RANCANG BANGUN MESIN PEMOTONG DAGING TANAMAN LIDAH BUAYA KAPASITAS 100 [KG/JAM] LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III SPESIALISASI PERAWATAN DAN PERBAIKAN PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
Oleh: SAFRIANSYAH HASIBUAN NIM: 1005012189
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN
2013 KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat-Nya yang telah memberikan kesempatan, pengetahuan, kekuatan, kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini diselesaikan dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Rancang Bangun Mesin Pemotong Daging Tanaman Lidah Buaya Kapasitas 100 [Kg/Jam]”. Tujuannya adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya, dalam Laporan Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai proses pemotongan lidah buaya. Dalam proses pembuatan Laporan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Ir. Gidion Sembiring, M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Drs. Infarizal, M.T., Kepala Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 4. Soni Hestukoro, S.T., Selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah meluangkan waktu dan tenaganya dalam memberikan saran serta petunjuk dalam menyelesaikan laporan ini; 5. Seluruh Staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Administrasi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 7. Seluruh Keluarga tercinta yang terus memberi semangat dan memberikan dukungan materi, semangat, dan doa sehingga laporan ini bisa diselesaikan; 8. Teman-teman ME-6G yang turut memberikan dorongan, sehingga laporan dapat diselesaikan.
Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan kesalahan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini dan juga sebagai masukan bagi penulis. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua orang yang membacanya dan yang akan membahas hal yang sama.
Medan,
Oktober 2013
penulis,
Safriansyah Hsb NIM: 1005012189
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ii
LEMBAR PERSETUJUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iii
LEMBAR PENGESAHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv KATA PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
v
DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vii
DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
x
DAFTAR TABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xi
DAFTAR LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xii
INTISARI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xiii
ABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xiv
BAB I PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 A. Latar belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 B. Batasan masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 C. Tujuan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 D. Manfaat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 E. Teknik pengumpulan data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
BAB II. LANDASAN TEORI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 A. Tanaman Lidah Buaya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. Asal Usul Lidah Buaya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Manfaat Lidah Buaya
... ...............................
3. Produk Olahan Dari Lidah Buaya
.........................
5 6
B. Gambaran Umum Mesin Pemotong Lidah Buaya Menjadi Bentuk Dadu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
C. Komponen Utama Mesin Pemotong Daging Tanaman Lidah Buaya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.
8
Rangka Mesin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Motor Listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.
Reducer Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
4.
Kopling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
5.
Batang Engkol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
6.
Luncuran pisau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
7.
Pisau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
8.
Corong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
9.
Bantalan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
D. Dasar Perhitungan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
1.
Kapasitas (Q) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.
Daya Pisau Pemotong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.
Daya Tanpa Beban (Lidah Buaya) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
4.
Poros . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
5.
Kopling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
6.
Pasak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
7.
Bantalan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
BAB III PEMBAHASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
A. Gambaran Mesin dan Bagian – Bagiannya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
B. Prinsip Kerja Mesin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
C. Perhitungan Elemen Mesin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
1.
Jumlah Lidah Buaya yang terpotong setiap kali pemotongan .
24
2.
Daya Pisau Pemotong . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
3.
Daya Tanpa Beban . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.
Poros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
5.
Kopling
............................................
34
6.
Pasak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
7.
Bantalan
...........................................
38
8.
Perhitungan baut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
D. Analisa Biaya
..........................................
45
E. Biaya Upah Kerja Pembuatan Mesin
........................
47
F. Biaya Perkiraan Pemakaian Listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
G. Perhitungan Analisa Titik impas (Break Even Point)
...........
47
BAB IV. HASIL PENGUJIAN DAN PERAWATAN MESIN . . . . . . . . . . .
47
A. Hasil Pengujian Mesin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
B. Perawatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
48
C. Perawatan Bagian Mesin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
A. Kesimpulan
............................................
54
B. Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tanaman Lidah Buaya ........................................................................ Gambar 2.2 Aneka Produk Minuman Dari Bahan Lidah Buaya ............................ Gambar 2.3 Rangka ................................................................................................ Gambar 2.4 Motor Listrik ....................................................................................... Gambar 2.5 Speed Reducer .................................................................................... Gambar 2.6 Corong Masukan ................................................................................. Gambar 2.7 Kopling Flexibel Elastomer ................................................................ Gambar 2.8 Bantalan Luncur ................................................................................. Gambar 3.1 Gambar Mesin dan Bagian – Bagiannya ........................................... Gambar 3.2 Poros Beban Vertikal .......................................................................... Gambar 3.3 Poros Beban Horizontal ...................................................................... Gambar 3.4 Pasak pada poros input reducer .......................................................... Gambar 3.5 Pasak pada poros output reducer ........................................................ Gambar 3.6 FBD Baut ...........................................................................................
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Bahan Baku .................................................................................. 45 Tabel 3.2 Bahan Jadi .................................................................................... 46 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Mesin ................................................................. 49
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Faktor-Faktor Koreksi Daya yang akan Ditransmisikan Lampiran 2. Tabel Koefisien Gaya Gesek Lampiran 3. Tabel Speed Reducer Lampiran 4. Tabel Baja Karbon Konstruksi Mesin dan Baja Difinis Dingin Untuk Poros . Lampiran 5. Tabel Ukuran Pasak dan Alur Pasak Lampiran 6. Tabel Perhitungan Bantalan Poros Lampiran 7. Jenis- jenis Bantalan Gelinding Lampiran 8. Tabel Faktor-Faktor V, X,Y dan X0, Y0 Lampiran 9. Ukuran standart baut Lampiran 10. Ukuran standart mur
INTISARI Rancang Bangun Mesin Pemotong Daging Tanaman Lidah Buaya Kapasitas 100 [Kg/Jam]
Budidaya tanaman lidah buaya mampu menghasilkan 8.000 kg/ha dengan bagian pelepah mencapai 1,5 [kg] per pelepah dan panjang pelepah mencapai 70 [cm]. Tanaman lidah buaya ini dapat dipanen 10-12 bulan setelah tanam. Mesin pemotong daging tanaman lidah buaya yang dirancang mampu memotong daging tanaman lidah buaya dengan ukuran 10x10x10 [mm] dengan kapasitas 100 [kg/jam]. Mesin ini dirancang sedemikian rupa dengan ukuran, bentuk, yang dapat mengoptimalkan kinerja mesin. Prinsip kerja mesin ini berawal dari putaran yang dihasilkan motor listrik diteruskan ke speed reducer yang awalnya berupa gerakan rotasi diubah menjadi gerakan translasi yang dihubungkan oleh batang engkol ke pisau pemotong. Hasil pemotongan daging tanaman lidah buaya tidak seragam. Mesin ini mampu memotong daging tanaman lidah buaya sebanyak 1,4 [kg/menit] atau 84 [kg/jam]. Kinerja mesin mengalami penurunan berkisar 16 % yang disebabkan lendir dari daging tanaman lidah buaya. Kata kunci: tanaman lidah buaya, pemotong, gerakan rotasi dan translasi
ABSTRACT Meat Cutting Machines Design of Aloe Vera Plant Capacity 100 [ kg / hour ]
Cultivation of aloe vera plant capable of producing 8,000 kg / ha with the stem portion to 1.5 [ kg ] per stem and stem length is 70 [ cm ] . The aloe vera plant can be harvested 10-12 months after planting . Meat cutting machine designed aloe vera plant is able to cut meat aloe plant with size 10x10x10 [ mm ] with the capacity of 100 [ kg / hour ] . This machine is designed with size , shape , which can optimize the performance of the machine . The working principle of this machine came from round the resulting electric motor speed reducer forwarded to the first form of rotational movement is converted into translational motion by a rod connected to the cutting blade . Results meat cutting plant aloe vera is not uniform . This machine is capable of cutting flesh aloe plant as much as 1.4 [ kg / min ] or 84 [ kg / hour ] . Decreased engine performance is around 16 % due to mucus from meat aloe vera plant . Keywords : aloe plant , cutter , rotational and translational motion
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Lidah buaya merupakan salah satu komoditi pertanian yang memiliki nilai gizi yang tinggi, termasuk jenis tanaman obat-obatan yang telah memasyarakat dan sebagian menjadi kebutuhan pokok sebagian besar masyarakat Indonesia, sangatlah perlu dikembangkan dan ditingkatkan produksinya. Usaha untuk meningkatkan produksi lidah buaya ini akan tercapai apabila para petani menggunakan penerapan teknologi dan didukung oleh keterampilan khusus dalam pengolahannya. Keadaan diatas memerlukan adanya suatu kombinasi antara penanganan dan pemasaran lidah buaya dan pengolahan lidah buaya menjadi berbagai produk lain menjadi produk jadi maupun menjadi produk setengah jadi (menjadi bahan baku untuk pengolahan pangan lainnya), produk setengah jadi yang berprospek baik dikembangkan adalah minuman lidah buaya. Cara membuatnya mudah, sehingga dapat diterapkan di daerah perkotaan maupun pedesaan.Selain dapat diolah menjadi manisan,lidah buaya juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber vitamin. Dalam kegiatan pertanian, para petani pada umumnya mengandalkan tenaga dan keterampilan tangan. Dengan bantuan teknologi yang berbasis semi mekanis dapat membantu meringankan beban pekerjaan dan mendapat hasil yang maksimal serta ekonomis. Dalam pembangunan jangka panjang ini pemerintah memrogramkan pembangunan subsektor pertanian terutama tanaman obat-obatan. Sebab, selain dapat menambah pendapatan keluarga juga memiliki nilai ekonomis yang baik. Saat ini, permintaan akan tanaman obat-obatan terutama tanaman lidah buaya terus meningkat sejalan dengan bertambahnya penduduk dan juga
kesadaran penduduk akan pemenuhan gizi.Lidah buaya adalah salah satu tanaman yang sangat memiliki kandungan gizi, murah dan mudah didapat. Latar belakang penulis dalam judul ini adalah disebabkan minimnya pengetahuan masyarakat tentang pengolahan tanaman lidah buaya sebagai bahan untuk konsumsi. Di Pontianak Kalimantan Barat misalnya, budidaya ini mampu menghasilkan produksi 8.000 kg/ha, dengan bagian pelepah mencapai 70 cm. Tanaman lidah buaya dapat di panen pada umur 10-12 bulan setelah tanam. Berikutnya interval waktu panen adalah 3 bulan sekali atau empat kali panen per tahun. (hal 37, Sejuta Khasiat Lidah Buaya) Ada beberapa produsen yang telah mengolah l i d a h b u a y a menjadi manisan, cara yang mereka lakukan dalam mengolah masih sangat sederhana yaitu dengan cara memotong lidah buaya tersebut menggunakan pisau pada sebuah landasan. Hal itu dilakukan berulang- ulang hingga lidah buay a tersebut benar-benar menjadi bentuk dadu. Cara yang dilakukan tersebut memiliki kelemahan yaitu tidak terjamin kebersihannya, selain itu pengerjaannya memakan waktu yang lama dan membutuhkan tenaga yang banyak. Oleh karena itu dibuatlah mesin pemotong lidah buaya. Yang mana mesin ini lebih praktis, lebih menghemat waktu pengerjaan dan tidak banyak membutuhkan tenaga kerja.
B. Batasan Masalah Karena keterbatasan waktu dan pengalaman dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini maka perlu ada pembatasan masalah yang akan dibahas, batasan permasalahan tersebut antara lain adalah : a.
Perancangan ini hanya untuk mesin pemotong lidah buaya
b.
Perhitungan komponen utama mesin pemotong lidah buaya ini meliputi: poros utama, putaran puli, ukuran pasak, daya yang dibutuhkan
c.
Pemeliharaan dan perawatan mesin penepung pisang
d.
Analisis biaya pembuatan mesin pemotong lidah buaya.
C. Tujuan a.
Mengaplikasikan disiplin ilmu yang diperoleh selama duduk dibangku kuliah
b.
Dapat merancang suatu alat untuk para petani lidah buaya dalam mengolah hasil panennya menjadi manisan
c.
Ikut berpartisipasi dalam menyumbangkan ide yang berbasis teknologi tepat guna.
d.
Untuk memperluas wawasan petani lidah buaya yang ingin membuka usaha menjadi produsen olahan lidah buaya. Untuk mengetahui cara merancang komponen-komponen mesin dan
mencari, daya, putaran dan kapasitas mesin pemotong lidah buaya yang telah dirancang yaitu termasuk fungsi, dan mekanisme kerja mesin.
D. Manfaat Manfaat yang diperoleh dari perancangan mesin pembuat tepung pisang ini adalah : a.
Para pengusaha dapat terbantu dalam pengolahan hasil panen mereka secara optimal.
b.
Bagi penulis sendiri, dengan perancangan alat ini tentu dapat menambah wawasan dan pengalaman dalam menerapkan ilmu yang telah dipelajari selama dalam bangku perkuliahan.
c.
Bagi rekan-rekan mahsiswa yang ingin membahas dan meningkatkan rancangan mesin ini.
E. Teknik Pengumpulan Data Untuk memperoleh data guna penyusunan laporan ini, metode yang dilakukan penulis adalah : a.
Mengadakan studi literatur di perpustakaan.
b.
Mencari hal-hal yang berhubungan dengan perancangan mesin
dimedia
internet. c.
Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing dan pihak-pihak yang memahami tentang perancangan mesin.
d.
Melakukan studi lapangan dengan melihat dan mengganti mesin-mesin rancangan lain yang telah ada.
