Pengaruh Putaran Dan Jarak Langkah Penekanan Terhadap Kapasitas Produksi Mesin Pres Batako (Muhyin dan Didik Setyiawan)
PENGARUH PUTARAN DAN JARAK LANGKAHPENEKANAN TERHADAP KAPASITASPRODUKSI MESIN PRES BATAKO Muhyin1,Didik Setyiawan2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya
ABSTRACT Adobe as a building material to build a house, have a sizeable market. One village Nogosari, Kec.ngadirojo, Kab. Pacitan, from the results of field surveys in the brick-making process is still very less effective, so as to enhance the economy of citizens who are farmers rainfed and productive time work only 4 months. Dihasilkanpun brick production capacity is small enough that 300 pieces / 8 hours. To increase the capacity it needs to be developed and applied the appropriate technology, so the idea the author to replace conventional production tools are still with vibro brick pressing machine that uses a gasoline engine propulsion. In this case the authors analyze lap and suppressive measures the distance to the wall in the mold, which aims to increase production capacity and get the best quality. In this study analyzed the round and suppressive measures the distance to the wall in the mold of the production capacity in a pressing machine combining brick with round and suppressive measures the distance to the wall in a mold with different variables and testing each - each 3 times. Wherein rotation of analysis and distance divariabelkan as follows rotation 5000 rpm, 4600 rpm, 4000 rpm and a distance of 30 mm, 25 mm, 20 mm. Analysis of the data and the results of the testing showed that the best maximum capacity of 240 units / h at 5000 rpm rotation and a distance of 30 mm Keywords ; brick, vibro (vibration), press (emphasis), capacity. I. PENDAHULUAN Batako sebagai salah satu bahan bangunan untuk mendirikan rumah, memiliki pasaran yang cukup besar, sebab orang akan membutuhkan tempat tinggal baru sebagai efek dari bertambahnya jumlah penduduk.Batako dipilih karena berfungsi sama halnya dengan batu bata.Salah satu desa Nogosari, Kec.ngadirojo, Kab. Pacitan, warga masyarakatnya bermata pencaharian sebagai petani tadah hujan waktu produktif kerja 4 bulan. Sehinnga untuk mencukupi kebutuhan sehari hari warga masyarakat berusaha membuat batako. Dalam proses pembuatannya disana masih menggunakan proses konvensional yaitu dengan menggunakan cetak manual yang dipukul sehingga produksi kurang maksimal. Banyak kendala dan kelemahan yang didapat dalam proses pembuatan secara konvensional, diantaranya membutuhkan waktu dan tenaga yang sangat banyak yang mengakibatkan meningkatnya biaya produksi, kapasitas yang dihasilkanpun cukup kecil yaitu 300 buah/8jam. Melihat banyaknya kendala dan kelemahan yang didapat maka saya akan membuat sebuah prototype mesin press batako dengan tenaga motor listrik ataupun dengan motor bensin, dengan merubah penekanan yang masih konvensional dirubah menjadi penekanan mekanik mesin press, agar dapat meningkatkan kapasitas dan mendapatkan kualitas sesuai dengan yang diharapkan. Keterbatasan jumlah produksi dapat di atasi dengan menggunakan mesin yang berbasis pres
mekanik. Pada proses pembuatan batako dengan menggunakan mesin pres batako dapat meningkatkan hasil produksi 2000 buah/8jam kerja. Pada bagian ini kami melakukan inovasi mengganti proses yang selama ini manual (konvensional) menjadi mesin dengan menggunakan mekanisme pres mekanik mesin yang dapat meningkatkan hasil produksi batako tradisional yang digunakan hanya bisa menghasilkan 300buah/8jam kerja, dengan menggunakan mesin pres batako tersebut dapat meningkatkan produksi batako menjadi 1000 buah/8jam kerja di desa Nogosari, Kec.ngadirojo, Kab. Pacitan. Berdasarkan kegiatan selama pengamatan seperti tersebut diatas maka penulis berupaya membantu warga dalam melakukan peningkatan produksi home industri yang lebih baik dan mampu meningkatkan permintaan pasar tanpa mengurangi kualitas dan kuantitas batako. Pengertian Batako. Batako merupakan salah satu alternatif bahan dinding yang murah dan relatif kuat. Batako terbuat dari campuran pasir , semen dan air yang di press dengan ukuran standard. Pembuatan batako yang selama ini dikerjakan secara manual, kini telah ditinggalakan dan diganti dengan proses pembuatan dengan mesin. Batako yang diproduksi bahan bakunya terdiri dari pasir , semen dan air dengan perbandingan 75 : 20 : 5. Perbandingan komposisi bahan baku ini adalah sesuai dengan Pedoman Teknis yang
16
dikeluarkan oleh Departemen Pekerjaan Umum tahun 1986. Adapun proses produksi batako adalah sebagai berikut : 1) Pasir diayak untuk mendapatkan pasir yang halus. 2) Pasir yang diayak dan semen diaduk sampai rata atau dengan menggunakan mesin pengaduk dan setelah rata ditambahkan air. 3) Adonan pasir , semen dan air tersebut diaduk kembali sehingga didapat adukan yang rata dan siap dipakai. 4) Adukan yang siap dipakai ditempatkan di mesin pencetak batako dengan menggunakan sekop dan di atasnya boleh ditambahkan pasir halus hasil ayakan. 5) Dengan menggunakan lempengan besi khusus tersebut dipress/ ditekan sampai padat dan mekanisme tekan pada mesin cetak. 6) Batako mentah yang sudah jadi tersebut kemudian dikeluarkan dari cetakan dengan cara mengangkat tuas pengungkit matras/cetakan, sehingga batako keluar dari cetakan. 7) Berikutnya palet diangkat dengan hati-hati sehingga batako mentah tersebut keluar dari alat cetaknya. 8) Proses berikutnya adalah mengeringkan batako mentah dengan cara diangin-anginkan atau dijemur di bawah terik matahari sehingga didapat batako yang sudah jadi.
Mesin ini sangat mudah digunakan sehingga sangat cocok untuk pemula atau yang sedang ingin mengembangkan usaha. Desain dengan sederhana akan tetapi memiliki kualitas yang sangat baik. Pengoperasian serta perawatannya sangatlah mudah. Proses produksi batako adalah sebagai berikut: 1. Pasir diayak untuk mendapatkan pasir yang halus bebas dari kerikil kasar / besar. 2. Pasir dan semen diaduk atau di mixer/manual sampai homogen dan setelah rata ditambahkan air dan terus diaduk. 3. Adukan yang siap dicetak dimasukan ke pencetak mesin pencetak batako dengan menggunakan alat bantu sekop dan di atasnya boleh ditambahkan pasir halus hasil ayakan (bergantung pada jenis produk batako yang akan dibuat). 4. Setelah adukan dimasukan press sampai tingkat kepadatan yang diinginkan 5. Batako yang sudah jadi tersebut kemudian dikeluarkan dari cetakan (molding ) Selanjutnya adalah mengeringkan batako mentah dengan cara diangin-anginkan atau di jemur di bawah terik matahari sehingga didapat batako/ paving jadi.
Hasil produksi batako sebelum dipasarkan harus menjalani pengujian mutu yang meliputi : a. Pengujian ukuran dan tampak luar b. Pengujian daya serap c. Pengujian kuat tekan Pemanfaatan Mesin Press Batako Pada umumnya mesin press batako merupakan hal yang tidak asing di dunia industri pengrajin batako , proses pembuatan batako dengan cara press merupakan improvement dari pembuatan batako dengan proses manual, yaitu dengan cara ditumbuk di dalam cetakan batako. Hal ini memicu proses pembuatan batako manual menjadi lama dan kurang efisien , karena memerlukan tenaga manusia yang besar dan melakukan penumbukan satu per satu untuk menghasilkan suatu batako. Dengan dibuatnya mesin press batako tersebut diharapakan dapat mempermudah proses kerja pencetakan batako dan meningkatkan jumlah produksi batako. Cara Kerja Mesin Dalam Proses Pengepresan. Cara kerja mesin ini menggunakan sistim getar yang di gerakan oleh dinamo 3 HP atau menggunakan motor bakar 6,5 - 7,5 HP. Mesin ini dapat digunakan untunk memproduksi batako, bata tela, dan grassblock. Cara kerja : bahan dimasukan ke dalam lubang cetakan kemudian digetar agar bahan menjadi padat dan di bantu dengan menggunakan gravitasi drop agar hasil menjadi maksimal.
Alat Pres Batako vibro. Gaya Yang Terjadi Pada Mesin Pres Batako. Pada gerak melingkar beraturan, lintasan benda berbentuk lingkaran dan besarnya kecepatan tetap, tetapi perubahan arahnya tergantung waktu. Bila benda bergerak melingkar pada suatu putaran maka ada percepatan centripental yang terjadi dan arahnya menuju pusat lingkaran dan gaya sentrifugal yang arahnya berlawanan dengan gaya centripental.
17
Pengaruh Putaran Dan Jarak Langkah Penekanan Terhadap Kapasitas Produksi Mesin Pres Batako (Muhyin dan Didik Setyiawan) Gaya Sentripetal dan Gaya Sentrifugal. 𝞪
) Dimana : = percepatantangensial ( ⁄ ) = kecepatan linier (m/s ) = jari – jari (m) = kecepatan sudut (rad/s) n = jumlah putaran (rpm) F = Gaya Sentripetal atau Sentrifugal bandul (newton ) M = massa ( kg) 𝞪 v r Gambar 2.5 Gerak Melingkar Dengan : Maka :
Dimana : 𝞪=percepatan centrifugal v = kecepatan linier r = jari – jari = kecepatan sudut n = jumlah putaran Arah vector percepatan selalu menuju pusat lingkaran dan tegak lurus denganvector kecepatan. Pada setiap gerak melingkar yang mempunyai massa selalu terdapat gaya sentripental yang arahnya ke pusat lingkaran dan selalu bernilai positive. Sedangkan gaya sentrifugal adalah arahnya selalu menjauhi lingkaran dan bernilai negative. Karena arah vector gaya sentripental dan gaya sentrifugal saling berlawanan maka jika gaya sentripental bernilai positive dan gaya sentrifugal bernilai negative, begitupun sebaliknya. Sedangkan kecepatan tangensial akan tegak lurus dengan gaya sentrifugal dan arahnya mengikuti arah putaran. Semua bendayang bergerak melingkar dengan kelajuan linier tetap selalu memiliki gaya sentripental, tetapi tidak memiliki gaya tangensial karena gaya tangensial hanya dimiliki benda yang bergerak melingkar yang mengalami perubahan kelajuan linier.
Gaya Tekan. Gaya tekan normal adalah gaya yang diberikan oleh lantai (bidang) pada benda. Arah gaya tekan normal selalu tegak lurus terhadap bidang (baik bidang horisontal maupun bidang miring). Gaya normal timbul akibat dari gaya berat benda ( ⁄ tekan ) yang menekan lantai. m ( /s ) (m) (rad/s) (rpm)
Gaya tekan pada matras Daya Untuk memindahkan atau menggerakan suatu benda membutuhkan daya. Karena daya motor yang direncanakan untuk mesin pres batako adalah daya nominal motor penggerak dengan beban puntir, maka daya dapat dicari dengan rumus metris berikut. Mt =
besar gaya tangensial (Ft) adalah: Mt = Ft . r
Mt Ft = r
Gambar 2.6
Dimana : Mt = Moment Torsi ( N m ) = daya yang direncanakan (watt) m = massa (kg) r = jari jari lintasan bandul (m) ⁄ = kecepatan sudut ( T = waktu ( s)
18
Puli Puli V-belt merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. Bentuk puli adalah bulat dengan ketebalan tertentu, di tengah-tengah puli terdapat lubang poros (gambar 2.6). Puli pada umumnya dibuat dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30, dan adapula yang terbuat dari baja.
Getaran Getaran (oscillation) adalah sebuah bentuk gerak karena mempunyai maasa dan elastisitas. Pada getaran bandul yang menggoyang tempat penggetar pada keempat sisi landasan cetakan batako sebagai pengepres batako.
Gambar. 2.10Getaran benda bebas Perkembangan yang pesat dalam bidang penggerak pada berbagai mesin yang menggunakan motor listrik telah membuat arti sabuk untuk alat penggerak menjadi berkurang. Akan tetapi, sifat elastisitas daya dari sabuk untuk menampung kejutan dan getaran pada saat transmisi membuat sabuk tetap dimanfaatkan untuk mentransmisikan daya dari penggerak pada mesin perkakas.
Mesin dan simpangan pegas akan bertambah besar sehingga konstanta pegas akan berubah nilainya. Persamaan gerak getaran diturunkan dari hukum newton II dan hukum hoken dengan formulasi : F = k.x =m r = X=
Keuntungan jika menggunakan puli : 1) Bidang kontak sabuk-puli luas, tegangan puli biasanya lebih kecil sehingga lebar puli bisa dikurangi. 2) Tidak menimbulkan suara yang bising dan lebih tenang. (Sularso, 2004)
Sedangkan pegas yang akan dipasang pada mesin pres ada empat pegas yang dipasang paralel pada keempat sudut mesin sebagai penyangga dan penahan goyangan mesin, maka konstanta eqiuvalen pegas total adalah: =
Rumus perhitungan puli antara lain untuk menentukan perbandingan transmisi sesuai dengan putaran yang akan divariasikan (Sularso, 1994): 1) Perbandingan transmisi
Dimana :
n1 d 2 n2 d1 Dengan :
n1 = putaran poros pertama (rpm) n 2 = Putaran poros kedua (rpm)
d1
= diameter puli penggerak (mm) = diameter puli yang digerakan (mm)
= Gaya Sentrifugal bodi mesin pada pegas( newton) r = jari jari lintasan bodi mesin (m) ⁄ = kecepatan sudut ( k = konstanta pegas ⁄ x = panjang simpangan pegas ( m ) = panjang pegas setelah regangan (m) = panjang pegas sebelum regangan (m) M = massa mesin + massa matrial di dalam mesin ( kg ) = konstanta pegas total ( ⁄ ) urutan konstanta pegas yang berjumlah 4 pegas.
Puli 1 dan puli 2
Kapasitas produksi mesin batako. Kapasitas produksi mesin pres batako adalah banyaknya produksi mesin pres batako dalam memproduksi batako yang di pengaruhi dari putaran dan waktu getaran pengepresan. Berdasarkan Hasil data dilapangan dalam menentukan kapasitas produksi batako ( Q ) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
19
Pengaruh Putaran Dan Jarak Langkah Penekanan Terhadap Kapasitas Produksi Mesin Pres Batako (Muhyin dan Didik Setyiawan) teori yang didapat setelah itu dilakukan pembahasan dan menarik kesimpulan. Dimana : Q = Kapasitas Produksi Batako ( unit / jam ) u = produk batako ( unit ) t = waktu ( Jam ) Berdasarkan Hasil Perhitungan (teoritis) dalam menentukan kapasitas mesin pres batako ( Q ) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : Q = 60
m
Adalah kapasitas per menit. Kalau satu jam dikalikan 60. Jadi ; Q = ( 3600
/m
Q = ( 3600
)/m
Q = (3600
⁄
) / kg
Dimana : Q = Kapasitas Produksi Batako ( unit / jam ) v = volume batako = massa jenis adonan batako = waktu( detik ) = massa batako( kg )
⁄
Efisiensi Proses pres batako Proses pengepresan disebut optimal jika nilai efisiennya semakin mendekati 100 %.Sehingga dapat ditentukan semakin banyak batako yang di cetak, maka semakin tinggi efisiensi yang didapat. Sebaliknya semakin sedikitbatako yang di cetak dari proses pengepresan, maka semakin rendah efisiensi yang didapat. Besarnya efektivitas prototype pengepresan dapat dicari dengan persamaan : ηs =
x 100 %
Dimana : ηs : Efisiensi pengepresan (%) Qinput: Kapasitas Awal sebelum dipres ( Qoutput : Kapasitas Akhir setelah dipres (
). ).
METODEPENELITIAN Metode penulisan yang dipakai dalam mengerjakan penelitian ini adalah studi pustaka, sehingga ada beberapa referensi yang dibutuhkan untuk mendukung terselesainya penelitian ini dan studi lapangan yaitu penulis melakukan kegiatan penelitian dan pengamatan di lapangan. Setelah mendapatkan hasil penelitian dan pengamatan di lapangan kemudian melakukan proses metode kuantitatif melalui perhitungan –perhitungan dari dasar
HASIL DAN PEMBAHASAN N o
Putaran & Jarak
Waktu
Putaran
Jarak
(Detik)
(Rpm)
5000 5000 5000
(mm) 30 30 30
5,12 5,14 5,32
5000
30
5,19
5000 5000 5000
25 25 25
6,07 6,45 6,22
232 230 230
5000
25
6,24
230
5000 5000 5000
20 20 20
9,34 9,14 9,26
210 210 210
5000
20
9,24
210
4600 4600 4600
30 30 30
7,32 7,54 7,43
224 220 220
4600
30
7,43
222
4600 4600 4600 4600
25 25 25
8,09 8,17 8,31
218 216 216
25
8,19
216
4600 4600 4600 4600
20 20 20
10 10,54 10,27
206 204 204
20
10,27
204
4000 4000 4000 4000
30 30 30
9,06 8,59 9,10
212 214 212
30
8,91
212
4000 4000 4000 4000
25 25 25
9,54 9,47 9,51
208 210 208
25
9,50
209
4000 4000 4000 4000
20 20 20
11,23 11,43 11,33
200 198 198
20
11,33
198
1 n1Jr1 2 n1Jr1 3 n1Jr1 Rata – Rata 1 n1Jr2 2 n1Jr2 3 n1Jr2 Rata – Rata 1 n1Jr3 2 n1Jr3 3 n1Jr3 Rata – Rata 1 n2Jr1 2 n2Jr1 3 n2Jr1 Rata – Rata 1 n2Jr2 2 n2Jr2 3 n2Jr2 Rata – Rata 1 n2Jr3 2 n2Jr3 3 n2Jr3 Rata – Rata 1 n3Jr1 2 n3Jr1 3 n3Jr1 Rata – Rata 1 n3Jr2 2 n3Jr2 3 n3Jr2 Rata – Rata 1 n3Jr3 2 n3Jr3 3 n3Jr3 Rata – Rata
Kapasitas (unit/jam) 240 240 236 238
TABELHasil Pengujian Prototype
20
300 250 200 150 100 50 0
Jarak20 mm Jarak 25 mm Jarak 30 mm 4000
4600
5000
(rpm)
Grafik Pengaruh Putaran dan Jarak terhadap Kapasitas dari hasil pengujian. Kapasitas dari Hasil Perhitungan Secara Teoritis. Q = ( 3600
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
)/m
Massa jenis batako 2325 ⁄ Volume batako adalah volum balok dikurangi 3 kali volume prisma. ⁄ ⁄
4,000 4,600 5,000 GrafikPengaruh Putaran terhadap Kapasitas Secara Teoritis. berdasarkan hasil perhitungan secara teoritis menunjukkan putaran tertiggi pada putaran 5000 rpm kapasitasnya sebesar 240unit /jam, hal ini disebabkan karena tiap proses cetak batako menghasilkan 2 buah batako sekaligus. Dari hasil pengujian dilapangan dengan hasil perhitungan secara teoritis terdapat persamaan semakin tinggi putaran bandul penggetar maka semakin tinggi pula kapasitas yang dihasilkan, terdapat pula perbedaan dari hasil perhitungan hal ini disebabkan pada perhitungan secara teoritis tidak terungkap bahwa waktu penggantian palet satu ke palet yang lain tidak bisa sama. Efisiensi Proses Pengepresan Batako.
Putaran (n) : 5000, 4600, 4000rpm. Massa batako : ⁄ Kg (tiap 1 unit batako)
Unit (u). Dalam satu kali pengepresan batako menghasilkan 2 unit batako.
Kapasitas mesin pres batako (Q) Untuk putaran 5000 rpm Q = ( 3600
ηs =
x 100 %
Output adalah Banyaknya kapasitas cetak mesin batako dalam hasil pengujian. Input adalah kapasitas mesin pres batako dalam mengepres 250 unit = 5,721669 untuk adonan batako. Putaran 5000 rpm Qinput = 250unit/jam = 250 unit =
) / 12,6294
=
5,721669 Qoutput
= 239 unit/jam = 250 unit =
= 239unit/jam 5,469915 Untuk putaran 4600 rpm Q = ( 3600
) /12,6294
= = 232 unit/jam Untuk putaran 4000 rpm Q = ( 3600 ) / 12,6294 =
ηs = ηk =
x 100 % x 100 % = 95,6%
Putaran4600 rpm Qinput = 250unit/jam = 250 unit = 5,721669
= 210 unit/jam Qoutput
= 232 unit/jam = 250 unit = 5,309709
21
Pengaruh Putaran Dan Jarak Langkah Penekanan Terhadap Kapasitas Produksi Mesin Pres Batako (Muhyin dan Didik Setyiawan)
ηs = ηk =
x 100 % x 100 % =92,8 %
Daryono, 1985, Ikhtisar Praktis Teknik Mesin I, Bandung: Tarsito. Krar, S.F., 1986, Teknologi of Machine Tools, Singapura: McGraw Hill Book Co.
Putaran 4000 rpm Qinput = 250unit/jam = 250 unit =
Nieman, G., 1992, Elemen Mesin Jilid 1, Jakarta: Erlangga.
5,721669
Nagpal, G.R., 1995, Machine Design, New Delhi: Khana Publisher.
Qoutput
= 210 unit/jam = 250 unit = 4,806202
ηs = ηk =
x 100 % x 100 % = 84%
Shigley, Josep E. & Mitchell, Larry D., 1995, Perencanaa Teknik Mesin Jilid I dan Jilid II, Jakarta: Erlangga. Sularso, 1984, Elemen Mesin, Bandung: Institut Teknologi Bandung. Supriyadi, IK., 1986, Bandung: Amico.
Ilmu
Bangunan
Gedung,
Syafarudin Siregar, 1996, Mekanika Fluida, Bandung: FPTK IKIP. Takeshi Sato, G., (alih bahasa : N. Sugiarto H.), Menggambar Mesin Menurut Standar ISO, Jakarta: Pradnya Paramita. Grafik Efisiensi
http//:en.wikipidia.com/wiki/batako http//:en.scrib.com/mesin/batako
KESIMPULAN Dari hasil analisa data yang didapat dari pengamatan lapangan dan perhitungan maka di dapat kesimpulan sebagai berikut ; 1. Putaran mesin yang digunakan untuk menggetarkan bandul penggetar yang divariasikan 5000,4600,4000 rpm yang terbaik pada putaran 5000 rpm dengan kapasitas terbaik yang dihasilkan sebesar 240 unit/jam. 2. Jarak penekanan antara landasan getar dinding matras yang divariasikan 30,25,20, mm yang terbaik ada pada jarak 30 mm dengan kapasitas terbaik yang dihasilkan sebesar 240 unit/jam.
zainun achmad,Elemen Mesin 1 cetakan kedua reflika aditama bandung 2006
DAFTAR PUSTAKA Wahyudi, johan, 2013, analisa pengaruh putaran dan gaya pembebanan bandul terhadap kapasitas produksi pada mesn sifter Ramses y huta hean, mekanisme dan dinamika mesin(edisi revisi),2010, Amstead, B.H., Begenan, M.L. & ostwld, P.F, 1991, Teknologi Mekanik, Jakarta: Gelora Aksara Pratama.
22
