BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang kaya akan komoditas perkebunannya. Salah satu komoditi perkebunan terbesar di Indonesia adalah kelapa.
Kelapa
merupakan salah satu komoditas yang penyebarannya paling luas karena dapat tumbuh secara sengaja oleh manusia maupun secara alamiah di daerah yang kurang penduduknya (Amin, 2009). Seiring dengan meningkatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka kebutuhan manusia akan sesuatu cenderung akan naik pula. Dahulu orang harus bersusah payah untuk membuka sabut kelapa dengan cara menggigit dengan gigi, menggunakan berang atau pisau sebagai alat pembantu untuk membuka sabut kelapa. Sebagai negara kepulauan dan berada di daerah tropis dan kondisi yang mendukung,Indonesia merupakan negara penghasil kelapa utama di dunia. Pada tahun 2000, luar areal tanaman kelapa di Indonesia mencapai 3,76 juta Ha, dengan total produksi diperkirakan sebanyak 14 milyar butir kelapa yang sebagian besar (95 persen) merupakan perkebunan rakyat.Dengan pembuatan alat maka dapat dilakukan dengan cepat, mudah dan dengan waktu yang tepat, kemudian ditemukan alat pengupas sabut kelapa dengan system manual yang lebih mudah untuk para petani dan pengusaha.
1
Terdapat beberapa metode dalam mengupas sabut kelapa. Pengupas sabut kelapa merupakan sub-sistem yang berfungsi sebagai mengupas sabut kelapa sampai terlepas dari tempurungnya. Penyerat sabut kelapa bertujuan untuk memisahkan serat dan debu dari sabut kelapa. Pemilah serat bertujuan untuk memisahkan serat dari debu. Pada dasarnya sebagai pemilah dan untuk memisahkan serat dari debu yang menempel. Dari alat manual tersebut kita menggunakan pegas sebagai alat untuk menekan agar tekanan pada alat tersebut bisa memisahkan sabut kelapa dengan buahnya. Pegas adalah elemen mesin flexibel yang digunakan untuk memberikan gaya, torsi, dan juga untuk menyimpan atau melepaskan energi. Energi disimpan pada benda padat dalam bentuk twist, stretch, atau kompresi. Energi di-recover dari sifat elastis material yang telah terdistorsi. Pegas haruslah memiliki kemampuan untuk mengalami defleksi elastis yang besar. Beban yang bekerja pada pegas dapat berbentuk gaya tarik, gaya tekan, atau torsi (twist force). Sehingga pada tugas akhir ini penulis mencoba untuk melakukan penelitian dengan tujuan untuk dapat membuka sabut kelapa dengan mudah dan cepat dengan system manual dan menggunakan pegas terhadap tekanan tersebut. 1.2 RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana menghitung gaya pegas terhadap alat pemecah sabut kelapa? 2. Bagaimana proses penekanan pegas yang dilakukan? 1.3 BATASAN MASALAH 1. Perencanaan perhitungan pada alat pemecah sabut kelapa dengan menggunakan gaya pegas cakar.
2
2. Dengan adanya proses penekanan pada pegas cakar maka penulis dapat mengetahui besar tekanan pegas tersebut. 1.4 Tujuan Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mempercepat pemotongan sabut kelapa tersebut karena selama ini para petani dan pengusaha masih menggunakan alat tradisional seperti berang, pisau dan lain sebagainya. Maka dengan ini penulis menciptakan sebuah alat pengupas sabut kelapa secara manual. Karena alat ini mempermudah dan mempercepat mengupas kelapa tersebut. 1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I merupakan pendahuluan yang meliputi: Latar Belakang Rumusan Masalah Manfaat Permasalahan Batasan Masalah Sistematika Penulisan BAB II Landasan Teori BAB III Metodelogi Penelitian BAB IV Perhitungan dan Analisa Data BAB V Kesimpulan
3
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini dijelaskan tentang teori dasar perencanaan manual dan gaya pegas, pengupasan dan pemilihan bahan yang akan digunakan pada alat pengupas sabut kelapa dengan sistem manual. Dari penjelasan teori dasar ini yang dibahas adalah yang berhubungan dengan perencanaan pada pembuatan alat pengupas sabut kelapa dengan sistem manual. 2.1 Pengertian Sabut Kelapa Sabut kelapa merupakan hasil sampingan, dan merupakan bagian yang terbesar dari buah kelapa yaitu sekitar 35 % dari bobot buah kelapa. Dengan demikian, apabila secara rata-rata produksi buah kepala pertahun adalah sebesar 5,6 Juta ton, Maka berarti terdapat sekitar 1,7 Juta Ton sabut kelapa yang di hasilkan. Potensi produksi sabut kelapa yang sedemikian besar belum dimanfaatkan sepenuhnya untuk kegiatan produktif yang dapat meningkatkan nilai perekonomian masyarakar Indonesia. (Bank Indonesia, 2004). Pengolahan serabut kelapa itu sendiri menghasilkan 2 macam produk yaitu produk utamanya adalah serat kelapa rata-rata 30% dari bagian serabut kelapa dan debu atau serbuk kelapa rata-rata 70% dari bagian serabut kelapa sebagai hasil sampingan dari pengolahan serabut kelapa. Secara tradisional serabut kelapa dapat diolah menjadi bahan pembuat sapu, keset,tali dan alat2 rumah tangga lainnya. Dengan seiring berkembangnya teknologi, sifat fisika/ kimia serat, dan kesadaran
4
konsumen untuk kembali ke bahan alami, membuat serat sabut kelapa di manfaatkan menjadi bahan baku industry karpet, jok dan bantal. 2.2 Mekanisasi pada Kelapa Kelapa merupakan merupakan tanaman yang sangat berguna bagi kehidupan banyak orang. Dimana hasil–hasil yang didapat dari tanaman kelapa banyak digunakan untuk keperluan sehari-hari. Buah kelapa memiliki banyak manfaat yang dapat digunakan seperti sabut kelapa dan buah kelapa. Sabut kelapa merupakan bahan berserat dengan ketebalan sekitar 5 cm, dan merupakan bagian terluar dari buah kelapa. Sabut kelapa terdiri atas kulit ari, serat dan sekam (dust). Pengupas sabut kelapa pada saat yang banyak digunakan di masyarakat masih bersifat konvensional yaitu dengan menggunakan suatu alat yang berbentuk “linggis” yang terbuat dari besi ataupun kayu yang dipasang berdiri tegak dengan bagian yang runcing mengarah keatas, setinggi ± 75-85 cm di atas tanah. Cara pengupasan dari sabut kelapa dilakukan dengan buah kelapa diangkat dengan kedua belah tangan, bagian tangkai menghadap ke depan. Dengan keras buah ditancapkan ke mata linggis, menembus sabut sampai batas tempurung. Tangan yang satu memegang ujung bagian sabut yang sudah terbelah dan tangan lainnya menekan buah ke bawah sedikit memutar. Dengan cara demikian sabut terkupas bagian demi bagian sampai habis. Pengupasan sabut kelapa dengan cara manual/tradisional ini memiliki kelemahan antara lain: operator yang mengupas sabutnya harus benar-benar berpengalaman dan memiliki tingkat ketelitian yang tinggi apalagi jika menggunakan alat yang terbuat dari besi serta kapasitas kerja manusia yang relatif terbatas dimana
5
seorang pengupas berpengalaman dapat mengupas buah sebanyak 1500-2000 buah per hari (Suhardikono, 1988). Pengertian dan Macam - Macam Baut dan Mur Baut digunakan secara luas dalam industri kendaraan bermotor. Pada kendaraan bermotor terdapat banyak sekali komponen yang dibuat secara terpisah, kemudian disatukan menggunakan baut dan mur agar memudahkan dilakukan pelepasan kembali saat diperlukan, misalnya untuk melakukan pekerjaan perbaikan atau penggantian komponen. Baut biasanya digunakan berpasangan dengan mur. Bagian batang baut yang berulir dimaksudkan untuk menepatkan dengan celah lubang mur. Untuk mengurangi efek gesekan antara kepala baut dengan benda kerja dapat ditambahkan ring/washer di antara kepala baut dan permukaan benda kerja. Washer berbentuk spiral dapat digunakan pada baut untuk membantu mencegah kekuatan sambungan berkurang yang disebabkan baut mengendor akibat getaran. Konstruksi baut terdiri atas batang berbentuk silinder yang memiliki kepala pada salah satu ujungnya, dan terdapat alur di sepanjang (ataupun hanya di bagian ujung) batang silinder tersebut. Baut terbuat dari bahan baja lunak, baja paduan, baja tahan karat ataupun kuningan. Dapat pula baut dibuat dari bahan logam atau paduan logam lainnya untuk keperluankeperluan khusus. Bentuk kepala baut yang umum digunakan adalah : a) segi enam (hexagon head) Kepala baut berbentuk segi enam merupakan bentuk yang paling banyak digunakan.
6
(b) segi empat (square head). Baut dengan kepala berbentuk segi empat pada umumnya digunakan untuk industri berat dan pekerjaan konstruksi. Berbagai jenis baut yang umum terdapat di pasaran adalah sebagai berikut : 1. Carriage bolts 2. Flange bolts 3. Hex bolts 4. Lag bolts 5. Shoulder bolts
2.3 PEGAS Pegas adalah elemen mesin flexibel yang digunakan untuk memberikan gaya, torsi, dan juga untuk menyimpan atau melepaskan energi. Energi disimpan pada benda padat dalam bentuk twist, stretch, atau kompres dan energi di-recover dari sifat elastis material yang telah terdistorsi. Pegas haruslah memiliki kemampuan untuk mengalami defleksi elastis yang besar (Mochtar, 2008,Modul3).Beban yang bekerja pada pegas dapat berbentuk gaya tarik, gaya tekan, atau torsi. Pegas umumnya beroperasi dengan dan beban yang bervariasi secara terus menerus. Beberapa contoh spesifik aplikasi pegas adalah 1. Untuk menyimpan dan mengembalikan energi potensial, seperti misalnya pada ‘gun recoil mechanism’ 2. untuk memberikan gaya dengan nilai tertentu, seperti misalnya pada relief valve
7
3. untuk meredam getaran dan beban kejut, seperti pada auto mobil 4. untuk indikator/kontrol beban, contohnya pada timbangan 5.
untuk mengembalikan komponen pada posisi semula, contonya pada ‘brake
pedal’ 2.4 Klasifikasi Pegas Pegas dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis fungsi dan beban yang bekerja yaitu pegas tarik, pegas tekan, pegas torsi, dan pegas penyimpan energi. Tetapi klasifikasi yang lebih umum adalah diberdasarkan bentuk fisiknya. Klasifikasi berdasarkan bentuk fisik adalah : 1. Wire form spring (helical compression, helical tension, helical torsion, custom form) 2. Spring washers (curved, wave, finger, belleville) 3. Flat spring (cantilever, simply supported beam) 4. Flat wound spring (motor spring, volute, constant force spring) Pegas ‘helical compression’ dapat memiliki bentuk yang sangat bervariasi. Gambar 2.1(a) menunjukkan beberapa bentuk pegas helix tekan. Bentuk yang standar memiliki diameter coil, pitch, dan spring rate yang konstan. Picth dapat dibuat bervariasi sehingga spring rate-nya juga bervariasi. Penampang kawat umumnya bulat, tetapi juga ada yang berpenampang segi empat. Pegas konis biasanya memiliki spring rate yang non-linear, meningkat jika defleksi bertambah besar. Hal ini disebabkan bagian diameter coil yang kecil memiliki tahanan yang lebih besar terhadap defleksi, dan coil yang lebih besar akan terdefleksi lebih dulu. Kelebihan pegas konis adalah dalam hal tinggi pegas, dimana tingginya dapat dibuat
8
hanya sebesar diameter kawat. Bentuk barrel dan hourglass terutama digunakan untuk mengubah frekuensi pribadi pegas standar.
Gambar 2.1 Wire form spring: (a) Helical compression spring, (b) Helical extension spring, (c) drawbar spring, (d) torsion spring
2.5 Material Pegas Material pegas yang ideal adalah material yang memiliki kekuatan ultimate yang tinggi, kekuatan yield yang tinggi, dan modulus elastisitas atau modulus geser yang rendah untuk menyediakan kemampuan penyimpanan energi yang maksimum. Parameter loss coefficient, Δv yang menyatakan fraksi energi yang didisipasikan pada siklus stress-strain juga merupakan faktor penting dalam pemilihan material. Material pegas yang baik haruslah memiliki sifat loss coefficient yang rendah. Nilai loss coefficient suatu material dapat dihitung dengan persamaan (lihat gambar 2.2) :
9
Gambar 2.2 Kurva stress-strain untuk satu siklus Untuk pegas yang mendapat beban dinamik, kekuatan fatigue adalah merupakan pertimbangan utama dalam pemilihan material. Kekuatan ultimate dan yield yang tinggi dapat dipenuhi oleh baja karbon rendah sampai baja karbon tinggi, baja paduan, stainless steel, sehingga material jenis ini paling banyak digunakan untuk pegas. Kelemahan baja karbon adalah modulus elastisitasnya yang tinggi. Untuk beban yang ringan, paduan copper, seperti berylium copper serta paduan nikel adalah material yang umum digunakan. Tabel 2.3 menampilkan sifat-sifat mekanik beberapa material yang sangat umum digunakan. Gambar 2.3 Sifat-sifat mekanik material pegas
10
2.6 Tegangan pada Pegas Tegangan pada pegas adalah tegangan geser torsi, sedangkan pada penampang kawat sudah dibentuk helix akan terjadi tegangan geser akibat beban torsi dan tegangan geser akibat gaya geser. V. Yildrim, 2002 dalam artikelnya "InPlane and Out-of-Plane Free Vibration Analysis of Archimedes-Type Spiral Pegas" menganalisa tentang adanya faktor geometri dari pegas heliks yang akan mempengaruhi besarnya frekuensi natural. Dalam penelitian tersebut disimpulkan bahwa seluruh pengaruh dari geser dan inersia puntirnya harus diperhitungkan. Tegangan torsi maksimum pada penampang pegas adalah tt.max =
=
11
dimana : T = torsi c = radius terluar kawat J = momen inersia polar = πd4/32 Tegangan geser akibat gaya geser dapat dihitung dengan persamaan,
tv.max = = 2.7 Pegas Helix Tarik Untuk mengaplikasikan beban pada pegas tarik diperlukan konstruksi khusus pada ujung pegas berupa hook (kait) atau loop. Menurut Yuyi Lin 2005, “adanya faktor dari pegas heliks yang akan mempengaruhi besarnya frekuensi natural”. Dimana dimensi utama pegas pada tegangan tersebut. Bentuk standar hook didapatkan dengan menekuk lilitan terakhir sebesar 900 terhadap badan lilitan. Mengingat bentuk hook, adanya konsentrasi tegangan biasanya membuat hook atau loop mengalami tegangan yang lebih besar dibandingkan tegangan pada lilitan. Karena itu, dalam perancangan pegas, faktor konsentrasi tegangan perlu diminumkan dengan menghindari bentuk tekukan yang terlalu tajam, seperti misalnya dengan membuat radius r2 sebesar mungkin.
12
Gambar 2.4 Pegas helix tarik (a) geometry Semua lilitan dalam pegas adalah termasuk lilitan aktif, tetapi satu lilitan biasanya ditambahkan pada lilitan aktif untuk menentukan panjang pegas Lb. NT=Na+1 dan panjang bebas diukur antara sisi dalam hook atau loop yaitu Lf=Lb+Lh+Ll
13
2.8 Kondisi Ujung dan Panjang Pegas Ujung lilitan dapat menimbulkan beban yang eksentris, sehingga dapat meningkatkan tegangan pada satu sisi pegas. Empat tipe ujung lilitan yang umum digunakan ditunjukkan pada gambar 2.5. Ujung ‘plain’ dihasilkan dengan memotong kawat dan membiarkannya memiliki pitch yang sama dengan keseluruhan pegas. Tipe ini paling murah, tapi alignment-nya sangat sulit dan efek eksentrisitasnya tinggi. Tipe plain ground adalah ujung plain yang digerinda sampai permukaan ujung pegas tegak lurus terhadap sumbu pegas. Hal ini akan memudahkan aplikasi beban pada pegas. Ujung pegas tipe squared atau tertutup didapat dengan mengubah sudut lilitan menjadi 00. Performansi aplikasi beban dan alignment akan lebih baik lagi jika ujungnya digerinda yang ditunjukkan pada gambar (d). Tipe ini memerlukan biaya paling mahal, tetapi ini adalah bentuk yang direkomendasikan untuk kompenen mesin kecuali diameter kawat sangat kecil (< 0,02 in atau < 0,5 mm).
14
Gambar 2.5 Empat Tipe Ujung Pegas: (a).Plain, (b). Plain and ground, (c). Squared, (d) Squared and ground
BAB III METODELOGI PENELITIAN
Start Studi Pustaka
Perancangan Pegas
Perancangan Material
Perhitungan Tekanan
Percobaan Analisa Tekanan
Stop 15
3.1 Gerak Melingkar Jika sebuah benda bergerak dengan kelajuan konstan pada suatu lingkaran (di sekeliling lingkaran), maka dikatakan bahwa benda tersebut melakukan gerak melingkar beraturan. Kecepatan pada gerak melingkar beraturan besarnya selalu tetap namun arahnya selalu berubah, arah kecepatan selalu menyinggung lingkaran, maka v selalu tegak lurus garis yang ditarik melalui pusat lingkaran ke sekeliling lingkaran tersebut 1 (satu) radian adalah besarnya sudut tengah lingkaran yang panjang busurnya sama dengan jari-jarinya. Besarnya sudut : θ =
radian
S = panjang busur R = jari-jari Satuan dari sudut biasanya dinyatakan dalam radian, namun kadang juga dinyatakan dalam derajat, dimana: 2π radian = 3600 =1 putaran, dengan hubungan ini maka: 1 rad = 10 = 10 =
dan
rad, atau:
putaran
Kecepatan translasi dalam hal ini kecepatan tangensial V T arahnya selalu menyinggung lingkaran (indeks T = berarti tangensial atau menyinggung),
16
sedangkan kecepatan sudut arahnya menuju pusat lingkaran. Hubungan kedua antara kecepatan tangensial dan kecepatan sudut dapat diperoleh melalui hubungan berikut: V=
r=
Sehingga diperoleh : V = r.ω. Dimana: V
= kecepatan linier (meter/detik)
r
= Jarak (meter)
ω
= kecepatan angular (radian/detik)
(Ishaq, 2006).
3.2 Kecepatan Daya Tekanan Kecepatan
daya
tekanan
rata-rata
didefinisikan
sebagai
kecepatan
dilakukannya kerja (= kerja yang dilakukan dibagi waktu untuk melakukannya), atau kecepatan perubahan energi. Dirumuskan sebagai berikut: P = daya rata-rata =
P=
=
=
= Fv
Dimana v = d/t adalah laju rata-rata benda F = m adalah gaya yang bekerja Penelaian daya sebuah mesin menyatakan seberapa besar energi kimia atau energi listrik yang bisa di ubah menjadi energi mekanik per satuan waktu. Dalam satuan SI, daya diukur dalam joule per sekon dan satuan ini diberi nama
17
khusus, Watt (W): 1 W = 1J/s. Satuan daya lainnya sering digunakan adalah tenaga kuda (horsepower): 1 hp = 746 W (Giancoli, 2001). Tekanan Pada Pegas Untuk mencari tekanan yang terjadi pada pegas maka harus diketahui terlebih dahulu diameter rata-rata lilitan pegas dengan rumus: Mencari Diameter lilitan rat-rata D rata-rata =
Hukum Hooke Jika sebuah pegas diberi gaya berat dengan besar tertentu, maka secara otomatis pegas tersebut akan mengalami pertambahan panjang. Hubungan antara besar gaya yang bekerja pada pegas dengan pertambahan panjang pegas adalah konsep dasar dari hukum Hooke.Dan bunyi Hukum Hooke sendiri sebagai berikut:“ Bila pada sebuah pegas bekerja sebuah gaya, maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besarnya gaya yang mempengaruhi pegas tersebut.Sesuai dengan hukum Hooke tersebut, maka besar gaya berat (F) yang diberikanakan sebanding dengan pertambahan panjang pegas (x). Sehingga dapat digambarkan dengan grafik HUBUNGAN antara F-x yaitu semakin besar gaya berat yang diberikan, maka semakin besar pula grafik tersebut menunjukan pertambahan panjang
pada
pegas.
Dan secara sistematis, hukum Hooke dapat dituliskan dengan persamaan : F = k . x (1.a) F=|F|=k.|x| =k.x Dengan :
18
F = gaya yang bekerja pada pegas (N) k = konstanta pegas (N/m) x = pertambahan panjang pegas (m). Konstanta pegas merupkan suatu angka tertentu yng menjadi salah satu karakteristik suatu pegas. Dan dalam satuan SI, konstanta pegas memiliki satuan N/m.Ketika pegas ditarik atau ditekan, maka pada pegas bekerja gaya F yang menyebabkan pegas tersebut bertambah panjang atau bertambah pendek. Dan secara otomatis pegas tersebut memberikan gaya perlawanan terhadap gaya yang diberikan. Gaya perlawanan tersebut dinamakan gaya lenting pulih (Fp). Besar gaya lenting pulih sama dengan besar gaya yamg penyebabnya, akan tetapi arahnya berlawanan dengan gaya penyebabnya. Fp = - F = - k . x (2.a) Fp = | Fp | = | - F | =k.|-x| =k.x Dari persamaan (2.a) , tanda (-) mempunyai arti bahwa gaya lenting pulih pegas berlawanan dengan arah pertambahan panjang atau pendek pegas. Hukum Hooke untuk pegas, hanya berlaku pada batas gaya yang besarnya tertentu.jika gaya yang diberikan melmpaui batas tersebut, maka pegas akan menjadi patah. Pada
grafik
hubungan
F-x,
menunjukan
hubungan
gaya
terhadap
pertambahan panjang untuk sebuah kawat alumunium. Titik A disebut sebagai batas elastisitas, yaitu pertambahan panjang (∆x) sebanding dengan gaya yang diberikan (F). Daerah OA disebut sebagai daerah elastis dan berlaku hukum Hooke. Pada
19
daerah OA tersebut jika gaya yang diberikan dihilangkan, maka pegas/kawat akan kembali
pada
bentuk
semula
(awalnya).
Tetapi jika pegas/kawat tersebut terus diberi gaya hingga melampaui batas elastisitasnya, maka pegas/kawat tersebut akan memasuki daerah plastis (AC). Pada daerah ini,pertambahan panjang (∆x) tidak lagi berbanding lurus dengan gaya tarik(F), sehingga berarti hukum Hooke tidak berlaku lagi. Dan jika gaya yang diberikan dihilangkan,pegas/kawat tersebut tidak akan kembali pada bentuk semula (titik C) dan titik tersebut disebut titik patah (breaking poin). Gaya maksimum yang dapat diberikan pada pegas/kawat tanpa membuatnya patah disebut sebagai titik tekuk (titik B).Pegas yang mendapat gaya tarik atau gaya tekan akan memiliki energi potensial, yang disebut sebagai potensial pegas. Pada saat pegas diberi gaya, maka usaha yang dilakukan untuk mengubah panjang pegas baik menekan atau menariknya adalah sama dengan luas dibawah kurva F - x (gambar.1) , sehingga : W = luas segitiga kurva. =½F.x = ½ (k . x) x W = ½ k . x² (3.a) Usaha tersebut juga dapat ditentukan dengan mengintegrasikan gaya pegas pada perubahan panjang pegas tersebut : W = ∫ F dx = ∫ k . x dx = ½ k . x²
20
Menurut hukum kekekalan energi, usaha yang dilakukan oleh gaya pada pegas adalah perubahan energi potensial pegas, sehingga dapat dinyatakan :
∆ Ep = W = ½ k . x²
Ep – Ep0 = ½ k . x² (4.a)
Dari dasar tersebut, maka persamaan (4.a) dapat diperoleh bahwa Energi Potensial pegas sebagai berikut. Ep = ½ k . x² (4.b)
Dengan : Ep = Energi potensial pegas (J) k = konstanta pegas (N/m) x = pertambahan panjang pegas (m)
C. Susunan Pegas Susunan pegas adalah rangkaian dua pegas atau lebih. Secara garis besar ada macam susunan pegas,yaitu susunan seri dan susunan paralel. 1.Susunan Seri Pegas. Jika N pegas dengan konstanta pegas masing-masing k1, k2,..., kN yang disusun secara seri dan diberi gaya/beban F, maka pertambahan panjang pegas total adalah xs, yaitu :
21
F1 = F2 =...= FN (5) xs = x1 + x2 +...+ xN Dari resamaan (5) dan (6), maka diperoleh konstanta pegas dengan susunan seri adalah
:
xs = x1 + x2 +... + xN Fs = F1 + F2 +...+ FN ks k1 k2 kN F = F + F + ...+ F ks k1 k2 kN 1 = 1 + 1 +...+ 2 ks k1 k2 kN 1 = ∑ 1 (7.a) ks i=1 ki Bila N pegas yang disusun seri adalah pegas identik, maka konstanta pegasnya akan sama. Sehingga konstanta pegas dengan susunan seri adalah : ks = k.N (7.b) 2.Susunan Paralel Pegas. Apabila terdapat N pegas dengan konstanta pegas masing-masing k1, k2,...,Kn yang disusun paralel dan dibetri beban dengan gaya F, maka terjadi pertambahan panjang pegas total sebesar xp. Dan dapat dituliskan : x1 = x2 = ... = xN = xp = x Fp = F1 + F2 + ...+ FN
22
Dari persamaan (8) dan (9) diatas,maka diperoleh konstanta pegas dengan susunan paralel
adalah:
Fp = F1 + F2 +...+FN kp . xp = k1. x1 + k2. x2 +...+ kN.xN kp. Xx = k1 + k2 +...+ kkN N kp = ∑ ki (10.a) i=1 Jika N pegas yang disusun paralel adalah pegas identik, maka konstanta pegasnya adalah
:
kp = N . k
23
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Penelitian Setelah penulis mengadakan pembuatan dan penelitian di kampus WIJAYA PUTRA maka yang diperoleh data-data sebagai berikut yang disusun dalam bentuk tabel dan gambar sehingga mempermudah pembacaan dan hasil penelitian. Dalam pembuatan dan penelitian ini setelah benda kerja di dibuat dengan melalui beberapa proses yaitu : proses pembubutan, proses pengelasan, proses penekanan serta uji kekerasan. Sebelum benda kerja di uji kekerasan benda kerja diproses dengan tahapantahapan sebagai berikut benda kerja dibelah dengan bertujuan untuk mengupas sabut kelapa dan hasil yang maksimal, kemudian diambil dengan tangan, supaya nantinya permukan benda kerja halus dan bersih. 4.2. Langkah Pengerjaan 4.1.1. Membuat rangka 1. Memotong bahan Bahan yang digunakan adalah : Besi kanal 30 x 80 Besi pipa d 40 x 700 Besi plat D 200 x d 180 tebal 15 Besi plat 6 x 100 Bearing ukuran 14
24
Gambar 4.1 Konstruksi rangka a. Untuk kaki meja: Memotong besi kanal 3 x 6 x sepanjang 54 cm sebanyak 3 buah dan 13 cm 6 buah b.Untuk penyangga besi pipa : D 40 x panjang 70 cm 2. potong besi kanal buat penyangga pegas 3 x 6 x sepanjang 40 cm,untuk rangka pendek sebanyak 1 buah. 3. Untuk landasan pegas : 1) Memotong besi di lubang dalam 3 cm sepanjang 10 cm sebanyak 1 buah. 2) Memotong besi plat D 20 x d 180 x 1,5 cm sebanyak 1 buah.Type equation
here.
d. Untuk landasan ayunan cakar : 1) Memotong besi plat 6 x 3,5 x 0,3 cm sepanjang 30 cm sebanyak 2 buah dan bearing 1 buah 2. Proses pengelasan
25
a. Mengelas kaki meja dengan rangka pendek atas dan bawah sebanyak 4 kali. b. Mengelas kaki meja dengan rangka panjang atas dan bawah sebanyak 4 kali. c. Mengelas penguat atas meja 1 buah sebanyak 2 kali. d. Mengelas kaki meja dengan rangka laci depan,belakang,dan samping kanan dan kiri masing-masing sebanyak 2 kali. 3. Proses pengecatan Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan yaitu : a. Membersihkan seluruh permukaan benda dengan amplas dan air untuk menghilangkan korosi. b. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan benda luar dan dalam benar-benar bersih dari korosi. c. Mendempul beberapa bagian yang cacat dengan dempul plastic untuk menambal bagian-bagian yang berlubang. d. Mengamplas sisa dempulan yang tidak rata. Dengan amplaskasar dan halus,finishing menggunakan amplas halus dan air. e. Memberikan cat dasar ke seluruh bagian yang akan dicat sebanyak 2 kali lapisan. f. Mengamplas kembali permukaan yang telah diberi cat dasar sampai benar-benar halus dan rata dengan menggunakan amplas halus dan air agar lapisan cat dasar tidak terkikis terlalu banyak. g. Melakukan pengecatan warna 2 kali lapisan agar tebal dan cat awet. 4. Proses perakitan Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan pembuatan suatu alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan
26
memasang bagian-bagian dari suatu alat yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi alat yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan. Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : 1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran sesuai perencanaan. 2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan. 3. Mengetahui jumlah yang akan dirakit dan mengetahui cara pemasangannya. 4. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing komponen yang tersedia. 5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan. 4.3 Perhitungan Tekanan Pada Pegas Untuk mencari tekanan yang terjadi pada pegas maka harus diketahui terlebih dahulu diameter rata-rata lilitan pegas dengan rumus: Mencari Diameter lilitan rat-rata D rata-rata =
D rata-rata = D rata-rata = 31,5 mm Maka untuk mencari tekanan pegas dapat dicari dengan menggunakan K=
27
K=
K= K = 2 x 105 kg/mm2 Mencari tegangan tekan pada pegas Maka tegangan tekan dapat di rumuskan :
σt = Dimana: A=
x d2
A = 0,785 x 72 A = 38,4mm2 Dimana : σt = Tegangan tekan yang terjadi (Kg/mm2) F = Beban maksimum (Kg) A = Luas penampang (mm2) Perhitungan pada tekanan pegas NO Massa / m ( kg ) Panjang Awal Pegas / lο ( m ) Panjang Akhir Pegas / l1( m ) 1 0,05 0,1 0,14 2 0,06 0,1 0,15 3 0,07 0,1 0,16 4 0,08 0,1 0,168
28
5 0,09 0,1 0,18 Dari tabel hasil percobaan diatas, maka dapat dicari besarnya gaya berat ( F ) dan pertambahan panjang pegasnya ( x ). Yaitu sebagai berikut : 1. F1 = m1.g x1 = l1(1) – lο= 0,05kg . 9,8 (m/s²) = (0,14 - 0,1) m = 0,49 N = 0,04 m 2. F2 = m2.g x2 = l1(2) – lο= 0,06kg. 9,8 (m/s²) = (0,15 – 0,1) m = 0,588 N = 0,05 m 3. F3 = m3.g x3 = l1(3) – lο= 0,07kg. 9,8 (m/s²) = (0,16 - 0,1)m= 0,686 N = 0,06 m 4. F4 = m4.g x4 = l1(4) – lο= 0,08kg. 9,8 (m/s²) = (0,168 - 0,1)m= 0.784 N = 0,068 m 5. F5 = m5.g x5 = l1(5) – lο= 0,09kg. 9,8 (m/s²) = (0,18 - 0,1)m= 0,882 N = 0,08 m Dari hasil perhitungan F dan x diatas maka digunakan untuk mencari konstanta pegas( k ),yaitu : 1. k1 = F1x1 = 0,49N : 0,04m = 12,25
2. k2 = F2x2 = 0,588N : 0,05m = 11,763. 3. k3 = F3x3 = 0,686N : 0,06m = 11,43 4. k4 = F4x4 = 0,784N : 0,068m
29
= 11,53 5. k5 = F5x5 = 0,882N : 0,08m = 11,025 Hasil perhitungan No F (N) x (m) Konstanta pegas 1 0,49 0,04 12,25 2 0,588 0,05 11,76 3 0,686 0,06 11,43 4 0,784 0,068 11,53 5 0,882 0,08 11,025 ∑k 57,995 Nilai rata-rata Konstanta pegasnya yaitu : k = ∑k : n = 57,995 : 5 = 11,599 Kesalahan mutlak konstanta pegasnya yaitu : ∆k = √∑(k - k)² n.( n -1) =√ 0,8125541 5(5 – 1 ) =√ 0,040627705
30
=0,201563153 Jadi konstanta pegas tersebut adalah k = ( k ± ∆k ) = ( 11,599 ± 0,201563153 ) Kesalahan relatif konstanta pegasnya yaitu := ∆k x 100%k = 0,201563153 x 100%11,599 = 0,017377632 x 100% = 1,7377632 % Dari hasil analisis data percobaan diatas, didapatkan hasil yang berbeda-beda tergantung dari besarnya gaya yang diberikan pada pegas tersebut. Yaitu : 1. Panjang awal pegas (lο(1)) adalah 0,1m setelah diberi massa 0,05kg, panjang pegas akhir(l1(1))menjadi 0,14m sehingga pertambahan pajang pegas(x1) adalah 0,04m. 2. Panjang awal pegas (lο(2)) adalah 0,1m setelah diberi massa 0,06kg, panjang pegas akhir(l1(2)) menjadi 0,15m sehingga pertambahan pajang pegas(x2) adalah 0,05m. 3. Panjang awal pegas (lο(3)) adalah 0,1m setelah diberi massa 0,07kg, panjang pegas akhir(l1(3)) menjadi 0,16m sehingga pertambahan pajang pegas(x3) adalah 0,06m. 4. Panjang awal pegas (lο(4)) adalah 0,1m setelah diberi massa 0,08kg, panjang pegas akhir(l1(4))menjadi 0,168m sehingga pertambahan pajang pegas(x4)adalah 0,068m. 5. Panjang awal pegas (lο(5)) adalah 0,1m setelah diberi massa 0,09kg, panjang pegas akhir(l1(5)) menjadi 0,18m sehingga pertambahan pajang pegas(x5) adalah
31
0,08m.Dari data tersebut maka dapat dicari besarnya gaya ( F ) yang diberikan pada pegas dengan menggunakan rumus F = w = m . g dan besarnya konstanta pegas dengan menggunakan persamaan (1.b), yaitu : 1. Besar gaya ( F1 ) yang diberikan adalah 0,49N, sehingga konstanta pegasnya (k1) adalah 12,25. 2. Besar gaya ( F2 ) yang diberikan adalah 0,588N,sehingga konstanta pegasnya (k2) adalah11,76. 3. Besar gaya ( F3 ) yang diberikan adalah 0,686N, sehingga konstanta pegasnya (k3) adalah 11,43. 4. Besar gaya ( F4 ) yang diberikan adalah 0,784N, sehingga konstanta pegasnya (k4) adalah 11,53. 5. Besar gaya ( F5 ) yang diberikan adalah 0,882N, sehingga konstanta pegasnya (k5) adalah 11,025.
32
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian, analisa dan perhitungan pada bab sebelumnya bisa didapatkan data-data dan kesimpulan sebagai berikut :
Dengan adanya penemuan alat pengupas sabut kelapa secara manual lebih memudahkan petani-petani kelapa karena mereka lebih menghemat tenaga dan waktu untuk membuka sabut kelapa.
Perubahan panjang suatu pegas berbanding lurus dengan gaya tarik atau gaya tekan yang di berikan pada pegas tersebut.
Semakin berat beban yang digunakan semakin besar pula konstanta pegasnya.
Jika sebuah pegas ditarik oleh gaya yang besarnya tidak melebihi batas elastisitas pegas, pegas tersebut bertambah panjang sebanding dengan besarnya gaya maka mempengaruhi pegas tersebut
Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding luirus dengan gaya tariknya.
5.2 Saran Saran dari penulis untuk kemajuan Tugas Akhir ini antara lain sebagai berikut : Untuk mendapatkan hasil pemotongan yang maksimal hendaknya beban tekanan pada pegas yang diberikan harus lebih besar. Letakkan kelapa pada posisi yang sempurna agar supaya kelapa tersebut bisa langsung membela dengan sempurna.
33
DAFTAR PUSTAKA Suhardiko, landasan sabut kepala, Erlangga: Jakarta,1988 Mochtar, Macam-macam besuk gaya baut dan mur, pengajaran tinhkat menengah 2008 Yuyi, Beban pegas teknik pada konstruksi, Tarsito : bandung, 2005 Giancoli, Menggambar mesin, Prentice Hall Inc : New York, 2001
34
