruskan daya melalui sabuk. 6. Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros beban , sehingga putaran atau gerak bolak – balik berkerja secara aman. 7. Tabung berfungsi sebagai penampung atau wadah biji kopi yang akan digiling. 8. Gear box berfungsi untuk menurunkan putaran. 9. Mur dan Baut adalah alat pengikat yang sangat penting dalam suatu rangkaian mesin. PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN 3.1
Definisi Perancangan Perancangan (design) secara umum dapat didefinisikan sebagai formulasi suatu rencana untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sehingga secara sederhana
perancangan dapat diartikan sebagai kegiatan pemetaan dari ruang fungsional (tidak kelihatan/imajiner) kepada ruang fisik (kelihatan dan dapat diraba/dirasa) untuk memenuhi tujuan-tujuan akhir perancang secara spesifik atau obyektif. Dalam prosesnya, perancangan adalah kegiatan yang biasanya berulang-ulang (iterative) Kegiatan perancangan umumnya dimulai dengan didapatkannya persepsi tentang kebutuhan masyarakat, kemudian jabarkan dan disusun dengan spesifik,selanjutnya dicari ide dan penuangan kreasi. Rancangan Mesin Penggiling Kopi Spesifikasi alat yang dimodifikasi : Prinsip kerja mesin penggiling kopi ini adalah berputar dengan menggunakan 2 buah pisau penggiling dengan ukuran atau diameter berbeda yang memotong biji kopi kering secara kesinambungan. Sistem transmisi mesin penggiling kopi ini mengubah putaran motor listrik dari 1400 rpm menjadi 200 rpm , dengan menggunakan beberapa komponen berupa gear box, 2 buah pully yang dihubungkan oleh v-belt dan poros yang berdiameter dengan bahan ST 50. Desain mesin penggiling kopi ini membutuhkan daya dari motor listrik sebesar ½ HP. Perhitungan kapasitas menggunakan rumus sebagai berikut Diket : p = 60 cm d = 40 cm Ditanya : v……
Jawab : A
A
4
.d 2
.1600 4 A= 1256 cm2 Jadi volume tabung : V=A.p = 1256 cm2.70 cm = 87.920 cm3 Kecepatan sudut : 2 .n 60 2.3,14.200 rpm 60 20,93rad/s Menentukan kapasitas pisau (cutter) penggiling Rumus : (Q ) = V1. ρ.n Dimana : v= volume ρ= massa jenis n=jumlah putaran permenit Volume terserat dalam hal ini adalah jumlah pisau penggiling yang menyentuh kopi kering. maka volume tabung penggiling yang terserat menjadi : 45.10-6 m3 x 2 = 90 . 10-6 m3 Sehingga besarnya kapasitas per sekon pengilingan adalah : Q = V1. ρ.n Q= 90. 10-6 m3. 10 kg/m3.200 rpm = 0,18 kg/menit = 0,18. 60 kg/jam = 10,8 kg/jam
Jadi, alat yang dimodifikasi dapat menggiling kopi kering sebanyak 10,8 kg/jam. Maka, terbukti alat yang dimodifikasi lebih efektif dan efisien dalam proses produksi. Menentukan gaya-gaya penggerak pada Crusher Dari hasil uji eksperimen dengan neraca pegas didapatkan besarnya kebutuhan gaya tabung penggiling mencapai 0,5 kg dengan luas penampang bidang tekan pisau penggiling (35 cm x 5 cm = 175 cm 2 ) dan (35 cm x 4 cm = 140 cm 2 ). Dari keterangan tersebut dapat diperoleh tegangan geser pisau penggiling sesuai dengan persamaan : a. Tegangan Geser Pisau Penggiling Tegangan geser pisau penggiling dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan berikut : F1 = gaya potong pisau = 0,5 kg x 9,81 m/s² = 4,905 N A1= Luas bidang potong = Panjang x Lebar = 35 cm x 5 cm = 175 cm² Jadi, Tegangan geser pisau penggiling :
=0,028 N/ cm²
b. Gaya Penggiling pada Mesin ( F2 ) Gaya penggiling pada mesin ini bisa dihitung dengan persamaan berikut F2 = g . A2 Dimana : A2= Luas bidang potong = Panjang x Lebar = 35 cm x 4 cm = 140 cm² F2 = g . A2 F2 = 0,028 N/cm2 x 140 cm² = 3,92 N Perencanaan mesin ini jumlah pisau penggiling adalah 2 buah, maka besarnya gaya penggiling untuk 2 pisau pengurai adalah:2 x 3,92 N = 7,85 N (F2'). c. Penentuan Daya Daya yang perlu atau dibutuhkan untuk penggilingan kopi, adalah sebagai berikut. Ps = F2' . v Dimana : v = kecepatan pada saat berputar .d .n 60 3,14.3,5.200 60 =36,63 m/s Ps = 7,85 N . 36,63 m/s = 287,57 watt Jadi, Daya motor yang digunakan dapat dihitung dengan rumus adalah :
P motor = Fc.Prencana = 1,2 . 0.287 = 0,34 0,34 0,45 KW 0,74533 =0,46 HP
Jadi berdasarkan daya motor yang di dapat dari perancangan tersebut maka motor = 3,1 Kw 0,74533 = 4,15 HP dengan daya 0,45 Kw atau ½ HP sudah cocok untuk konstruksinya. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Perancangan secara umum dapat didefinisikan sebagai formulasi suatu rencana untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sehingga secara sederhana perancangan dapat diartikan sebagai kegiatan pemetaan dari ruang fungsional (tidak kelihatan /imajiner) kepada ruang fisik (kelihatan dan dapat diraba/dirasa) untuk memenuhi tujuan-tujuan akhir perancang secara spesifik atau obyektif. Adapun komponen – komponen alat ini yang dirancang sehingga alat ini menjadi lebih efektif dan efisien dalam proses produksi antara lain : sabuk dan pully, gear box, lapisan dalam tabung penggiling dengan plat stanlees steel, dan kerangka kontruksi untuk kedudukan mesin penggiling kopi.
Saran Beberapa saran untuk langkah yang dapat membangun dan menyempurnakan mesin ini adalah sebagai berikut : 1. Pada bagian kaki mesin lebih baik di beri roda yang dapat dibongkar pasang untuk mempermudah proses pemindahan tempat mesin. 2. Penambahan komponen kopling untuk mengatur daya yang disalurkan dari mesin ke transimisi (gear box), kemudian transmisi mengubah kecepatan mesin sesuai dengan yang diinginkan. 3. Penambahan handle dibagian ujung poros penggiling agar dapat memutar alat penggiling kopi secara manual, apabila aliran listrik mati. 4. Pada desain mesin penggiling kopi ini sebaiknya menggunakan daya motor listrik sebesar 1 HP agar mesin lebih efektif dan efisien pada saat proses produksi.
DAFTAR PUSTAKA
Sularso.,(1987).Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin I dan Elemen Mesin II Edisi Ke-6. PT Pradnya Paramita. Jakarta. Takeshi.,Sato.(1990). Menggambar Mesin Menurut Standar ISO. PT Pradnya Paramita. Jakarta. TeknikMesin Politeknik Universitas Andalas, (2007). Course Note Elemen Mesin Semester I II, III, dan IV . Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Universitas Andalas. Padang Novizal., Rediawati E. (2012), Pelapisa Ni-Co Baja ST 37 Menggunakan
Metode Elektroplating Dengan Perlakuan Panas, Jurusa Fisika, Istitut Sains Teknologi Nasional, Vol 3 No 1. Pribadi Y, Siswanto E, Soenoko R, Pengaruh Posisi Pengelasan dan Jenis Elektroda Temper Bead Welding Terhadap Ketangguhan Hasil Las SMAW Pada Baja SS 41. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang. P Rendy S., Oerbandono T, dan Purnami, Pengaruh Kecepatan Pengelasan dan Jenis Elektroda Terhadap Kekuatan Tarik Hasil Pengelasa SMAW BAJA ST 60. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang. Rianto.(2011). Pembuatan Mesin Penggiling Kopi. Iqra M., Ari S. (2014). Modifikasi Mesin Penggiling Kopi. Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang. Sultra R S., (2011). Perancangan Alat Bantu Las Listrik Dengan Teknik Pengelasan Dua Sisi Berdasarkan Prinsip Ergonomi, Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.
