BAB III PERANCANGAN DAN GAMBAR 3.1
Diagram Alur Proses Perancangan Proses perancangan mesin pemipil jagung seperti terlihat pada Gambar 3.1
seperti berikut:
Mulai
Studi Literatur
Gambar Sketsa
Perhitungan
Gambar 2D dan 3D
Pembelian Komponen Dan Peralatan
Analisa Dan Perbaikan
Proses Pembuatan
Perakitan
Tidak Uji Kinerja Berhasil
Ya Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram perencanaan dan perhitungan
13
14
3.2
Bagian - Bagian Mesin Pemipil Jagung Mesin ini mempunyai bagian utama seperti Gambar 3.2 berikut:
5
1 2 3
6
4
7 8
Gambar 3.2 Desain rancangan 3D Keterangan 1. Hopper
5. Tabung pemipil
2. Rangka
6. Saluran keluar biji
3. Puli pemipil
7. Blower
4
8. Motor penggerak
Puli blower
3.3 Perhitungan Putaran Pemipil Perhitungan ini digunakan sebagai langkah awal untuk menganalisa komponen-komponen pada mesin pemipil jagung . Kapasitas mesin pemipil jagung yang rencanakan
= 7 kg/ menit
Jumlah baris 1 tongkol
= ± 16 baris
Berat 1 tongkol jagung adalah ± 150 gr sehingga 1 kg jagung terdiri dari 6-7 jagung. Asumsi : -
Diasumsikan 1 kali proses pemipilan 4 sususan jagung masuk dalam tabung pemipil
-
1 putaran tabung pemipil ¼ baris jagung terpipil
-
Sehingga 1 putaran
15
¼ baris x 4 jagung = 1 baris jagung terpipil jadi untuk memipil 1 tongkol dengan jumlah 16 baris jagung memerlukan 16 kali putaran. 1 kg jagung = 16 putaran x 7 jagung = 112 putaran 7 kg jagung = 112 x 7 kg = 784 putaran Jadi untuk mempil jagung 7 kg / menit diperlukan 784 rpm 3.4 Perhitungan Daya Kebutuhan daya adalah besarnya daya yang diperlukan untuk memipil biji jagung dengan tongkolnya. Mekanisme mata pemipil dan blower yang digunakan juga menjadi pertimbangan untuk menentukan kebutuhan daya. Silinder pemipil yang dibuat dari pipa stainless ukuran diameter 140 mm, dengan panjang 800 mm dan mata pemipil dengan diameter 20 dan jumlah mata pemipil setiap baris 32 buah. a.
Diameter silinder pemipil
: 140 mm
b.
Diameter mata pemipil
: 20 mm
c.
Jarak antar mata pemipil
: 50 mm
d.
Jumlah mata pemipil
: 112 buah
e.
Bahan pemipil
: stainless steel
f.
Panjang silinder
: 800 mm
g.
Massa tabung pemipil
: 6 kg
3.3.1 Gaya pemipil jagung
Gambar 3.3 Analisa gaya pemipil jagung menggunakan beban berkala
16
Gaya pemipil adalah data yang harus diketahui untuk memulai perhitungan perancangan mesin pemipil jagung. Dalam penyusunan laporan ini penulis menguji jagung yang kering sebagai
bahan utamanya. Melakukan uji pada
jagung dengan beberapa kali percobaan seperti Gambar 3.3. Caranya dengan memberi beban (kg) secara berkala dengan hasil percobaan pada tabel 3.1 kemudian biji jagung diikat dengan tali yang telah diberi beban. Tabel 3.1 Data percobaan uji gaya pipil pada biji jagung Percobaan
Gaya pemipil (kg)
I
0,2
II
0,15
II
0,25
IV
0,2
V
0,25
Hasil dari percobaan gaya pipil terhadap biji jagung dari beberapa percobaan di atas maka diambil gaya terbesar adalah 0,25 kg. Sehingga gaya yang dibutuhkan untuk memipil 1 biji jagung adalah F
= m.g = 0.25.9,81 = 2,45 N
Tabung pemipil terdiri dari 112 buah mata pemipil dengan 1 buah mata pemipil akan memipil 1 biji jagung. F Pemipil = jumlah mata pemipil. F = 112 .F = 112.2,45 = 274,4 N Torsi ( T ) yang bekerja pada pemipil Diketahui Diameter silinder pemipil : 140 mm : 0,14 m T
= F. r = 274,4 N. 0,07 m = 19,208 Nm
17
a. Daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan silinder pemipil P
= = = 1576,18 Watt = 2,1 HP ( 1 watt = 0,00134 HP )
Jadi dengan perhitungan di atas maka motor yang digunakan 3,5 HP = 2609,6 watt , hal tersebut dikarenakan disesuaikan dengan motor bensin yang tersedia di pasaran 3.5 Perhitungan Transmisi Sistem transmisi mesin pemipil jagung memilikin desain sisitem transmisi dengan 3 puli seperti Gambar 3.4 di bawah ini:
Gambar 3.4 Desain transmisi System transmisi adalah system yang berfungsi untuk mengkonversi torsi dan kecepatan yang berbeda – beda untuk di teruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putaran tinggi menjadi lebih rendah atau sebaliknya. Pada mesin pemipil jagung menggunakan system transmisi sabuk dan puli.
18
Alat pemipil jagung ini memiliki 3 puli. Dengan data perencanaan sebagai berikut : a)
Daya motor bakar
= 3,5 HP
b)
Putaran minimum motor (N1)
= 1600 rpm
c)
Putaran minimum pemipil (N2) = 784 rpm
d)
Diameter puli penggerak (D1)
= 50 mm = 0,05 m
e)
Diameter puli blower (D3)
= 50 mm = 0,05 m
f)
poros pemipil Jarak antar sumbu ( c ) = 500 mm
= 0,5 m
g)
poros blower Jarak antar sumbu ( c2 ) = 400 mm
= 0,4 m
h)
Bahan puli
= Besi cor
i)
Jenis sabuk
= v-belt
a. Perhitungan putaran mata pemipil (D2)
= = D2 = 102,04 mm b. Perhitungan rpm puli blower (N3)
= = N3
= 1605,6 rpm
c. Panjang sabuk pemipil ( L1 ) (
)
(
{
–
)
}
= 3,14 . (25 + 51,2) + 2 .500 + {
(
)
}
= 239,2+ 1000 +1,7 = 1240,9 mm = 48,8 inchi ( 25,4 mm = 1 inchi ) Berdasarkan IS : 2494 – 1974 mengunakan sabuk V standar tipe A – 48 dengan panjang sabuk 1255 mm
19
d. Panjang sabuk blower ( L2 ) L2
(
{
)
(
–
)
}
= 3,14 . (51,2 + 25) + 2 .400 + {
(
)
}
= 239,2 + 800 + 1,7 = 1040,9 mm = 40,9 inchi ( 25,4 mm = 1 inchi ) Berdasarkan IS : 2494 – 1974 mengunakan sabuk V standar tipe A – 41 dengan panjang sabuk 1051 mm e. Sudut kontak 1 sin α = sin α = sin α = sin α = 0,05 α = 2,86 ˚ θ = (180 – 2 . α) .
= (180 – 2 . 2,86 ˚) . = 174,28 . = 174,28. 0,0174 = 3,032 rad
f. Sudut kontak 2 sin α = sin α = sin α = sin α = 0,065 α = 3,72˚
20
θ = (180 – 2 . α) .
= (180 – 2 . 3.72 ˚) . = 172,55 . = 172,55. 0,0174 = 3 rad
g.
Kecepatan linier sabuk ( V ) V
.
=
.n 60
.
= =
. 1600 60
4,19 m/s
h. Tarikan sisi kencang (T1) dan sisi kendor (T2) Diketahui 2β adalah 38˚
β = 19˚
= 0,3 karena bahan sabuk karet dan bahan puli besi cor ( R.S Khurmi ,2002) 2,31log
log
=
log
= 2,84
log
= 1,22
= 16,59 T1 = 16.59 T2 Maka , P motor 2609,6 15,59 . T2
= (T1 – T2) . V = (16,59 . T2 – T2) . 4,19 = 622,81
21
T2
=
T2
= 39,94 N
Maka , T1
= 16,59 . T2 = 16,59 . 39,94 = 662,7 N
i. Tarikan sisi kencang (T3) dan sisi kendor (T4) Diketahui 2β adalah 38˚
β = 19˚
= 0,3 karena bahan sabuk karet dan bahan puli besi cor ( R.S Khurmi ,2002) 2,31log
log
=
log
= 2,81
log
= 1.21
= 16,21 T3 = 16.21 T4 Maka , P motor = (T3 – T4) . V 2609,6
= (16,21 . T4 – T4) . 4,12
15,21 . T4 = 633,39 N T4
=
T4
=
41,64 N
22
Maka , T3
= 16,21 . T4 = 16,21 . 41,64 = 674,98 N
j. Luas penampang sabuk. Luas penampang sabuk dihitung menggunakan Gambar 3.5 sebagai berikut.
Gambar 3.5 Penampang v-belt a. Sabuk tipe A standart V- sabuk tipe A berdasarkan IS = 2494 -1974 lebar sabuk ( b ) = 13 mm tebal sabuk ( t ) = 8 mm material sabuk = karet ( tanpa pelumas ) luas penampang sabuk tipe A sudut 2β = 38˚
β = 19˚
x = tan β.t = tan 19 ˚ .8 = 2,75 mm c = b - 2x = 13 – 2.2,75 = 7,5 mm A=½(c+b)t = ½ (7,5 + 13 ) 8
23
= 82 mm2 k. Daya yang ditransmisikan sabuk Daya yang ditransmisikan sabuk 1 dapat dihitung dengan rumus. P
= ( T1 – T2) V = ( 661,7 N – 38,97 N ) 4,19
= 2609,23 watt Daya yang ditransmisikan sabuk 2 dapat dihitung dengan rumus. P
= ( T3 – T4) V = ( 675,04 – 41,64 ) 4,19 = 2609, 36 watt
