TUGAS AKHIR
PERANCANGAN MESIN PERAJANG SINGKONG DENGAN LUBANG PERAJANG GANDA KAPASITAS 10 Kg/Jam
Oleh: Purwo Handoyo NPM : 11321024
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN MESIN PERAJANG SINGKONG DENGAN LUBANG PERAJANG GANDA KAPASITAS 10 Kg/Jam CASSAVA CHOPPER MACHINE DESIGN WITH DUAL CHOPPER HOLE CAPACITY OF 10 KG/HOUR
Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra Surabaya
Oleh : Purwo Handoyo Npm : 11321024 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2015
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
NAMA
: Purwo Handoyo
NPM
: 11321024
FAKULTAS
: Teknik
PROGRAM STUDI
: Teknik Mesin
JUDUL
: Perancangan Mesin Perajang Singkong dengan Lubang Perajang Ganda Kapasitas 10 Kg/Jam
Surabaya, 3 Februari 2015
Mengetahui Dekan Fakultas Teknik
Slamet Riyadi, S.T., M.T. NIDN: 07119117101
Disetujui oleh : Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi, S.T., M.T. NIDN: 07119117101
iii
LEMBAR PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui oleh tim penguji Tugas Akhir serta dinyatakan LULUS. Dengan demikian Tugas Akhir ini sah untuk melengkapi syarat – syarat mencapai gelar Sarjana Teknik pada PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA, kepada: Nama
: Purwo Handoyo
NPM
: 11321024
JUDUL : Perancangan Mesin Perajang Singkong Dengan Lubang Perajang Ganda Kapasitas 10 Kg/Jam
DEWAN PENGUJI TUGAS AKHIR :
Ketua
:
Slamet Riyadi, S.T., M.T.
(
)
NIDN: 07119117101
Anggota 1:
Siswadi, S.T., M.Si.
(
)
NIDN: 0711125501
Anggota 2:
Muharom, S.T., M.T.
(
)
NIDN: 0712106603
Surabaya,26 April 2015 Mengetahui, Dekan Falkutas teknik
Ketua Program Studi Teknik Mesin
Slamet Riyadi, S.T., M.T.
Siswadi, S.T., M.Si.
NIDN: 07119117101
NIDN: 0711125501
iv
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 26 April 2015
Purwo Handoyo NPM: 11321024
v
KATA PENGANTAR Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Inayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tesis ini sebagai memenuhi persyaratan mencapai derajat sarjana S1. Hasil penelitian dari penulisan ini diharapkan dapat digunakan untuk perencanaan mesin perajang singkong dengan lubang perajang ganda. Tugas Akhir ini terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada: 1. Bapak H.Budi Endarto, S.H., M.Hum. selaku Rektor Universitas Wijaya Putra Surabaya. 2. Bapak Slamet Riyadi, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya. 3. Bapak Siswadi, S.T., M.SI. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, Universitas Wijaya Putra Surabaya. 4. Bapak Slamet Riyadi, S.T., M.ST. Selaku dosen pembimbing yang dengan sabar telah memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 5. Para Dosen Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya 6. Laboran dan asisten terutama Laboratorium Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya, 7. Rekan-rekan S1 yang telah banyak memberikan masukan saran, Komentar dan saran bagi perbaikan untuk penulisan yang akan datang sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang berkepentingan di bidang makanan.
Surabaya,26 April 2015
Purwo Handoyo
vi
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR Nama Program Studi NPM Alamat Telp
: : : : :
Judul Tugas Akhir
: Perancangan mesin perajang singkong dengan lubang perajang ganda kapasitas 10 kg/jam
no
Purwo Handoyo ………………………………………………… Teknik Mesin…………………………………………………….. 11321024 ……………………………………………………..…… Tambak Asri Putri Malu 1 No 34 B surabaya ……… 085731303332 ……………………………………………………
URAIAN /MATERI BIMBINGAN
Bab Hal
Hari Tanggal
1
Latar belakang dan identifikasi masalah
I
5 Mei
2
Kajian pustaka
II
21 Mei
3
Revisi landasan teori
II
25 Mei
4
Sistematika penulisan
I
3 Juni
5
Diagram alur penelitian
III
12 Juni
I,III
24 Juni
IV
21 Okt
II,IV
27 Okt
IV
3 Nov
V
16 Nov
6
Revisi latar belakang dan tata letak gambar
7
Analisa hasil
8
Revisi pembahasan rumus
9
Waktu operasi dan lama operasi
10
Revisi kesimpulan, saran, daftar pustaka
Mengetahui Ketua Program Studi Teknik Mesin
Siswadi, S.T., M.Si.
TTD
Surabaya,26 April 2015 Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi, S.T., M.T.
Keterangan: Setiap konsultasi kartu ini harap dibawa dan di tanda tangani oleh Dosen Pembimbing.
vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................................ i HALAMAN PERSTUJUAN ..................................................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN .................................................................................................... v KATA PENGANTAR ............................................................................................................... vi LEMBAR KONSULTASI.......................................................................................................... vii DAFTAR ISI ........................................................................................................................... ix ABSTRACT ............................................................................................................................ x I. PENDAHULUAN ............................................................................................................... 1 A. Latar Belakang ........................................................................................................... 1 B. Perumusan Masalah .................................................................................................. 3 C. Batasan Masalah ....................................................................................................... 3 D. Manfaat Penelitian .................................................................................................... 3 E. Tujuan Penelitian ...................................................................................................... 4 F. Sistematika Penulisan ............................................................................................... 5 II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................................ 6 A. Kajian Pustaka ........................................................................................................... 6 B. Landasan Teori .......................................................................................................... 9 III. METODE PENELITIAN ..................................................................................................... 31 A. Rancangan Penelitian ............................................................................................... 31 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.............................................................................................. 35 V. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................................. 44 DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................ 46 Lampiran ............................................................................................................................. 47
viii
Perancangan Mesin Perajang Singkong dengan Lubang Perajang Ganda Kapasitas 10 Kg/Jam
Purwo Handoyo Universitas Wijaya Putra Fakultas Teknik - Program Studi Teknik Mesin Abstrak Desa Kenanten, Kecamatan sooko, Kabupaten Mojokerto dikenal “Desa keripik” karena menjadi sentra untuk pembuatan Keripik Singkong. Data wawancara dengan Bapak Mustofa, ketua kelompok pembuat jajanan Keripik “SUMBER REJEKI” bahwa pada tahun 2012 Sampai Sekarang ada Sekitar 15 Kepala keluarga yang menggantungkan hidupnya menjadi pengrajin Keripik. Di samping itu bahan-bahan untuk pembuatan keripik mudah di dapat di desa tersebut, Dari tangan-tangan terampil masyarakat di desa tersebut singkong yang dulunya hanya di jadikan sebagai campuran pakan ternak kini bisa menjadi pundi-pundi rezeki bagi masyarakat desa tersebut. Dalam metode perajangan bahan Pak Mustofa menyampaikan waktu yang lama yang menjadi kendala ketika memenuhi permintaan pasar. Permintaan pasar dalam jumlah banyak dan pembelian yang mendadak belum dapat terpenuhi dengan baik. Waktu perajangan bahan yang membutuhkan waktu lama dan merajangnya pun tidak merata dengan baik sehingga hasil rajangannya pun tebal tipis tidak sama rata. Dengan demikian maka yang dibutuhkan oleh Pak Mustofa adalah teknologi tepat guna untuk mempercepat proses perajangan bahan. Dalam menyelesaikan masalah tersebut kami menggunakan beberapa metode yang kami terapkan observasi lapangan, Studi Literatur, perancangan dan pembuatan, pengujian, evaluasi dan penyempurnaan alat.
ix
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Singkong merupakan salah satu bahan pangan pokok di dalam negeri. Dimana bahan pokok tersebut mudah rusak dan busuk dalam jangka waktu kira-kira dua sampai lima hari setelah panen, bila tidak mendapatkan perlakuan dengan baik pasca panen. Beberapa perlakuan pasca panen antara lain dikeringkan (dibuat gaplek), dibuat tepung tapioka maupun dibuat produk yang bernilai tinggi, antara lain kerupuk dari tepung tapioka dan keripik singkong. Di daerah mojokerto banyak dijumpai penjual keripik singkong yang umumnya dibuat atau dikerjakan dirumahrumah sebagai industri rumah tangga dengan kapasitas tidak terlalu besar (minimal 3kg/jam). Rata-rata singkong yang dirajang maximal sekitar 21kg/hari, selebihnya itu tergantung dari pesanan.
Berdasarkan survei tahun 2012 Untuk mendapatkan
potongan keripik singkong tipis-tipis tersebut, belum digunakan suatu alat mekanis atau mesin yang efisien pada proses pembuatannya. Alat yang digunakan adalah masih menggunakan penggerak manual yaitu penggerak dengan tenaga manusia, sehingga kualitas dan kuantitas produk yang dihasilkan tidak bisa maksimal. Kekurangan dari penggerak manual untuk merajang singkong adalah produksinya lebih lama, tebal tipisnya potongan tidak dapat disesuaikan, karena menggunakkan penggerak tenaga manusia maka dalam proses perajangan yang banyak akan cepat lelah. Dari masalah yang dihadapi produsen keripik singkong tersebut penulis akan mencoba menganalisis tentang modifikasi pembuatan mesin perajang singkong yang kelak diharapkan dapat mempermudah proses produksi bagi produsen keripik singkong. Kelebihan mesin ini dari mesin yang ada dipasaran adalah proses
1
perajangan singkong dapat diatur tebal tipisnya sesuai dengan keinginan, double lubang untuk perajangan sehingga produksinya lebih cepat untuk skala industri rumah tangga, lebih aman karena komponen yang bergerak tertutup oleh casing,
Tabel 1. Singkong yang di rajang dari beberapa industri rumahan di desa kenanten No
industri rumah tangga
Banyaknya singkong (kg/hari)
1
Rumah soedjak
80
2
Rumah soeryono
70
3
Rumah muhadi
50
4
Rumah muslihat
78
5
Rumah parno
65
6
Rumah pardi
75
7
Rumah waryono
80
Berdasarkan survei tahun 2012
Dari analisis yang dilakukan tersebut maka mesin perajang singkong sangat diperlukan oleh produsen keripik singkong di daerah mojokerto karena produsen didaerah tersebut masih menggunakan alat perajang manual dengan penggeraknya berupa tenaga manusia. Dengan dibuatnya mesin ini diharapkan produsen akan lebih mudah dalam pengoperasiannya, sehingga kerja dari produsen akan lebih efisien dan lebih mudah. Selain itu mesin ini dapat meningkatkan kuantitas dan kualitas dari hasil rajangan singkong.
2
B. Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian masalah dari latar belakang di atas maka dalam pembuatan ini masalah yang dapat di rumuskan adalah bagaimana membuat mesin perajang singkong untuk meningkatkan produksi keripik singkong yang di tinjau dari beberapa industri kecil (industri rumah tangga)
C. Batasan Masalah
Adapun yang menjadi batasan masalah yang ada dalam laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Mesin ini di gunakan untuk industri rumah tangga yang sudah terpasang instalasi listrik 2. Pembuatan rangka 3. Penggerak dari mesin perajang ini adalah electromotor ½ HP 4. Pembatasan konstruksi terbatas pada rangka, poros, bantalan, pully, belt, piring tempat pisau
D. Manfaat Penelitian 1. Bagi mahasiswa a. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik (S1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra Surabaya. b. Sebagai suatu penerapan teori dan praktik kerja yang di dapat selama di bangku perkuliahan.
3
c. Sebagai model belajar aktif tentang cara inovasi teknologi bidang teknik mesin. d. Meningkatkan daya kreatifitas, inovasi, dan keahlian mahasiswa. e. Menambah pengetahuan tentang cara merancang dan menciptakan teknologi yang bermanfaat.
2. Bagi perguruan tinggi a. Dapat
memberikan
informasi
perkembangan
teknologi
terbaru
khususnya Jurusan Pendidikan Teknik Mesin universitas wijaya putra kepada institusi pendidikan lain. b. Sebagai bahan kajian kuliah di Jurusan Pendidikan Teknik Mesin universitas wijaya putra dalam mata kuliah bidang teknik mesin. c. Menambah pembendaharaan modifikasi alat-alat yang sudah ada.
3. Bagi masyarakat a. Diharapkan dengan adanya mesin ini mampu meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi dalam usaha pembuatan keripik singkong b. Mempersingkat waktu proses pembuatan kripik singkong
E. Tujuan Penelitian
1. meningkatkan pemahaman dan kemampuan kerja tentang segala sesuatu yang berkaitan dengan penerapan teori di bidang teknik mesin. 2. mengetahui, memahami, dan memecahkan segala masalah yang timbul dalam proses pembuatannya. 3. membuat mesin perajang singkong sebagai alat untuk mengefisienkan waktu proses pembuatan kripik singkong.
4
4. memberi manfaat bagi masyarakat dalam hal ini adalah para pengusaha kecil dan menengah.
F. Sistematika Penulisan Permasalahan yang ada dalam pembuatan tugas akhir ini akan di sajikan dengan sistematika secara singkat sebagai berikut: Bab 1 : pendahuluan, latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah dan manfaat Penelitian, tujuan penelitian. Bab 2 : tinjauan pustaka, kajian pustaka, landasan teori. Bab 3 : metode penelitian, rancangan penelitian, observasi lapangan, study literatur, Perancangan dan pembuatan, pengujian, evaluasi dan penyempurnaan alat. Bab 4 : hasil dan pembahasan. Bab 5 : kesimpulan dan saran.
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Pustaka
Singkong yang juga dikenal sebagai ketela pohon atau ubi kayu adalah pohonan tahunan tropika dan subtropika dari keluarga Euphorbiaceae. Umbinya dikenal luas sebagai makanan pokok penghasil karbohidrat dan daunnya sebagai sayuran. Umbi akar singkong banyak mengandung glukosa dan dapat dimakan mentah. Umbi yang rasanya manis menghasilkan paling sedikit 20 mg HCN per kilogram umbi akar yang masih segar (PTP, 2008). Ubi kayu (Manihot utilissima) menghasilkan umbi setelah tanaman berumur 6 bulan. Setelah tanaman berumur 12 bulan dapat menghasilkan umbi basah sampai 30 ton/ha. Kerusakan yang biasa timbul pada ubi kayu adalah warna hitam yang disebabkan oleh aktivitas enzim polyphenolase atau biasa disebut dengan kepoyoan (Syarief dan Irawati, 1988). Akar-akaran dan umbi-umbian kandungan patinya tinggi dan kenyataannya bahwa ditanam secara melimpah, akar-akaran dan umbi-umbian merupakan salah satu pangan pokok atau yang utama yang dimakan diberbagai bagian Asia Tenggara. Di samping sayuran akar-akaran semacam itu seperti singkong, talas, kentang, ubi jalar dan uwi, buah-buahan yang berpati seperti pisang untuk dimasak, sukun dan nangka dimasukkan dalam golongan pangan di atas. Pangan tersebut merupakan sumber energi yang baik (Harper, et al, 1987). Makanan pokok umbi-umbian, antara lain singkong atau cassava yang biasa disebut dengan ubi kayu atau ketela pohon, ubi rambat, kentang kuning, Universitas Sumatera Utara kentang bentuk ukuran kecil-kecilan, tales, uwi, gembili, kimpul,
6
suweg dan ganyong. Singkong merupakan jenis umbi yang paling banyak dikonsumsi masyarakat (Tarwotjo, 1998). Makanan pokok adalah jenis makanan yang merupakan makanan utama suatu menu yang biasanya dihidangkan dalam jumlah banyak. Makanan pokok kita adalah nasi. Di samping bahan makanan pokok beras, di Indonesia dikenal bahan makanan pokok lain, yaitu jagung, singkong, ubi, pisang dan sagu (Marwanti, 2000).
Beberapa varietas tanaman ubi kayu yang banyak memberikan hasil dari pertanamannya dapat dikemukakan sebagai berikut : 1. Jenis Mangi : hasil umbi yang diberikan dalam pertanaman seluas 1 hektar adalah 200 kuintal, umbi-umbinya panjang bertangkai, kadar zat tepung sekitar 37 %, bila direbus rasanya manis. 2. Jenis Valenca : memberikan hasil untuk pertanamannya seluas 1 hektar sekitar 200 kuintal umbi, keadaan umbi dari sedang sampai gemuk dan bertangkai, kadar zat tepung sekitar 33,1 %, bila direbus rasanya manis. 3. Jenis Betawi : hasil umbi dari pertanaman seluas 1 hektar adalah sekitar 300 kuintal, umbi-umbinya gemuk tidak bertangkai, kadar zat tepung 34,4 %, bila direbus rasanya manis. 4. Jenis Bogor : hendaknya diperhatikan agar umbinya tidak perlu dimakan karena rasanya pahit dan beracun, hanya baik dibuat untuk tepung kanji. Umbinya memang gemuk-gemuk, bertangkai dengan kadar zat tepung yang dikandungnya sekitar 30,9 %. Hasil pertanaman 1 hektar sekitar 400 kuintal. 5. Jenis Basiorao : juga umbinya beracun, rasanya pahit, keadaan umbi agak gemuk dan bertangkai pendek, kadar zat tepung sekitar 31,2 %. Hasil umbi yang diperoleh untuk penanaman seluas 1 hektar adalah sekitar 300 kuintal, sebagai bahan untuk industri tepung kanji.
7
6. Jenis Sao Pedro Petro : keadaan umbi seperti jenis Basiorao dengan kadar zat tepung 35,4 %, hasil umbi 1 hektar sekitar 400 kuintal. 7. Jenis Muara : hasil umbinya gemuk-gemuk, tetapi sangat beracun, kadar zat tepung 26,9 %, hasil 1 hektar sekitar 400 kuintal (Kartasapoetra, 1994).
Adapun komposisi kimia ubi kayu atau singkong dapat dilihat dari tabel berikut ini :
Tabel 2. Daftar Komposisi Kimia Ubi Kayu (Singkong)/ 100 gr Komponen
kadar
Kalori (kal)
146
Protein (gr)
1,2
Lemak (gr)
0,3
Karbohidrat (gr)
34,7
Kalsium (mg)
33
Fosfor (mg)
40
Besi (mg)
0,7
Vitamin A (S.I)
0
Vitamin B1 (mg)
0,06
Vitamin C (mg)
30
Air (gr)
62,5
BDD (%)
75
Sumber : Departemen Kesehatan R.I, (1992).
8
B. Landasan Teori
1. Motor listrik/Dinamo Motor listrik adalah suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk mengkonversi atau mengubah energy listrik menjadi energy mekanik. Hasil konversi ini atau energy mekanik ini bias digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti digunakan untuk memompa suatu cairan dari satu tempat ke tempat yang lain pada mesin pompa, untuk meniup udara pada blower, digunakan sebagai kipas angin, dan keperluan – keperluan yang lain. Berdasarkan jenis dan karakteristik arus listrik yang masuk dan mekanisme operasinya motor listrik dibedakan menjadi 2, yaitu motor AC, dan motor DC. Namun pada artikel kali ini kita akan membahas sedikit tentang motor AC, beserta cara menghitung arus, daya, dan kecepatan pada motor tersebut.
Gambar 1 : Motor/ dinamo
Ada 2 jenis motor pada motor AC yaitu : a. Motor sinkron, yaitu motor AC (arus bolak-balik) yang bekerja pada kecepatan tetap atau konstan pada frekuensi tertentu. Kecepatan putaran motor sinkron tidak akan berkurang (tidak slip) meskipun beban bertambah,
9
namun kekurangan motor ini adalah tidak dapat menstart sendiri. Motor ini membutuhkan arus searah (DC) yang dihubungkan ke rotor untuk menghasilkan medan magnet rotor. Motor ini disebut motor sinkron karena kutup medan rotor mendapat tarikan dari kutup medan putar stator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama (sinkron). b. Motor induksi, yaitu motor AC yang paling umum digunakan di industri – industri. Pada motor DC arus listrik dihubungkan secara langsung ke rotor melalui sikat-sikat(brushes) dan komutator(commutator). Jadi kita bisa mengatakan motor DC adalah motor konduksi. Sedangkan pada motor AC, rotor tidak menerima sumber listrik secara konduksi tapi dengan induksi. Oleh karena itu motor AC jenis ini disebut juga sebagai motor induksi. Mungkin sudah cukup penjelasan dan pengertian singkat tentang motor listrik. Dan selanjutnya akan dijelaskan sedikit tentang rumus-rumus dasar perhitungan pada motor. seperti menghitung arus/ampere motor, menghitung kecepatan motor, menghitung daya/beban motor, dan lain-lain. Rumus menghitung kecepatan sinkron, jika yang diketahui frekuensi dan jumlah kutup pada motor AC.
Dimana: ns = kecepatan sinkron motor (rpm) F = frekuensi (Hz) P = jumlah kutup motor
10
menghitung slip pada motor
Dimana: n = kecepatan motor (rpm)
Menghitung arus/ampere motor ketika diketahui daya(watt), tegangan(volt), dan faktor daya(cos φ).
Menghitung daya motor 3 phasa ketika diketahui arus, tegangan, dan faktor daya.
Menghitung daya output motor P output = √3 .V. I . eff . cos φ
Menghitung efisiensi daya motor
Menghitung daya semu motor (VA) Pada motor 1 phasa S (VA) = V . I Pada motor 3 phasa S = √3 . V . I
11
Menghitung torsi motor jika diketahui daya motor dan kecepatan motor.
Dimana : T n
= Torsi motor (dalam lb ft) = kecepatan putar motor (rpm)
HP = Daya kuda motoor (HP = 746 watt) 5250 = Konstan
Tabel 3: Hubungan antara horse power, torsi dan kecepatan. Mencari / menghitung
AC (Alternating current) 1 fasa 3 fasa
Mencari arus atau ampere ketika daya output diketahui Mencari arus atau ampere ketika daya input motor diketahui Mencari arus atau ampere ketika daya semu diketahui Mencari daya motor
V.I.pf
1.73.V.I.pf
Mencari daya semu
V.I
1.73.V.I
Mencari daya output
V.I.Eff.pf
1.73.V.I.Eff.pf
I = arus/ampere: V = tegangan: Eff = efisiensi: pf = faktor daya/cos : S = daya semu: P = daya aktif: Pout = daya keluaran
12
Gambar 2. Kumparan yang ada di dalam motor listrik/dinamo.
Ada pun beberapa komponen motor listrik/dinamo adalah sebagai berikut: a. Sebuah kumparan b. Sebuah cincin geser c. Sikat d. Magnet Langkah-langkah kerja motor listrik/dinamo adalah sebagai berikut: a. Sebuah kumparan berputar pada medan magnet b. Tiap-tiap ujung kawat kumparan dihubungkan dengan sebuah “cincin geser” c. Cincin geser tersebut menempel sebuah sikat d. Bila kumparan diputar maka dalam kumparan itu timbul GGL AC. GGL AC ini menimbulkan arus AC menimbulkan arus AC didalam rangkaian motor listrik/ dinamo
13
2. Belt/ Tranmisi Sabuk V Belt adalah suatu elemen fleksibel yang dapat di gunakan dengan mudah mentranmisi torsi dan gerakan berputar dari suatu komponen ke komponen lainnya, dimana belt tersebut dililitkan pada puli yang melekat pada poros yang akan berputar. Belt digunakan jarak antara proses dengan motor penggerak yang relatif jauh, sehingga jika menggunakan sistem roda gigi cukup menjadi masalah baik dalam pembuatan maupun dalam biaya, sebab biaya pembuatan roda gigi relatif mahal jika dibandingkan dengan biaya pembuatan puli, lagi pula bermacam-macam ukuran puli banyak tersedia di pasaran.
Gambar 3. v-belt
Dalam perencanaan ini digunakan transmisi V-belt Transmisi Sabuk – V V-belt berbuat dari karet dengan inti tenunan tetoron atau semacamnya dan mempunyai penampang travesium, v-belt dibelitkan disekeliling alur puli yang membentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karna pengaruk bentuk gaji, yang akan enghasilkan transmisi daya yang besar pada tengangan yang relatif rendah, hal ini merupakan salah satu keunggulan V- belt bekerja lebih halus dan tidak bersuara.
14
Gambar 3. Berbagai macam sabuk tranmisi daya.
(A) 1. Sabuk-V standart (berlapis tunggal dan banyak) 2. Murah dan pasarnya luas 3. Untuk mesin-mesin industry umum 4. Batas temperature sampai 60Oc
(B) 1. Sabuk –V unggul (berlapis tunggal dan banyak) 2. Tahan panas,minyak dan listrik statis,kekuatan tinggi 3. Untuk tugas berat dan jumlah sabuk sedikit 4. Batas temperature sampai 90oC
(C) 1. Sabuk –V penampang pendek 2. Tahan leturan dan kecepatan tinggi 3. Untuk otomobil dan puli dengan diametrer kecil 4. Batas temperature sampai 90oC
15
(D) 1. Sabuk – V tugas ringan (tipe-L) 2. Tahan lenturan dan kecepatan tinggi 3. Untuk mesin pertanian. Puli penegang pada keliling luar sabuk dapat dipakai 4. Batas temperature sampai 60oC (untuk temperature lebih dari dari 60o C lebih baik dipakai sabuk– V unggul)
(E) 1. Sabuk-V sempit 2. Dapat mentransmisikan daya besar 3. Untuk mesin-mesin industri umum 4.Batas temperature sampai 90oC
(F) 1. Sabuk-V sudut lebar 2. Dapat mentransmisi kecepatan tinggi dan daya yang besar dengan puli kecil dan sempit. 3. Untuk otomobil 4. Batas temperature sampai 80oC
(G) 1. Sabuk-V putaran variabel 2. Tahan lenturan dan tekanan samping 3. Untuk penurunan putaran variabel 4. Batas temperature sampai 90oC
(H) 1. Sabuk gigi penampang pendek 2. Tahan lenturan dan kecepatan tinggi 3. Untuk otomobil besar 4. Batas temperature sampai 90oC
16
(I) 1. Sabuk segi enam 2. Untuk menggerakkan proses banyak 3. Untuk mesin pertanian dan mesin industri 4. Batas temperature sampai 60oC
(J) 1. Sabuk bergigi (sabuk gilir) 2. Tidak slip. Dapat dipakai untuk penggerak sinkron 3. Untuk komputer, mesin perkakas, otomobil dsb 4. Batas temperature sampai 80oC
(K) 1. Sabuk berusuk banyak 2. Dapat menghasilkan putaran dengan kecepatan sudut yang hampir tetap 3. Untuk mesin perkakas dsb 4. Batas temperature sampai 80oC
(L) 1. Sabuk berlapis kulit dan nilon 2. Untuk transmisi putaran tinggi dan jarak poros tetap 3. Untuk mesin kertas ,mesin tekstil,dsb 4. Batas temperature sampai 80oC
17
Gambar 4. Konstruksi Sabuk-V
Gambar 5. Diagram pemilihan Sabuk-V
3. Pully Pully merupakan bagian terpenting dari mesin-mesin sehingga pembuatan pully perlu dipertimbangkan baik kekuatan pully, proses pengerjaan hingga nilai ekonomis bahan pully. Pada dunia teknik kususnya kontruksi permesinan kita mengetahui ada berbagai macam jenis dan bahan yang bisa digunakan dalam kontruksi pully disesuaikan dengan penggunaan pully tersebut yang dapat kita jumpai dilapangan.
18
Gambar 5. pully
adapun bahan-bahan pembuatan pully tersebut adalah sebagai berikut: a . Bahan Besi Cor/Besi Tuang Besi cor adalah bahan yang pertama kali digunakan dalam pembuatan pully
mengingat
bahan-bahan ini
dapat
menerima
atau
dapat
mentransmisikan daya yang besar sehingga banyak digunakan untuk mesin industri, mesin pertanian, mesin otomobik,dan lain-lain. b . Bahan Pully Aluminium Bahan pully dengan menggunakan aluminium banyak digunakan untuk peralatan atau perkakas dan mesin-mesin rumah tangga serta dijumpai pada pesawat elektronik. c . Bahan Pully Plastic Pully dengan bahan plastic yang disebut telepon yang banyak digunakan dalam pesawat elektronika. d . Bahan Pully Mild Steel Bahan pully dengan mild steel banyak kita jumpai pada mesin-mesin industri dan otomobil. Pada perencanaan mesin perajang singkong ini pully yang digunakan yaitu pully yang terbuat dari bahan besi cor juga ditinjau dari segi asoek kekuatan yang disesuaikan pada poros serta selain harga yang
19
ekonomis dan juga suku cadang yang mudah didapatkan dipasaran. Jika putaran pulli penggerak dan yang digerakkan berturut- turut adalah n1 dan n2 (rpm) dan diameter dominl masing-masing dp dan Dp (mm), serta perbandingan u dinyatakan dengan n2/n1 atau dp/Dp. Karena sabuk V biasanya digunakan untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi i(i >1).
Ada beberapa type pulley yaitu: 1. Pulley type V 2. Pulley Timming 3. Pulley Variable (pulley V bisa disetting besar kecil) 4. Pulley Round (alur U) 5. Loss pulley ( biasa sebagai adjustment)
Disini kita akan bahas tentang pulley type V, Pulley jenis ini mempunyai banyak varian yang bisa dilihat dalam tabel dibawah. Namun disini ada sebuah pertanyaan yang sampai saat ini belum ada jawaban pasti, yaitu mengapa sudut alur dalam satu jenis pulley bisa berbeda-beda. Kami mendapatkan data sudut alur pulley ini dari bando (brand yang sudah tidak asing lagi bagi kita yang bergelut didunia permesinan) tetapi tidak disertakan artikel yang mendukung data sudut alur pulley. Untuk itu penulis akan coba simpulkan tentang hubungan sudut alur terdahap diameter pulley: Semakin kecil pulley maka semakin kecil/pendek area contact line (lihat gambar bawah), untuk itu agar daya cengkram belt lebih kuat/tidak selip maka sudut alur diperkecil
20
Gambar 6. Penampang pully
Catatan : Sudut v-belt biasanya berkisar 40 derajat biasanya ukuran tidak bisa sama, mungkin karena sifat rubber yang elastis jadi susah dalam proses pembentukanya. Kami juga mohon masukan anda, atas keterbatasan informasi ini. Keterangan: D : Diameter pulley (mm) α : Sudut alur ( º ) t : Kedalaman alur (mm) a : Lebar alur (mm)
1. Pulley type A D (mm)
α ( º ) t (mm) a (mm)
65-100 34
12
12
101-125
36
12
126> 38
12
12
12
2. Pulley type B D (mm)
α ( º ) t (mm) a (mm)
115-160
34
15
16/19
161-200
36
15
16/19
201> 38
15
16/19
21
3. Pulley type C D (mm)
α ( º ) t (mm) a (mm)
175-250
34
19
20/23
251-315
36
19
20/23
316
19
20/23
38
4. Pulley type D D (mm)
α ( º ) t (mm) a (mm)
300-450
36
25
451> 38
25
3
30
5. Pulley type 3V / 9N / 9J D (mm)
α ( º ) t (mm) a (mm)
67-90 36
10
8
91-150 38
10
8
151-305
40
10
306> 42
10
8
8
6. Pulley type 5V / 15N / 15J D (mm)
α ( º ) t (mm) a (mm)
180-255
38
15
14
256-405
40
15
14
406> 42
15
14
22
7. Pulley type 8V / 25N / 25J D (mm)
α ( º ) t (mm) a (mm)
315-405
38
25
23
406-570
40
25
23
571> 42
25
23
4. poros Poros adalah salah satu bagian terpenting dari mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Secara garis besarnya poros dibedakan menjadi:
a. Poros transmisi Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk dan sproket rantai.
b. Spindel Spindel adalah poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi oleh poros ini adalah depormasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti.
c.
Gandar
Gandar adalah poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang dimana, tidak mendapat beban puntir. Gandar ini hanya mendapat beban lentur. Dalam merencanakan sebuah poros hal-hal penting yang diperhatikan adalah sebagai berikut :
23
1. Kekuatan poros Kekuatan poros adalah kekuatan poros untuk menerima beban puntir atau lentur atau gabungannya. Perlu juga diperhatikan jika poros mendapat alur pasak atau mengalami pengecilan diameter (poros bertingkat). Jadi poros harus kuat dan mampu untuk menerima semua beban tersebut.
2. Kekakuan poros Meskipun poros sudah kuat tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya harus besar, misalnya pada kotak roda gigi. Oleh karena itu disamping kekuatannya harus diperhatikan dan disesuaikan dengan mesin yang akan dilayani.
3. Putaran kritis Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada harga tertentu akan menimbulkan getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kristis. Jika mungkin poros harus direncanakan dengan putaran kerja dibawah putaran kristisnya.
4. Bahan Bahan untuk poros hendaknya bahan yang tahan terhadap korosi, terutama untuk poros yang bersinggungan langsung dengan fluida yang korosif dan poros mesin yang sering berhenti dalam jangka waktu yang lama. Tetapi pada batas-batas tertentu dapat dilakukan perlindungan terhadap korosi.
a. Poros yang menerima momen puntir Momen puntir (juga disebut sebagai momen rencana) adalah T (kg.mm) maka momen puntir dapat dicari dengan :
24
T = 9,74 x 105 ………..………… Dimana: T = Momen Puntir / Torsi (Kg.mm) Pd = Daya rencana (Kw) n1 = Putaran poros (rpm) b. Poros dengan beban berfluktuasi Dalam praktek sebenarnya, poros mendapatkan momen torsi dan momen bending yang berfluktuasi. Untuk merencanakan poros lurus dan poros counter maka haruslah mempertimbangkan adanya faktor kombinasi shock dan fatique didalam menghitung momen torsi (T) dan momen bending (M). Suatu poros yang mendapatkan beban kombinasi momen bending dan torsi, maka :
-
Momen torsi eqivalen (Te) :
Te = ……………... -
Momen bending equivalen (Me) :
Me = ........................ Dimana : Km= faktor kombinasi shock dan fatique untuk bending Kt = faktor kombinasi shock dan fatique untuk torsi Jenis Pembahasan
- Poros Diam a. Beban berangsur-angsur b. Beban mendadak (kejut) - Poros berputar a. Beban tenang (steady) b. Beban mendadak / kejut ringan c. Beban mendadak / kejut berat
25
d. Transmisi poros langsung (direct coupled) Transmisi langsung menggunakan poros atau as merupakan transmisi yang paling sederhana dan digunakan untuk menyalurkan tenaga pada jarak yang dekat dan posisi yang segaris antara poros motor penggerak dengan poros mesin yang digerakkan. Transmisi poros langsung banyak digunakan pada pompa air. e. Transmisi poros-sabuk-puli Jarak
yang
jauh
antara dua buah poros sering tidak memungkinkan
transmisi langsung. Dalam hal demikian, cara transmisi putaran atau daya yang lain dapat diterapkan, di mana sebuah sabuk luwes dibelitkan sekeliling puli pada poros. Sebagian
besar
transmisi
sabuk
menggunakan
sabuk-V
karena
mudah
penanganannya dan harganyapun murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada umumnya, dan maksimum sampai 25 (m/s). Daya maksimum yang dapat ditransmisikan kurang lebih sampai 500 (KW). Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah.
5. Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta
26
elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan pondasi pada gedung A. Klasifikasi Bantalan Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros a.Bantalan luncur Pada bantalan ini terjadi gesekan antara permukaan poros dan bantalan, karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan lapisan pelumas. b. Bantalan gelinding Pada bantalan gelinding terjadi gesekan gelinding antara bagian berputar dengan bagian yang diam menekan elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat. 2. Atas dasar arah beban terhadap poros a. Bantalan radial Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros. b. Bantalan aksial Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros. c. Bantalan gelinding khusus Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros B. Perbandingan antara Bantalan Luncur dan Bantalan Gelinding Bantalan luncur mampu menumpu poros berputar tinggi dengan beban besar. Bantalan ini sederhana konstruksinya dan dapat dibuat serta dipasang dengan mudah.
27
Karena gesekannya yang besar pada wakyu mulai jalan, bantalan luncur memerlukan momen awal yang besar. Pelumasan pada bantalan ini tidak begitu sederhana. Panas yang timbul dari gesekan yang besar, terutama pada beban besar, memerlukan pendinginan khusus. Sekalipun demikian, karena adanya lapisan pelumas, bantalan ini dapat meredam tumbukan dan getaran sehingga hampir tidak bersuara. Tingkat ketelitian yang diperlukan tidak setinggi bantalan gelinding sehingga dapat lebih mudah . Bantalan gelinding pada umumnya lebih cocok untuk beban kecil daripada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Karena konstruksinya yang sukar dan ketelitiannya yang tinggi, maka bantalan gelinding hanya dibuat oleh pabrik-pabrik tertentu saja. Adapun haraganya pada umumnya lebih mahal daripada bantalan luncur. Untuk menekan biaya pembuatan serta memudahkan pemakaian, bantalan gelinding diproduksi menurut standar dalam berbagai ukuran dan bentuk. Keunggulan bantalan ini adalah pada gesekannya yang sangat rendah. Pelumasannya pun sangat sederhana, cukup dengan gemuk, bahkan pada macam yang memakai sil sendiri tak perlu pelumasan lagi. Meskipun ketelitiannya sangat tinggi, namun karena adanya gerakan elemen gaduh dibandingkan dengan bantalan luncur. Pada waktu memilih bantalan, ciri masing-masing harus dipertimbangkan sesuai pemakaian, lokasi, dan macam beban yang akan dialami.
C. Perhitungan Beban dan Umur Bantalan Gelinding 1. Perhitungan beban equivalen Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya disebut beban ekivalen dinamis. Jika suatu deformasi permanen, ekivalen dengan
28
deformasi permanent maksimum yang terjadi karena kondisi beban statis yang sebenarnya pada bagian dimana elemen gelinding membuat kontak dengan cincin pada tegangan maksimum, maka beban yang menimbulkan deformasi tersebut dinamakan beban ekivalen statis. Misalkan sebuah bantalan membawa beban radial Fr (kg) dan beban aksial Fa (kg). Maka beban ekivalen dinamis P (kg) adalah sbagai berikut : Untuk bantalan radial (kecuali bantalan rol silinder) ........... Pr = XV Fr + Y Fa ......................................... Untuk bantalan aksial ........... P = X Fr + Y Fa ............................................... Factor V sama dengan 1 untuk pembebanan pada cincin dalam yang berputar, dan 1,2 untuk pembebanan pada cincin luar yang berputar 2. Perhitungan umur nominal Umur nominal L (90% dari jumlah sample, setelah berputar 1 juta putaran tidak memperlihatkan kerusakan karena kelelahan gelinding) dapat ditentukan sebagai berikut : Jika C (kg) menyatakan beban nominal dinamis spesifik dan P (kg) beban ekivalen dinamis, maka factor kecepatan fn adalah : Untuk bantalan bola, ....................... Untuk bantalan rol, ................ Factor umur bantalan adalah : Untuk kedua bantalan, .................... Untuk umur nominal Lh adalah: Untuk bantalan bola, Lh = 500 fh3 …………………. Untuk bamtalan rol, Lh = 500 fh 10/3 ….…..……….
29
Dimana: Fn = factor kecepatan Fh = Faktor umur C = Beban nominal dinamis spesifik (N) Lh = Umur nominal bantalan (jam)
30
BAB III METODE PENELITIAN A.
Rancangan Penelitian Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar
dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan diperlukan suatu diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan. perancangan itu terdiri dari serangkaian kegiatan yang beruntun, karena itu disebut sebagai proses perancangan. Kegiatan dalam proses perancangan disebut fase. Fasefase dalam proses perancangan berbeda satu dengan yang lainya. Fase-fase proses perancangan tersebut dapat digambar dalam diagram alir sebagai berikut: dibawah ini : MULAI
OBSERVASI LAPANGAN
STUDY LITERATUR
PERANCANGAN & PEMBUATAN
PENGUJIAN
EVALUASI & PENYEMPURNAAN ALAT
SELESAI 31
1.
Observasi lapangan Observasi lapangan guna memperoleh data-data yang riil dan dapat menguatkan dalam menyusun suatu ide. Observasi kami ke desa kenanten kecamatan sooko kabupaten Mojokerto Jawa Timur adalah untuk mendapatkan fakta tentang permasalahan produktivitas perajangan singkong yang belum di temukan solusinya. 2. Study Literatur Study Literatur berisikan serangkaian kegiatan pencarian sumber-sumber yang relevan dan terpercaya guna mendapatkan materi dan acuan dalam penulisan ini. Tujuan study literatur untuk memperoleh materi-materi penunjang yang dapat melandasi pemecahan masalah dilapangan, baik itu bersumber dari buku, website, ataupun jurnal. 3. Perancangan dan Pembuatan Guna membangun sebuah alat teknologi tepat guna mesin perajangan singkong diperlukan sebuah konsep yang sistematis dan terukur menggunakan metode yang sudah ditetapkan. Dimana nantinya diharapkan dapat menguntungkan bagi penggunanya. Keuntungan tersebut antara lain dapat membantu meningkatkan dan mempercepat hasil produksi. Metode perancangan teknologi tepat guna mesin perajangan singkong diantaranya sebagai berikut : 1. Definisi proyek, Perencanaan Proyek, dan Penyusunan Spesifikasi Teknis Proyek Definisi proyek dan kegiatan-kegiatan lain dalam fase ini menghasilkan antara lain : a. Pernyataan tentang masalah atau produk yang akan dirancang. b. Beberapa kendala yang membatasi solusi masalah tersebut. c. Spesifikasi teknis produk. d. Kriteria keterimaan dan criteria lain yang harus dipenuhi oleh produk. e. Rencana produk.
32
2. Perancangan Konsep Produk Spesifikasi teknis produk hasil fase pertama proses perancangan menjadi dasar fase berikutnya, yaitu fase perancangan konsep produk. Tujuan fase ini adalah menghasilkan alternatif konsep produk sebanyak mungkin. Konsep produk yang dihasilkan fase ini masih berupa skema atau dalam bentuk skets. Pada prinsipnya, semua alternatif semua konsep produk tersebut memenuhi spesifikasi teknik produk. Pada akhirnya fase perancangan konsep produk, dilakukan evaluasi pada hasil rancangan konsep produk untuk memilih satu atau beberapa konsep produk terbaik untuk dikembangkan pada fase ketiga fase perancangan produk.
3. Perancangan Produk Fase perancangan produk merupakan pengembangan alternatif dalam bentuk skema atau skets menjadi produk atau benda teknik yang bentuk, material dan dimensi elemen-elemennya ditentukan. Fase perancangan produk diakhiri dengan perancangan detail elemen-elemen produk, yang kemudian dituangkan dalam gambar-gambar detail untuk proses pembuatan.
4. Dokumen untuk Pembuatan Produk Dokumen atau gambar hasil perancangan produk tersebut dapat dituangkan dalam bentuk gambar tradisional diatas kertas (2 dimensi) atau gambar dalam bentuk modern yaitu informasi digital yang disimpan dalam bentuk memori computer. Informasi dalam digital tersebut dapat berupa print-out untuk menghasilkan gambar tadisional atau dapat dibaca oleh sebuah software computer.
33
4. Pengujian Pengujian ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa kinerja masing-masing komponen teknologi tepat guna mesin perajang singkong dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. 5. Evaluasi dan Penyempurnaan Alat Pada tahap ini data hasil evaluasi pada saat pengujian digunakan sebagai acuan untuk penyempurnaan alat,sehingga dalam proses penyempurnaan alat ini selalu mengacu pada data-data yang akurat.
34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Desain dan Gambar Teknologi Mesin Perajang Singkong 1. Desain konstruksi mesin perajang singkong ditentukan atas berbagai pertimbangan sebagai berikut: a. Mesin perajang singkong ini tidak menggunakan tenaga penggerak manusia sebagai penggerak utamanya melainkan diganti dengan tenaga motor listrik. b. Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin berdimensi panjang 650 mm x lebar 600 mm x tinggi 750 mm. c. Mudah dalam pengoperasian, perawatan maupun pergantian suku cadang mesin. d. Pisau perajang dapat diatur untuk menentukan ketebalan hasil rajangan sesuai dengan yang diinginkan. e. Mesin perajang singkong ini tidak mengaplikasikan bahan yang berbahaya bagi keselamatan. f. Mesin perajang ini tidak menimbulkan pencemaran udara. g. Pada saat beroperasi, mesin ini tidak menimbulkan suara yang bising.
35
Hasil Pengujian dan menghitung kecepatan pada Motor Menghitung kecepatan sinkron jika yang diketahui frekuensi dan jumlah kutup pada motor AC.
Dimana: ns = kecepatan sinkron motor (rpm) F = frekuensi (Hz) P = jumlah kutup motor
Contoh : hitung kecepatan putar motor 4 poles/kutup jika motor dioperasikan dengan frekuensi 50 hz. ns = (120. F)/ P = (120 . 50)/ 4 = 1500 rpm
Menghitung slip pada motor
36
Dimana: n = kecepatan motor (rpm) Contoh : hitung slip motor jika diketahui kecepatan motor 1420 rpm. Dengan kecepatan sinkron yang sama dengan hasil diatas. % slip = ((ns - n)/ ns) x 100 = ((1500 - 1420)/ 1500)x 100 = 5 %
Menghitung arus/ampere motor ketika diketahui daya(watt), tegangan(volt), dan faktor daya(cos φ).
Contoh : Hitung besarnya arus(ampere) motor dengan daya 1 kw dan tegangan 220V dengan faktor daya 0,88. I = P / V. Cos φ.....P = 1 kw = 1000 watt I = 1000/(220 . 0,88) = 5 Ampere
Menghitung daya motor 3 phasa ketika diketahui arus, tegangan, dan faktor daya.
Contoh : Hitung daya motor induksi 3 phasa yang memiliki arus 9,5 A dengan tegangan 380V dan faktor daya/ cos φ 0,88.
37
P = √3 .V. I . cos φ = 1,73 . 380 . 9,5 . 0,88 = 5495 watt atau dibulatkan jadi 5,5 KW.
Menghitung daya output motor P output = √3 .V. I . eff . cos φ
Contoh : Hitung daya output motor jika diketahui seperti data diatas dengan efisiensi motor 90 % . P output = √3 .V. I . eff . cos φ = 1,73 . 380 . 9,5 . 0,9 . 0,88 = 4946 watt atau dibulatkan jadi 5 KW atau 6,6 HP
Menghitung efisiensi daya motor
Contoh : Dengan daya input motor 5 KW dan daya output 4,5 KW. Hitung efisiensi daya pada motor tersebut. ᶯ = (Pout / P)x 100% = (4500/5000)x 100% = 90 %
Menghitung daya semu motor (VA) Pada motor 1 phasa S (VA) = V . I Pada motor 3 phasa S = √3 . V . I
38
Menghitung torsi motor jika diketahui daya motor dan kecepatan motor.
Dimana : T n
= Torsi motor (dalam lb ft) = kecepatan putar motor (rpm)
HP = Daya kuda motoor (HP = 746 watt) 5250 = Konstan
Contoh : Hitung berapa torsi motor 10 HP. Dengan kecepatan 1500 rpm. T = (5250 . HP)/n = (5250 . 10)/ 1500 = 35 lb ft = 45,6 Nm
Menghitung torsi motor 1. T = F . D Dimana : T = torsi motor (dalam lb ft) F = gaya (pon) D = jarak (ft) 2. T = F . D
Dimana : T = torsi motor (Nm) F = gaya (Newton) D = jarak (meter) 1 lb ft = 0,1383 kgm =1,305 Nm
39
1 kgm = 7,233 lb ft = 9,807 Nmt F = B.I.ℓ.z = 0,8 (Vs/m2). 10A. 0,15 m.400 = 480 (Vs.A/m) = 480 (Ws/m) = 480 N.
Electromotive Force (EMF) / Gaya Gerak Listrik Menghitung torsi motor dc gaya gerak listrik :
a. Torsi motor dc dan kecepatan saat berkerja Es = 400 V dan Eo = 380 V
b. Torsi motor dc dan kecepatan saat berkerja Es = 350 V dan Eo = 380 V Solusi untuk menghitung arus armature motor dc gaya gerak listrik : a. Arus armature motor dc adalah : I = (Es – Eo)/R = (400-380)/0.01 = 2000 A
Daya ke motor dc armature adalah P = EoI = 380 x 2000 = 760kW
Kecepatan motor dc adalah n = (380 V / 500 V) x 300
40
= 228r/min
Torsi motor dc adalah T = 9.55 P/n = (9.55 x 760 000)/228 = 47.8 kN.m
b. Karena Eo = 380 V, kecepatan motor dc masih 228 r/min. Arus armatur adalah I = (Es-Eo)/R = (350-380)/0.01 = -3000A
Arusnya negatif dan mengalir berbalik; akibatnya, torsi motor dc juga berbalik. Daya dikembalikan ke generator dan hambatan 10 mΩ : P = EoI = 380 x 3000 = 1140kW Braking torque yang dikembangkan oleh motor dc : T = 9.55 P/n = (9.55 X 1 140 000)/228 = 47.8 kN.m Jangkar sebuah motor DC tegangan 230 volt dengan tahanan 0.312 ohm dan mengambil arus 48 A ketika dioperasikan pada beban normal. GGL lawan (Ea) dan daya yang timbul pada jangkar.Penurunan tegangan pada sikatsikat sebesar 2 volt untuk soal a dan b. a. Ea = V – Ia Ra – 2ΔE
41
= (230 – 2 ) – (48 x 0.312) = 213 volt Daya yang dibangkitkan pada jangkar = Ea Ia = 213 x 48 = 10.224 watt b. Eb = V – Ia Ra – 2ΔE = (230 – 2) – (48 x 0.417) = 208 volt Daya yang dibangkitkan pada jangkar = Ea Ia = 208 x 48 = 9984 watt Hasil pengujian pully Data awal yang diketahui : Motor yang digunakan Motor Listrik = 1/2 HP Diameter pulley penggerak (D1)
= 75 mm
Diameter pulley yang digerakan (D2) = 200 mm Putaran pulley penggerak (n1)
= 2800 rpm
= = = 1050 rpm
42
Kecepatan keliling pulley penggerak, (Vpull) :
= 1,73 kg Data diameter pulley dan jarak poros motor : D1 (diameter pulley penggerak)
= 75 mm
D2 (diameter pulley yang digerakkan) = 200 mm â ( jarak sumbu kedua pulley )
= 310 mm
Perhitungan untuk menentukan kekuatan dan jenis belt, meliputi : Tegangan yang timbul. K = 2 x φ x σo Dimana: φ = 0,9 faktor tarikan untuk V-belt (tetapan) σo = 12 (kg/cm2) tegangan awal untuk V-belt (tetapan)
( ir.Wayan Barata, 1998 ) Maka : K = 2 x 0,7 x 12 = 16,8 kg/cm
43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Hasil perancangan mesin perajang singkong dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Metode perajangan mesin ini adalah perajangan ganda dengan 2 buah pisau yang memotong singkong secara berkesinambungan. 2. Sistem transmisi mesin perajang singkong ini mengubah putaran motor listrik dari 1400 rpm menjadi 1800 rpm, dengan komponen berupa 2 pulley diameter
∅200 mm dan ∅60 mm dihubungkan oleh v-belt A-48. Poros yang
digunakan berdiameter 30 mm dengan bahan ST 60. 3. Desain mesin perajang singkong ini membutuhkan daya dari motor listrik sebesar ½ HP. 4. Setelah dilakukan uji kinerja, mesin perajang singkong mampu menghasilkan rajangan singkong 40 kg/jam.
B. saran penelitian dan pembahasan dapat dilakukan penelitian yang lain seperti Perancangan mesin perajang singkong ini masih jauh dari kata sempurna, baik dari segi kualitas bahan, penampilan, dan system kerja/fungsi. Oleh karena itu, untuk dapat menyempurnakan rancangan mesin ini perlu adanya pemikiran yang lebih jauh lagi dengan segala pertimbangan. Beberapa saran untuk langkah yang dapat membangun dan menyempurnakan mesin ini adalah sebagai berikut:
44
1. Pada bagian kaki mesin lebih baik dipasang roda yang dapat dibongkar pasang untuk mempermudah proses pemindahan tempat mesin. 2. Harga mesin perajang singkong masih terlalu mahal oleh karenanya diperlukan analisis lagi dalam pemilihan bahan yang lebih sesuai untuk menggurangi mahalnya biaya produksi sehingga di dapatkan harga yang mesin yang lebih murah.
45
DAFTAR PUSTAKA Anonim,
Profl
Baja
Siku
diakses
dari
http://websni.bsn.go.id/index.
pnp?snimain/sni/detail/sni/7243 (diakses pada 12 Juni 2012) Darmawan .H, 2004, Pengatar Perancangan Teknik, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi; Jakarta. G Niemann, 1992, Elemen Mesin, (Anton Budiman: terjemahan), Erlangga : Jakarta. Mott, Robert L. 2009. Elemen-Elemen Mesin dalam Perancangan Mekanis (Perancangan Elemen Mesin Terpadu) 1. Yogyakarta: Penerbit Andi. Mott, Robert L. 2009. Elemen-Elemen Mesin dalam Perancangan Mekanis (Perancangan Elemen Mesin Terpadu) 2. Yogyakarta: Penerbit Andi. Pardjono dan Sirod Hantoro,S, 1991, Gambar Mesin dan Merancang Praktis, Liberty: Yogyakarta. Sato ,Takesi, 2005, Menggabar Mesin Menurut ISO, Pradnya Paramita: Jakarta. Sularso ; Suga, Kiyokatsu. 2002, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya Paramita : Jakarta.
46
Lampiran A
Gambar1. bantalan
Gambar2. Plat L pada rangka
47
Gambar3. Rangka mesin perajang singkong
Gambar4. Pully
48
LAMPIRAN B
Gambar5. As pada mesin perajang singkong
Gambar6. V-belt
49
Gambar7. Mesin siap di gunakan
Gambar7.1. Mesin siap di gunakan
50
