PERANCANGAN MESIN PENGGILING TANAH LIAT Abdi Kurniawan1), Wenny Marthiana2), Edi Septe3) Jurusan Teknik Mesin-Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Padang 2017 Kampus III: Jl. Gajah Mada. No 09.Olo Nanggalo Padang 25143 E-mail :
[email protected]
Abstrac Lempung atau tanah liat dalah partikel material berkerangka dasar silika yang berdiameter kurang dari 4 mikrometer. Lempung mengandung leburan silika dan alumunium yang halus.Unsur-unsur ini,silikon, oksigen, dan alumunium adalah unsur yang paling banyak menyusun kerak bumi. Lempung terbentuk dari proses pelapukan batuan silika oleh asam karbonat dan sebagian dihasilkan dari aktivitas panas bumi. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan:Merancang alat penggiling tanah liat yang dapat menghasilkan permukaan tanah liat lebih halus. Perancangan Komponen dan Fungsi alat.Adapun komponen -komponen yang terdapat dalam mesin penggiling tersebut adalah sebagai berikut Perancanaan Poros Penggiling Rol penggilng yang berfungsi untuk menggiling material yang masuk kedalam bak penampung Perancanaan perhitungan daya motor Perencanaan Poros Poros berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui putaran mesin ke komponen yang di gerakkan pada mesin penggiling.Perencanaan Bak Penampung(Hopper)Bak Penampung berfungsi sebagai penampung sementara bahan yang akan digiling dan tempat masuk bahan yang akan digiling. Setelah melakukan pengolahan data dan perencanaan, Perencanaan Alat Penggiling Tanah Liat ini menggunakan motor penggerak dapat disimpulkan bahwa :Dengan menggunakan Mesin penggiling dapat membuat tanah liat lebih halus dan liat.Material menjadi halus dan liat akibat terjadi pengepresan oleh rol penggiling yang ditransmisikan oleh puli dan sabuk dari motor penggerak. Hasil yang dirancang Daya yang diperlukan untuk menggiling tanah liat adalah 7,9 kw Gaya yang diperlukan untuk menggiling tanah liat menggunakan 2 rol penggiling adalah 39600 N,Untuk memuat 50 kg tanah liat rancang bak penampung dengan panjang 50cm lebar 40cm menghasilkan tinggi minimal bak penampung 4cm dengan volume 8130 cm³. Maka untuk mengantisipasi supaya tanah liat tidak tumpah saat d giling dirancang tinggi bak penampung ny 8 cm.Rol PenggilingDiameter:267,4 mmTebal: 6,9 mmDiameter dalam: 253,6 mmPanjang: 600 mm. Kata kunci : tanah liat,perancangan mesin penggiling tanah liat
Abstract Loam or clay particles dalah basic skeleton silica material with a diameter of less than 4 micrometers. The clay-containing fused silica and aluminum halus.Unsur-elements, silicon, oxygen, and aluminum are elements that make up most of the earth's crust. Clays formed from the weathering of silica by carbonic acid and partially produced from geothermal activity. This research was conducted with the aim of: Designing clay grinder that can produce finer clay surface. Component Design and Function alat.Adapun component-component contained in the grinding machine is as follows Planing shaft Roll Grinders that serves to grind the material into the container vessel Planing motors power calculation Planning shaft serves to forward power through the rev the engine to component which in be moved on the machine grinder.Planing Sump (Hopper) Sump serves as a temporary container of material to be milled and the incoming material to be milled. After performing data processing and planning, Planning Tool Grinder Clay uses the motor can be concluded that: By using a grinding machine can make finer clay and clay liat.Material becomes smooth and occurs due to the pressing by the roller
grinder transmitted by pulleys and belts of the motor. Results were designed power needed to grind the clay is 7.9 kw force needed to grind the clay using a 2 roller mill is 39600 N, To load 50 kg clay design container vessel with a length of 50cm width 40cm high yield minimal sump 4cm with a volume of 8130 cm³. So to anticipate that the clay does not spill when the designed height d milling container vessel ny 8 cm.Rol PenggilingDiameter: 267.4 mmTebal: 6.9 mmDiameter in: 253.6 mmPanjang: 600 mm. Keywords: clay, clay grinding machine design 1. Pendahuluan Kerajinan tembikar di Indonesia dikenal dengan istilah tembikar atau keramik. Gerabah yang dihasilkan oleh masyarakat Indonesia berupa barang pecah belah seperti tempayan, periuk, belanga, guci, kendi, pot bunga dan celengan. Kerajinan yang terbuat dari tanah liat masih banyak diminati, karena bentuknya yang khas/unik dan inspiratif, seperti kerajinan gerabah. Bahkan penemuan guci untuk menyimpan makanan pada zaman Romawi kuno. Teknik pembuatan tembikar pada saat itu sangat terbatas dan sederhana. Pertama-tama tanah liat disiram air hingga basah merata. Setelah itu, tanah liat didiamkan selama satu hingga dua hari. Lalu tanah liat digiling agar lebih rekat dan liat. Selanjutnya dilakukan peroses pembentukan dan Proses akhir dari pembuatan tembikar adalah pembakaran suhu rendah dengan menggunakan jerami atau sabut kelapa. Sampai saat ini seni pembuatan gerabah masih bertahan di beberapa daerah di Indonesia, terutama di desa-desa. Teknik pembuatannya pun masih sederhana dan tradisional. Tujuan dari pembuatan gerabah ini pun masih hanya untuk keperluan masyarakat sehari-hari, yaitu benda-benda praktis, dan sampai saat ini peroses perkembanganya peroduk yang dihasilkanya pun juga semakin beragam. Selain tembikar yang dibuat secara tradisional, ada pula gerabah yang sudah dibuat dengan memerhatikan efek seni.Tembikar tersebut merupakan gerabah modern yang dikelola secara profesional. Kualitas barang yang dihasilkan pun dapat dibanggakan. Cara penggilingan yang dilakukan masyarakat di desadesa yaitu masih secara manual. Penggilingan manual dilakukan dengan cara menginjak-injak tanah liat ini bertujuan untuk mendapatkan tanah liat yang ulet dan halus, ini membuat waktu dan tenaga yang di gunakan kurang evsien. 2. Tinjauan Tanah liat 2.1 Devinisi tanah liat Lempung atau tanah liat dalah partikel material berkerangka dasar silika yang berdiameter kurang dari 4 mikrometer. Lempung mengandung leburan silika dan alumunium yang halus. Unsur-unsur ini, silikon, oksigen, dan alumunium adalah unsur yang paling banyak menyusun kerak bumi. Lempung terbentuk dari proses pelapukan batuan silika oleh asam karbonat dan sebagian dihasilkan dari aktivitas panas bumi. Pengertian Gerabah
Gerabah adalah bagian dari keramik yang dilihat berdasarkan tingkat kualitas bahannya. Namun masyarakat ada mengertikan terpisah antara gerabah dan keramik. Ada pendapat gerabah bukan termasuk keramik, karena bneda benda keramik adalah benda benda pecah belah permukaannya halus dan mengkilap seperti porselin dalam wujud vas bunga, guci, tegel lantai dan lain lain. Sedangkan gerabah adalah barang barang dari tanah liat dalam wujud seperti periuk , belanga, tempat air, ddl. Untuk memperjelas hal tersebut dapat ditinjau dari beberapa sumber berikut ini. Sedangkan menurut Malcolm G. Mc Laren dalam Encyclopedia Americana (1996) disebutkan keramik adalah suatu istilah yang sejak semula diterapkan pada karya yang terbuat dari tanah liat alami dan telah melalui perlakuan pemanasan pada suhu tinggi (http://makalahgerabah.html). Keramik gerabah adalah benda yang terbuat dari tanah liat plastis yang mudah dibentuk menggunakan tangan dengan suhu pembakaran sekitar 1000°c. Keramik gerabah tradisional biasanya hanya dibuat dari tanah lempung setempat ditambah pasir atau kapur dengan suhu pembakaran di bawah 1000°c. Gerabah yang dibakar dengan suhu di bawah 1000°c disebut gerabah lunak, dibakar pada suhu 1000°c disebut gerabah keras, dan yang dibakar dengan suhu 1200° disebut gerabah padat (Mulyadi Utomo, 2007: 22-23). Perbedaan tinggirendahnya suhu pembakaran bisa dijadikan dasar dalam mengetahui kualitas suatu jenis gerabah. Menurut Suwardono (2002: 28), pembakaran 1000°c merupakan suhu pembakaran yang ideal bagi produk gerabah, sementara pembakaran di bawah suhu 1000°c menghasilkan gerabah berkualitas rendah. Ciri kualitas hasil bakaran yang baik dan tidak baik dapat dikenali melalui bunyi gerabah setelah dibakar (nyaring atau tidak), warna (mengkilap atau kusam muda) struktur dan tekstur gerabah itu (kasar, rapuh, berpori sehingga tidak kedap air atau sebaliknya halus, keras, dan tidak berpori). Dari beberapa penjelasan mengenai pengertian gerabah di atas, dapat disimpulkan bahwa gerabah merupakan kerajinan tradisional yang berbahan baku tanah liat yang kemudian dibentuk baik menggunakan alat manual (tangan) atau menggunakan alat putar, setelah itu dibakar pada suhu 1000°c. Adapun teknik-teknik yang biasanya digunakan oleh pembuat gerabah atau keramik antara lain; 1. Teknik Lempeng (Slabing) Teknik lempeng (slabing) merupakan teknik yang digunakan untuk membuat benda gerabah berbentuk
kubistis dengan permukaan rata. Teknik ini diawali dengan pembuatan lempengan tanah liat dengan menggunakan rol kayu penggilas. Setelah menjadi lempengan dengan ketebalan tertentu yang sama, lalu kita potong dengan pisau atau kawat sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Selanjutnya, kita dapat membuat menjadi bentuk kubus atau persegi. Kemudian, tahap akhir diberi hiasan dengan cara ditoreh pada saat tanah setengah kering. 2.Teknik.Pijat.(Pinching) Teknik pijat (pinching) merupakan teknik membuat keramik dengan cara memijat tanah liat langsung menggunakan tangan. Tujuan dari penggunaan teknik ini adalah agar tanah liat lebih padat dan tidak mudah mengelupas sehingga hasilnya akan tahan lama. Proses pijat dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut. ∑ ∑ ∑
Ambil segumpal tanah liat plastis. Tanah liat tersebut diulet-ulet dan dipijit-pijit dengan ibu jari sambil dibentuk sesuai dengan bentuk benda yang diinginkan. lalu Haluskan menggunakan kuas atau kain halus.
3. Teknik Pilin (Coiling) Teknik pilin (coiling) adalah cara membentuk tanah liat dengan bentuk dasar tanah liat yang dipilin atau dibentuk seperti tali. Cara melakukan teknik ini adalah segumpal tanah liat dibentuk pilinan dengan telapak tangan. Ukuran dan panjang tiap pilinan disesuaikan dengan kebutuhan yang diinginkan. Kemudian, pilinan tanah liat tersebut disusun secara melingkar sehingga menjadi bentuk yang diinginkan. Tiap susunan ditekan dan ditambahkan air supaya menempel. 4.Teknik.Putar.(Throwing) Teknik Putar (throwing), merupakan cara pembuatan gerabah dengan menggunakan alat bantu berupa subang pelarik atau alat putar elektrik. Teknik putar umumnya menghasilkan benda berbentuk bulat atau silindris. Cara melakukan teknik ini adalah dengan mengambil segumpal tanah liat yang plastis dan lumat. Setelah itu, taruhlah tanah liat di atas meja putar tepat di tengah-tengahnya. Lalu, tekan tanah liat dengan kedua tangan sambil diputar. Bentuk tanah liat sesuai dengan bentuk yang diinginkan. 5.Teknik.Cetak.Tekan.(Press) Teknik cetak tekan dilakukan dengan menekan tanah liat yang bentuknya disesuaikan dengan cetakan. Teknik ini dilakukan untuk mendapatkan hasil dengan waktu yang cepat. 6.Teknik.Cor.atau.Tuang Teknik cor atau tuang digunakan untuk membuat gerabah dengan menggunakan acuan alat cetak. Tanah liat yang digunakan untuk teknik ini adalah tanah liat cair. Cetakan ini biasanya terbuat dari gips. Bahan gips digunakan karena gips dapat menyerap air lebih cepat sehingga tanah liat menjadi cepat kering. 2.2 Proses Kerja Mesin Giling Tanah Liat
2.2.1
lainya. Ini disebabkan oleh fungsinya untuk dimanfaatkan menggiling tanah liat agar tanah liat yang masih ada campuran batu-batu kecil dapat digiling dan juga menjadikan tanah liat menjadi lebih rekat dan liat. Adapun komponen -komponen yang terdapat dalam mesin penggiling tersebut adalah sebagai berikut:
Prinsip Kerja
Dasar kerja mesin penggiling cukup sederhana, biladi bandingkan dengan mesin penggiling yag
2.2.2
a. Rol penggilng yang berfungsi untuk menggiling material yang masuk kedalam bak penampung. b. Poros berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui putaran mesin ke komponen yang di gerak’an pada mesin penggiling. c. Sabuk V-belt berfungsi untuk mentransmisikan tenaga dari suatu poros ke poros lain melalui pulli dengan kecepatan putaran yang sama tau berbeda. d. Pulli berfungsi untuk memindahkan daya dari satu poros ke poros lain dengan alat bantu sabuk. e. Bantalan berfungsi sebagai penumpu dan meneruskan putaran poros. f. Bak Penampung berfungsi sebagai penampung sementara bahan yang akan digiling dan tempat masuk bahan yang akan digiling. Langkah kerja mesin giling
Adapun langkah kerja dari mesin penggiling tanah liat ini adalah sebagai berikut : a. Engkol mesin penggerak yang berputar searah jarum jam. b. Lalu naikan putaran mesin. c. Masukan material yang hendak di giling kedalam bak penampungan. d. Secara perlahan maka material akan masuk diantara dua bauah rol yang berputar. e. Dan material yang sudah melewati rol penggiling akan keluar hasil dari gilingan itu. 3.1 Metodologi perancangan
komponen yang di gerak’an pada mesin penggiling.
Mulai
d. PerencanaanBakPenampung(Hopper) Bak Penampung berfungsi sebagai penampung sementara bahan yang akan digiling dan tempat masuk bahan yang akan digiling.
Study literatur
-
Data Survey Pengolahan Data
4. perencanaan mesin penggiling tanah liat PERENCANAAN MESIN PENGGILING TANAH LIAT
Perancanaan -Motor Penggerak -ElemenMesin (Sabuk/VBelt,Puli,Bantalan,Poros,baut, Rol penggiling) Salah Gambar Kerja
Benar SELESAI
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perancangan 3.1. Waktu dan Tempat Perencanaan alat ini dilakukan pada bulan juli 2016 yaitu mengevaluasi Serta mengumpulkaan informasi dan data data perencanaan alat sampai bulan agustus 2016.dan data perhitungansekitar bulan agustus 2016 sampai januari 2017,perencanaan alat dilakukan di labor proses produksi di kampus IIIUniversitas Bung Hatta. 3.2. Perancangan Komponen dan Fungsi alat. Adapun komponen -komponen yang terdapat dalam mesin penggiling tersebut adalah sebagai berikut: a. Perancanaan Poros PenggilingRol penggilng yang berfungsi untuk menggiling material yang masuk kedalam bak penampung b. Perancanaan perhitungan daya motor c. Perencanaan Poros Poros berfungsi untuk meneruskan tenaga melalui putaran mesin ke
Gambar 4.1 . mesin penggiling tanah liat Keterangan Gambar : 1.Bak Penampung 2. Rangka 3. Pully 4. Bearing 5. sabuk 6. Penyetel kerapatan rol 7. motor 8.Rol Penggiling 4.1 Perencanaan Poros Penggiling Pada perencanaan poros penggiling ini, perhitungan yag dilakukan antara lain :
ÿ Perhitungan gaya yang dibutuhkan untuk menggiling tanah liat a. Gaya Pemipih tanah
Gambar 4.2. rol penggiling Diketahui : σ = 5,50 kg/cm² A = P x L = 60 cm x 12 cm = 720 cm² σ = F/A F = σ. A = 5,50 kg/cm² x 720 cm² = 3960 kg Maka gaya yang diperlukan untuk menggiling tanah liat F = 3960 kg x g = 3960 kg/ x 10 m/s² = 39600 kg. m/s² Diketahui : σ (tegangan tekan tanah liat) = 5,50 kg/cm² A = luas penampang (cm²) F = gaya tekan ( N) g = gaya gravitasi bumi (10 m/s²) 4.2 Perencanaan Motor Penggerak P=F.V Dirancang 50 kg tanah dalam satu kali gilingan dalam waktu 2 menit Q = 50kg/2 = 25 kg/menit Q=m.v 25kg/menit = 50 kg . v V = = 2 m/s P=F.V 39600 N . 2 m/s = 79200 N.m/s(juole/s) = 7,9 Kw Diketahui Q = kapasitas tanah liat yang akan digiling ( kg/menit) M = massa tanah liat V = kecepatan (m/s) P = daya ( Joule/s) Jadi daya motor yang diperlukan untuk menggiling 50 kg tanah liat adalah 7,9kw Maka digunakan lah motor penggerak sebagi
berikut : ∑ Merek Motor : xxxxx ∑ Daya (P) : 7Hp ∑ Putaran (n) : 2600 rpm ∑ Net Weight : 72 Kg Untuk mendapatkan daya dalam Kw maka harus di kalikan dengan 0,735 ( Sumber : Dasar Perencanaan dan Elemen Mesin Sularso Hall 7). Sehingga daya motor yang dihasilkan oleh motor adalah : Daya (P) = 7 Hp x 0,735 = 5,145 Kw 4.3 Perencanaan Bak Penampung Bak penampung adalah wadah tanah yang anakn di peroduksi yang kemudian akan di giling oleh rol secara kontinyu.
Gambar 4.5. rancangan bak penampung
Untuk mengeetahui berat jens tanah liat dilakukan dengan metoda berikut : Ditimbang tahah liat, berat tanah liat = 800 gram Dan dibentuk persegi panjang dengan P x L x t P = 13 cm L= 5 cm t=2 cm Bj = = = = = 6,15 gr/cm³ Jadi untuk merancang volume bak penampung adalah Volume = = = = 8130 cm³ Jadi untuk kapasitas 50 kg tanah liat dengan berat jenis = 6,15 gr/cm³ Volume ruangnya = 8130 cm³ Dirancang P = 50 L = 40 t= = = = 4 cm jadi tinggi minimal bak penampung untuk memuat 50 kg tanah liat = 4 cmdan utuk mengantisipasi agar material tidak tumpah diasumsikan tinggi bak penampung = 8 cm 5.Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan Setelah melakukan pengolahan data dan perencanaan, Perencanaan Alat Penggiling Tanah Liat ini menggunakan motor penggerak dapat disimpulkan bahwa : a. Dengan menggunakan Mesin penggiling dapat membuat tanah liat lebih halus dan liat. b. Material menjadi halus dan liat akibat terjadi pengepresan oleh rol penggiling yang ditransmisikan oleh puli dan sabuk dari motor penggerak. c. Hasil yang dirancang 1. Daya yang diperlukan untuk menggiling tanah liat adalah 7,9 kw 2. Gaya yang diperlukan untuk menggiling tanah liat menggunakan 2 rol penggiling adalah 39600 N 3. Untuk memuat 50 kg tanah liat rancang bak penampung dengan panjang 50cm lebar 40cm menghasilkan tinggi minimal bak penampung 4cm dengan volume 8130 cm³. Maka untuk mengantisipasi supaya tanah liat tidak tumpah saat d giling dirancang tinggi bak penampung ny 8 cm 4. Rol Penggiling - Diameter : 267,4 mm - Tebal : 6,9 mm - Diameter dalam : 253,6 mm - Panjang : 600 mm 5.2 Saran Setelah melakukan Analisa dan perhitungan untuk merancang alat Penggiling Tanah Liat, menyarankan sebelum pembuatan alat sebaiknya lakukan perancangan komoponen-komponen untuk mengetahui ketahanan dan daya maksimu muntuk penggiling / komponen paling utama dan motor penggerak pada saat pengujian, agar tidak mengalami kegagalan dan pemilihan material komponen harus lebih kuat dari material yang akan digiling sesuai dengan hasil perancanaan.
DAFTAR PUSTAKA Agustinus Purna Irawan 20017, Diktat kuliah Mekanika teknik(statikastruktur) Erlangga 1989 Kekuatan bahan Terapan,Edisi Keempat,jakarta. https://www.ipapedia.web.id/2016/03/teknikpembuatan-gerabah http://www.google.co.id/search?q=sabuk/v-belt I Made Astika, DNK Putra Negara, Made Agus Susantika 2010 Jurusan teknik mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana, Cetakan Pasir, Robert C Juvinall and Kurt M.Marshek,Funda Mental Of Machinecomponent Design. Suga kiyokatsu dan Sularso,2004, Dasar peren Canaan dan pemilihan elemen mesin, Jakarta,Pradnya pramita. .
