PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

MESIN PRES HIDROLIK UNTUK MENGEPRES TEMBAKAU

TUGAS AKHIR Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh : Gani Purwanto NIM :085214002

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2012


HYDRAULIC PRESS MACHINE FOR PRESSING TOBACCO

FINAL PROJECT As partitial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department

by Gani Purwanto Student Number : 085214002

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2012






INTISARI

Saat ini, tembakau dapat dipakai sebagai obat-obatan. Tanaman ini tergolong jenis tanaman semusim, karena itu perlu penyimpanan supaya tidak kehabisan pada saat tidak musim tembakau. Oleh karena itu penelitian ini ditujukan untuk membuat mesin pres hidrolik sederhana yang dapat digunakan untuk pemampatan daun tembakau agar memudahkan dalam penyimpanannya. Akan tetapi kerapatan hasil pengepresan daun tembakau tidak boleh merusak tekstur tembakau. Karena itu penelitian ini ditujukan untuk mengetahui tentang tekanan dan kerapatan yang baik untuk daun tembakau. Selain itu penelitian ini ditujukan pula untuk mengetahui karakteristik mesin pres yang dibuat. Mesin yang dibuat adalah mesin pres hidrolik. Penelitian ini dilakukan dengan cara pengepresan bahan menggunakan mesin pres serta pengaturan tekanan sampai tujuh variasi, yaitu 20 kg/cm², 30 kg/cm², 40 kg/cm², 50 kg/cm², 60 kg/cm², 70 kg/cm²,dan 80 kg/cm². Data yang diambil dalam penelitian ini adalah tekanan terukur, tinggi tembakau pada saat

piston ditahan selama 2 menit, serta tinggi

tembakau setelah piston dinaikan. Hasil penelitian menunjukan bahwa tekanan yang baik untuk pengepresan daun tembakau berkisar dari 3 kg/cm² sampai dengan 7,5 kg/cm² dan kerapatan daun tembakau yang baik sekitar 550 kg/m³ sampai 670 kg/m³.

Kata Kunci : Tembakau , mesin pres hidrolik, tekanan pengepresan dan kerapatan.

ii


KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari, bahwa Penulis tidak dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tanpa campur tangan Tuhan. Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan sebagai wujud pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti kegiatan perkuliahan selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai penelitian kerapatan daun tembakau yang di pres oleh mesin pres hidrolis. Dalam Tugas Akhir tersebut, Penulis berencana untuk mengetahui dari kerapatan dari daun tembakau yang setelah di press dan kemampuan mesin bekerja. Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini juga melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, Penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1.

Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2.

Ir.PK. Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3.

Bapak Ir. Rines, M.T., dosen pembimbing Tugas Akhir.

4.

RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., dosen pembimbing akademik.

iii


`

iv


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL TITLE PAGE HALAMAN PENGESAHAN PERNYATAAN ………………………………………………………………..

i

INTISARI…..…………………………………………………………………..

ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................

iii

DAFTAR ISI …………………………………………………………………..

v

ISTILAH PENTING .........................................................................................

viii

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………….

ix

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………..

xi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang ……………………………………………………………

1

1.2

Rumusan masalah ...................................…………………………………

3

1.3

Tujuan ...…………………………………………………………………..

3

1.4

Manfaat ......................…………………………………………………….

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1

Pengertian hidrolik ........……………………………………………….....

5

2.2

Persamaan-persamaan dasar .................…………..………………………

10

2.3

Kerapatan ..........................………………………………………………..

16

v


2.4

Pompa hidrolik ..................………………………………………………..

16

2.5

Motor listrik ................................................................................................

19

2.6

Komponen-komponen kendali dalam sistem hidrolik .......................……

20

2.6.1

Directional control valve ................………………………….......

20

2.6.2

Pressure control valve ..................………………………..............

24

2.6.3

Flow control valve .................................………………………….

25

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1

Diagram alir penelitian ...............................................................................

27

3.2

Obyek penelitian ..................................................………………………...

28

3.3

Waktu dan tempat penelitian ......................................................................

28

3.4

Alat dan bahan .....................................................…………………………

28

3.5

Langkah percobaan ......................................................................................

38

3.6

Diagram alir ................…………………………………………………….

39

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1

Data hasil percobaaan .………………………………….............................

41

4.2

Perhitungan Karakteristik Mesin Dan Pengolahan Data ..................... ........

42

4.2.1

Luas silinder dan batang piston …………………………………....

42

4.2.2

Laju aliran yang dibutuhkan oleh pompa ….........………...……….

43

4.2.3

Kecepatan piston pada saat turun dan naik ……………………......

43

4.2.4

Daya motor yang dibutuhkan ….......................……………………

44

4.2.5

Perhitungan tekanan yang diterima bahan …………………………

45

vi


4.2.6

Perhitungan volum ...............……………………………………..

46

4.2.7

Perhitungan kerapatan ....................................................................

46

4.3

Hasil perhitungan ……….........…………………………..………………

46

4.4

Grafik hasil perhitungan ………………………………………............…

49

4.4.1

Grafik untuk mengetahui selisih tinggi tembakau ……………….

49

4.4.2

Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres …………….

51

BAB V

PENUTUP

5.1

Kesimpulan ……………………………………………………………….

55

5.2

Saran ...……………………………………………………………………

56

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………….

57

LAMPIRAN .......................................................................................................

59

vii


DAFTAR ISTILAH Simbol

Keterangan

P

Tekanan (kg/cm2 )

F

Gaya (kg)

A

Luas penampang (cm2 )

Q

Laju aliran (liter/menit)

V

Volume (liter)

t

Waktu (menit)

v

Kecepatan (cm/detik)

ρ

Kerapatan (kg/cm3 )

m

massa (kg)

VD

Volumetric Displacement (cm3 )

n

Kecepatan putaran poros (rpm)

viii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Aliran di dalam pipa untuk menjelaskan persamaan Kontinuitas

11

Gambar 2.2

Dua bejana untuk menjelaskan hukum Pascal ...........................

13

Gambar 2.3

Aliran laminer ..........................................................................…

15

Gambar 2.4

Aliran turbulen ……...................................…………………......

16

Gambar 2.5

Klasifikasi pompa ……................................................................

17

Gambar 2.6

Pompa roda gigi dengan roda gigi internal...................................

18

Gambar 2.7

Roda gigi external …………………………………...............….

19

Gambar 2.8

Directional control valve …..…………………………....………

20

Gambar 2.9

Katup pengatur aliran ...............…………………………………

21

Gambar 2.10 Two-way valve ...............…………………………………..........

22

Gambar 2.11 Four-way valve ...............………………………………….........

23

Gambar 2.12 Pressure relief valve ......................................................………..

24

Gambar 2.13 Flow control valve …...........................................……………….

25

Gambar 3.1

Diagram alir langkah- langkah penelitian ..........…………………

27

Gambar 3.2

Mesin pres hidrolik ............................................…………………

28

Gambar 3.3

Konstruksi mesin hidrolik ...........................................………......

29

Gambar 3.4

Silinder dan piston ..............................................................……..

30

Gambar 3.5

Motor listrik .........................................................................….....

30

Gambar 3.6

Kontaktor .........................................................................….........

31

Gambar 3.7

Sekering .........................................................................…...........

31

Gambar 3.8

Over load relai .........................................................................….

31

ix


Gambar 3.9

Panel listrik ....................…..............…………………………….

31

Gambar 3.10 Relai relai valve ................................………………………....…

32

Gambar 3.11 Presure gauge ................................................................................

32

Gambar 3.12 Pompa roda gigi external .........................……………………….

33

Gambar 3.13 Pipa pada sistem hidrolik ......……………………………………

34

Gambar 3.14 Tangki ...........................................................................................

34

Gambar 3.15 Strainer ............………………….…………………....................

35

Gambar 3.16 Piston ...................................…………………………………….

36

Gambar 3.17 Limit switch …...............................................................................

36

Gambar 3.18 Directional control valve .........………………………………….

37

Gambar 3.19 Kotak cetak ...................................................................................

37

Gambar 3.20 Aliran posisi nol ……………………............................................

39

Gambar 3.21 Aliran posisi piston turun ..........…………………………………

39

Gambar 3.22 Aliran posisi piston naik ….……………………………………..

40

Gambar 4.1

Grafik selisih tembakau dengn berat bahan 2 kg ……………….

49

Gambar 4.2

Grafik selisih tembakau dengan berat bahan 4 kg ……………...

50

Gambar 4.3

Grafik selisih tembakau dengan berat bahan 6 kg........................

51

Gambar 4.4

Grafik hubungan kerapatan dan tekanan dengan berat bahan 2 kg

52

Gambar 4.5


53

Gambar 4.6


54

x


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1

Bahan tembakau dengan berat 2 kg ....................…………………

41

Tabel 4.2

Bahan tembakau dengan berat 4 kg ..…………………………......

41

Tabel 4.3

Bahan tembakau dengan berat 6 kg ................……………………

42

Tabel 4.4

Data hasil perhitungan untuk bahan 2 kg posisi piston mengepres

47

Tabel 4.5


47

Tabel 4.6


47

Tabel 4.7

Data hasil perhitungan untuk berat bahan 2 kg posisi piston naik

48

Tabel 4.8


48

Tabel 4.9


48

xi


BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Sekarang ini tanaman tembakau banyak kegunaannya, diantaranya sebagai

protein anti kanker, melepaskan gigitan lintah, obat diabetes, anti radang, pemeliharaan kesehatan ternak, dan lain sebagainya. (Sumber:http://laporanipa. wordpress.com/2012/05/27/manfaat-tembakau/). golongan

tanaman

semusim.

Dalam

dunia

Tanaman

tembakau

pertanian

tergolong

termasuk tanaman

perkebunan, tetapi bukan merupakan kelompok tanaman pangan. Dari tanaman tembakau yang paling banyak dimanfaatkan adalah daunnya, sedangkan buahnya dimanfaatkan untuk ditanam kembali. Tanaman tembakau telah dikenal oleh masyarakat kira–kira lima abad yang lalu,

yaitu sejak diketemukan pertama kali oleh Columbus pada tahun 1492.

Sebelum Columbus, sebenarnya tanaman tembakau telah dikenal oleh suku Indian Arawak di Kepulauan India Barat. Cortez pada tahun 1519 menemukan tembakau pada suku Azatek yang di jumpai di Meksiko, Amerika Tengah. Suku-suku tersebut mengunakan

daun tembakau kering. Tembakau ini dikembangkan pada

pertengahan ke-16 ( Makfoeld,1994 ). Daun

tembakau

juga

banyak

dimanfaatkan

untuk

kalangan

ibu-ibu.

Biasanya ibu-ibu dipedesaan mengunakan daun tembakau sebagai susur dan tembakau yang sering digunakan seperti tembakau rajangan, yang untuk penguat gigi supaya tidak cepat keropos.

1


2

Tanaman tembakau dari proses penanaman hingga panen membutuhkan waktu kurang lebih sekitar 6 bulan. Setelah proses pemanenan daun tembakau, cara pengolahannya dengan cara dijemur dengan mengunakan sinar matahari hingga daunnya kering. Ada juga proses pengolahannya dengan cara dipotongpotong terlebih dahulu lalu dijemur hingga daun tembakau kering. Setelah proses pengeringan semua daun tembakau dimasukan kedalam proses pengovenan agar daun tembakau dapat disimpan dalam jangka waktu yang lama. Mesin hidrolik dirancang untuk membantu petani tembakau dalam proses pengepakan. Sebelum adanya mesin hidrolik cara pengepakan daun tembakau mengunakan mesin pres manual yang digerakan oleh tenaga manusia. Dengan sulitnya mencari tenaga kerja maka dari itu perancang

membuat mesin pres

hidrolik supaya dapat membantu petani dalam proses pengepakan daun tembakau. Mesin hidrolik dirancang dengan tekanan maksimal 100 kg/cm². Cara proses pengepresan dengan mengunakan mesin hidrolik yaitu daun tembakau di masukan kedalam kotak cetak hingga penuh, setelah daun tembakau penuh lalu mesin hidrolik bekerja dengan cara pengepresan hingga padat. Lalu setelah daun tembakau padat di dalam kotak cetak, kotak cetak kembali di isi dengan daun tembakau dan dipadatkan kembali. Cara tersebut dilakukan kembali hingga daun tembakau memenuhi kotak cetakan. Setelah daun tembakau di pres, lalu daun tembakau di ikat agar daun tembakau tidak lepas dan kembali mengembang. Hal ini dilakukan pada kalangan petani menengah keatas yang menanam tembakau sekalian dengan pengolahannya di lakukan sendiri, dan dipengepul-pengepul tembakau yang biasanya mengunakan mesin pres untuk dikirim kepabrik-pabrik


3

ataupun tembakau yang akan disimpan di tempat penyimpanan harus dipes terlebih dahulu daun tembakaunya, supaya efisien tempat penyimpananya. Daun tembakau dapat tidak dipres tetapi dengan cara ditumpuk dan diikat saja. Tetapi daun tembakau menjadi tidak efesien dalam pengepakannya. Biasanya hal ini dilakukan pada petani kalangan kecil yang tidak mempunyai mesin pres. Oleh karena itu mesin pres hidrolik ini dimasudkan untuk memberikan alternatif bagi petani tembakau dalam pengepakan daun tembakau dan sekaligus sebagai tugas akhir. 1.2

Rumusan Masalah 1.

Dibutuhkan mesin pres tembakau untuk memudahkan dalam proses pengepakan.

2.

Tidak tersedianya tenaga kerja untuk mengepres tembakau dengan mesin manual.

1.3

Tujuan 1. Membuat mesin pres hidrolik untuk pengepresan daun tembakau. 2. Mengetahui karakteristik dari mesin pres tembakau. 3. Mengetahui

hubungan

tekanan

pengepresan

dengan

densitas

atau

kerapatan hasil pengepresan daun tembakau dan mengetahui kerapatan yang baik dalam pengepresan daun tembakau.


1.4

4

Manfaat 1. Mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh pada perkuliahan, khususnya pada mata kuliah hidrolik dan pneumatik. 2. Mesin pres yang dibuat dapat dimanfaatkan oleh petani dalam proses pengepakan daun tembakau. 3. Perancang lebih mengetahui dan mendalami cara kerja hidrolik.


BAB II DASAR TEORI

2.1

Pengertian hidrolik Pada

pembangkitan, fluida

dasarnya

hidrolik

pengendalian,

bertekanan.

dan

pnumatik

adalah

teknologi

mengenai

dan pentransmisian daya dengan menggunakan

Dalam sistem berdaya

fluida

dirancang

khusus

untuk

melakukan usaha yang dilakukan oleh fluida bertekanan yang diberikan kedalam sebuah silinder atau motor fluida. Umumnya sistem berdaya fluida terbagi menjadi dua sistem yaitu : a.

Sistem hidrolik Medium yang digunakan dalam sistem hidrolik adalah zat cair (air, minyak mineral, minyak sintetik dan lain-lain) sebagai fluidanya.

b.

Sistem pneumatik Medium yang digunakan dalam sistem pnumatik adalah gas (udara, oksigen, nitrogen) sebagai fluidanya.

Daya fluida dikatakan sebagai otot otomatis karena mempunyai empat katagori keunggulan utama yaitu : a.

Mudah dan akurat dalam pengendaliannya. Hanya dengan tuas-tuas sederhana dan tombol-tombol tekan. Seorang operator sistem berdaya fluida dapat dengan cepat memulai, menghentikan, mengubah kecepatan dan menyalurkan gaya-gaya yang akan memberikan daya yang diingankan.

5


b.

6

Mampu melipat gandakan gaya. Sisitem berdaya fluida (tanpa memakai rodagigi, puli dan tuas-tuas yang merepotkan) dapat melipatkan gaya dengan mudah dan efisien.

c.

Memberikan gaya atau torsi yang tetap. Hanya

sistem

berdaya

fluida

yang

mempunyai

kemampuan

menyediakan gaya atau torsi yang tetap (konstan) yang tidak terpengaruh oleh perubahan kecepatan. d.

Sederhana, aman dan ekonomis. Umumnya sistem berdaya fluida menggunakan sangat sedikit bagian yang bergerak dibandingkan dengan sistem mekanis dan listrik, sehingga sistem-sistem ini lebih mudah untuk dirawat dan dioperasikan dengan aman, terpadu dan sangat dapat diandalkan.

Bila di pandang dalam segi kelebihan-kelebihan lainya pengunaan sistem berdaya fluida meliputi : 1.

Gerakan aktuatornya dapat dibalikan sewaktu-waktu.

2.

Memiliki perlindungan otomatis terhadap beban lebih.

3.

Memiliki kendali kecepatan yang dapat divariasikan secara halus, dan

4.

Mempunyai rasio daya persatuan berat yang tinggi dibandingkan dengan sumber daya lain.

Dalam sistem hidrolik ini juga mempunyai fungsi-fungsi tentang fluida hidrolik, diantaranya :


a.

7

Fluida mempunyai fungsi-fungsi primer misalnya: 1. Memindahkan daya (memindahkan tekanan dan gerakan) 2. Memberikan isyarat untuk kendali.

b.

Sebagai fungsi-fungsi sekunder misalnya : 1. Melumasi komponen-komponen yang berputar dan bertranslasi untuk meminimalkan terjadinya gesekan dan keausan. 2. Memindahkan panas dari lokasi sumber terjadinya panas ke reservoir. 3. Mengangkut partikel-partikel ke filter. 4. Melindungi permukaan-permukaan dari serangan-serangan zat kimia, khususnya penyebab korosi.

Dalam mengunakan fluida hidrolik juga harus mengetahui syarat-syaratnya berdasarkan : 1.

Berdasarkan fungsinya a. Memiliki karakteristik sebagai pelumas terbaik. b. Viskositasnya tidak rentan terhadap temperatur dan tekanan. c. Konduktivitas kalor bagus. d. Koefesien pemuaiannya rendah. e. Modulus bulknya besar.

2.

Dari nilai ekonominya a. Murah. b. Stabilitas termal dan kimia serta penuaan yang terjadi harus lambat → (siklus kerja berlangsung lama).


3.

8

Dari segi keamanan a. Memiliki titik nyala yang tinggi atau dalam kondisi operasi tidak menyala sama sekali. b. Zat kimia yang terkandung bersifat netral (sama sekali tidak agresif terhadap semua material yang tersentuh). c. Tidak berkecenderungan mengikat udara dan menimbulkan busa atau buih.

4.

Pengaruh bagi lingkungan a. Tidak membahayakan lingkungan. b. Tidak beracun.

Dalam mesin pres hidrolik ini banyak perangkat atau alat yang digunakan untuk membantu jalannya dalam sistem hidrolik. Dalam sistem hidrolik ini perlunya mengunakan alat-alat penyuplainya. Sistem hidrolik terdapat komponenkomponen pokok yang diperlukan. Komponen tersebut terbagi menjadi enam yaitu : 1.

Motor listrik Motor listrik atau motor bakar biasanya digunakan untuk menjalankan/mengerakan pompa supaya fluida dapat mengalir ke dalam tabung hidrolik.

2.

Katup-katup Untuk mengendalikan arah, tekanan dan laju aliran cairan. Dimesin ini mengunakan presure. Presure dalam mesin pres hidrolik, berfungsi untuk mengatur tekanan. Dalam mesin pres mini


9

sebagai contoh saja, jadi hanya mengunakan presure dengan mampu menekan maksimal 100 kg/cm². Beda dengan mesin pres hidrolik yang ada dalam pabrik yang mampu dengan menekan lebih dari 100 kg/cm². 3.

Tangki ( reservoir atau bak penampung ) Dalam sistem hidrolik,

tangki digunakan untuk menyimpan

cairan, yang biasanya minyak hidrolik. Tangki yang terdapat dalam mesin ini, hanya untuk membuang atau menampung fluida yang digunakan sebagai bahan dari jalannya hidrolik. 4.

Pompa Untuk memaksakan cairan mengalir masuk kedalam sistem. Pompa ini bekerja untuk memompa cairan fluida yang ada dalam tangki dan di alirkan ke dalam silinder hidrolik.

5.

Aktuator (silinder & motor hidrolik) Untuk mengonversikan energi cairan kedalam gaya atau torsi mekanisme untuk melakukan suatu pekerjaan tertentu.

6.

Pipa-pipa Pipa dalam hidrolik digunakan untuk membawa cairan dari satu lokasi ke lokasi lainya. Pipa ini terbuat dari pipa besi, tetapi ada juga yang memakai slang karet yang pejal. Dalam mesin jaman era terbaru

ini

biasanya

mengunakan

mengunakan pipa besi lagi.

slang

karet

sudah

tidak


2.2

10

Persamaan-persamaan dasar 1.

Konversi Energi Hukum konversi energi adalah energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Total energi sama dengan energi potensial ditambah dengan energi kinetik. Energi potensial terbentuk karena disebabkan oleh dua faktor yaitu: a. Energi potensial yang disebabkan oleh ketinggian fluida Energi potensial yang disebabkan oleh ketinggian fluida adalah energi yang tersimpan didalam sekumpulan fluida yang terletak pada suatu ketinggian yang diukur dari sebuah bidang referensi. b. Energi potensial yang disebabkan oleh tekanan fluida Energi potensial yang disebabkan oleh tekanan fluida adalah energi yang tersimpan didalam sekumpulan fluida yang memiliki berat dan memiliki tekanan.

2.

Persamaan Kontinuitas Jika fluida dalam pipa yang diameternya berubah, volume yang sama akan mengalir dalam waktu yang sama, seperti yang di tunjukan dalam Gambar 2.1.


11

V1 V2 Q2

Q1

Gambar 2.1 Aliran didalam pipa untuk menjelaskan persamaan Kontinuitas

Jika tidak ada fluida yang ditambahkan atau terbuang, maka laju aliran di lokasi 1 dan 2 tetap sama. Laju/debit aliran berubah : (2-1) dengan : Q

: laju aliran dalam liter/menit

V

: volume dalam liter

t

: waktu dalam menit

Volume

(2-2) A

: Luas penampang

s

: jarak panjang

Digunakan dalam

(2-3)

Kecepatan

(2-4)

dengan

(2-5)


12

Dapat dihasilkan : Persamaan Kontinuitas

(2-6)

Laju aliran dalam pompa (2-7) 3.

Hukum Pascal a. Tekanan akibat gaya luar (hukum Pascal) Jika sebuah gaya F bekerja pada fluida tertutup melalui suatu permukaan A, maka akan terjadi tekanan pada fluida. Tekanan tergantung dari gaya yang bekerja tegak lurus atas permukaan dan luas. (2-8) dengan : p

= Tekanan ( dalam bar )

F

= Gaya ( dalam Newton )

A

= Luas penampang ( dalam cm²)

Tekanan bekerja ke semua arah dan serentak, jadi tekanan disemua tempat sama. Hukum ini berlaku selama gaya tarik bumi dapat diabaikan, yang semestinya ditambahkan dalam perhitungan sesuai dengan tinggi zat cair. Seperti yang ditunjukan dalam Gambar 2.2.


13

F1 A1

A2

F2

Gambar 2.2. Dua bejana berhubungan untuk menjelaskan hukum Pascal b. Perpindahan gaya hidrolik Bentuk tangki bukan merupakan salah suatu faktor yang penting karena tekanan dapat bekerja ke semua sisi dan besarnya sama. Untuk dapat bekerja dengan tekanan, yang berasal dari gaya luar. Tekanan dalam sistem ini selalu tergantung dari besarnya beban dan permukaan efektif. Artinya tekanan dalam sistem meningkat sampai dapat mengalahkan hambatan yang gerakannya berlawanan dengan gerakan fluida. c. Prinsip perpindahan tekanan Dua buah torak dengan ukuran penampang yang berbeda A1 dan A2

yang

ditempatkan

di

dalam

dua

silinder

yang

saling

berhubungan dan berisi zat cair. Bila penampang A1 menerima tekanan P1 , maka pada torak besar bekerja gaya sebesar (2-9) Gaya ini diteruskan ke torak kecil Yang akan menyebabkan tekanan pada penampang torak kecil


14

(2-10) (2-11) Berdasarkan hubungan-hubungan di atas, maka tekanan pada torak kecil dapat dihubungkan dengan tekanan pada torak besar. (2-12) d. Rugi-rugi energi akibat gesekan Jika fluida dalam keadaan diam tidak bergerak, maka tekanan di depan, di dalam dan di belakang throttle atau secara umum dalam sebuah saluran adalah sama. Jika fluida mengalir dalam sebuah sistem,

maka

gesekan

akan

mengakibatkan

panas.

Dengan

demikian, sebagian dari energi berubah dalam bentuk energi panas, artinya kerugian tekanan. Energi hidrolik tidak dapat dipindahkan tanpa kerugian. Besar kerugian akibat gesekan tergantung dari : a. Panjangnya saluran pipa b. Kekasaran dinding pipa c. Banyaknya belokan pada pipa d. Diameter pipa e. Kecepatan aliran fluida


15

e. Konfigurasi-konfigurasi aliran Konfigurasi

aliran

dan

juga

kerugian

akibaat

gesekan

berhubungan dengan diameter pipa dan kecepatan aliran pipa. Terdapat dua macam konfigurasi aliran : a. Aliran laminar Dalam aliran laminar partikel-partikel fluida sampai dengan kecepatan tertentu bergerak dalam lapisan yang seragam

dan

hampir

tidak

saling

mempengaruhi.

Gambar 2.3 menunjukan aliran laminer :

Gambar 2.3 Aliran laminer b. Aliran turbulen Jika kecepatan aliran bertambah, sedang diameter pipa sama, maka pada kecepatan tertentu perilaku aliran berubah. Aliran menjadi bertolak dan turbulen. Tiaptiap partikel bergerak tak tertur pada satu arah, tapi saling

mempengaruhi

satu

sama

lain

dan

saling

merintangi. Gambar 2.4 menunjukan aliran turbulen:


16

Gambar 2.4 Aliran turbulen (Sumber:http://www.np.edu.sg/biochemical_enginering/lectures/bioreact ) Aliran

turbulen

menimbulkan

hambatan

aliran dan

memperbesar rugi-rugi. Oleh karena itu aliran turbulen tidak diharapkan terjadi dalam sistem-sistem hidrolik. 1.3

Kerapatan Kerapatan suatu benda ditunjukan oleh perbandingan antara massa suatu

benda dengan volume benda tersebut. (2-13) dengan :

2.4

ρ

: kerapatan ( kg/cm3 )

m

: massa suatu benda ( kg )

V

: volume suatu benda (cm3 )

Pompa Hidrolik Pompa membutuhkan tenaga penggerak (electromotor) untuk dapat bekerja.

pada sistem hidrolik, pompa bekerja untuk menciptakan aliran fluida (untuk memindahkan volume fluida) dan memberikan gaya yang dibutuhkannya. Pompa menyedot fluida (biasanya dari tangki) dan mengalirkan keluar. Dari sana, fluida memasuki sistem mencapai piston dengan menggunakan tahanan pada


17

fluida, sebagai contoh piston dari silinder langkah yang menerima beban sehingga terjadi peningkatan tekanan fluida hingga cukup tinggi dalam mengatasi gayagaya tahanan. Tekanan pada sistem hidrolik tidak diciptakan oleh pompa hidrolik, melainkan terjadi dengan sendirinya karena tahanan yang berlawanan dengan arah aliran. Tinggi tekan fluida dilihat sebagai batang penghubung dimana pompa memberikan gaya yang diperlukan. Gambar 2.5 menunjukan klasifikasi dari pompa dan bermacam-macam pengeraknya :

Gambar 2.5 Klasifikasi pompa 1.

Pompa roda gigi dengan roda gigi internal Bagian utama pompa roda gigi adalah bentuk roda gigi yang umum

digunakan adalah seperti yang ditunjukan dalam gambar 2.6 sebuah rumah (1), dimana terdapat sepasang roda gigi yang bergerak (sedemikian rupa) dengan longgar dalam arah aksial dan radial sehingga unit tersebut praktis terendam minyak. Bagian penghisap dihubungkan dengan sistem hidrolik.


18

Roda gigi internal 2, bergerak sesuai arah panah menggerakan roda gigi external 3 pada arah yang sama. Putaran ini menyebabkan roda gigi terpisah sehingga rongga gigi menjadi bebas. Akibatnya terjadi tekanan negatif pada pompa sedangkan fluida pada tangki mempunyai tekanan atmosfir, sehingga fluida mengalir dari tangki ke pompa. Proses ini biasa disebut dengan hisapan pompa. Fluida mengisi ruang roda gigi hingga membentuk ruang tertutup dengan rumah dan elemen berbentuk sabit 4 selama gerakan selanjutnya didorong ke bagian tekan. Roda gigi sering rapat lagi dan mendorong fluida dari ruang roda gigi. Kedua roda gigi yang saling bersentuhan mencegah berbaliknya aliran dari ruang tekan ke ruang hisap.

Gambar 2.6 Pompa roda gigi dengan roda gigi internal (Sumber: http//www.pirate4x4.com/tech/PRHydro_Steering/index1.html) 2.

Pompa roda gigi dengan roda gigi external Pada kasus ini, dua roda gigi external akan saling kontak. Roda gigi 2

digerakan sesuai panah yang menyebabkan roda gigi 3 bergerak berlawanan.


19

Proses hisapan yang terjadi sama dengan jenis pompa roda gigi internal. Pada Gambar 2.7 menunjukan roda gigi external, yang gigi nya saling kontak.

Gambar 2.7. Roda gigi external (Sumber: http://cast.csufresno.edu/agedweb/agmech/graphics/toc.html) Fluida dalam ruang roda gigi 4 didesak keluar dan keluar dari celah roda gigi pada sisi tekan. Dari gambar potongan dengan mudah dapat dilihat roda gigi menutup celah-celahnya sebelum bagian itu jadi kosong. Tanpa mengurangi beban pada ruang yang tersisa, tekanan yang sangat tinggi dapat terjadi yang akan menyebabkan getaran keras pada pompa. Untuk itu dipasang lubang pengurang beban pada tempat ini yang terletak disamping blok-blok bantalan. Akibat tekanan tinggi, maka terbentuk fluida mampat yang masuk ke ruang tekan. 2.5

Motor listrik Motor listrik pada sistem hidrolik digunakan untuk mengerakan pompa agar fluida dapat mengalir ke sistem hidrolik. Dengan persamaan : (2-14) dengan : Q : laju aliran fluida dalam pompa (gbm) p : tekanan (psi)


2.6

20

Komponen komponen kendali dalam sistem hidrolik Kendali merupakan salah satu aspek penting dalam berdaya fluida. Tepat

tidaknya fungsi sebuah sistem secara menyeluruh ditentukan oleh benar tidaknya komponen-komponen sistem kendali yang digunakan. Sistem

berdaya

fluida

terutama

dikendalikan

dengan

menggunakan

komponen-komponen yang disebut katup-katup (valves). Pada dasarnya terdapat tiga jenis komponen kendali dalam sistem berdaya fluida: 2.6.1

Directional control valve Directional control valve (DCV) digunakan untuk mengatur aliran fluida, arah pergerakan dan posisi dari komponen-komponen yang dapat dilihat seperti pada Gambar 2.8 Katup ini dapat digerakan secara manual, mekanis, elektrik dan pneumatik.

Gambar 2.8. Directional control valve (Sumber: P.Croser, Festo Didactic, 1994, hal: 188) a. Check valve Jenis directional control valve yang paling sederhana dan termasuk one-way (DCV), karena hanya memungkinkan aliran bebas dalam satu arah dan menutup aliran dalam arah sebailknya.


21

Katup ini mempunyai sebuah pegas ringan untuk menahan klep (poppet) sehingga dalam posisi tertutup. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9. Katup pengatur aliran (Sumber: P.Croser, Festo Didactic, 1994, hal 201) Dalam aliran bebas biasanya diperlukan tekanan fluida sekitar 5 psi untuk mengatasi gaya pegas ini. Dalam arah aliran terblokir tekanan fluida akan membantu klep dalam menutup aliran b. Pilot-operated check valve Jenis directional control valve ini selalu memungkinkan aliran bebas dalam satu arah tetapi hanya membiarkan aliran dalam arah sebaliknya jika tekanan diberikan port tekanan pilotnya. Garis putus-putus dalam lambang menunjukan saluran tekanan pilot yang dihubungkan ke pilot presure port. Klep pada check valve ini mempunyai pilot piston yang dipasang pada tangkai klep dengan memakai sebuah mur. Pegas mempertahankan klep pada dudukannya (dalam kondisi fluida tak mengalir) dengan mendorong pilot piston.


Sedangkan

lubang

cerat

(drain port)

dipakai untuk

22

mencegah

timbulnya tekanan dibagian dasar piston. c. Two-way valve dan four-way valve Jenis-jenis DCV lainya adalah two-way valve (katup dua jalan) dan for way valve (katup empat jalan) yang digunakan untuk mengarahkan aliran yang masuk ke dalam katup menuju ke salah satu dari dua outlet port-nya. Kebanyakan DCV menggunakan sebuah spool geser untuk mengubah lintasan aliran yang melalui katup. Untuk posisi spool tertentu, sebuah konfigurasi lintasan aliran yang khas akan terbentuk dalam kutup. Directional control valve dirancang dengan dua posisi spool atau tiga posisi spool. Konfigurasi lintasan aliran untuk masing-masing posisi spool yang khas ditunjukan secara simbolik dengan empat persegi panjang (kadang disebut amplop (envelope)). Untuk two-way valve aliran dapat bergerak dalam dua cara yang bergantung pada posisi spool. Gambar 2.10 menunjukan aliran two-way valve. A

P

B

T

Gambar 2.10 Two-way valve a.

Posisi spool 1 Aliran dapat bergerak dari P ke B sebagaimana yang ditunjukan oleh garis lurus anak panah, port A dan T terblokir.


b.

23

Posisi spool 2 Aliran dapat bergerak dari P ke A, port B dan T terblokir. Sedangkan four-way valve aliran dapat bergerak dengan empat cara yang khas yang bergantung pada posisi spool. Gambar 2.11 menunjukan aliran four-way valve. A

P

B

T

Gambar 2.11 Four-way valve a. Posisi spool 1 Aliran dapat bergerak dari P ke A dan dari B ke T b. Posisi spool 2 Aliran dapat bergerak dari A ke T dan dari P ke B Four-way valve biasanya digunakan untuk mengendalikan silindersilinder hidrolik aksi ganda (double-acting hydrolic cylinder). Spool dari DCV dapat diposisikan secara : 1.

Manual,

2.

Mekanis,

3.

Dengan mengunakan pilot presure atau

4.

Dengan mengunakan selenoid listrik. Spool adalah batang silindris yang mempunyai land-land (bagian

berdiameter besar) yang dimesin sehingga dapat meluncurkan dalam


24

sebuah lubang bodi katup bersuaian rapat. Dari kelongaran radialnya kurang dari 0,001 inci. Alur-alur diantara land-land memberikan jalan aliran diantara portport, dan disini juga terdapat port tangki. Port tangki adalah port pada katup yang dihubungkan dengan pipa menuju (kembali) ketangki minyak hidrolik. 2.6.2

Presure relief valve Tipe presure relief valve yang paling banyak digunakan adalah

presure relief valve. Dalam presure biasanya terdapat katup normally closed yang berfungsi untuk membatasi tekanan sampai pada harga maksimum yang ditentukan dengan cara menyimpangkan aliran pompa kembali ke tangki. Dalam sebuah poppetnya juga ditahan diatas dudukannya di dalam katup dengan mengunakan pegas yang cukup kaku. Ketika tekanan sistem mencapai sebuah

nilai yang cukup

tinggi,

poppet

didesak

untuk

bergeser dari

dudukannya. Akan memungkinkan aliran melalui outlet menuju ke tangki selama tingkat tekanan yang tinggi tetap ada.

Gambar 2.12. Pressure relief valve (Sumber : Rines, 2001)


25

Dalam presure terdapat sekerup yang dipakai untuk menyetel gaya pegas

tersebut,

dan

akan

menentukan

berapa

tekanan

fluida

yang

memungkinkan spool mulai bergeser. Jika sistem hidrolik tidak memerlukan aliran maka semua aliran pompa akan kembalikan ke tangki melalui relai valve. Relai valve akan memberikan perlindungan terhadap beban lebih yang diterima aktuator dalam sistem. Maka dari itu salah satu fungsi relai valve adalah membatasi gaya atau torsi yang dihasilkan oleh silinder atau motor hidrolik. 2.6.3

Flow control valve Flow control valve (FCV) dipakai untuk mengatur kecepatan silinder-

silinder dan motor-motor hidrolik dengan cara mengendalikan laju aliran yang menuju ke aktuator-aktuator tersebut. Katup-katup nya sederhana, hanya sebuah orifis yang permanen atau needle valve yang dapat diatur. Needle valve dirancang agar dapat memberikan kendali aliran yang halus didalam pipa-pipa berdiameter kecil. Seperti pada Gambar 2.13:

Gambar 2.13. Flow control valve (Sumber: P. Croser, Festo Didactic, 1994, hal 219) katup

pengatur laju alirannya memiliki cakram berbentuk

meruncing atau tajam.

tirus


26

Dalam flow control valve terdapat dua jenis tipe dasar, yaitu : a) Non – Presure – Compensated b) Presure compensated Non-Pc dipakai bila tekanan–tekanan sistem relatif konstan dan kecepatan-kecepatan pengerak yang dihasilkan tidak terlalu penting. Katup-katup ini bekerja berdasarkan prinsip bawah aliran yang melalui sebuah orifis akan konstan jika tekanan turun (presure drop) yang terjadi konstan. Jika beban atas sebuah aktuator berubah secara signifikan, tekanan sistem akan berubah cukup besar. Dengan demikian laju aliran yang melalui FCV non-Pc akan berubah untuk setelan laju aliran yang sama.


BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian Langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian ini disajikan dalam diagram alir sebagai berikut : Mulai

Membuat atau mengerjakan tabung hidrolik

Merakit komponen-komponen mesin hidrolik

Menjalankan mesin dan mengambil data

Pengolahan data, dengan mengetahui kerapatan dari bahan

Selesai

Gambar 3.1 Diagram alir langkah-langkah penelitian

27


28

3.2 Obyek Penelitian Obyek dalam penelitian ini adalah pengepresan dengan berbagai variasi berat bahan dan tekanan yang diatur. Dengan dimulai dari tekanan rendah ke tekanan tinggi guna memperoleh kerapatan bahan yang dipres. 3.3 Waktu Dan Tempat Penelitian Proses pembuatan mesin hidrolik dimulai pada semester ganjil tahun ajaran 2010/2011 di bengkel las bubut Bumiayu- Jawa Tengah. Sedangkan pengambilan data penelitian dilakukan pada laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta pada semester genap tahun ajaran 2011/2012. 3.4 Alat Dan Bahan Model mesin pres hidrolik dapat dilihat pada gambar 3.2 dan kontruksinya dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.2 Mesin pres hidrolik


29

Komponen-komponen yang digunakan pada mesin pres hidrolik tembakau dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Gambar 3.3. Konstruksi mesin pres hidrolik Keterangan gambar : 1. Silinder

7. Tangki

2. Motor listrik

8. Strainer

3. Panel listrik

9. Piston

4. Pressure relief valve

10. Limit switch

5. Pompa

11. Directional control valve

6. Pipa

12. Kotak cetakan


30

Dalam mesin pres hidrolik ini ada beberapa komponen yang penting sebagai pengatur jalannya sistem, diantaranya : 1. silinder silinder hidrolik berfungsi sebagai rumah dari piston. Pemilihan silinder yang tepat untuk sistem hidrolik adalah mengunakan tipe doble acting cylinder. Tipe ini dipilih karena dalam silinder terjadi dua aliran fluida.

Gambar 3.4 Silinder dan piston 2. Motor listrik Motor listrik dalam sistem bekerja sebagai penggerak pompa hidrolik. Motor listrik yang digunakan seperti pada gambar 3.5. Motor listrik yang digukanan motor 3 phase dan daya 3 hp.

Gambar 3.5 Motor Listrik


31

3. Panel listrik Rangkaian listrik

yang terdapat dalam bok terdiri dari komponen-komponen

yang digunakan untuk menghubungkan dan mengatur jalannya arus listrik diantaranya: kontaktor, sekring, overload dan push button. Komponenkomponen tersebut dirangkai menjadi satu rangkaian. Seperti yang terdapat pada Gambar 3.9. Fungsi panel listrik untuk menghidupkan dan mematikan mesin serta menahan arus yang berlebih menuju motor sehingga tidak terjadi konsleting.

Gambar 3.6 Kontaktor

Gambar 3.7 Sekering

Gambar 2.8 Overload relai

Gambar 3.9 Panel Listrik


32

4. Pressure relief valve Pressure relief valve berfungsi untuk mengatur tekanan dengan harga tertentu sesuai dengan yang kita inginkan, maka dari itu dapat dilihat pada pressure gauge.

Gambar 3.10 Presurre relai valve

Gambar 3.11 Pressure gauge 5. Pompa Pompa memiliki fungsi untuk menciptakan aliran fluida (untuk memindahkan volume fluida) dan memberikan gaya yang dibutuhkannya. Pompa menyedot fluida (biasanya dari tangki) dan mengalirkan keluar. Dari sana, fluida memasuki sistem mencapai piston dengan menggunakan tahanan pada fluida.


Tekanan

pada sistem hidrolik

tidak

33

diciptakan oleh pompa hidrolik,

melainkan terjadi dengan sendirinya karena tahanan yang berlawanan dengan arah aliran. Sehingga dalam pengaplikasiaannya menggunakan pompa roda gigi. Pemilihan roda gigi dikarenakan memiliki system yang tidak rumit dan mudah didapatkan dengan biaya yang terjangkau. Pompa ini mengunakan pompa roda gigi external.

Gambar 3.12 Pompa roda gigi external 6. Pipa Pipa digunakan untuk mendistribusikan fluida dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Pipa umumnya terbuat dari pipa besi dan selang karet. Untuk sekarang ini mayoritas penggunaan pipa dalam industri menggunakan selang karet, karena lebih tahan lama dan tidak terjadi korosi. Tetapi dalam mesin ini menggunakan pipa besi, dikarenakan untuk menghemat biaya pembuatan mesin pres hidrolik.


34

Gambar 3.13 Pipa pada sistem hidrolik 7. Tangki Tangki digunakan untuk menyimpan persediaan oli sekaligus untuk proses pendinginan

(pembiasan

panas)

oli.

Sedapat

menampung semua oli pada sistem dan cadangannya.

Gambar 3.14 Tangki

mungkin

tangki

dapat


35

8. Strainer Strainer didalam sistem hidrolik berfungsi sebagai penyaring oli yang akan masuk ke komponen-komponen sistem hidrolik. Tujuan dari strainer supaya oli yang masuk bersih dan tidak ada kotoran yang bisa merusak dari komponen–komponen sistem hidrolik seperti pada dinding silinder yang mengakibatkan adanya goresan. Strainer ini terdapat dalam tangki dan dipasang pada pipa saluran masuk ke silinder hidrolik.

Gambar 3.15 Strainer 9. Piston Piston dalam sistem berguna untuk menggerakan cetakan pres naik maupun turun. Diameter kepala piston sendiri adalah 109,7 mm dan diameter batang piston adalah 60 mm. Kepala piston diberi lapisan kuningan seperti pada Gambar 3.16 supaya tidak merusak dinding silindernya, bila kepala piston tidak di lapisi dengan kuningan maka menimbulkan goresan pada dinding silinder. Hal ini dikarenakan pemakaian bahan yang sama antara silender dan kepala pistonnya. Piston digerakan oleh fluida yang mengalir didalam tabung hidrolik. Piston akan keluar bila fluida masuk dari atas tabung hidrolik dan


36

dari bawah tabung hidrolik fluida keluar. Sedangkan piston akan masuk bila fluida masuk dari bawah tabung hidrolik dan dari atas tabung hidrolik fluida keluar. Kepala piston Seal Lapisan kuningan

Batang piston

Gamabar 3.16 Piston 10. Limit switch Limit switch berfungsi sebagai pembatas jarak dalam pengepresan. Posisi limit switch berada pada jarak maksimal saat piston turun. Cara kerja limit switch yaitu piston bergerak turun untuk mengepres sampai jarak aman yang ditentukan, pada saat melewati jarak aman piston menyentuh limit switch maka secara otomatis mesin akan mati.

Gambar 3.17 Limit switch


37

11. Directional control valve Directional control valve berfungsi sebagai pengatur arah aliran fluida menuju ke sistem hidrolik. Seperti dilihat pada Gambar 3.18 bahwa terdapat handel untuk mengatur jalannya aliran. Piston akan turun bila handel ditekan ke bawah lalu aliran fluida akan menuju atas tabung hidrolik dan mendorong piston keluar. Sedangkan piston akan naik bila handel ditarik ke atas lalu aliran fluida menuju ke bagian bawah tabung dan mendorong piston masuk.

Gambar 3.18 Directional Control Valve 12. Kotak cetakan Kotak cetakan berbentuk persegi empat dengan ukuran dalam 25cm x 25cm sedangkan ukuran luar 30 cm x 30 cm. Kotak cetakan dapat terbuka atau terbelah menjadi 2 bagian seperti yang terlihat pada gambar 3.19. hal ini dibuat untuk mempermudahkan dalam pengambilan bahan setelah dipres.

Gambar 3.19 Kotak cetaka


38

3.5 Langkah Percobaan Pengambilan data ketinggian bahan setelah di pres dilakukan secara bertahap-tahap. Hal pertama yang dilakukan adalah mempersiapkan bahan yang akan di pres. Selanjutnya untuk pengambilan data memerlukan proses sebagai berikut : 1. Menimbang bahan yang akan di pres 2. Setelah bahan siap mesin mulai dihidupkan. 3. Mengatur tekanan dilakukan dengan cara mengatur pressure sampai mendapatkan tekanan yang ditentukan. 4. Masukan bahan yang telah ditimbang ke dalam cetakan 5. Setelah semua

siap mulailah mengepres dengan menurunkan handel

directional control valve sampai tekanan yang ditentukan. 6. Diamkan selama 2 menit pada posisi masih mengepres. 7. Setelah 2 menit buka kotak cetakan lalu catat ketinggiannya. 8. Lalu naikan handel untuk menaikan piston. 9. Catat ketinggian bahan yang telah di pres. 10. Ulangi langkah 3 sampai 9 sampai variasi tekanan ke tujuh. 11. Setelah langkah-langkah nya dilakukan semua matikan mesin dengan posisi piston naik/diatas.


39

1.6 Diagram aliran 1. Pada posisi nol atau hendel pada Directional control valve berada dalam posisi ditengah.

Gambar 3.20. Aliran posisi nol 2. Pada posisi piston turun atau hendel pada Directional control valve digerakan keposisi bawah.

Gambar 3.21. Aliran posisi piston turun


40

3. Pada posisi piston naik atau hendel pada Directional control valve digerakan keposisi atas.

M

Gambar 3.22. Aliran posisi piston naik


BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1

Data Hasil Percobaan Data hasil percobaan ditampilkan pada Tabel 4.1 untuk bahan tembakau

dengan berat 2 kg, Tabel 4.2 untuk berat 4 kg, dan Tabel 4.3 untuk berat 6 kg.

Tabel 4.1 Bahan tembakau dengan berat 2 kg

No 1 2 3 4 5 6 7

Berat Tekanan bahan terukur (kg) (kg/cm2) 2 20 2 30 2 40 2 50 2 60 2 70 2 80

Tinggi tembakau setelah 2menit (cm) 5,8 5,6 5,5 4,6 4,3 4,3 4,3

Tinggi tembakau setelah piston naik (cm) 6,8 6,7 6,5 5,5 5 4,6 4,5


No 1 2 3 4 5 6 7

Berat bahan (kg) 4 4 4 4 4 4 4

Tekanan terukur (kg/cm2) 20 30 40 50 60 70 80

Tinggi tembakau setelah 2menit (cm) 11,3 10,1 10 8,6 8,5 8,4 7,8

41

Tinggi tembakau setelah piston naik (cm) 12,4 11,1 11 9,6 9,3 9,1 8,3


42


No 1 2 3 4 5 6 7

Berat bahan (kg) 6 6 6 6 6 6 6


Tinggi tembakau setelah 2menit (cm) 16 15,1 14,4 12,6 12,1 11,8 10,9

Tinggi tembakau setelah piston naik (cm) 17,5 16,9 15,4 13,6 13,4 12,8 11,6

Data dari hasil peercobaan dengan berat 2 kg, 4 kg, dan 6 kg dengan variasi tekanan. Dalam setiap beban, percobaan dilakukan sebanyak tujuh kali variasi tekanan. Data dari hasil percobaan pengepresan tembakau sebanyak tuju kali variasi tekanan

mulai dari 20 kg/cm² sampai dengan 80 kg/cm². Dalam

pengepresan tembakau ini, tidak boleh terlalu padat atau kerapatanya terlalu besar karena dapat merusak dari tekstur tembakau yang mempunyai kandungan minyak. 4.2

Perhitungan Karakteristik Mesin Dan Pengolahan Data Perhitungan karakteristik mesin bertujuan untuk mengetahui karakter mesin

yang ditinjau secara teoritis. Contoh perhitungan untuk bahan tembakau dengan berat 2 kg pada Tabel 4.1 pada kondisi tembakau di pres lalu di tahan selama 2 menit dan pada saat setelah piston di naikan. Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui volume dan kerapatan tembakau setelah di pres. 4.2.1

Luas silinder dan batang piston Luas yang tersedia pada silinder dan batang piston dengan diameter silinder

11 cm dan diameter batang piston 6 cm maka dapat dihitung :


43

Luas silinder mesin pres

(

)

Luas penampang lintang batang piston mesin pres

( )

4.2.2

Laju aliran yang dibutuhkan oleh pompa Laju aliran yang dibutuhkan oleh pompa dengan putaran motor 1450 rpm

dan kapasitas pompa 10 cc dapat dihitung sebagai berikut :

4.2.3

Kecepatan piston pada saat turun dan naik Kecepatan piston dapat dihitung dengan laju aliran yang dibutuhkan

pompa (Q) dibagi dengan luasan (A), sehingga didapatkan hasil :


44

Kecepatan piston pada saat turun

Kecepatan piston pada saat naik (

)

(

4.2.4

)

Daya motor yang dibutuhkan Dengan mengetahui cairan yang dibutuhkan pompa (Q) = 241 (cm³/detik)

dan Tekanan maksimal (

Q

) = 80 (kg/cm²), maka daya motor dapat dicari :

= debit minyak, gpm

= = 3,81 gpm


p

= tekanan, psi = =1126,65 psi (

4.2.5

) (

)

Perhitungan tekanan yang diterima bahan

Mencari gaya, F

⁄

p = Tekanan yang diterima bahan tembakau

⁄

45


4.2.6

46

Perhitungan volume Dengan mengetahui luasan cetakan = 25x25 cm dan tinggi tembakau setelah

di pres = 5,8 cm, maka volume dapat dihitung :

4.2.7

Perhitungan kerapatan (ρ) Dengan mengetahui massa bahan yang dipres = 2 kg dan volume bahan

setelah dipres = 3,625 dm3 , maka kerapatan dapat dihitung :

4.3

Hasil Perhitungan Dari percobaan yang telah dilakukan dengan beban tembakau dan mengatur

tekanan pada system hidrolik, maka data yang didapatkan adalah sebagai berikut :


47

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan untuk berat bahan 2 kg posisi piston mengepres Berat Tekanan No bahan terukur (kg) (kg/cm2) 1 2 20 2 2 30 3 2 40 4 2 50 5 2 60 6 2 70 7 2 80

Gaya piston

tekanan yg diterima bahan

(kg) 1899,6 2849,4 3799,2 4749 5698,8 6648,6 7598,4

(kg/cm2) 3,03936 4,55904 6,07872 7,5984 9,11808 10,63776 12,15744

Tinggi tembakau Volume setelah 2menit bahan

kerapatan bahan

(dm3) 3,625 3,5 3,4375 2,875 2,6875 2,6875 2,6875

(kg/m3) 551,72414 571,42857 581,81818 695,65217 744,18605 744,18605 744,18605

(cm) 5,8 5,6 5,5 4,6 4,3 4,3 4,3

Tabel 4.5 Data hasil perhitungan untuk berat bahan 4 kg posisi piston mengepres Berat Tekanan No bahan terukur (kg) (kg/cm2) 1 4 20 2 4 30 3 4 40 4 4 50 5 4 60 6 4 70 7 4 80

Gaya piston (kg) 1899,6 2849,4 3799,2 4749 5698,8 6648,6 7598,4

tekanan yg diterima bahan (kg/cm2) 3,03936 4,55904 6,07872 7,5984 9,11808 10,6378 12,1574

Tinggi tembakau Volume setelah 2menit bahan (cm) (dm3) 11,3 7,0625 10,1 6,3125 10 6,25 8,6 5,375 8,5 5,3125 8,4 5,25 7,8 4,875

Kerapatan bahan (kg/m3) 566,3717 633,6634 640 744,186 752,9412 761,9048 820,5128

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan untuk berat bahan 6 kg posisi piston mengepres

No

1 2 3 4 5 6 7

Berat bahan Tekanan terukur (kg) (kg/cm2) 6 20 6 30 6 40 6 50 6 60 6 70 6 80

Gaya piston

Tekanan yg diterima bahan

Tinggi tembakau setelah 2menit

(kg) 1899,6 2849,4 3799,2 4749 5698,8 6648,6 7598,4

(kg/cm2) 3,03936 4,55904 6,07872 7,5984 9,11808 10,6378 12,1574

(cm) 16 15,1 14,4 12,6 12,1 11,8 10,9

Volume bahan

Kerapatan bahan

(dm3) 10 9,4375 9 7,875 7,5625 7,375 6,8125

(kg/m3) 600 635,7616 666,6667 761,9048 793,3884 813,5593 880,7339


48

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan untuk berat bahan 2 kg posisi piston naik

No

1 2 3 4 5 6 7


Gaya piston


Tinggi tembakau setelah piston naik

(kg) 1899,6 2849,4 3799,2 4749 5698,8 6648,6 7598,4

(kg/cm2 ) 3,03936 4,55904 6,07872 7,5984 9,11808 10,63776 12,15744

(cm) 6,8 6,7 6,5 5,5 5 4,6 4,5

Volume bahan

Kerapatan bahan

(dm3) 4,25 4,1875 4,0625 3,4375 3,125 2,875 2,8125

(kg/m3) 470,5882 477,6119 492,3077 581,8182 640 695,6522 711,1111


No

1 2 3 4 5 6 7


Gaya piston


Tinggi tembakau setelah piston naik

Volume bahan

Kerapatan bahan

(kg) 1899,6 2849,4 3799,2 4749 5698,8 6648,6 7598,4

(kg/cm2) 3,03936 4,55904 6,07872 7,5984 9,11808 10,63776 12,15744

(cm) 12,4 11,1 11 9,6 9,3 9,1 8,3

(dm3) 7,75 6,9375 6,875 6 5,8125 5,6875 5,1875

(kg/m3) 516,129 576,5766 581,8182 666,6667 688,172 703,2967 771,0843


No

Berat bahan (kg)

1 2 3 4 5 6 7

6 6 6 6 6 6 6


Gaya piston (kg) 1899,6 2849,4 3799,2 4749 5698,8 6648,6 7598,4

Tekanan yg diterima bahan (kg/cm2) 3,03936 4,55904 6,07872 7,5984 9,11808 10,63776 12,15744

Tinggi tembakau setelah piston naik (cm) 17,5 16,9 15,4 13,6 13,4 12,8 11,6

Volume bahan (dm3) 10,9375 10,5625 9,625 8,5 8,375 8 7,25

Kerapatan bahan (kg/m3) 548,5714 568,0473 623,3766 705,8824 716,4179 750 827,5862


4.4

49

Grafik Hasil Perhitungan Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali ke dalam bentuk

grafik untuk mengatuhi tinggi tembakau setelah dipres selama 2 menit dengan tinggi tembakau setelah piston dinaikan setiap tekanan, dan kerapatan tembakau (kg/m³) dengan tekanan pres (kg/cm²). Grafik yang disajikan untuk setiap percobaan dapat dilihat pada grafik berikut ini : 4.4.1 Grafik untuk mengetahui selisih tinggi tembakau 1.

Grafik selisih tinggi tembakau dengan berat bahan 2 kg Berdasarkan hasil pengambilan data pada Tabel 4.1, maka dapat dibuat grafik

untuk mengetahui selisih tinggi tembakau setelah dipres selama 2 menit dengan setelah piston dinaikan yang disajikan pada Gambar 4.1.

Tinggi tembakau (cm)

7 6

5 4

tinggi tembakau setelah 2 menit

3 2

tinggi tembakau setelah piston naik

1 0

3,04

4,56

6,08

7,6

9,12

10,6

12,2

Tekanan yang diterima bahan (kg/cm²)

Gambar 4.1 Grafik selisih tembakau dengan berat bahan 2 kg Dilihat dari Gambar 4.1 maka terjadi selisih antara tinggi tembakau setelah 2 menit dengan posisi piston menekan dan tinggi tembakau setelah piston


50

dinaikkan. Selisih terjadi karena tembakau mengembang sehingga pada saat piston dinaikan tembakau ikut naik. Tetapi semakin besar tekanan yang diberikan selisih tembakau mengembang saat piston di naikan setelah 2 menit yang terjadi semakin kecil perubahanya. 2.




14 12 10 8


6 4


2 0 3,04

4,56

6,08

7,6

9,12

10,6

12,2


Gambar 4.2 Grafik selisih tembakau dengan berat bahan 4 kg Berdasarkan dari grafik yang didapat dari bahan 4 kg perbandingan selisih tinggi piston saat masih mengepres dan piston di naikan mendapatkan perbedaan tinggi. Ini juga berpengaruh dengan kerapatnaya saat piston mengepres dengan piston dinaikan mendapatkan hasil kerapatan yang berbeda.


3.

51




20

15 10


5


0 3,04

4,56

6,08

7,6

9,12

10,6

12,2


Gambar 4.3 Grafik selisih tembakau dengan berat bahan 6 kg Pada grafik dalam Gambar 4.3 dengan bahan 6 kg terjadinya kerapatan tidak terlalu besar pada tekanan yang terkena bahan antara 3,04 kg/cm² sampai dengan 6,08 kg/cm² bila lebih dari tekanan 6,08 kg/cm² maka tembakau akan rusak karena kerapatanya yang terlalu rapat dan kandungan minyaknya hilang. Tekanan maksimal yang terkena bahan tembakau dengan hasil kerapatan yang diinginkan sekitar 6,08 kg/cm².


52

4.4.2 Grafik Hubungan Antara Kerapatan Dengan Tekanan Pres 1.

Grafik hubungan antara kerapatan dengan tekanan saat tembakau setelah di pres. Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada Tabel 4.4 dan Tabel

4.7 maka dapat dibuat grafik hubungan antara kerapatan dengan tekanan pres saat di pres selama 2 menit dan saat piston dinaikan. 800

Kerapatan (kg/m3 )

700 600 500


400 300

tinggi tembakau setelah piston dinaikan

200 100

0 0

5

10

Tekanan

15

(kg/cm 2 )

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres dengan berat tembakau 2 kg. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.4 hubungan antara kerapatan dengan tekanan saat tembakau setelah dipres dengan waktu 2 menit dan pada saat piston di naikan mendapatkan perbedaan kerapatan yang di hasilkan. Namun setiap beban yang diberikan menunjukan peningkatan kerapatannya. Jadi semakin besar tekanan yang diberikan maka semakin besar kerapatan yang didapatkan. Tetapi dalam pengepresan atau proses pengebalan tembakau ini tidak boleh terlalu besar tekanan yang diberikan, karena bila tekanan yang diberikan besar makan


53

kerapatanya makin besar. Maka hal ini dapat merusak dari tekstur tembakau yang menjadi hancur dan tidak bisa di olah lagi karena kandungan minyak yang sudah hilang. 2.


4.8 maka dapat dibuat grafik hubungan antara kerapatan dengan tekanan pres saat di pres selama 2 menit dan saat piston dinaikan. 900

Kerapatan (kg/m3)

800 700 600


500 400


300 200 100 0

0

5

10

15

Tekanan (kg/cm2)

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres dengan berat tembakau 4 kg Gambar 4.5 menunjukan hubungan antara kerapatan dan hasil pemampatan tembakau untuk dua variasi saat piston dalam keadaan mengepres dan pada saat piston di naikan. Terlihat bahwa tekanan yang diberikan semakin besar maka semakin besar kerapatan yang dihasilkan.


3.

54


4.9 maka dapat dibuat grafik hubungan antara kerapatan dengan tekanan pres saat di pres selama 2 menit dan saat piston dinaikan. 1000 900

Kerapatan (kg/m3)

800


700 600 500


400 300 200 100 0

0

5

10

15

Tekanan (kg/cm2)

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara kerapatan dan tekanan pres dengan berat tembakau 6 kg Gambar 4.6 menunjukan hubungan antara kerapatan dan hasil pemampatan tembakau untuk dua variasi saat piston dalam keadaan mengepres dan pada saat piston di naikan. Terlihat bahwa tekanan yang diberikan semakin besar maka semakin besar kerapatan yang dihasilkan. Kerapatan yang ditunjukan pada Gambar 4.4, Gambar 4.5, Gambar 4.6 menunjukan bahwa selisih yang didapatkan tidak terlalu besar.


BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan Dari penyelesaian tugas akhir ini dapat disimpulkan : 1. Telah berhasil dibuat mesin pres hidrolik untuk bahan tembakau. 2. Secara teoritis kecepatan piston silinder pada saat turun adalah 2,5 cm/detik dan kecepatan pada saat naik adalah 3,6 cm/detik sedangkan dalam kenyataannya kecepatan turun piston 2,0 cm/detik sedangkan pada saat piston naik 2,5 cm/detik. Hal ini dikarenakan ada nya rugi-rugi dari sistem hidrolik. Daya yang dibutuhkan mesin untuk kerja sistem hidrolik adalah 3 hp, dengan laju aliran mencapai 241 cm3 /detik. Tekanan maksimal yang digunakan adalah 80 kg/cm2 , sedangkan tekanan yang diterima bahan sekitar 3 kg/cm² - 12 kg/cm². 3. Variasi

tekanan

yang

dilakukan

dalam

penelitian

ini

menghasilkan

kerapatan yang berbeda, yaitu dengan beban yang sama dan tekanan pres yang semakin besar, maka kerapatan yang dihasilkan semakin besar dan hasil kerapatan yang baik, sekitar 550 kg/m³ sampai 670 kg/m³. Tekanan pada bahan untuk menghasilkan kerapatan yang baik mulai dari 3 kg/cm² sampai dengan 7,6 kg/cm².

55


5.2

56

Saran Agar karakteristik dari mesin hidrolik lebih sempurna maka perlu dilakukan hal-hal sebagai berikut : 1.

Masih diperlukan perbaikan dalam perangkaian listrik pada panel operasi.

2.

Penempatan presure gauge sebaiknya di tempatkan sebelum directional control valve.


57

DAFTAR PUSTAKA

Cahyono B, Untung selagit berusaha Tembakau, 2011. Cahaya Atma Pustaka Esposito A, Fluida Power With Applications, Fourth edition, 1980. Prentice, Hall International, Inc. P.Croser,1994 : Festo didactic hydraulics. Indonisia:Festo Prayoga, 2003 : Perancangan Mekanisme Mesin Pres Untuk Kertas Afalan; Tugas akhir , Universitas Kristen Petra Ranald V. Giles, 1984, Mekanika Fluida dan Hidrolika. Jakarta : Penerbit Erlangga Rines, 2011. Bahan Ajar Hidrolik dan Penumatik Bagian I. Yogyakarta Rines. 2011. Bahan Ajar Hidrolik dan Penumatik Bagian II: Pompa dan Komponen-Komponen Kendali. Yogyakarta http://www.me.umn.edu/~wkdurfee/projects/ccefp/fp-chapter/fluid-pwr.pdf. Diakses tanggal 19 April 2012 http://cast.csufresno.edu/agedweb/agmech/graphics/toc.html. Diakses tanggal 13 April 2012 http//www.pirate4x4.com/tech/PRHydro_Steering/index1.html. Diakses tanggal 19 April 2012


58

http://laporanipa. wordpress.com/2012/05/27/manfaat-tembakau/

http://www.np.edu.sg/

biochemical_enginering/lectures/bioreact

1.

Diakses tanggal

22 April 2012 http://www.alicatscientific.com/Types_of_devices.php.

Diakses

tanggal

27

2012 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pasc. Diakses tanggal 28 Mei 2012 http://www.tahukahkamu.com/2011/12/10- manfaat-tembakau-selainsebagai.html#ixzz1pdJ18Kiy

Mei


LAMPIRAN

1. Gambar mesin pres pada saat tidak mengepres

59


2. Gambar mesin pres pada saat mengepres

3. Gambar tembakau setelah dipres debgan beda tekanan yang diberikan

60


4. Gambar tembakau tekanan lebih dari 70 kg/cm²

5. Gambar tembakau dengan berat bahan 2 kg dengan tekanan 30 kg/cm²

6. Gambar kotak cetakan posisi tertutup

61


7. Gambar kotak cetek terbuka

62


PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents