LEMBAR PERNYATAAN. Tugas Akhir. Perencanaan Perancangan Alat Pemeras Tebu

Tugas Akhir

i

Perencanaan Perancangan Alat Pemeras Tebu

LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertandatangan di bawah ini: Nama

:

Irfan Sapingi

Nim

:

01300 – 075

Fakultas

:

Teknologi Industri

Jurusan

:

Teknik Mesin

Universitas

:

Mercu Buana

Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya, bahwa tugas akhir tugas akhir saya yang berjudul “Perencanaan Perancangan Alat Pemeras Tebu” saya buat ini merupakan hasil karya serta pemikaran saya sendiri dan tidak menyalin ataupun menyadur dari hasil karya orang lain, kecuali dari kutipan refrensi – refrensi yang telah di sebutkan sumbernya.

Jakarta, Agustus 2007

Irfan Sapingi Penulis

Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana

Tugas Akhir

ii


LEMBAR PENGESAHAN

PERENCANAAN PERANCANGAN ALAT PEMERAS TEBU Telah di periksa dan di setujui oleh :

Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir

Nanang Ruhyat, ST, MT


Tugas Akhir

iii


LEMBAR PENGESAHAN

PERENCANAAN PERANCANGAN ALAT PEMERAS TEBU Telah di periksa dan di setujui oleh :

Mengetahui, Pembimbing Tugas Akhir

Ir. Rulli Nutranta, M.Eng


Tugas Akhir

iv


KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT, yang selalu melimpahkan Rahmat serta Hidayatnya, Sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir tepat pada waktunya. Atas dasar keyakinan serta dorongan moril dari berbagai pihak, baik dalam memberikan bimbingan ilmih serta materi, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan - kekurangan, Selanjutnya dengan setulus hati penulis mengucapkan terima kasih serta penghargaan yang sebesar – besarnya kepada: 1.

Bapak Ir. Rulli Nutranta, M.Eng selaku pembimbing tugas akhir ini serta selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

2.

Bapak Nanang Ruhyat, ST, MT selaku Koordinator tugas akhir.

3.

Kedua orang tua-ku tercinta yang selalu memberikan dukungan baik moril maupun materil serta sabar menanti selesainya tugas akhir ini,

4.

Kedua saudaraku, Eni serta Titin tersayang yang selalu mendukungku untuk menyelesaikan tugas ahir ini.

5.

Bapak Ir. Daskarama selaku Direktur Utama PT. Karya Digna Indonesia yang telah memberikan saya waktu satu minggu belakangan ini.

6.

Bapak H. Waluyo, Ir Yohanes Suroso serta Delvi Yolanda selaku rekan – rekan di PT. Karya Digna Indonesia yang selalu memberikan dukungan serta motifasi.

7.

Bapak Firman serta Bapak Sumantri selaku Pengawas Lab, Thanks Bos atas masukannya.

8.

Sepno selaku Asisten Lab yang udah mau jalan buat saya.

9.

Nofriyanti yang tidak pernah lelah mendukung serta setia menanti.


Tugas Akhir

v

Perencanaan Perancangan Alat Pemeras Tebu 10.

Rekan – rekan Mesin ’00 “semoga kesuksesan senantiasa menyertai kalian di masa depan”

11.

Serta semua pihak yang telah memberikan dukungannya tetapi tidak dapat disebutkan satu – persatu. Penulis berharap agar laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para

mahasiswa Teknik Mesin Universitas Mercu Buana guna penyepurnaan serta pengembangan selanjutnya. Penulis mohon dibukakan pintu maaf yang sebesar – besarnya apabila didalam penulisan tugas akhir ini terdapat kesalahan – kesalahan dalam penulisannya.

Jakarta, Agustus 2007

Penulis


Tugas Akhir Perencanaan Perancangan Alat Pemeras Tebu

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Dengan melihat perkembangan teknologi pasca panen, masyarakat ditutut keberadaannya untuk dapat meningkatkan kualitas serta kwantitas dari hasil sektor pertanian, hal ini dirasa sangat perlu mengingat Indonesia termasuk negara agraris yang sedang menuju menjadi negara industri. Salah satu hasil pertanian di negara kita adalah tebu, selama ini di masyarakat kita hanya mengelola tebu sebagai bahan dasar pemanis serta

mengolahnya

menjadi


sari

minuman.

Padahal

jika

proses


2

pemerasan di lakukan dengan lebih baik serta secara maksimal maka ampas dari hasil proses pengolahan tersebut mempunyai nilai jual lebih, karna ampas dari hasil olahan tersebut dapat diolah lagi menjadi bahan dasar kampas kopling serta kampas rem. Sejalan kemiskinan

dengan

dengan

program

meningkatkan

pemerintah taraf

untuk

hidup

mengentaskan

dan

kesejahtraan

masyarakat luas dapat dilakukan dengan memperbanyak produksi dari tebu serta memanfaatkan ampas dari hasil olahan serta dengan cara menggali hal – hal baru yang nantinya akan menjadi sumber komoditi baru dan bermanfaat untuk masyarakat kita sendiri.

1.2 Maksud Dan Tujuan Terkait dengan masalah diatas sebagai bagian dari kalangan akademis yang mempunyai latar belakang pendidikan, penulis merasa terpanggil

dan

mempunyai

tanggung

jawab

untuk

membantu

memecahkan masalah tersebut. Oleh sebab itu dalam penulisan ini dituangkan perencanaan perancangan alat pemeras tebu yang bertujuan agar ampas dari sisa olahan tersebut tetap bermanfaat.

1.3 Batasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis hanya akan membahas tentang perencanaan perancangan alat pemeras tebu yang antara lain



3

terdiri dari motor, pulli, V – Belt, poros serta kapasitas dari mesin pemeras tebu.

1.4 Teknik Pengumpulan Data Teknik yang dilakukan dalam pengumpulan data – data untuk melakukan perencanaan perancangan alat pemeras tebu ini adalah: a.

Metode obserfasi, yaitu metode yang dilakukan dengan cara terjun langsung kelapangan untuk memperoleh serta mengumpulkan data – data yang dibutuhkan dalam perencanaan perancangan alat pemeras tebu ini.

b.

Study linear, yaitu membaca buku – buku refrensi yang berhubungan dengan apa yang sedang di rancang.

c.

Wawancara terhadap para pihak terkait.

1.5 Sistematika Penulisan Dalam penyusunan bab – bab dalam tugas akhir ini dimaksudkan untuk

memudahkan

dalam

pembahasannya.

Adapun

sistemaktika

penulisan dalam laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR SIMBOL



4

DAFTAR ISI BAB I

PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan, batasan ,masalah, metode penelitian serta sistematika penulisan

BAB II

TEORI DASAR Pada bab ini dikumpulkan bahan – bahan refrensi serta ilmu – ilmu terapan yang dapat digunakan untuk menunjang dalam perencanaan perancangan alat ini.

BAB III

PERENCANAAN

PERANCANGAN

ALAT

PEMERAS

TEBU Bab ini berisikan tentang asumsi – asumsi awal yang digunakan dalam perencanaan perancangan alat ini, yang hasilnya

berupa

karakteristik

sampai

pada

akhirnya

ditemukan kombinasi prinsip solusi yang terbaik.

BAB IV

PERHITUNGAN Bab ini berisikan tentang analisa perhitungan dari data – data perencanaan perancangan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya serta kecendrungan yang terjadi dalam proses pemerasan tebu.



BAB V

5

KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab terakhir ini akan disimpulkan hasil dari kerja serta perencanaan perancangan yang telah dibuat sebelumnya.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN



6

BAB II LANDASAN TEORI

Pada saat ini Negara kita masih terus dilanda krisis ekonomi yang berkepanjangan, karena itu dilakukan berbagai upaya dalam mencari bentuk penerapan teknologi yang dibutuhkan untuk percepatan pemulihan ekonomi. Peranan teknologi untuk membantu pemulihan ekonomi menjadi sangat penting. Salah satu bentuk teknologi strategis adalah teknologi yang dapat mendukung pengembangan unit – unit industri skala kecil dan menengah ( UKM ) berbasis Sumber Daya Alam ( SDM ) setempat yang tersedia di berbagai pelosok tanah air. Strategi semacam ini untuk mendorong upaya kemandirian dalam rekayasa dan rancang bangun



untuk

menciptakan

teknologi

tepat

7

guna

yang

dibutuhkan

untuk

pengembangan UKM berbasis SDA tersebut, sehingga benar – benar dapat

membantu

mempercepat

pemulihan

ekonomi

sekaligus

menghasilkan pembngunan yang lebih merata diseluruh tanah air. Teknologi Tepat Guna ( TTG ) adalah teknologi yang sesuai dengan

kebutuhan

kemampuan

dan

masyarakat dapat

bersifat

dimanfaatkan

dinamis, oleh

sesuai

dengan

masyarakat

dalam

meningkatkan nilai tambah. Sebagai contoh tebu, seiring dengan kemajuan teknologi dan ilmu pengetahuan di dunia industri saat ini ampas dari hasil olahan tebu tersebut mulai dimanfaatkan. Dengan proses pemerasan yang lebih efisien maka ampas tersebut tetap dapat bermanfaat.

Pengembangan

teknologi

tepat

guna

berpijak

pada

kepentingan masal masyarakat dan mudah di dalam perencanaan dan pembuatannya serta material mudah didapat disekitar masyarakat tersebut. Tujuan dari pembuatan alat tersebut adalah untuk meningkatkan produktivitas serta memberikan nilai tambah bagi masyarakat. Sehingga waktu pengerjaan dapat dipercepat serta ampas dari hasil olahan tersebut tetap dapat bermanfaat. Dengan demikian proses pengerjaan yang biasanya hanya bertujuan mengambil sarinya saja kini ampas dari sisa olahan tersebut masih mempunyai nilai jual. Sehingga diperlukan suatu perencanaan alat yang mampu berdaya guna dan berteknologi tepat guna.



8

2.1 Metode Perencanaan Perancangan Metode perencanaan perancangan secara sistematis merupakan suatu metode perancangan yang bertujuan untuk membantu dan mempermudah suatu proses penciptaan dan pembentukan suatu disain serta konstruksi. Pada dasarnya perancangan teknik merupakan suatu usaha untuk dapat memenuhi persyaratan – peersyaratan yang diperlukan dalam

pembuatan

alat

tersebut

sehingga

memungkinkan

untuk

mendapatkan hasil atau produk yang terbaik serta sesuai dengan keinginan. Keinginan untuk memperoleh hal tersebut perlu didasari oleh latar belakang ilmu pengetahuan yang memadai serta wawasan yang luas mengenai

aspek

yang

berkembang

di

dalam

masyarakat.

Ilmu

pengetahuan yang dimiliki perancang diusahakan untuk memperoleh titik temu dengan aspek – aspek lainnya seperti ekonomi, sospol dan lain – lain. Sehingga secara skenematis posisi perancangan teknik dapat digambarkan sebagai berikut:



9

Ilmu Politik

Sosiologi dan

Psiklogi

Ilmu Ekonomi Ilmu Pengetahuan

Ilmu Teknik

Perancangan Teknik

Teknologi

Perancangan

Produksi Perancangan untuk Industri

Arsitektur

Seni

Gambar 2.1 Perancangan Teknik Dipusat Pengaruh Kehidupan Teknologi dan Budaya

Perancangan teknik merupakan suatu pekerjaan kreatif yang berdasarkan pada berbagai disiplin ilmu eperti matematika, mekanika,



10

termodinamika, kinematika dan lain – lain. Serta juga diperlukan pengetahuan dan pengalaman. Dalam

perencanaan

perancangan

diperlukan

metode

perancangan untuk memecahkan masalah yang dilakukan tahap demi tahap secara analisis dan sintesis. Analisis adalah penguraian suaitu system yang rumit damn kompleks, menjadi elemen – elemennya dan kemudian mempelajari karakteristik masing – masing elemen tersebut kolerasinya. Sedangkan sintesis adalah menggabungkan kembali elemen – elemen yang telah diketahui karakteristinya untuk kemudian diciptakan untuk kemudian diciptakan suatu system baru. Pada metode perencanaan perancangan, suatu tahap yang merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya dan menjadi acuan bagi tahap berikutnya. Pada kenyataannya suatu tahap merupakan proses yang kompleks, biasanya untuk memecahkannya dibutuhkan iterasi. Iterasi adalah suatu proses dimana suatu solusi dicapai secara tahap demi tahap. Dan pada Iiterasi dimungkinkan seorang perancang untuk kembali pada tahap sebelumnya untuk melakukan pengulangan. Untuk menghasilkan suatu kontruksi yang baik, perlu melibatkan salah satu unsur atau beberapa kegiatan yaitu rekayasa penelitian dan perancangan. ● Rekayasa adalah penerapan ilmu dan metematika untuk memanfaatkan benda dan energi dalam alam ini sehingga



11

berguna bagi manusia dalam kegiatan pembuatan bangunan, permesinan produk system dan proses. ● Penelitian adalah kegiatan penyelidikan pengujian / percobaan yang ditunjukan untuk hal-hal berikut: ○ Penemuan dan pemahaman fakta. ○ Perbaikan berdasarkan fakta atas teori / hukum yang ada. ○ Penerapan praktis suatu teori baru / teori yang telah diperbaiki.



12

● Metode Penelitian

Team

Mempelajari keadaan masyarakat

Menentukan kebutuhan, apakah masyarakat melihat kebutuhan

Tidak

Ya

Jelskan kepada masyarakat apa yang mereka perlukan!

Tidak

Menjelaskan ke masyarakat apa yang mereka rasakan tidak benar


Apa sebabnya masyarakat tidak perlu diteliti?

Ya

Ya Apakah kebutuhan masyarakat sesuai ?

Tidak

Ya Adakah teknologi yang dapat mengatasinya?

Tidak

Perekenalkan teknologi baru

Tingkatan teknologi yang telah ada


13

●Perancangan adalah bagian dari kegiatan rekayasa yang merupakan usaha secara intelektual untuk memenuhi tuntunan-tuntunan tertentu dengan cara sebaik mungkin. 2.2 Teori Dasar Mesin Pemeras Pada dasarnya mesin pemeras tebu ini mempunyai prinsip kerja yang sama dengan mesin pengupas jambu mete, namun hanya pada mesin pemeras tebu ini lebih baik dari yang mesin pengupas jambu mete. Dengan menggunakan mesin listrik maka daya yang dihasilkan dapat sesuaikan dengan kapasitas produksi. Mesin pemeras tebu yang pada perencanaan perancangan ini dibuat secara sistem seri sehingga diharapkan dapat menghasilkan hasil yang lebih efisien, dalam arti daya yang dihasilkan oleh motor litrik tadi dapat menghasilkan hasil olahan untuk ampasnya agar lebil bermanfaat. Pada perencanaan perancangan terdapat beberapa komponen utama dan juga teerdapt komponen-komponen pendukung lainnya. Komponen-komponen tersebut mempunyai tugas masing – masing dan juga saling mendukung satu dengan yang lainnya sehingga mesin ini dapat berjalan sebagaimana mestinya.



14

2.3 Komponen-Komponen Utama Komponen – Komponen Utama yang terdapat dalam perencanan perancangan alat pemeras tebu ini merupakan bagain-bagian utama dan yan terpenting. Komponen-Komponen Utama antara lain terdiri dari:

2.3.1 Rangka Mesin Rangka mesin ini menggunakan besi KS 4 x 4 yang mempunyai panjang 1020 mm, lebar 350 mm, dan tinggi 600 mm. Pada bagian bawah rangka terddapat empat buah roda yang berguna untuk menggerakan atau memindahkan dalam proses berpindahnya mesin tersebut. Dalam Industri mesin, jenis logam yang dipakai menetukan mutu mesin, terutama yang berhubungan dengan kestabilan dan elastisitasnya terhadap getaran kekuatan konstruksi juga di pengaruhi oleh bahan logamnya. Proses perencanaan pembuatan mesin pemeras tebu ini bahan yang digunakan sebagai penyambungnya adalah las listrik.



15

Gambar 2.3.1 Rangka Mesin 2.3.2 Motor Penggerak Motor penggerak ini merupakan komponen yang paling utama dalam perencanaan perancangan alat pemeras tebu ini, komponen ini berfungsi sebagai penggerak utama pada mesin pemeras tebu yaitu Memutar puly penggiling yang langsung mentranmisikan daya ke puly penggiling dengan medi belt. Motor Listrik yang digunakan ini mempunyai daya 5.5 Hp dan putarannya 3500 Rpm.

Gambar 2.3.2 Motor Listrik

Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik, dengan spesifikasi sebagai berikut :



1.

Daya Motor

: P ( Watt )

2.

Putaran Motor

: n ( Rpm )

3.

Torsi Motor

: T ( N.m )

4.

Efisiensi Kerja Mesin

PE =

QxV 75

PM

16

( KW ) Ps

Pb

Motor

Belt

ηS

ηb

Pp Puli

ηp

PE

: Daya Efektif

(W)

Q

: Kapasitas

( Kg )

V

: Kecepatan Translasi

( m/ s )

2.3.3 Puli Puli digunakan untuk mentransmisikan tenaga dari suatu poros ke poros lainnya dengan bantuan sabuk ( V- belt ). Rasio kecepatan puli sanagt tergantung kepada besar kecilnya diameter puli penggerak dengan diameter puli yang digerakan. Puli ini dapat dibuat dari bahan besi co, kayu, baja, atau besi plat. Puli yang digunakan pada perancangan ini menghubungkan putaran dari motor listrik kepada puli penggiling dengan bantuan V – Belt, puli yang digunakan pada perancangan ini ada tiga. Satu puli yang berhubungan dengan motor listrik dan yang lainnya berhubungan dengan



17

poroa pemerasnya. Dengan diameter puli pada mesin adalah 7.5 cm sedangkan pada puli penggiling 6.3 cm.

Gambar 2.3.3 : Puli Untuk mendapatkan diameter lingkaran jarak bagi ( dp ) dan diameter luaar (Dk), serta rasio kecepatan puli yang berdasarkan pada type sabuk – V yang digunaakan maka terlebih dahulu menentukan : 1. Menentukan diameter lingkaran jarak bagi untuk puli penggerak (dp ) dan puli yang digerakan ( Dp ),( mm ).

Puli 1 ( dp1 )

Puli 2 ( Dp2) = dp1x i

Dengan

: i = perbandingan reduksi untuk kecepatan masing –

masing puli (Rpm).



18

2. Menentukan diameter luar puli penggerak (dk) dan diameter puli yang digerakan (Dk),(mm).

Puli 1 (dk1) = dp1 + tebal penampang sabuk yang digunakan

Puli 2 (Dk2) = Dp2 + tebal penampn sabuk yang digunakan

3. Kecapatan puli, n (rpm)

Kecepatan puli 1,n1 = 3500 rpm

Kecepatan puli 2,

n2 =

n1xdp1 Dp 2

2.4 Proses Perencanaan Perancangan Dalam melakukan perencanaan perancangan alat ini prosedur yang berlaku yaitu prosedur bertahap. Dalam tahapan-tahapan inilah yang dinamakan proses perancangan. Seperti telah dibahas sebelumnya bahwa

proses

ini

bersifat

iterative

yang

mana

memungkinkan

perancangan untuk kembali ketahapan sebelumnya. Pada dasarnya perancangan bermula karena adanya suatu kebutuhan pada masyarakat (consumen goods) atau industri (capital goods). Bagi seorang sarjana teknik, kebutuhan tersebut dianggap sebagai suatu ketidak sempurnaan mesin ataupun proses kerjanya sehingga diperlukan mesin / proses baru yang lebih sempurna. Kesempurnaan ini seiring dengan perubahan jaman.



19

Suatu produk baru dapat dikatakan sempurna pada jaman sekarang, akan tetapi belum tentu sempurna dimasa depan, seiring dengan kemajuan teknologi. Kebutuhan inilah yang akhirnya mendorong siklus produk sekaligus kemajuan teknologi.

2.4.1 Logam Untuk Mesin Pemeras Tebu Dalam industri mesin, logam untuk mesin pembuat bubuk cabai dan jahe mendapat perhatian khusus. Jenis logam yang dipakai sangat menentukan mutu dan kwalitas mesin, terutama yang berhubungan dengan kestabilan dan elastisitasnya terhadap getaran. Kekuatan kontruksi mesin juga dipengaruhi oleh logam bahannya. Logam yang digunakan dapat dibedakan atas beberapa kelompok yaitu: 1.

Besi Kasar (besi tuang) Merupakan besi perkakas tanpa campuran, yang terdiri dari Fe dan 1,7 sampai 4,5%°C, baik digunakan pada kontruksi kaki atau standar mesin.

2.

Baja Untuk Bangunan, Baja Kontruksi Merupakan baja tanpa campuran, yang terdiri dari Fe dan maksimal 0,45%°C. Digunakan pada besi profil, seng, pasak pasang, kawat, standar atau kaki mesin.

3.

Baja Perkakas Tanpa Campuran Baja yang terdiri 0,45 sampai 1,7%°C dan Fe. Bila dikeraskan, baja ini dapat digunakan sebagai bahan



20

perkakas mesin sederhana. Tanpa pengerasan baja ini biasanya digunakan hanya untuk perkakas tangan saja. 4.

Baja Perkakas Lapisan ( diberi perlindungan ) Merupakan baja yang dibuat dari Fe dan logam campuran krom,

kobalt,

wolfram,

dan

nikel.

Digunakan

untuk

pembuatan perkakas tangan bermutu baik atau perkakas mesin yang berdaya guna tinggi. 5.

Logam Keras Logam yang terdiri dari campuran wolfram dan zat arang C ditambah kobalt sintetis, digunakan untuk bahan perkakas mesin.

2.4.2 Poros Dalam hal ini dapat dibedakan: 1. Poros dukung, poros yang khusus diperuntukkan mendukung elemen mesin yang berputar. 2. Poros trasmisi atau poros pemindahan, poros yang terutama dipergunakan untuk memindahkan momen punter, dalam hal ini mendukung elemen mesin hanya suatu cara bukan tujuan.



21

2.4.3 Sabuk-V (V-Belt) Sabuk V dengan penampang berbentuk trapesium banyak digunakan, sabuk ini terutama dipakai agar dalam keadaan yang paling tidak menguntungkan (jarak sumbu kecil, perbandingan transmisi besar, atau keduanya), pra tegangan kecil namun masih memberi penyelesaian.

Gambar 2.4.3. Gaya pada Puli Pada sabuk rata

Gambar 2.4.4 Gaya pada Puli Pada sabuk- V

Gesekan antara sabuk - V dan puli, sebagai akibat efek baji, lebih besar dari pada gesekan antara sabuk rata dan puli, lihat pada gambar 2.24. dan 2.25.Suatu kerugian ialah aus pada sisi samping sebab kecepatan sabuk = kecepatan puli hanya dapat dijumpai pada suatu tempat.



22

Bagi hasil buatan pabrik terdapat dalam perdagangan, antara lain sabuk-blauri (dari flender) dan sabuk – V textrope (dari Chalmers), yang karena kelembutannya yang besar memungkinkan jarak sumbu yang sangat pendek. Biasanya jarak sumbu yang minimum ini kurang lebih sama dengan garis tengah puli besar, transmisi dapat sebesar I = 10…15 pada sisi luarnya sabuk terdiri dari karet lunak yang diperkuat dengan tenunan dari nilon atau dari polyester (tubuh sabuk penarik, Gambar 2.26.), pada sisi dalamnya untuk kepentigan kelembutannya hanya dari karet yang lebih keras (b), keseluruhannya itu diselubungi dengan tenunan yang dicelub dalam karet. Juga terdapat sabuk – V yang mempunyai kawat baja sebagai tubuh sabuk penarik. Transmisi serupa itu tidak begitu lebih banyak mengambil tempat dibandingkan dengan transmisi roda gigi, transmisi tadi masih mempunyai keuntungan berupa ketenagan sempurna dan dapat meredam getaran. Karena sifat yang terakhir ini transmisi sangat baik untuk dipakai dalam mesin perkakas yang teliti. Sabuk – V tidak boleh terkena minyak, tidak boleh dibiarkan terkena temperature lebih tinggi dari 60° Celcius. Juga dijumpai sabuk – V dalam perdagangan yang tahan terhadap minyak dan terhadap temperature yang agak tinggi dan yang dapat melepaskan listrik static sepanjang



23

permukaannya. Yang belakangan ini perlu dalam hal sabuk berjalan dalam ruangan yang mana terdapat bahaya ledakan. Dengan jenis sabuk rata yang moderen dalam hal ini sering dicapai hasil yang sama dengan puli yang lebih sempit dan yang lebih murah. Kerugian sabuk – V ialah tidak pernah ada kepastian bahwa semua sabuk memindahkan gaya yang sama. Kalau satu sabuk merengang dari suatu bundle maka, sabuk lainnya terbebani terlampau kuat. Kalau diambil secara ketat, setelah salah satu sabuk rusak maka kesemuannya harus diganti. Sabuk – V kebanyakan dijual dalam panjang normal tanpa sambungan dengan puli yang sesuai. Dalam hal ini, puli ini harus dipasang pada ujung poros sebelah luar blok bantalan yang menumpuk, apabila puli ditempatkan antara blok bantalan, maka akan harus dipergunakan sabuk dengan penahan sabuk, tetapi penahan sabuk ini mempengaruhi umur dan berjalan tenangnya sabuk secara tidak baik. Untuk memungkinkan sabuk tanpa sambungan dapat dipasang sekeliling puli, salah satu dari poros harus dapat digeser cukup jauh, misalnya karena motor listrik terletak pada eretan. Apabila hal ini tidak dapat dilaksanakan maka harus dipasang puli pemegang dengan alur, lebih baik pada sisi dalam, sangat dekat dengan puli yang besar. Puli penegang ini harus mempunyai garis tengah yang sedikitnya sama besarnya dengan puli kecil. Apabila



24

disebabkan oleh kekurangan tempat hal ini tidak dapat dilakukan, maka yang dewasa ini dibuat. Perserikatan pabrik karet, sesuai dengan ISO, memberikan untuk b = db – d: Seri

Z

A

B

C

S

D

E

b mm

4,6

6,4

7,1

10,2

11,8

15,2

20,3

Jadi garis netral letaknya lebih banyak keluar. Dianjurkan untuk memilih nilai untuk garis tengah nominal dari rangkaian R20 yang dinormalisaikan, yaitu 50 – 56 – 63 – 71 – 80 – 90 – 100 -112 – 125 – 140 – 160 – 180 – 200 – 224 – 250 – 280 – 315 – 400 – 450 – 500 dan sebagainya mm. Pada transmisi yang lebih besar dari i = 3, dan suatu jarak sumbu yang sama dengan atau yang sedikit lebih kecil dari puli besar, kadang-kadang tidak perlu untuk alur dalam puli besar. Pada puli secara berjajar dipasang sekian banyak senar sebagai mana diperlukan untuk memindahkan daya yang dibutuhkan. Harus benar-benar diperhatikan bahwa sabuk – V dari satu bundle semuanya praktis sama panjangnya. Ketika dibuat dalam pabrik hal ini tidak mungkin dicapai dengan tepat. Karena itu panjang yang sebenarnya ditunjukan dengan lingkaran kode pada sabuk. Penyimpangan yang dalam suatu keadaan tertentu diperbolehkan, ditunjukan oleh pengusaha pabrik. Pada umumnya penyimpangan itu mengenai tidak lebih dari satu atau dua nomor kode.



25

Kecepatan keliling biasanya terletak atara 2 dan 25 m/detik, jadi dalam maksimumnya lebih rendah dari sabuk rata. Perbedaan ini disebabkan oleh massa yang dalam perbandingan lebih besar tiap satuan panjang sabuk – V (massa – jenis kulit kurang lebih 0,9 Kg/dm³). Dianjurkan agar banyaknya pelengkungan yang dialami oleh senar, tidak dibuat berjumlah lebih dari 40/detik. Kalau Lm = panjang rata-rata senar dan v = kecepatan senar, maka lebih baik banyaknya pelengkungan w = 2v/Lm < 40/detik atau = 240/menit.

Gambar 2.4.5. Sabuk – V dengan bentuk alur Dapat dipergunakan puli penegang pada sisi luar, sedekat mungkin dengan puli kecil. Dengan mengunakan puli penegang ini,



26

sabuk memperoleh pra tegangan yang diperlukan setelah dipasang disekeliling puli. Setelah itu puli dikencangkan. Sabuk –V dan puli di normalisasikan NEN 1727 sementara itu diusahakan untuk menjelmakan suatu normalisasi internasional dalam bidang ini dalam hubungan ISO. Di samping itu dinegeri belanda dijumpai bayak sabuk –V menurut norma DIN. Dengan demikian dinegeri belanda sering terdapat sabuk –V dengan ukuran yang menyimpang dari norma negri belanda. Perserikatan

pabrik

karet

(Verenigde

Rubberfabrieken)(Negeri

Belanda) menghasilkan :

Seri

Ukuran dalam mm

Z

10 X 6

A

13 X 9

B

17 X 11

C

22 X 14

D

32 X 19

E

38 X 25

Dan selain itu seri S, 25 x 16 mm, menurut DIN. Dalam hal ini ukuran yang disebutkan pertama menunjukan sisi sejajar terpanjang untuk penampang trapesium, ukuran kedua ialah kabel sabuk. Sisi samping sabuk membuat sudut 38 ° satu sama lain.



27

Sabuk – V harus sesuai dengan cermat dalam alur puli, sehingga sisi luar sabuk menjadi rata dengan sisi luar puli. Juga harus diperhatikan bahwa pada puli kecil sudut α sebagai akibat pelengkungan sabuk menjadi lebih kecil (α = 34…38 ° menurut garis tengah). Puli tersebut menurut garis tengah nominal d, untuk keperluan ini semula diambil garis luar db, dikurangi dengan tebal sabuk. Dalam hal ini garis netral sabuk akan terletak ditengah-tengah penampang. Tetapi pendapat ini tidak benar lagi untuk sabuk. 2.4.4 Perancangan Konsep Perancangan konsep adalah bagian dari proses disain dengan mengenali masalah-masalah penting melalui pembautan struktur fungsi, pencarian kombinasi-kombinasi, cara pemecahan masalah utama yang mungkin dapat digunakan, pemilihan kombinasi yang sesuai dan evaluasi.



28

BAB IV PERANCANGAN KOMPONEN

3.1 Perhitungan Pulli Perancangan pulli dilakukan dengan maksud untuk mengetahui diameter lingkaran jarak bagi dan diameter pulli, serta rasio perbandingan kecepatan antara pulli yang ada berdasarkan pada ukuran puli tersebut. Untuk lebih jelasnya perhitungan pulli untuk mesin pemeras tebu seperti dibawah ini : Diketahui : •

Diameter pulli kecil

•

Putaran pulli

•

Diameter pulli besar

Berdasarkan data diatas maka dapat dihitung parameter - parameter lainnya yang merupakan hal penting dalam perhitungan ini : •

Perhitungan kecepatan pulli besar



n2 = •

29

D2 .n1 D2

Kecepatan linier sabuk v

v=

π .D2 .n2 60

3.2 Perhitungan Sabuk Dalam kerjanya, sabuk mentransmisikan daya dan putaran yang direduksi, dengan demikian dapat di ketahui bahwa peranan sabuk ini dalam penstramisian kecepatan cukup penting, sehingga sabuk harus benar-benar sesuai dengan mesin ini. Adapun yang dirancangan dengan beban sebesar 60 N adalah sebagai berikut : •

Daya motor P = F.v

•

Jarak sumbu kedua pulli C : C = 560 mm

•

Torsi pada pulli kecil

T1 = 9,74.10 5 •

P1 n1

Torsi pada pulli besar

T2 = 9,74.10 5 •

P2 n2

Tegangan geser bahan yang diijinkan τa :



30

Table 3.1 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros Lambang

Perlakuan

Diameter (mm)

2

(kg/mm )

panas

S35C – D

Dilunakkan

Tanpa

20/ kurang 21 - 80

20/ kurang 21 - 80

dilunakkan S45C – D

Dilunakkan

Tanpa

20/ kurang 21 - 80

20/ kurang 21 - 80


Dilunakkan

Tanpa

Kekerasan

Kekuatan tarik

20/ kurang 21 - 80

20/ kurang 21 - 80

dilunakkan

H C (H B)

H

58 – 79

(84) – 23

-

53 – 69

(73) – 17

144 – 216

63 – 82

(87) – 25

-

58 – 72

(84) – 19

160 - 225

65 – 86

(89) – 27

-

60 – 76

(85) – 22

166 – 238

71 – 91

12 – 30

-

66 – 81

(90) – 30

183 – 253

72 – 93

14 – 31

-

67 – 83

10 – 26

188 – 260

71 – 91

19 – 34

-

66 – 81

16 – 30

213 – 285

Refrensi..................... (Sularso : hal 7) Berdasarkan pada table 3.1 untuk baja karbon kontruksi mesin untuk bahan poros dengan jenis S 30 C diperoleh : •

Kekuatan tarik, σB : σB = 48 kg/mm2 = 470,88 N/mm2

•

Tegangan geser, τa :



τa = •

31

σB S f 1 .S f 2

Perhitungan diameter poros, ds : Karena terjadinya kejutan maka diambil faktor koreksi (kt) = 2 dan berdasarkan adanya beban lenturan maka diambil faktor beban lentur (Cb) = 2 berdasarkan hal-hal tersebut maka dihitung : 1. diameter poros listrik, ds1 : ⎡ 5,1 ⎤ ds1 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦

1 3

2. Diameter poros besar, ds2: 1

⎡ 5,1 ⎤3 ds1 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦

•

Diameter luar pulli kecil, Dk1 : Dk1 = D1 + 2k

•

Diameter luar pulli besar Dk2 : Dk2 = D2 + 2k

•

Koefesien gesek sabuk, μ

μ = 0,54 − •

42,6 152 + v

Panjang keliling sabuk-V,L: L = 2.C. +

π 2

( D1 + D2 ) +


1 C ( D2 − D1 ) 2 − ( D2 − D1 ) 2 2 4.C


L = 2.C. +

π 2

( D1 + D2 ) +

32

1 ( D2 − D1 ) 2 4.C

berdasarkan nomor nominal sabuk-V di dapat : No 68 L= 1723 mm Tabel 3.2 Tabel nomor nominal sabuk

•

Seri

Ukuran (mm)

Z

10 X 6

A

13 X 9

B

17 X11

C

22 X 14

D

32 X 19

E

38 X 25

Jarak sumbu poros untuk ke dua pulli, C : b = 2.L - 3,14(D2 + D1) = 2.1727 – 3,14 (65 + 303,3) = 2297,54 mm C=

b + b 2 − 8( D2 − D1 ) 2 8

Sudut kontak sabuk dan pulli,θ

θ = 180 o − •

57.( Dp − dp ) C

Berdasarkan table koreksi didapatkan kθ kθ = 0,94.2,717



33

= 2,55 •

Gaya pada bagian yang kendor dan tegangan pada sabuk,F1 dan F2 2,3.log

F1 = μθ cos ecα F2

T = (F1-F2).r T = Torsi pada poros = 1,922 Nm kemudian subtitusikan persamaan (1) dan (2) sehingga :

•

Gaya tangesial efektif yang bekerja sepanjang lingkaran jarak bagi aluir puli, Fe : Fe = F1-F2

•

Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk, Po Po = Fe. v = 59,11.4,75 = 281,18 watt

•

Jumlah sabuk yang diperlukan N=

Pd Po .kθ



34

3.3. Perhitungan Poros Pada perancangan poros yang digunakan adalah poros adalah tempat untuk dudukan mata pisau berjalan dimana poros akan terbebani gaya sentrifugal dan beban dari tebu. Untuk diperlukan perhitungkan secara seksama atas beban yang terjadi.yaitu : •

Berat pulli dipasang pada poros utama, Ws : Massa pulli m1 =1 kg Ws = m1.g

•

Besarnya gaya yang ditimbulkan pada poros utama FEY = F1+ F2 + WS Beban yang diterima oleh poros pada titik B, FBY : Massa dari pada beban yang diberikan pada poros pada titik B, m = 10 kg FBY = m.g = 10.9,81 = 98,1 N Perhitungan besarnya gaya - gaya yang diterima oleh poros utama untuk masing-masing titik pada arah beban searah sumbu Y : ∑ My= 0 -FBY.42 + FCY.84 – FDY .93 =0



35

84.FCY = 98,1.42 + 89,29.93 84 FCY = 12424,17 FCY = 147,9 ∑ Fy= 0 FA – FBY + FcY - FDY = 0 FAY = FBY + FDY -FCY = 89,29 + 98,1 – 147,9 = 39,49 N Perhitungan besarnya gaya lintang (Q) dan momen lentur (M) yang terjadi pada poros utama pada arah beban searah sumbu y : Dengan asumsi bahwa bahan poros yang digunakan tersebut dari bahan baja AISI 1040, maka diperoleh besarnya Sy: •

Kekuatan mengalah, Se = 42 kpsi = 42.103 psi = 42.103.6,894757 kN/m2 = 2,896.108 N/m2

Diameter poros dapat dihitung berdasarkan cara, seperti cara di bawah ini : •

Faktor koreksi keseluruhan untuk poros, n = 3,5 ⎡⎛ 32.n d = ⎢⎜⎜ 6 ⎣⎝ π .2,896.10


1

1 ⎤3 ⎞ ⎟⎟.( M 2 + T 2 ) 2 ⎥ ⎠ ⎦


36

Dari hasil perhitungan dengan cara tersebut didapat bahwa poros yang akan digunakan.

3.4 Perhitungan Bantalan Gelinding Berdasarkan pada data - data di bawah ini, maka kita dapat melakukan perhitungan terhadap bantalan yang digunakan pada mesin ini. Adapun data - data yang diperlukan dalam perhitungan bantalan adalah sebagai berikut : o Jumlah bantalan, n o Diameter poros utama, ds o Putaran poros n o Beban bantalan, F o Diamter bola bantalan, Da o Jumlah bola pada bantalan, Z o Jumlah baris pada bantalan, i o Sudut kontak nominal, α = 25o Untuk menentukan faktor koreksi yang ditransmisikan, dapat dilihat pada table 3.3 dibawah ini :



37

Tabel 4.3 Faktor koreksi Mesin yang digerakkan

Penggerak Momen punter

Momen punter

puncak 200%

puncak > 200%

Motor arus bolak –


balik (momen normal,

balik (momen tinggi,

sangkar

fasa

bajing,

tunggal,

lilitan

Motor

arus

sinkron), Motor arus

seri),

searah (lilitan shunt)

searah

(lilitan

kompon, lilitan seri), mesin

torak,kopling

tak tetap Jumlah jam kerja tiap

Jumlah jam kerja tiap

hari

hari

Variasi

Pengaduk zat cair, kipas angin, blower (sampai 7,5

3-5

8-10

16-24

3-5

8-10

16-24

beban

KW), Pompa sentrifugal, Konveyor tugas ringan

Jam

Jam

Jam

Jam

Jam

Jam

Variasi

Konveyor sabuk(pasir, batubara) pengaduk, kipas

1.0

1.1

1.2

1.2

1.2

1.4

beban kecil

angina (lebih dari 7,5 KW), mesin torak, mesin

1.2

1.2

1.4

1.4

1.5

1.6

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

sangat kecil

perkakas, mesin percetakan Variasi

Koveyor (ember, skrup), pompa torak, kompresor,

beban

mesin giling – palu, pengocok, roots – blower,

sedang

mesin tekstil, mesin kayu

Variasi

Penghancur, gilingan bola atau batang pengangkat,

beban besar

mesin pabrik karet (rol, kalender)

Refrensi…………….(sularso Hal 165) Perhitungan bantalan • Beban rencana Fr : Fr = fc.F



38

• Beban dinamis spesifik, C: 2

C = f c .(i cos α ) 0, 7 .Z 3 .Da1,8 • Beban untuk beban radial, Pr Pr = X.V.Fr.Y.Fa • Faktor kecepatan 1

⎛ 33,3 ⎞ 3 fn = ⎜ ⎟ ⎝ n ⎠ • Faktor umur, fh : fh = fn. (C/Pr) • Umur nominal Lh = 500.fh3 = 500. (4,23)3 =37924,05 jam

3.5 Perhitungan tegangan pada batang rangka Karena penulis tidak memfokuskan pada pembahasan mengenai rangka secara terperinci, maka perhitungan hanya dilakukan pada salah satu bagian rangka saja dengan beramsumsi : •

Beban terbagi rata dan profil rangka berbentuk siku

•

Semua gaya yang bekerja dianggap vertikal



39

Bahan rangka yang digunakan dalam hal tarikan dan tekanan

3

y F

w (N)

40 x

L Fa = F/2

Fb = F/2

Diketahui dimensi siku 40 x 40 x 3 (mm), serta beban yang dipikul 37,6 kg. dari data diatas dapat dilakukan perhitungan . 1.

Beban yang dipikul oleh rangka F

2.

Gaya geser tegak maksimum Q (N) Q

3.

=

F 2

Pada titik geser nol momen lentur maksimum adalah : M M

4.

= mxg

=

F .L 12

Momen Inersia terhadap sumbu netral ( I ) lebar siku, b



40

tinggi siku, h

Y

=

A1.Y 1 + A2.Y 2 A1 + A2

Ix

=

Iy 5.

bh 3 + Y2 .A 12

bh 3 = 12

Tegangan Lentur ( σ 1 ) Dimana jarak sumbu netral keelemen yang terjauh

σ1 = 6.

Moment Statis (S) S

7.

M .Y I

=

∑Y A 1

1

Tegangan geser maksimum yang terjadi pada sumbu netral (τ maks )

τ maks = ( Q.S )/( b.I )



41

BAB IV PERHITUNGAN 4.1 Menentukan Gaya Penekanan gaya yang bekerja pada poros ulir di antaranya gaya normal, di mana gaya ini tegak lurus dengan ulir dan berpengaruh pada gaya penekanan, di samping terjadi gaya normal juga terjadi gaya geser antara poros ulir dengan tebu. 1) Gaya Normal •

Gaya ini di pengaruhi oleh gaya berat tebu .berdasarkan pengamatan di lapangan, poros ulir ini mampu menekan tebu WK = sehingga gaya normal dapat di hitung

RP =

WK Sinβ



42

di mana : WK = gaya poros yang di gunakan untuk menekan tebu =

β = sudut ulir dari poros = maka : R P =

WK Sinβ

=

14,7 sin 15,38

= 55,425 N

2) Gaya Menekan Ulir Gaya ini merupakan gaya dari ulir untuk melakukan proses penekan tebu sehingga terperas. Besarnya gaya yang di gunakan ( F ) F = R p .cos β = 55,425.cos 15,38 = 53,44 N

3) Gaya geser tebu dengan poros ulir tekan Fs = μ .R p Di mana : μ = koefisien gesek Koefisien gesek tebu dengan poros ulir tekan di asumsikan dengan perunggu dalam keadaan awal ( starting ). Dari table koefisien gesek rata – rata dari bahan ( Khurmi, 1982 : 608 ) di peroleh ( μ ) =



43

maka : Fs = μ . R p = 0,08.53,44 = 4,27 N sehingga gaya yang bekerja pada poros ulir tekan adalah : Fx = F + Fs Di mana : Fx = gaya yang bekerja pada poros ulir tekan ( N ) F = gaya yang di gunakan untuk menekan ( N ) Fs = gaya gesek pada tebu dengan poros ulir tekan ( N ) Maka : Fx = F + Fs = 53,49 + 4,27 = 57,7 = 58 N

4.1 Perhitungan Pulli Perancangan pulli dilakukan dengan maksud untuk mengetahui diameter lingkaran jarak bagi dan diameter pulli, serta rasio perbandingan kecepatan antara pulli yang ada berdasarkan pada ukuran puli tersebut. Untuk lebih jelasnya perhitungan pulli untuk mesin pemeras tebu seperti dibawah ini : Diketahui :



Diameter pulli kecil

: D1 = 65 mm

Kecepatan putar motor

: n1 = 1400 rpm

Percepatan gravitasi

: g = 9,81 m/s2

Diameter pulli besar

: D2 = 300 mm

44

Berdasarkan data diatas maka dapat dihitung parameter - parameter lainnya yang merupakan hal penting dalam perhitungan ini : •

Perhitungan kecepatan pulli besar

n2 =

D2 .n1 D2

n2 =

65.1400 300

= 303,3 rpm •

Kecepatan linier sabuk v

v= v=

π .D2 .n2 60

π .303,3.300 60

= 4,75 m/s

4.2 Perhitungan Sabuk Dalam kerjanya, sabuk mentransmisikan daya dan putaran yang direduksi, dengan demikian dapat di ketahui bahwa peranan sabuk ini dalam penstramisian kecepatan cukup penting, sehingga sabuk harus



45

benar-benar sesuai dengan mesin ini. Adapun yang dirancangan dengan beban sebesar 60 N adalah sebagai berikut : •

Daya motor P = F.v = 60.4,75 = 282 watt

•

Jarak sumbu kedua pulli C : C = 560 mm

•

Torsi pada pulli kecil

T1 = 9,74.10 5

P1 n1

T1 = 9,74.10 5

0.282 1400

= 196,2 kg.mm = 1,92 kW •

Torsi pada pulli besar

T2 = 9,74.10 5

P2 n2

T2 = 9,74.10 5

0,282 300

T2 = 906,5 kg.mm = 8,8 Nm •

Tegangan geser bahan yang diijinkan τa :



46

Table 4.1 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros Lambang

Perlakuan

Diameter (mm)

2

(kg/mm )

panas

S35C – D

Dilunakkan

Tanpa

20/ kurang 21 - 80

20/ kurang 21 - 80


Dilunakkan

Tanpa

20/ kurang 21 - 80

20/ kurang 21 - 80


Dilunakkan

Tanpa

Kekerasan

Kekuatan tarik

20/ kurang 21 - 80

20/ kurang 21 - 80

dilunakkan

H C (H B)

H

58 – 79

(84) – 23

-

53 – 69

(73) – 17

144 – 216

63 – 82

(87) – 25

-

58 – 72

(84) – 19

160 - 225

65 – 86

(89) – 27

-

60 – 76

(85) – 22

166 – 238

71 – 91

12 – 30

-

66 – 81

(90) – 30

183 – 253

72 – 93

14 – 31

-

67 – 83

10 – 26

188 – 260

71 – 91

19 – 34

-

66 – 81

16 – 30

213 – 285

Refrensi..................... (Sularso : hal 7) Berdasarkan pada table 4.1 untuk baja karbon kontruksi mesin untuk bahan poros dengan jenis S 30 C diperoleh : •

Kekuatan tarik, σB : σB = 48 kg/mm2 = 470,88 N/mm2



•

47

Tegangan geser, τa : τa =

τa =

σB S f 1 .S f 2 48 6 .2

= 4 kg/mm2 = 39,24.102 N/m2 •

Perhitungan diameter poros, ds : Karena terjadinya kejutan maka diambil faktor koreksi (kt) = 2 dan berdasarkan adanya beban lenturan maka diambil faktor beban lentur (Cb) = 2 berdasarkan hal-hal tersebut maka dihitung : 3. diameter poros listrik, ds1 : 1

⎡ 5,1 ⎤3 ds1 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦ 1

5,1 ⎤3 ds1 = ⎡ . 2 . 2 . 1 , 9 6 ⎥ ⎢ 39.10 ⎦ ⎣ = 9,99 .10 -3 m = 10 mm 4. Diameter poros besar, ds2: 1

⎡ 5,1 ⎤3 ds1 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦



1

5,1 ⎤3 ds1 = ⎡ ⎢ 39.10 6 .2.2.8,8⎥ ⎦ ⎣ = 0,0166 m = 16,6 mm •

Diameter luar pulli kecil, Dk1 : Dk1 = D1 + 2k = 65 + 2.4,5 = 74 mm

•

Diameter luar pulli besar Dk2 : Dk2 = D2 + 2k = 303,3 + 2.4,5 = 313,3 mm

•

Koefesien gesek sabuk, μ

μ = 0,54 −

42,6 152 + v

μ = 0,54 −

42,6 152 + 4,75

= 0,269 •

Panjang keliling sabuk-V,L: L = 2.C. +

L = 2.C. +

π 2

π 2

L = 2.560. +

( D1 + D2 ) +

1 C ( D2 − D1 ) 2 − ( D2 − D1 ) 2 2 4.C

( D1 + D2 ) +

1 ( D2 − D1 ) 2 4.C

π 2

(65 + 303,3) +


1 (303,3 − 65) 2 4.C

48


49

= 1723 mm berdasarkan nomor nominal sabuk-V di dapat : No 68 L= 1723 mm

Tabel 4.2 Tabel nomor nominal sabuk

•

Seri

Ukuran (mm)

Z

10 X 6

A

13 X 9

B

17 X11

C

22 X 14

D

32 X 19

E

38 X 25

Jarak sumbu poros untuk ke dua pulli, C : b = 2.L - 3,14(D2 + D1) = 2.1727 – 3,14 (65 + 303,3) = 2297,54 mm C=

C=

b + b 2 − 8( D2 − D1 ) 2 8

2297,54 + 2297,54 2 − 8(303,3 − 65) 2 8

= 561,7 mm •

Sudut kontak sabuk dan pulli,θ

θ = 180 o −

57.( Dp − dp ) C



θ = 180 o −

50

57.(303,3 − 45) 561,7

= 155,8 o

π θ = 155,8o 180 θ = 2,717 •

Berdasarkan table koreksi didapatkan kθ kθ = 0,94.2,717 = 2,55

•

Gaya pada bagian yang kendor dan tegangan pada sabuk,F1 dan F2 2,3.log

2,3.log

F1 = μθ cos ecα F2

F1 = 0,269.2.55 cos ec 20 o F2

log

F1 1,92 = F2 2,3 F1 = log −1 0,835 F2 F1 = 6,83 F2 F1 = 6,83 F2

……………….(1)

T = (F1-F2).r T = Torsi pada poros = 1,922 Nm 1,922 =(F1-F2).0,0325



51

(F1-F2) = 1,922/0,0325 (F1-F2) = 59,14 ……………………….(2)

kemudian subtitusikan persamaan (1) dan (2) sehingga : 6,83 F2 – F2 = 59,14 5,83 F2 = 59,14 F2 = 59,14/ 5,83 = 10,14 F1 = 6,83 F2 = 6,83 . 10,14 = 69,25 N •

Gaya tangesial efektif yang bekerja sepanjang lingkaran jarak bagi aluir puli, Fe : Fe = F1-F2 =69,25 – 10,14 = 59,11 N

•

Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk, Po Po = Fe. v = 59,11.4,75 = 281,18 watt

•

Jumlah sabuk yang diperlukan N=

Pd Po .kθ



N=

52

282 281.0,94

=1,05 = 1 buah

4.3. Perhitungan Poros Pada perancangan poros yang digunakan adalah poros adalah tempat untuk dudukan mata pisau berjalan dimana poros akan terbebani gaya sentrifugal dan beban dari tebu. Untuk diperlukan perhitungkan secara seksama atas beban yang terjadi.yaitu : •

Berat pulli dipasang pada poros utama, Ws : Massa pulli m1 =1 kg Ws = m1.g = 1. 9,81 = 9,81 N

•

Besarnya gaya yang ditimbulkan pada poros utama FEY = F1+ F2 + WS = 69,25 + 10,24 + 9,81 = 89,29 N

•

Beban yang diterima oleh poros pada titik B, FBY : Massa dari pada beban yang diberikan pada poros pada titik B, m = 10 kg FBY = m.g



53

= 10.9,81 = 98,1 N Perhitungan besarnya gaya - gaya yang diterima oleh poros utama untuk masing-masing titik pada arah beban searah sumbu Y : ∑ My= 0 -FBY.42 + FCY.84 – FDY .93 =0 84.FCY = 98,1.42 + 89,29.93 84 FCY = 12424,17 FCY = 147,9 ∑ Fy= 0 FA – FBY + FcY - FDY = 0 FAY = FBY + FDY -FCY = 89,29 + 98,1 – 147,9 = 39,49 N Perhitungan besarnya gaya lintang (Q) dan momen lentur (M) yang terjadi pada poros utama pada arah beban searah sumbu y : Jarak

Gaya lintang (Q) dan momen lentur (M)

0 ≤ x < 420

Q = 39,49 M = 39,49.420 = 16585,8 Nmm

420 ≤ x < 840

Q = 39,49 – 98,1 = -58,61 N M = 39,49.840 – 98,1.(420)



54

= - 8030,4 Nmm 840 ≤ x < 930

Q = 39,49 – 98,1 + 147,9 = 89,29 N M = 39,49.930 – 98,1.(510) + 147,9(90) = 0 Nmm

Dengan asumsi bahwa bahan poros yang digunakan tersebut dari bahan baja AISI 1040, maka diperoleh besarnya Sy: •

Kekuatan mengalah, Se = 42 kpsi = 42.103 psi = 42.103.6,894757 kN/m2 = 2,896.108 N/m2

Diameter poros dapat dihitung berdasarkan cara, seperti cara di bawah ini : •

Faktor koreksi keseluruhan untuk poros, n = 3,5 ⎡⎛ 32.n d = ⎢⎜⎜ 6 ⎣⎝ π .2,896.10 ⎡⎛ 32.n d = ⎢⎜⎜ 6 ⎣⎝ π .2,896.10

1

⎤3 ⎞ ⎟⎟.( M 2 + T 2 ) 2 ⎥ ⎠ ⎦ 1

1

⎞ ⎟⎟. 16,56 2 + 8,8 2 ⎠

(

)

1 2

⎤3 ⎥ ⎦

d = 1,4.10-3 mm d = 13,22 mm Dari hasil perhitungan dengan cara tersebut didapat bahwa poros yang akan digunakan adalah poros yang sebesar yaitu 25 mm



55

FBY

FDY

FAY

FCY

89,29 N

39,49 N

-58,61 N

16585,8 Nmm

- 8030,4 Nmm

Gambar 4.1 Diagram gaya dan moment 4.4 Perhitungan Bantalan Gelinding



56

Berdasarkan pada data - data di bawah ini, maka kita dapat melakukan perhitungan terhadap bantalan yang digunakan pada mesin ini. Adapun data - data yang diperlukan dalam perhitungan bantalan adalah sebagai berikut : o Jumlah bantalan, n = 2 o Diameter poros utama, ds = 25 mm o Putaran poros n = 303,3 rpm o Beban bantalan, F = 10kg o Diamter bola bantalan, Da = 5 mm o Jumlah bola pada bantalan, Z = 9 buah o Jumlah baris pada bantalan, i = 1 o Sudut kontak nominal, α = 25o Untuk menentukan faktor koreksi yang ditransmisikan, dapat dilihat pada table 4.3 dibawah ini :



57

Tabel 4.3 Faktor koreksi Mesin yang digerakkan

Penggerak Momen punter

Momen punter

puncak 200%

puncak > 200%



balik (momen normal,

balik (momen tinggi,

sangkar

fasa

bajing,

tunggal,

lilitan

Motor

arus

sinkron), Motor arus

seri),

searah (lilitan shunt)

searah

(lilitan

kompon, lilitan seri), mesin

torak,kopling

tak tetap Jumlah jam kerja tiap

Jumlah jam kerja tiap

hari

hari

Variasi

Pengaduk zat cair, kipas angin, blower (sampai 7,5

3-5

8-10

16-24

3-5

8-10

16-24

beban

KW), Pompa sentrifugal, Konveyor tugas ringan

Jam

Jam

Jam

Jam

Jam

Jam

Variasi

Konveyor sabuk(pasir, batubara) pengaduk, kipas

1.0

1.1

1.2

1.2

1.2

1.4

beban kecil

angina (lebih dari 7,5 KW), mesin torak, mesin

1.2

1.2

1.4

1.4

1.5

1.6

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

sangat kecil

perkakas, mesin percetakan Variasi

Koveyor (ember, skrup), pompa torak, kompresor,

beban

mesin giling – palu, pengocok, roots – blower,

sedang

mesin tekstil, mesin kayu

Variasi

Penghancur, gilingan bola atau batang pengangkat,

beban besar

mesin pabrik karet (rol, kalender)

Refrensi…………….(sularso Hal 165) Perhitungan bantalan • Beban rencana Fr : Fr = fc.F



= 1,5.10 = 15 kg •

Beban dinamis spesifik, C: 2

C = f c .(i cos α ) 0, 7 .Z 3 .Da1,8 2

C = 1,5.(1. cos 25) 0, 7 .9 3 .51,8 = 198,22 • Beban untuk beban radial, Pr Pr = X.V.Fr.Y.Fa = 0,56.1 15.1,45.10 = 121,8 • Faktor kecepatan 1

1

⎛ 33,3 ⎞ 3 ⎛ 33,3 ⎞ 3 fn = ⎜ ⎟ fn = ⎜ ⎟ ⎝ n ⎠ ⎝ 2 ⎠ = 2,6 • Faktor umur, fh : fh = fn. (C/Pr) = 2,6 (198,22/121,8) = 4,23 • Umur nominal Lh = 500.fh3 = 500. (4,23)3 =37924,05 jam 4.5 Perhitungan tegangan pada batang rangka


58


59

Karena penulis tidak memfokuskan pada pembahasan mengenai rangka secara terperinci, maka perhitungan hanya dilakukan pada salah satu bagian rangka saja dengan beramsumsi : •

Beban terbagi rata dan profil rangka berbentuk siku

•

Semua gaya yang bekerja dianggap vertikal

Bahan rangka yang digunakan dalam hal tarikan dan tekanan

3

y F

w (N)

40 x

L Fa = F/2

Fb = F/2

Diketahui dimensi siku 40 x 40 x 3 (mm), serta beban yang dipikul 37,6 kg. dari data diatas dapat dilakukan perhitungan . 1.

Beban yang dipikul oleh rangka F

= mxg = 36,7 kg x 9,81 m/s2 = 360,072

2.

Gaya geser tegak maksimum Q (N) Q

=


F 2


=

60

360,072 2

= 180,036 N 3.

Pada titik geser nol momen lentur maksimum adalah : M M

=

F .L 12

=

360,072 x1 12

= 30,005 Nm 4.

Momen Inersia terhadap sumbu netral ( I ) lebar siku, b tinggi siku, h A1 = 0,3 x 3,7 = 1,11 cm2 Y1 = 0,3 + (3,7/2) = 2,15 cm A2 = 0,3 x 4 = 1,20 cm2 Y2 = (0,3/2) = 0,15 cm Y

=

A1.Y 1 + A2.Y 2 A1 + A2

=

1,11.2,15 + 1,20.0,15 1,11 + 1,20

= 1,112 cm Ix

=

bh 3 + Y2 .A 12

⎛ 0,3.3,7 3 2 + (1,04) .1,11 = ⎜⎜ ⎝ 12 = 2,467 + 1,115


⎞ ⎛ 4.0,33 2 ⎟⎟ + ⎜⎜ + (0,96) .1,20 ⎠ ⎝ 12

⎞ ⎟⎟ ⎠


61

= 3,582 cm4 = 3,582. 10-8 m4 Iy

=

bh 3 12

3,7.0,33 4.0,33 = + 12 12 = 0,083 + 0,009 = 0,0173 cm4 = 1,73. 10-10 m4 karena Iy < Ix maka harga I yang dipilih adalah harga yang lebih kecil yaitu Iy 5.

Tegangan Lentur ( σ 1 ) Dimana jarak sumbu netral keelemen yang terjauh Y = 1,112.10-2

σ1 = σ1

M .Y I

30,005.1,112 × 10 −2 = 1,73 × 10 −10 = 19,286.108 N/m2

6.

Moment Statis (S) S

=

∑Y A 1

1

= ( 1,04.10-2.3,7.10-2.3.10-3 ) + ( 0,96.10-2.4.10-2.3.10-3 ) = 1,154.10-6 + 1,152 10-6 = 2,306.10-6 m3



7.

62

Tegangan geser maksimum yang terjadi pada sumbu netral (τ maks )

τ maks = ( Q.S )/( b.I ) ⎡180,036.2,306 × 10 −6 ⎤ = ⎢ −2 −10 ⎥ ⎣ 4 × 10 .1,73 × 10 ⎦ = 59,9.106 N/m2

4.6 Perhitungan las Pada

dalam

proses

pembuatan

rangka

pendukungnya

menggunakan besi profil L. besi tersebut satu dengan yang lainnya dengan las listrik.penyambungan yang di lakukan ini adalah jenis sambungan las sudut ( fillet weld ). Pada proses ini, perubahan yang terjadi akibat panas yang timbul pada saat pengelasan listrik ini di abaikan.perhitungan hanya di lakukan untuk mendapatkan panjang lasan pada suatu sambungan rangka saja. Untuk melakukan perhitungan data data tersebut antara lain: •

Tebal plat, t1 = 0,69Cm

•

Lebar plat, b p = 3,5Cm

•

Tegangan tarik maksimum yang di ijinkan Ft = 900 Kg/Cm2

•

Tegangan geser yang di ijinkan di ambil 75% dari tegangan tarik maksimum yang di ijinkan.



63

BAB V KESIMPULAN 5.1. Kesimpulan Dari hasil perencanaan perancangan mesin pemeras tebu, serta melakukan perhitungan maka kita dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Rangka dapat menunjang beban sebesar 360 N atau 36,7 kg. Ini terbukti bahwa profil siku berdimensi 4 x 4 mempunyai tegangan geser sebesar 59.106 N/m2 2. Diameter poros utama sebesar 25 mm dengan beban 60 kg dapat menyalurkan daya sebesar 282 watt dengan bahan AISI 1040. 3. Daya motor sebesar 282 watt dengan putaran mesin 1400 rpm direduksi menjadi 303 rpm dengan menggunakan pully besar sebesar 303,3 mm dengan diameter pully kecil sebesar 65 mm.



64

4. Sabuk V yang digunakan adalah sabuk dengan type sabuk V – A No 68, dengan L = 1723 mm dengan jumlah 1 buah dapat menghubungkan daya sebesar 281,18 watt. 5. Bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding dengan diameter 25 mm mempunyai umur nominal 37924,05 jam.

5.2.Saran Dalam

perencanaan

perancangan

mesin

pemeras

tebu

ini

diperlukan bahan yang sesuai dengan perencanaan. Dimana harus diperhatikan tentang kemudahan pencarian bahan tersebut dipasaran serta harga dari bahan yang digunakan dalam perencanaan suatu mesin diusahakan dibuat tidak terlalu rumit dalam proses pembuatannya. Untuk menjaga usia mesin, haruslah diperhatikan sistem perawatan serta komponen – komponen yang perlu mendapat perhatian khusus.




65

LEMBAR PERNYATAAN. Tugas Akhir. Perencanaan Perancangan Alat Pemeras Tebu

Recommend Documents