PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

KARYA AKHIR RANCANG BANGUN MESIN PENGIRIS UBI KAPASITAS 30 KG/JAM

OLEH :

JEFRI 045202013

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SATU SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR DAFTAR ISI

……………………………………………………. i

……………………………………………………………… iii

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………… vii DAFTAR TABEL ………………………………………………………….. ix DAFTAR NOTASI BAB I

………………………………………………………. x

PENDAHULUAN …………………………………………………. 1 1.1. Latar Belakang …………………………………………………. 1 1.2. Batasan Masalah …..……………………………………………. 3 1.3. Tujuan Penulisan Laporan ……………………………………… 4 1.4. Manfaat …………………………………………………………. 4 1.4.1. Bagi Mahasiswa …………………………………………... 4 1.4.2. Bagi Program Studi ……………………………………….. 4 1.4.3. Bagi Perusahaan/Instansi ………………………………….. 5 1.5. Metodologi Pengumpulan Data …………………………………. 5

BAB II LANDASAN TEORI ………………………………………………. 8 2.1. Pengertian Umum ……………………………………………….. 8 2.2. Konsep Rancangan ……………………………………………… 10 2.3. Faktor Penentu Pembuatan Produk yang Baik ………………….. 12 2.4. Bagian-bagian Utama Mesin yang Akan dirancang …………….. 13 2.5. Cara Kerja Mesin ………………………………………………... 14 2.6. Rumusan dan Komponen perancangan Mesin ………………….. 14

Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

2.6.1. Motor penggerak ……………………………………….... 14 2.6.2. Poros …………………………………………………….. 16 2.6.3. Bantalan …………………………………………………. 18 2.6.4. Sistem Transmisi Puli dan Sabuk ………...……………..... 21 2.6.5. Baut ………………………………………………………. 24 2.6.6. Pengelasan ………………………………………………... 28 BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI …………………………………….. 30 3.1. Ubi yang akan diIris ……………………………………………. 30 3.2. Perencanaan Kapasitas Mesin Pengiris Ubi ……………………. 30 3.3. Perencanaan Sistem Transmisi …………………………………. 30 3.4. Spesifikasi Perencanaan ………………………………………… 30 3.5. Gambar Bagian-bagian Utama Mesin ………………………….. 31 3.5.1. Rangka mesin …………………………………………….. 31 3.5.2. Rumah mata pisau ………………………………………... 31 3.5.3. Mata pisau ………………………………………………... 32 3.5.4. Corong pengumpan ………………………………………. 32 3.5.5. Corong penampung ………………………………………. 33 BAB IV ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN ……………………………………… 34 4.1. Analisa Daya Motor Penggerak …………………………........... 34 4.2. Sistem Transmisi dan Puli ……………………………………… 35 4.3. Poros ……………………………………………………………. 37 4.3.1. Analisa kekuatan poros pada motor penggerak ……………. 37 4.3.2. Analisa kekuatan poros pada puli pengiris …………………. 39


4.3.3. Menentukan/Pemeriksaan sudut puntiryang terjadi ……….. 40 4.4. Analisa Kekuatan Baut ………………………………………… 41 4.5. Analisa Umur Bantalan ………………………………………… 43 4.6. Perhitungan gaya-gaya pada puli pengiris ubi …………………. 44 4.7. Kapasitas Mesin Pengiris Ubi ………………………………….. 46 BAB V PERAWATAN DAN PERBAIKAN ………………………………. 47 5.1.Pengertian dan Tujuan Umum Perawatan ……………………… 47 5.2. Perawatan Bagian-bagin Utam Mesin …………………………. 48 5.2.1. Motor …………………………………………………….. 48 5.2.2. Puli dan sabuk ……………………………………………. 49 5.2.3. Poros ……………………………………………………… 49 5.2.4. Bantalan/bearing ………………………………………….. 49 5.2.5. Mata pisau ………………………………………………… 50 5.2.6. Corong penampung ……………………………………….. 50 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………. 51 5.1. Kesimpulan ……………………………………………………... 51 5.2. Saran ……………………………………………………………. 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN GAMBAR TEKNIK


DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1 Diagram alir pengerjaan laporan karya akhir ............................

7

Gambar 2.1 Pengiris ubi dengan pisau.........................................................

8

Gambar 2.2 Pengirisan ubi dengan papan pisau ...........................................

9

Gambar 2.3 Mesin pengiris ubi manual .......................................................

10

Gambar 2.4 Kontruksi mesin pengiris ubi ...................................................

13

Gambar 2.5. Motor listrik ............................................................................

15

Gambar 2.6. Poros ......................................................................................

16

Gambar 2.7. Bantalan (Bearing) ..................................................................

19

Gambar 2.8. Ukuran dan penampang sabuk V .............................................

22

Gambar 2.9. Panjang keliling sabuk ............................................................

22

Gambar 2.10. Baut ......................................................................................

24

Gambar 2.11. Tekanan permukaan pada ulir ................................................

26

Gambar 2.12. Sambungan las tumpul ...........................................................

28

Gambar 3.1. Rangka mesin .........................................................................

31

Gambar 3.2. Rumah mata pisau ...................................................................

31

Gambar 3.3. Mata pisau ..............................................................................

32

Gambar 3.4. Corong pengupan ....................................................................

32

Gambar 3.5. Corong penampung .................................................................

33

Gambar 4.1. Gaya-gaya yang terjadi pada saat pengirisan ...........................

44


DAFTAR TABEL

Halaman Tabel. 2.1. Fakto-faktor koreksi daya akan ditransmisikan. ......................

18

Tabel. 2.2. Tekanan permukaan yang diizikan pada ulir ...........................

27

Tabel. 3.1. Sfesifikasi data rangka dudukan pada transmisi ......................

33


DAFTAR NOTASI

F1

= gaya tarik pada sisi kencang (N)

F2

= gaya tarik pada sisi kendor (N)

b

= Lebar sabuk spesifik (mm)

t

= Tebal sabuk spesifik (mm)

e

= 2,7182

μ

= Koefesien antar sabuk dan puli

θ

= Sudut kontak antara sabuk dan puli (º)

C

= Jarak sumbu poros (mm)

ds

= Diameter poros (mm)

T

= Torsi (kg.mm)

τa

= Tegangan geser izin (kg/mm2)

Pd

= Daya perencana (kW)

τB

= Kekuatan tarik bahan (kg/mm2)

Sf1

= Faktor keamanan bahan, untuk bahan SF = 5,6 S-C = 6,0

Sf2

= Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 ÷ 3,0)

τk

= Tegangan geser yang terjadi (kg/mm2)

P

= Tekanan permukaan (kg/mm2)

t

= kedalaman baut pada poros (mm)

P

= daya [watt]

ω

= kecepatan sudut [rad/det]


C

= Beban nominal dinamik spesifik (kg)

P

= Beban ekivalen dinamis (kg)

V

= Kecepatan linier sabuk {m/s}

dp

= diameter puli penggerak {mm}

n1

= putaran puli penggerak {rpm}

Ds

=diameter puli yang digerakkan {mm}

T1

= tegangan sisi kencang sabuk {kg}

T2

= tegangan sisi kendor sabuk {kg}

A

= Luas penampang sabuk {mm}

L

= Panjang sabuk {mm}

m

= massa kopi {kg}

n

= Putaran pada poros pengupas {rpm}


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat ALLAH SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Karya Akhir ini dengan judul “RANCANG BANGUN MESIN PENGIRIS UBI KAPASITAS 30 KG/JAM”. Penyusunan laporan Karya Akhir ini dilakukan guna untuk menyelesaikan Studi di Program Studi Teknologi Mekanik Industri Universitas Sumatera Utara, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan. Dalam kegiatan penulis untuk menyelesaikan Karya Akhir ini, penulis telah banyak mendapat bantuan berupa bimbingan, arahan dan saran dari berbagai pihak. Untuk itu maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Ir. Raskita Sembiring Meliala, sebagai Dosen Pembimbing penulis. 2. Bapak DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Program Studi Teknologi Mekanik Industri Program Diploma-IV, FT-USU. 3. Bapak Tulus Burhanuddin ST, MT selaku Sekertaris Program Studi Teknologi Mekanik Industri. 4. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, Msc selaku Koordinator Program Studi Teknologi Mekanik Industri. 5. Orang tua saya tercinta Bapak Nanawi dan Ibu Jasni yang telah banyak memberikan perhatian, nasihat, doa, dan dukungan baik moril maupun materil. 6. Abang dan Kakak saya Kasnir, Zulkasri, Ira hastuti yang telah memberikan semangat dan motivasi kepada penulis.


7. Uda Najarsyah dan Kakak Nani yang telah banyak membantu penulis dari sekolah hingga sampai ke perguruan tinggi. 8. Pegawai Departemen Teknik Mesin kak Is, bang Syawal, dan bang Izhar Fauzi. 9. Rekan mahasiswa Muhammad Fikri Utomo. SST , Nofan Miranza. SST , Muhammad Samsul Ginting. SST , Hendrik, Arsi Akbar fadli. SST , Lekad, Tulus, Wahyu. SST , Frenklin. SST , dan Iqbal serta rekan-rekan stambuk ’04 yang sudah banyak membantu. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini. Akhir kata bantuan dan budi baik yang telah penulis dapatkan, menghaturkan terima kasih dan hanya ALLAH SWT yang dapat memberikan limpahan berkat yang setimpal. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis sendiri tentunya. Medan,

Agustus 2009

Penulis

JEFRI NIM : 045202013


BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Disadari bahwa kemajuan peradaban manusia kerbap kali menuntut adanya perubahan dan pengembangan dari suatu sistem yang ada. Secara alami perubahan berkembang sesuai tuntutan kebutuhan dan adanya tuntutan kerja yang lebih cepat, lebih baik, lebih efektif dan akhirnya mengarah pada suatu peningkatan kesejahteraan dengan kemudahan manusia dalam beraktifitas. Perkembangan teknologi telah banyak membantu umat manusia dalam memudahkan melakukan pekerjaan yang dihadapi sehingga diperoleh efesiensi kerja yang tinggi. Adanya penemuan baru di bidang teknologi adalah salah satu bukti bahwa kebutuhan umat manusia selalu bertambah dari waktu ke waktu

di samping untuk

memenuhi kebutuhan manusia munculnya penemuan baru dilatar belakangi oleh penggunaan tenaga manusia yang terbatas seperti halnya dalam penanganan proses pembentukan dari pengiris ubi yang selama ini masih dilakukan sangat tradisional. Kebutuhan akan kerupuk di masyarakat kian hari kian meningkat jumlah permintaannya, jenis penirisan ubi yang beredar di pasar juga semakin banyak macam dan ukurannya. Sehingga para produsen keripik ubi kewalahan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Seperti yang telah dituliskan

di atas, penangananya masih

dilakukan sangat sederhana, di antaranya adalah dengan menggunakan pisau dapur atau pun pisau khusus yang diharapkan akan menghasilkan lebih baik lagi. Sistem pemotongan mesin didominasi dengan cara manual, sehingga hasil yang capai kurang memenuhi harapan seperti bentuk, hasil pengirisan ubi serta ketebalan produk yang


tidak seragam, lama waktu pembuatan. Sehingga hal ini merupakan suatu halangan dan kebatasan dalam peningkatan mutu dan jumlah produk. Peranan berbagai pihak juga telah dilakukan termasuk pemerintahan daerah, untuk mencari solusinya, namun hasilnya sehingga saat ini masih belum memadai. Oleh sebab itu untuk mendukung upaya pemerintah di dalam meningkatkan hasil-hasil produksi pada sektor menengah ke bawah khususnya pembuatan keripik ubi, maka dibutuhkan pula suatu permesinan yang berteknologi tepat guna dan sangat efesien, sehingga bukan saja meningkatkan kualitas atau mutu produksi tetapi juga produsen perlu mendapatkan gairah berusaha sehingga dapat menumbuhkan peningkatan penggunaan tenaga kerja, sekaligus membantu pemerintah menuntaskan dan menurunkan tenaga pengangguran. Para produsen khususnya pembuatan keripik ubi mempunyai masalah terdiri dari dalam penanganan peningkatan produknya, yaitu dalam menghasilkan produk yang baik dan bermutu serta pembuatanya lebih cepat dan efisien hal ini dapat menjadikan hasil yang diperoleh tidak maksimal. Akibat pembuatan keripik ubi yang masih sangat sederhana sehingga hasil produk dan kualitas tidak dapat dicapai yang diharapkan. Di samping itu pekerjaan yang cukup lama dan membutuhkan banyak tenaga kerja, dan dinilai dari segi efisiensi tentu tidak ekonomis. Hal ini mendasari dan melatar belakangi, maka dirancang suatu mesin yang mampu membuat keripik ubi dengan hasil produk yang lebih besar dan kualitas yang bentuk yang baik dan seragam. Oleh sebab itu diperlukan sebuah mesin yang memiliki daya guna optimal, secara garis besar pertimbangan tersebut didasarkan pada : 1. Secara teknis dapat dipertanggung jawabkan, dalam hal ini masih harus :


a. Mampu meningkatkan produktivitas bila dibandingkan dengan dengan cara yang di gunakan dengan alat tradisional. b. Mampu meningkatkan hasi olah tanpa mengurangi mutu 2. Secara ekonomis menguntungkan, hal ini terkait dalam hal: a. Memiliki hasil kwalitas dan hasil yang baik b. Hasil produk dapat meningkat 3. Secara sosial dapat diterima, dalam arti kata pengoperasian permesinan atau peralatan tidak menyulitkan.

1.2. Batasan Masalah Dalam penulisan Karya Akhir ini, penulis merancang bangun mesin pengiris bahan kerupuk Spesifikasi perhitungan akan dibahas sangat banyak, disini penulis membuat batasan masalah hanya pada bagian : 1. Merancang elemen – elemen utama pada mesin pengiris kerupuk seperti : poros, puli, bantalan, sabuk dan motor penggerak. 2. Analisa konstruksi dan rancang bangun perencanaan pembuatan mesin pengiris ubi.


1.3. Tujuan Penulisan Laporan Adapun tujuan dibuatnya Karya Akhir ini adalah : 1. Menyelesaikan masa perkuliahan Program Studi Diploma IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara. 2. Mengetahui prinsip kerja dari mesin Pengiris ubi. 3. Merancang bangun mesin pengiris ubi.

1.4 . Manfaat 1.4.1. Bagi mahasiswa/i 1. Sebagai media untuk mengenal atau memperoleh kesempatan untuk melatih

diri dalam melaksanakan berbagai jenis perkerjaan yang ada

dilapangan. 2. Sebagai bahan untuk mengenal berbagai aspek ilmu perusahaan baik langsung maupun tidak langsung. 3. Memperoleh kesempatan untuk melatih keterampilan dalam melakukan perkerjaan atau kegiatan lapangan.

1.4.2. Bagi Program Studi 1. Sebagai sarana untuk memperkenalkan Program Studi Diploma-IV Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, pada lingkungan masyarakat dan perusahaan. 2. Sebagai sarana untuk memperoleh kerja sama antara pihak fakultas dengan perusahaan.


3. Sebagai masukan dari penerapan disiplin ilmu dari kurikulum tersebut, apakah masih ada relevansinya dengan keadaan dilapangan.

1.4.3 . Bagi Perusahaan/Instansi 1. Sebagai bahan bandingan atau usulan bagi perusahaan di dalam usaha menyelesaikan permasalahan diindustri rumah tangga. 2. Sebagai bahan untuk mengetahui eksistensi perusahaan dari sudut pandang masyarakat khususnya mahasiswa/i yang melakukan Karya Akhir. 3. Merupakan ilmu teori dan pengetahuan yang berguna untuk memperbaiki sistem kerja yang lebih baik. 4. Sebagai peranannya untuk memajukan pembangunan dibidang industri rumah tangga.

1.5 . Metodologi Pengumpulan Data Dalam melaksanakan Karya Akhir dilakukan kegiatan-kegiatan yang meliputi : 1.

Persiapan dan orientasi Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk penelitian, membuat permohonan Karya Akhir, membuat proposal dan konsultasi pada dosen pembimbing.

2.

Studi Kepustakaan Studi litaratur yaitu mempelajari buku-buku karangan ilmiah yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.


3. Pengumpulan Data Pengumpulan data yang akan digunakan penyusunan laporan Karya Akhir dengan cara melihat buku-buku yang bersangkutan dengan judul Karya Akhir.

5. Analisa dan Evaluasi Data Yakni data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing.

7. Asistensi Melaporkan hasil penulisan Karya Akhir kepada dosen pembimbing siap untuk diketik dan dijilid.


Bagan alir persiapan penulisan Karya Akhir

START

Persiapan dan orientasi

Studi Kepustakaan

Peninjauan Lapangan

Analisa dan Evaluasi Data

Membuat Draft Laporan

Asistensi

Penulisan Laporan

Sidang Karya Akhir

S TOP

Gambar 1.1 Diagram Alir Pengerjaan Laporan Karya Akhir


BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Umum Kebutuhan peralatan atau mesin yang menggunakan teknologi tepat guna khususnya permesinan pengolahan makanan ringan seperti mesin pengiris ubi sangat diperlukan, terutama untuk peningkatan produksi dan kualitas hasil yang dibuat. Pada umumnya ubi sudah merupakan produk yang sangat banyak dijumpai dipasaran dan merupakan suatu jenis makanan ringan juga sebagai makanan sampingan yang sangat digemari oleh masyarakat. Berbagai cara dijumpai untuk melakukan pengirisan atau pemotongan ubi, diantaranya menggunakan pisau dapur. Cara ini adalah cara yang sangat sederhana dilakukan orang, untuk menggunakannya dibutuhkan keahlian khusus dan kebiasaan menggunakan peralatan. (Gambar 2.1)

Pisau Bahan keripik Landasan

Keripik yang telah diiris

Gambar 2.1. Pengiris Ubi Dengan Pisau

Pengirisan ubi dengan cara diatas, hasil yang diperoleh ketebalan ibu tergantung pada tingkat keahlian dan kebiasaan sipekerja melakukan pengirisan.


Menggunakan peralatan lain sering juga dijumpai, yaitu dengan peralatan serut seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini. (Gambar 2.2)

Bahan kerupuk

Papan peluncur irisan

Pisau penyayat

Produk bahan keripik Gambar 2.2. Pengiris Ubi Dengan Papan Pisau

Cara ini sepenuhnya menggunakan tangan dan tenaga orang yang melakukan penyayatan. Ketebalan sayatan dapat diatur dengan penyetelan posisi mata pisau pada permukaan lubang yang ada pada papan peluncur irisan. Penggunaan alat ini perlu hatihati, terlebih pada saat bahan kerupuk yang hendak diiris semakin habis, karena dapat melukai tangan ketika mengumpankan bahan ubi. Bentuk penyayatan pada produk sedikit mengalami pengurutan sehingga hasilnya kurang begitu baik. Pembuatan keripik ubi ada juga dilakukan dengan mesin manual, diputar dengan tangan tanpa mengunakan motor penggerak. Mesin ini dilengkapi dengan dua buah mata pisau, yang pemotongannya terhadap bahan ubi saling bergantian. Bahan ubi setelah dibentuk bulat panjang diumpankan ke mata pisau yang sedang berputar. Bentuk pemotongan sedikit mengalami perubahan dari bentuk semula, sedikit lonjong dan hasil penyayatannya juga membentuk gerigi kecil dan bergelombang. Ketebalannya juga


relatif tidak sama, hal ini dikarenakan adanya pengaruh tekanan vertikal terhadap bagian produk yang dipotong. Gambarnya dapat dilihat pada gambar 2.3. dibawah ini :

Pisau pemotong

Piringan pisau

Bahan kerupuk

Engkol Produk bahan kerupuk

Gambar 2.3. Mesin Ubi Kerupuk Manual

2.2. Konsep Rancangan Para ahli telah banyak mengemukakan teori merancang suatu alat atau mesin guna mendapatkan suatu hasil yang maksimal. Untuk mendapatkan hasil rancangan yang memuaskan secara umum harus mengikuti tahapan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Menyelidiki dan menemukan masalah yang ada di masyarakat. 2. Menentukan solusi-solusi dari masalah prinsip yang dirangkai dengan melakukan rancangan pendahuluan. 3. Menganalisa dan memilih solusi yang baik dalam menguntungkan 4. Membuat detail rancangan dari solusi yang telah dipilih.


Meskipun prosedur atau langkah desain telah dilalui, akan tetapi hasil yang sempurna sebuah desain permulaan sulit dicapai, untuk itu perlu diperhatikan hal-hal berikut ini dalam pengembangan lanjut sebuah hasil desain sampai mencapai taraf tertentu, yaitu hambatan yang timbul, cara mengatasi efek samping yang tak terduga. Kemampuan untuk memenuhi tuntutan pemakaian hal ini diungkapkan Niemann (1994) dan penganjurkan mengikuti tahapan desain sebagai berikut : 1. Bentuk rancangan yang harus dibuat, hal ini berkaitan dengan desain yang telah ada, pengalaman yang dapat diambil dengan segala kekurangannya serta faktorfaktor utama yang sangat menentukan bentuk konstruksinya. 2. Menentukan ukuran-ukuran utama dengan berpedoman pada perhitungan kasar. 3. Menentukan alternatif-alternatif dengan sket tangan yang didasarkan dengan fungsi yang dapat diandalkan, daya guna mesin yang efektif, biaya produksi yang rendah, dimensi mesin mudah dioperasikan, bentuk yang menarik dan lainlain. 4. Memilih bahan, hal ini sangat berkaitan dengan kehalusan permukaan dan ketahanan terhadap keausan, terlebih pada pemilihan terhadap bagian-bagian yang bergesekkan seperti bantalan luncur dan sebagainya. 5. Mengamati desain secara teliti, telah menyelesaikan desain, konstruksi diuji berdasarkan faktor-faktor utama yang menentukan. 6. Merencanakan sebuah elemen dan gambar kerja bengkel, setelah merancangan bagian utama, kemudian ditetapkan ukuran-ukuran terperinci dari setiap element. Gambar kerja bengkel harus menampilkan pandangan dan penampang yang jelas dari elemen tersebut dengan memperhatikan ukuran, toleransi, nama bahan dan jumlah produk.


7. Gambar kerja langkah dan daftar elemen, setelah semua ukuran elemen dilengkapi baru dibuat gambar kerja lengkap dengan daftar elemen. Didalam gambar kerja lengkap hanya diberikan ukuran assembling dan ukuran luar setiap elemen diberi nomor sesuai daftar.

2.3. Faktor Penentu Pembuatan Produk yang Baik Faktor yang mempengaruhi kualitas pengirisan ubi : 1. Jarak mata pisau kelandasan pengiris Untuk mendapatkan ketebalan kerupuk yang diinginkan dapat menyetel antara landasan tempat tumpuan bahan ubi dengan pisau

jarak

pengiris.

2. Kecepatan potong untuk mengiris bahan ubi Kecepatan potong yang lebih besar menghasilkan permuka mengkerut

dan

bentuk yang berbeda dengan bentuk dasar bahan ubi. Untuk mendapatkan permukaan yang halus dan bentuk relatif baik harus dengan kecepatan sayap yang lebih rendah. 3. Kecepatan pengumpan/pemakanan bahan ubi ke pisau potong Untuk mendapatkan hasil dan bentuk diameter yang sesuai, kecepatan pengumpan arus relatif konstan.

2.4. Bagian-Bagian Utama Mesin Yang Akan Dirancang

1 Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

8 2 9 3 10

4

5

6

7

Gambar :2.4. Kontruksi Mesin Pengiris Ubi

Keterangan Gambar : 1. Tabung pengumpan Saluran penampung

9. Poros

2.

10. Bearing

3. Rangka 4. Motor 5. Puli Motor 6. Tali puli 7. Puli penggerak pisau 8. rumah mata pisau

2.5. Cara Kerja Mesin Untuk memahami terjadinya pengirisan untuk mendapatkan keripik ubi, terlebih dahulu perlu dijelaskan cara kerja mesin sebagai berikut : bahan ubi yang sudah dikupas


berbentuk bulat panjang dimasukkan dalam tabung pengumpan atau kelandasan pemotong, setelah mesin terlebih dahulu dihidupkan. Bersamaan dengan itu pisau berputar, maka bahan keripik ubi akan didorong ke mata piau maka teririslah dengan sendiriya disebabkan oleh mata pisau yang berputar, selanjutnya hasil irisan kerupuk ubi akan jatuh melalui saluran pengumpan. Demikian selanjutnya proses ini terus berlangsung secara berulang-ulang.

2.6. Rumusan Dan Komponen Perancangan Mesin Pengiris Ubi Mesin pengiris kerupuk ubi ini didalam penggunaannya diharapkan berjalan dengan baik jika didukung dengan bagian komponen-komponen yang baik dan terencana, adapun bagian-bagian yang dimaksud adalah :

2.6.1. Motor penggerak Motor Listrik berfungsi sebagai penggerak dengan daya 0,25 Hp, 1430 rpm direncanakan untuk menggerakkan poros pisau pengiris, poros perantaran dan poros penggerak piringan batang penghubung melalui perantaraan puli dan sabuk, pada perencanaan ini motor penggerak yang digunakan adalah jenis motor listrik yang terlihat pada gambar 2.5.


Gambar : 2.5. Motor Listrik

Menurut Spivakovsky, 1996, untuk mengetahui daya elektro motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pengiris ubi, yang terdiri dari : 1. Menentukan daya tanpa beban yang dibutuhkan suatu benda dalam gerakan melingkar dapat dihitung berdasarkan rumus : Ptb = T .ω Maka, Ptb = I . αω Dimana : Ptb

(2.1)

= daya motor tanpa beban (kW)

T

= torsi yang timbul (N.m)

ω

= kecepatan sudut (rad/s)

ω =

2.π .n 60

2. Menghitung daya motor penggerak dengan beban Untuk melakukan perhitungan daya penggerak dengan memberikan beban maka harus diketahui besar gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pengirisan terhadap bahan ubi, dan putaran operasionalnya. Rumus yang digunakan adalah :

Pb

=T. ω

Pb = daya motor dengan beban (Kw) T

= torsi yang diakibatkan beban (N.m)

F

= gaya pengirisan pada sistem (N)

r

= jarak beban yang terjauh dari sumbu poros pisau (m)


(2.2)

ω =

2.π .n 60

(kecepatan sudut = rad/s)

2.6.2. Poros Poros yang berfungsi sebagai pemutar pisau penyayat, poros perantara dan poros penggerak bahan penghubung, harus benar-benar diperhitungkan dan dibuat dari bahan yang cukup kuat sehingga poros tersebut mampu menahan beban yang diberikan kepadanya. Namun bahan poros juga mudah diperoleh dipasaran, dalam perencanaan poros ada beberapa hal yang perlu diperhatika.Poros yang digunakan untuk meneruskan putaran relatif rendah dan bebannya pun tidak terlalu berat, umumnya dibuat dari baja biasa dan tidak membutuhkan perlakuan khusus. Bahan yang dipilih adalah baja karbon konstruksi standart JIS G 4501, dengan lambang S35C. Yang terlihat pada gambar 2.6.

Gambar : 2.6. Poros

Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya dan putaran mesin yang diteruskan serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-bagian mesin yang didukung dan ikut berputar bersama poros. Beban puntir disebabkan oleh daya dan putaran mesin sedangkan beban lentur serta beban aksial disebabkan oleh gaya-gaya radial dan aksial yang timbul. 1. Momen puntir atau torsi yang terjadi Besar torsi yang terjadi (T) pada poros adalah : Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

(sularso, 1997, hal, 7) T = 9,74.10 5 . Dimana :

T

Pd n1

(2.3)

= torsi (kg.mm)

Pd = daya rancang (kW) n 1 = putaran poros penggerak (rpm) 3. Menentukan momen puntir/torsi yang terjadi σ p=

T WP

maka : T = σ P . W P

(2.4)

4. Menentukan/pemeriksaan sudut puntir yang terjadi Untuk melakukan pemeriksaan sudut puntir digunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1997, hal, 18) θ = 584 Dimana :

T .L G.ds 4

(2.5)

θ = sudut defleksi (°) T = torsi (kg.mm) G = modulus geser, untuk baja = 8,3 x 10³ (kg/mm²) ds = diameter poros (mm) .l = Panjang poros = 38 cm = 380 mm

5. Menentukan Tegangan geser izin (τa) bahan poros adalah : (Sularso, 1997, hal, 8) τa =

σb sf 1 xsf 2

Dimana : τb = kekuatan tarik poros (kg/mm²)


(2.6)

Sf 1 = foktor keamanan material Sf 2 = faktor keamana poros beralur pasak 5. Menentukan tegangan geser yang terjadi τ pada poros adalah : (Sularso, 1997, hal, 7)

τ=

5,1xT ds 3

(2.7)

Tabel 2.1. Faktor-faktor koreksi daya akan ditransmisikan Daya yang akan ditransmisikan

ƒC

Daya rata-rata yang diperlukan

1,2-2,0

Daya maksimum yang diperlukan

0,8-1,2

Daya normal

1,0-1,5

(Sularso, 1997, hal, 7)

2.6.3. Bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban sehingga putaran dapat berlangsung secara halus, aman, dan tahan lebih lama. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros dan elemen mesin lainnya dapat bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun dan tidak dapat bekerja dengan semestinya. Bantalan yang digunakan dalam perancangan mesin pengiris ubi ini adalah bantalan bola dan rol . Bantalan bola dan rol disebut juga sebagai bantalan anti gesek ( antifriction bearing ), karena koefisien gesek statis dan kinetisnya yang kecil. Bantalan ini terdiri dari cincin luar dengan alur lintasan bola dan rol, dan cincin dalam yang juga memiliki alur lintasan yang sama seperti yang ada pada cincin luar. Bola atau rol


ditempatkan diantara kedua cincin di dalam alur lintasan tersebut. Untuk menjaga agar bola dan rol tidak saling bersentuhan satu dengan yang lainnya maka bola dibuat bersarang. Sarang ini juga berfungsi untuk menjaga bola terlepas dari alurnya sewaktu berputar. Ukuran bantalan ini biasanya menyatakan diameter dalam bantalan ( diameter poros yang akan masuk ). Agar putaran poros dapat berputar dengan lancar, maka yang perlu diperhatikan adalah sistem pelumasannya. Oli merupakan pelumasan yang cukup baik, tetapi oli dapat merusak sabuk yang terbuat dari karet, sehingga pelumasan yang kental (viscous lubricant) lebih disukai.Dapat dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2 .7. Bantalan ( Bearing )

Bantalan untuk poros penggerak yang diameternya disesuaikan dengan ukuran poros yang dinyatakan aman, maka beban ekivalen dinamis (p) dapat dihitung berdasakan. (Sularso, 1997, hal. 135)

QP =

X . Fr + Y . Fa


(2.8)

Dimana :

C = beban nominal dinamis spesifik (kg) P = beban ekivalen dinamis spesifik (kg) f n = faktor kecepatan L h = umur nominal bantalan

Untuk menghitung beban ekivalen dinamis digunakan rumus : a. untuk bantalan radial Pr = X . V. Fr + Y. Fa

( 2. 9 )

b. untuk bantalan aksial Pa = X . Fr + Y . Fa

Dimana :

( 2. 10 )

Pr = beban ekivalen dinamis bantalan radial (kg) Pa = beban ekivalen dinamis bantalan aksial (kg) Fr = beban radial (kg) Fa = beban aksial (kg) V = Faktor pembebanan untuk cincin luar yang berputar

2.6.4. Sistem Transmisi Puli dan Sabuk Puli berfungsi untukmemindahkan/mentransmisikan daya ke poros mesin pengiris kerupuk, bahan puli terebutdari besi cor atau baja, untuk kontruksiringan diterapkan puli dari paduan aluminium. Puli baja sngat cocok untuk kecepatan yang tinggi (di atas 3,5 m/s). Bentuk alur dan tempat dudukan sabuk pada puli disesuaikan dengan bentuk penampang sabuk yang digunakan, hal yang terpenting Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

dari perencanaan puli adalah menentukan diameter puli penggerak maupun yang digerakkan. Untuk menentukan diameternya digunakan rumus :

Dp1 n1 = Dp 2 .n2 Dimana : Dp 1

Sebagian

(2.11) = diameter puli penggerak (mm)

Dp 2

= diameter puli yang digerakkan (mm)

n1

= putaran puli penggerak (rpm)

n2

= putaran puli

besar

yang digerakkan (rpm)

transmisi sabuk

menggunakan sabuk-V karena

mudah

penggunaannya dan harganya murah, tetapi sabuk ini sering terjadi slip sehingga tidak dapat meneruskan putaran dengan perbandingan yang tepat. Sabuk terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Dalam gambar 2.8 diberikan berbagai proposi penampang sabuk-V yang umum dipakai.

(Sularso, 1997, hal, 164) Gambar 2.8. Ukuran penampang sabuk-V

Jika putaran puli penggerak dan yang digerakan berturut-turut adalah n1 (rpm) dan n2 (rpm), dan diameter nominal masing-masing adalah d1 (mm) dan D2 (mm). Karena


sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi i (i > 1), dimana :

n1 D2 = n2 d1 Kecepatan linier (v) sabuk-V (m/s) adalah : v=

πdn 60 × 1000

Jarak suatu poros rencana (C) adalah 1,5 sampai 2 kali diameter puli besar.

m m

n2

n1 r1

Penggerak

R2

C

Yang Digerakan

Gambar 2.9. Panjang keliling sabuk

Panjang sabuk rencana (L) adalah : L = 2C +

π 2

( d 1 + D2 ) +

1 ( D2 − d1 ) 2 (Sularso, 1997, Hal 170) 4C

Dalam perdagangan terdapat bermacam-macam ukuran sabuk. Namun mendapatkan ukuran sabuk yang panjangnya sama dengan hasil perhitungan umumnya sukar. Didalam perdagangan nomor nominal sabuk-V dinyatakan dalam panjang kelilingnya dalam inchi. Jarak sumbu poros C dapat dinyatakan sebagai : (Sularso, 1997, hal 170)


C=

b + b 2 + 8( D2 − d1 ) 2 8

Dimana :

b = 2 L − 3.14( D2 + d1 )

Sedangkan untuk besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk, digunakan rumus (Sularso, 1997, hal 171)

Po = ( F1 − F2 )v F1 = e µθ F2 F = σ izin × b × t Dimana :

σ izin = 2,5 – 3,3 N/mm2

F1

= gaya tarik pada sisi kencang (N)

F2

= gaya tarik pada sisi kendor (N)

b

= Lebar sabuk spesifik (mm)

t

= Tebal sabuk spesifik (mm)

e

= 2,7182

μ

= Koefesien antar sabuk dan puli (0,3 – 0,6)

θ

= Sudut kontak antara sabuk dan puli (º)

Besarnya sudut kontak adalah :

θ = 180° −

57( D2 − d1 ) C

C = Jarak sumbu poros (mm)

2.6.5. Baut Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

Baut diisini berfungsi sebagai pengikat untuk dudukan pada motor penggerak tetapi selain itu berfungsi untuk pengikat poros terhadap puli. Jika tegangan tarik baut adalah σ t (kg/mm²) dan diameter baut d (mm) maka beban (kg).

Gambar : 2.10. Baut

Teganagn Tarik yang terjadi ( Sularso, 1997, hal 296 )

σt =

W W = A (π ) d 1 2 4

Dimana : W = Beban ( kg )

σ t = Tegangan Tarik yang terjadi ( kg / mm2 ) d 1 = Diameter inti ( mm ) Pada baut yang mempunyai diameter luar d ≥ 3 mm, umumnya besar diameter inti d 1 ≈ 0,8 d. Sehingga (d1 / d )2 ≈ 0,64 Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

Maka : σ t =

W (π ) (0,8d ) 2 4

≤σa

Dari rumus diatas maka di dapat : ( Sularso, 1997, hal 296 )

d1 ≥

4W

πσ a x 0,64

atau d 1 ≥

2W

σa

Untuk σ a ( tegangan yang diizinkan ),dengan bahan dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 % dengan σ b = 42 kg/mm 2 maka :

σa =

σb sf

Dimana : sf = Faktor keamanan diambil 6 – 8 karena difinis dalam keadaan tinggi

σ a = Tegangan yang di izinkan ( kg / mm2 )

(1)

p

(2)

W

d1

h d2 d Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

Gambar 2.11. Tekanan Permukaan Pada Ulir

Dimana ( 1 ) = Ulir dalam ( 2 ) = Ulir luar Dari gambar di atas maka di dapat rumus

q=

W

π d 2 hz

≤ qa

Dimana : q = Tekanan kontak pada permukaan ulir ( kg / mm2 ) h = Tinggi profil ( mm )

z = Jumlah Lilitan

d 2 = Diameter efektif luar ( mm ) qa = Tekanan kontak izin ( kg / mm2 )

Harga qa dapat dilihat pada tabel 2.2 Tabel 2.2 Tekanan permukaan yang diizinkan pada ulir Bahan Ulir luar

Tekanan permukaan yang diizinkan qa (kg/mm2)

Ulir dalam

Untuk pengikat

Untuk penggerak

Baja liat

Baja liat atau perunggu

3

1

Baja keras

Baja liat atau perunggu

4

1,3

Baja keras

Besi cor

1,5

0,5



Dimana qa adalah tekanan kontak yang diizinkan, dan besarnya tergantung pada kelas ketelitian dan kekerasan permukaan ulir seperti diberikan dalam tabel 2.2. jika persyaratan dalam rumus diatas terpenuhi, maka ulir tidak akan menjadi mulur atau dol. Ulir yang baik mempunyai harga h paling sedikit 75% dari kedalaman ulir penuh, dan ulir biasa mempunyai h sekitar 50 % dari kedalaman penuhnya. Maka dapat dihiutng z≥

W

π d 2 h qa

H=z x p

Dimana : H = Tinggi mur ( mm ) Maka W juga akan menimbulkan tegangan geser pada luas bidang silinder ( πd 1 k p z ) dimana k dan p adalah tebal akar ulir luar. Maka besar tegangan geser τ b ( kg/mm2 ) adalah

τb =

W

πd 1 k p z

2.6.6. Pengelasan Sambungan tumpul adalah jenis sambungan yang paling efisien. Sambungan ini terbagi atas dua yaitu sambungan penetrasi penuh dan sambungan penetrasi sebagian. Namun yang digunakan pada pembuatan model mesin belot konveyor ini adalah sambungan penetrasi penuh. Adapun rumus perhitungan tegangan sambungan las tumpul adalah:

σt =

P hl

( Lit, 9. hal, 190)


(2.12)

Gambar 2.12. Sambungan Las Tumpul

Dimana : P = beban tarikan patah

( kg)

h = tebal plat

(mm)

l = panjang lasan

(mm)

2.6.6.1. Sambungan T Pada sambungan ini secara garis besar dibagi atas dua jenis yaitu jenis las dengan alur dan jenis las sudut. Hal-hal yang dijelaskan pada sambungan tumpul di atas juga berlaku untuk sambungan jenis iini. Dalam pelaksanaan pengelasan mungkin sekali ada bagian batang yang menghalangi yang dalam hal ini dapat diatasi dengan memperbesar sudut alur. ( Lit, 9. hal, 159)

Gambar 2.13. Sambungan Las T


σt =

P hl

(2.13)

Dimana : P = beban tarikan patah

( kg)

h = tebal plat

(mm)

l = panjang lasan

(mm)

BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI

3.1. Ubi yang akan diIris Terlebih dahulu ubi sebagai bahan ubi yang akan dipotong atau diiris dikupas dahulu sebelum pemotongan atau pengirisan yang akan dilakukan.

3.2. Perencanan Kapasitas Mesin Pengiris Ubi Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

Perencaan mesin pengiris ubi direncanakan mampu menampung 30 kg/jam. Ubi yang akan di potong/iris dengan model mata ketam.

3.3. Perencanaan Sistem Transmisi Untuk memindahkan putaran motor ke poros penggerak direncanakan menggunakan system transmisi sabuk dan puli dan disesuaikan dengan kebutuhannya. Dalam perencanaan mesin pengiris ubu ini direncanakan dengan putaran akhir adalah 286 rpm. Ini diambil dari kecepatan motor 1430 rpm yang akan ditransmisikan puli dan sabuk dengan perbandingan 1: 5

3.4. Spesifikasi Perencaan Jenis Keripik

: Ubi

Kapasitas

: 30 kg / jam

Sistem transmisi

: Puli dan Sabuk

3.5. Gambar Bagian – bagian Utama Mesin 3.5.1. Rangka mesin Rangka mesin yang berfungsi sebai dudukan pada komponen-komponen mesin pengiris ubi terbuat dari plat U dan L dengan ukuran 340 mm x 640 dengan tinggi 450 mm yang dilihat pada gambar dibawah ini.


Gambar : 3.1. Rangka Mesin

3.5.2. Rumah mata pisau Rumah mata pisau yang berfungsi sebagai dudukan mata pisau yang tebuat dari besi plat 8 mm yang berdia meter 250 mm yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.2. Rumah Mata Pisau 3.5.3. Mata pisau Mata pisau yang berfungsi sebagai pemotong bahan ubi diman ukuran mata pisau yang dirancang berukuran 80 mm x 30 mm mata pisau yang dipakai adalah jenis mata ketam mesin. yang terlihat pada gambar dibawah ini.


Gambar : 3.3. Mata Pisau

3.5.4. Corong pengumpan Corong pengumpan yang berpungsi sebagai pengumpan bahan ubi yang akan diiris, dengan berukuran diameter 58 mm dengan panjang 90 mm yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.4. Corong Pengumpan

3.5.5. Corong penampung Corong penempung yang berfungsi sebagai tempat jatuhnya bahan ubi yang tetah diiris mata pisau, yang berukuran diameter 260 mm dengan tinggi 60 mm maka


ubi yang teriris akan jatuh sendiriya ke saluran penampung. Yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar : 3.5. Corong Penampung

Tabel 3.1. Spesifikasi data rangka dudukan dan transmisi Bagian

Bahan

Ukuran

Puli Motor

Besi Karbon Rendah

2 inchi

Puli Pengerak Pisau

Besi Cor

10 inchi

Sabuk

Karet

47 inchi

BAB IV ANALISA PERANCANGAN DAN KEKUATAN BAHAN


4.1. Analisa, Daya Motor Penggerak Daya motor yang dipergunakan untuk menggerakkan poros pengiris perlu diperhitungkan, daya motor poros pengiris adalah daya yang dibutuhkan pada motor penggerak dibagi dengan effisiensi mekanismenya. Pada spesifikasi perencanaan, kapasitas mesin pengupas (m) adalah 30 kg/jam, dengan daya motor 0.25 Hp putaran motor 1430 rpm sedangkan putaran poros pengiris 286 rpm, Untuk menentukan putaran mesin diawali dengan : Pb = T . ω T=F . d

Dimana : F = Gaya yang bekerja ( N ) T = Torsi ( N.m ) d = Diameter = 250 mm = 0,250 m ( m ) Maka di dapat Gaya yang bekerja pada Pengiris ubi adalah : F = Gaya yang bekerja = 2 kg x 9,81 = 19,62 N T = 19,62 N x 0,250 Dengan Kecepatan Sudut Putaran adalah :

ω=

2.π .n 60

ω=

2.π .286 = 29,95 (rad/s) 60

Maka didapat daya Motor Penggerak pada Pengiris Ubi dengan Beban didapat : Pb = 4,905 Nm . 29,95 rad / s

Pb = 146,9 ≈ 147 Watt Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

Dengan Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt, di dapat daya yang dibutuhkan pada saat proses kerja atau pada saat dibebani adalah 147 Watt. Jadi daya Motor ≥ dari pada Daya yang dibutuhkan, sehingga aman dipakai.

4.2. Sistem Transmisi Sabuk dan Puli Sistem transmisi pada mesin pengiris ubi adalah dengan puli, dengan putaran motor 1430 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang : 1. puli motor penggerak Ø 2’ ( 50,8 mm ) 2. puli poros pengiris Ø 10’’ (254 mm ) Dengan mengabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada masing-masing puli adalah sebagai berikut :

n = n1 x

d1 d2

Dimana : d1 = diameter puli penggerak

n1 = putaran puli penggerak d 2 = diameter puli yang digerakkan n2 = putaran puli yang digerakkan

Putaran pada puli pengiris adalah :

n2 = n1 x

d1 d2


(4.1)

50,8 254

= 1430 × =286 rpm

Diameter puli diatas merupakan (dk) diameter luar puli, maka untuk menentukan diameter nominal puli (dp) adalah :

dp1 = dk1 − t = 150,8 − 9,5 = 141,3 mm dp2 = 254 − 9,5 = 244,5 mm Kecepatan linear sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : v=

π × 141,3 × 286 60 × 1000

= 2,114 m/s

Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka Crencana = 2 × 141,3 = 282,6 mm Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut :

L = 2 × 282,6 +

π 2

(141,3 + 254) +

1 (141,3 − 254) 2 = 1200 mm 4 × 282,6

Dapat dilihat pada lampiran 2 dipilih panjang sabuk standart adalah 48 inchi, maka jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut : C=

1138,69 + 1138,69 2 + 8(141,4 − 76,2) 2 = 286,52 mm 8

Dimana untuk b = 2 × 1200 − 3.14(254 + 141,3) = 1461,14 mm

Menurut sularso L−

Dp − dp 141,4 − 90,6 ≥ C , 910,98 − ≥ 286,52 , baik 2 2


C−

Dk + dk , 286,52 > 0 = baik 2

4.3 Poros 4.3.1 Analisa kekuatan poros pada motor penggerak Poros pada motor penggerak berdiameter 10 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik ( σ B ) = 48 kg/mm2, maka τ a adalah :

τa =

σB Sf 1 × Sf 2

Dimana : τ a = Tegangan Geser Izin ( kg.mm )

σ B = Kekuatan tarik ( kg / mm2 ) Sf1 = Faktor keamanan bahan, SF = 5,6 S-C = 6,0 bila pengaruh masa dan baja paduan Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 ÷ 3,0)

τa =

48 kg

mm 2 6 x 2

= 4 kg

mm 2

Untuk daya perencana (Pd) adalah :

Pd = fc.P Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada Tabel 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt Pd = 1 x 0,1875 = 0,1875 kW


Torsi (kg.mm) adalah : T=

Pd

T=

Pd × 102 × 60 × 1000 2πn

ω

T = 9,74 × 10 5 ×

Pd n

\Dimana : ω = kecepatan sudut =

2πn rad/s 60

P = Daya ( kW ) T = Torsi ( kg.mm ) Maka didapat Torsi adalah : T = 9,74 × 10 5 ×

0,1875 1430

= 127,7 kg.mm Tegangan geser yang timbul :

τ=

5,1.T 5,1 × 127,7 kg.mm = = 1,1 kg mm 2 d s3 18m 3

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ a > τ

4.3.2 Analisa kekuatan poros pada puli pengiris Poros pada puli pengiris adalah poros pemutar parutan berdiameter 18 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S50C dengan kekuatan tarik ( σ B ) = 62 kg/mm2,


maka τ a adalah :

τa =

σB Sf 1 × Sf 2

Dimana : τ a = Tegangan Geser Izin ( kg.mm )

σ B = Kekuatan tarik ( kg / mm2 ) Sf1 = Faktor keamanan bahan, SF = 5,6 S-C = 6,0 bila pengaruh masa dan baja paduan Sf2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 ÷ 3,0)

τa =

62 kg

mm 2 6 x 2

= 5,1 kg

mm 2

Untuk daya perencana (Pd) adalah :

Pd = fc.P Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada Tabel 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,25 Hp = 0,1875 kW = 187,5 Watt Pd = 1 x 0,1875 = 0,1875 kW

Torsi (kg.mm) adalah : T=

Pd

T=

Pd × 102 × 60 × 1000 2πn

ω


T = 9,74 × 10 5 ×

Pd n

\Dimana : ω = kecepatan sudut =

2πn rad/s 60

P = Daya ( kW ) T = Torsi ( kg.mm ) Maka didapat Torsi adalah : T = 9,74 × 10 5 ×

0,1875 286

= 638,5 kg.mm Tegangan geser yang timbul :

τ=

5,1.T 5,1 × 638,5 kg.mm = = 0,5 kg 3 3 mm 2 ds 18m

Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena τ a > τ

4.3.3 Menentukan/pemeriksaan sudut puntir yang terjadi Untuk melakukan pemeriksaan sudut puntir digunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1997, hal, 18) θ = 584 Dimana :

T .l G.ds 4

θ = sudut defleksi (°) T = torsi (kg.mm) G = modulus geser, untuk baja = 8,3 x 10³ (kg/mm²) ds = diameter poros (mm) .l = Panjang poros = 38 cm = 380 mm

maka didapat sudut puntir poros adalah : Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

(4.2)

θ = 584

638,5 . 380 8,3 x10 3 . 18 4

= 0,0030 Menurut Sularso 1997 hal 18, besar deformasi yang diperlukan sebesar 0,25 s/d 0,3 derajat. Sedangkan menurut perhitungan deformasi yang terjadi sebesar θ = 0,0030. Maka poros dinyatakan aman karena sudut puntir yang terjadi lebih kecil dari sudut puntir yang diizinkan.

4.4 Analisa Kekuatan Baut Baut berfungsi untuk pengikat poros terhadap rangka dan forklift,Beban forklift 5 kg adalah sebagai Wo maka W di dapat W = fc W0 W = 1,0 . 15 = 15 kg Dengan σ a (tegangan yang diizinkan),dengan bahan dari baja liat dengan kadar karbon 0,22 % C dan σ b = 42 kg/mm 2 dengan faktor keamanan diambil 6 – 8, karena difinis dalam keadaan tinggi maka :

σa =

σb

sf 42 = 8 = 5,25 kg

mm 2

Maka tegangan geser izin τ a di dapat

τ a = 0,5 x σ a


τ a = 0,5 x 5,25 = 2,6 kg

mm 2

Dari perhitungan di atas maka di dapat diameter inti baut adalah 4W

d1 ≥

πσ a x 0,64

d1 ≥

atau d ≥

2W

σa

4 x 15 3,14 x 5,25 x 0,64

d1 ≥ 2,38 mm d1 = 2,85 mm ≥ 2,9 mm Maka nilai diameter luar (d) untuk diameter baut pada d1 =2,85 adalah d = 3,5 mm dapat dilihat pada Lampiran 11 Bahan mur baja liat dengan kadar karbon 0,22 % dengan σ b = 42 kg/mm 2 Dengan d = 3,5 maka di dapat D = 3,5 mm , D2 = 3,1 mm dan tinggi kaitan (H) = 0,325, Jarak bagi (p) = 0,6 dapat Lampiran 11 Harga qa = 3 kg/mm2 di dapat dari Tabel 2.2 z≥

W

π D2 H q a

15 3,14 . 3,1 . 0,325 . 3 z ≥ 1,6 z=2 z≥

Maka di dapat tekanan kontak baut


q=

W ≤ qa π D2 H z

15 ≤ qa 3,14 . 3,1 . 0,325 . 2 q = 2,3 kg mm 2 =

Maka, tegangan geser ( τ b ) yang timbul dapat dicari dengan memasukan nilai k = 0,84 untuk ulir metris. Maka pembebanan pada seluruh ulir yang dianggap merata apabila τ b lebih kecil dari τ a

τb =

W

πd 1 k p z

Dengan k = 0,84 15 3,14 .3,5. 0,84 . 0,6 . 2 τ b = 1,35 kg mm 2

τb =

4.5 Analisa umur bantalan Tanda minus menunjukan arah gaya kebawah. Bila diasumsikan tidak ada beban secara aksial (Fa), maka beban ekivalen dinamisnya adalah : Pr = XVFr

Untuk X diambil 0,56 dan V = 1,2 (lihat tabel 2.4)

P = 0,56 × 1,2 × 10,5184 = 7,0684 kg

Faktor kecepatan dapat dihitung dengan persamaan : Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

1

 33,3  3 fn =   = 0,2855  1430  Faktor umur (fh) : fh = f n

C P

Untuk nilai C dapat dilihat pada tabel (2.5), maka :

f h = 0,2855 ×

1070 = 43,2184 7,0684

Umur nominal (Lh) :

Lh = 286 × 43,2184

1

3

= 1004 jam =

1004 =126 hari = 4 bulan 6 hari 8

4.6 Perhitungan gaya-gaya pada puli Perngiris Ubi

Gambar 4.1. Gaya-gaya yang terjadi pada saat pengirisan

Gaya gesek yang terjadi di dapat Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

F fr = F .µ

Dimana : F fr = Gaya Pengiris Ubi ( N )

F fr = Ft =

Mt R

=

60 . p 2πn . r

Dimana :

µ = Koefisien gesek ( 0,2 ) r = Jari – jari ( mm ) Ft = F fr Mt = Momen torsi ( kg.mm ) P = Daya Motor = 0,25 Hp = 187,5 watt = 187,5 N .m n = Putaran Puli pengiris ( rpm )

Sehingga gaya untuk mengiris = gaya gesek = F fr

F fr = =

60 . p 2πn . r 60 x 187,5, 2 (3,14 ) . (286) (0,25)

= 25,05 N F fr Maka Gaya normal N = µ

N= =

F fr

µ 25,05 0,2

= 125,25 N

4.7. Kapasitas Mesin Pengiris Ubi Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

det

Kapasitas mesin pengiris ubi = n.m Dimana : n = putaran pada poros pemarut m = massa

dalam hal ini untuk mencari massa ubi yaitu : massa ubi 1.75 gram sama dengan 0,00175 kg Kapasitas mesin pengupas

= n.m = 286 rpm. 0,00175 kg = 0,5 kg/menit x 60 = 30 kg/jam

Diasumsikan effisiensi

= 98 %

Maka kapasitas mesin pengiris ubi

= 98 % x 30 kg/jam = 29,4 kg/jam ≈ 30 kg/jam

BAB V


PERAWATAN DAN PERBAIKAN

5.1. Pengertian dan Tujuan Utama Perawatan Untuk dapat mencapai jumlah produksi yang maksimum maka perlu sekali dibutuhkan kesiapan mesin yang digunakan seoptimal mungkin. Agar mesin dapat siap pakai dan tidak mengganggu dalam sistem produksi maka diperlukan suatu cara yang disebut pemeliharaan. Suatu mesin tidak mungkin tidak mengalami kerusakan, tetapi usia kegunaannya dapat diperpanjang dengan melakukan kegiatan perawatan. Perawatan dapat diartikan sebagai suatu kegiatan yang bertujuan untuk memelihara dan menjaga setiap komponen-komponen mesin atau peralatan agar dapat tahan lama sehingga dapat mencapai hasil produksi yang maximum. Tujuan utama sistem perawatan adalah sebagai berikut : 1. Agar mesin ataupun peralatan yang digunakan dalam keadaan siap pakai secara optimal untuk menjamin kelancaran proses kerja mesin. 2. Untuk memperpanjang usia daripada mesin. 3. Untuk menjamin keselamatan operator dalam menggunakan mesin atau peralatan. 4. Untuk mengetahui kerusakan mesin sedini mungkin sehingga dapat mencegah kerusakan yang lebih fatal.. Perawatan yang dilakukan terhadap mesin pengupas ini dapat dilakukan Dengan beberapa cara sebagai berikut :

a. Perawatan secara rutin


Perawatan dilakukan secara terus menerus, misalnya setiap hari atau setelah selesai menggunakan/memakai mesin. Pada mesin ini kegiatan perawatan secara rutin yang dilakukan adalah pembersihan dan pelumasan pada bagian yang berputar. b. Perawatan secara periodic Perawatan secara periodic adalah kegiatan yang dilakukan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya seminggu sekali, sebulan sekali, dan setahun sekali. Pada mesin ini, kegiatan perawatan secara periodic adalah tagangan sabuk, poros pengiris. Sehingga mesin pengiris ini dapat bekerja secara optimal.

5.2. Perawatan Bagian-bagian Utama Mesin Perawatan utama yang dilakukan pada bagian-bagian utama mesin adalah sebagai berikut 5.2.1. Motor Motor adalah bagian mesin yang paling sentral karena pada alat ini kerja mesin adalah sebagai penggerak utama. Oleh karena itu, mesin ini tidak boleh mengalami kerusakan pada saat pengoperasian karena dapat menghentikan semua kerja dari mesin ini. Karena itu perawatan sangat mutlak harus dilakukan. Terutama pada main hour atau lama pemakaian. Hal ini untuk menjaga agar motor tidak kepanasan. Panas mesin juga bisa terjadi karena kelebihan beban angkut. Maka dalam hal ini beban yang diangkut tidak boleh overload atau kelebihan beban karena akan mengurangi efesiensi atau efektifitas dari motor. 5.2.2. Puli dan Sabuk


Bagian yang memerlukan perawatan pada puli adalah memeriksa kekencangan baut pengikat puli, mengecek secara visual kesejajaran antara puli. Memeriksa tegangan sabuk serta kerusakan yang terjadi pada sabuk, apabila sabuk sudah rusak sebaiknya diganti dan apabila tegangan sabuk kendor maka harus dikencangkan kembali.

5.2.3. Poros Pada poros kegiatan perawatan yang dilakukan adalah memeriksa kesetimbangan terhadap bearing (bantalan).

5.2.4. Bantalan/Bearing Lakukan pengecekan pada bantalan, jika bantalan sudah aus harus diganti walaupun belum mencapai umur jam kerja. Hal yang sangat penting terhadap perawatan bantalan adalah mengenai pelumasan, karena pelumasan pada bantalan untuk mengurangi gesekan dan tingkat keausan antara elemen gelinding dan rumah bantalan, mereduksi panas yang terjadi akibat gesekan, dan mencegah korosi. Cara pelumasan yang dipakai disini dengan pelumasan grease/gemuk. Pada bantalan ini dianjurkan dengan pelumasan gemuk karena konstruksinya lebih sederhana dan semua gemuk yang bermutu baik dapat memperpanjang umur bantalan. Pemberian gemuk dilakukan dengan mengisi bagian dalam bantalan secukupnya dengan menggunakan pispot gemuk melalui nipel bantalan.

5.2.5. Mata Pisau


Memeriksa kondisi mata pisau sebelum pemakaian, pemeriksaan dengan cara membuka mata pisau dari rumah mata pisau, apa bila mata pisau sudah tumpul segera di gosok, dan apabila mata pisau berkarat segera diganti dengan yang baru. Apabila mesin tidak dipakai selama berhari-hari maka oleskan minyak makan ke mata pisau.

5.2.6. Corong Penampung Membersihkan corong penampung setelah selesai pengirisan membersihkan dengan cara melapkan dengan kain yang sudah dibasahi menjaga agar tidak terjadi karatan / korosi.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN


5.1 Kesimpulan Bedasarkan perhitungan dan perencanaan yang dilakukan maka hasil kesimpulannya sebagai berikut : 1. Spisifikasi Perencanaan a.

Ubi yang diiris

Ubi

b.

Kapasitas mesin

30 kg /jam

c.

Sistem transmisi

Sabuk dan Puli

2. Konstruksi alat a.

Daya motor penggerak

0,25 Hp

b.

Putaran motor penggerak

1430 rpm

c.

Putaran pengiris

286 rpm

d.

Ukuran poros motor

8 mm

e.

Bahan poros pengiris

Baja karbon S35C-D

f.

Rangka dudukan

Pelat Profil U dan L 20 mm

3. Sistem transmisi a.

Sistem transmisi

Sabuk dan Puli

b.

Ukuran puli

2 inchi dan 10 inchi

c.

Ukuran sabuk

Tipe FM- 47 inchi

4. Poros dan bantalan a.

Diameter poros pengiris

18 mm


b.

Bantalan poros

Bantalan gelinding No. 6303

5.2 Saran 1. Sewaktu mengadakan pembersihan, pembongkaran serta pemasangan komponen mesin ini, pastikan motor terbebas dari arus listrik, setelah selesai menggunakan mesin, sebaiknya dibersihkan dahulu corong umpan dan corong penampung dari sisa ubi yang diiris.. 2. Saat awal menghidupkan mesin diharapkan tidak diberikan beban untuk menjaga terjadinya motor rusak/terbakar. 3. Agar mahasiswa/i dapat menyempunakan mesin pengiris ubi yang otomatis mengiris ubi.


DAFTAR PUSTAKA

1. Sularso dan Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita: Jakarta, 1997. 2. Timoshenko,S. Dasar-dasar Perhitungan Kekuatan Bahan, Penerbit Restu Agung. 3. J. La Heij. Ilmu menggambar bangunan mesin. Cetakan ke-8. PT. Pradya paramitra. Jakarta. 1999. 4. Shigley, Joseph E. Perencanaan Teknik Mesin. Edisi ke-4. Erlangga. Jakarta. 1983. 5. Khurmi R.S dan Gupta, JK. A Text Book of Machine Design. New Delhi Eurasia Publishing House (Put) Ltd. 1980.


LAMPIRAN

Lampiran I Harga X,V dan Y dapat dilihat pada tabel dibawah ini : faktor-faktor X,V dan Y

Jenis bantalan

Beb an puta r pada cinci n dala m

Beb an punt ir pada cinci n luar

Baris ganda

X

Fa/Co = 0,014 =0,028 =0,084 = 0,11 = 0,17 = 0,28 = 0,42 = 0,56 1,2

X

Y

X

0,56

1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00

Y 2,3 0 1,9 0 1,7 1

1

0

0,56

α = 20º = 25º = 30º = 35º = 40º Bant alan bola sudu t

Baris ganda

Fa/VFr ≤ eFa/VFr>e Y

2,30 1,99 1,71 1

Baris tunggal e

Fa/VFr>e

V

Bant alan bola alur dala m

Baris tunggal

1,5 5 1,4 5 1,3 1 1,1 5 1,0 4 1,0 0

Xo

Yo

Xo

0,6

0,5

0,6

Yo

0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44

0, 5

0, 84

1

1,2

0,43 0,41 0,39 0,37 0,35

1,00 0,87 0,76 0,66 0,55

0

1,09 0,92 0,78 0,66 0,55

0,70 0,67 0,63 0,60 0,57

1,6 3 1,4 1 1,2 4 1,0 7 0,9 3

0,57 0,68 0,80 0,95 1,14

0,5

0,4 2 0,3 8 0,3 3 0,2 9 0,2 6

0, 76 0, 1

66 0, 58 0, 52



Lampiran II Tabel ini menunjukan nomor-nomor nominal dari sabuk standart utama. Panjang sabuk-V standart. Nomor nominal (Inchi)

(mm)

Nomor nominal (Inchi)

(mm)


(mm)


(mm)

10

254

45

1143

80

2032

115

2921

11

279

46

1168

81

2057

116

2946

12

305

47

1194

82

2083

117

2972

13

330

48

1219

83

2108

118

2997

14

356

49

1245

84

2134

119

3023

15

381

50

1270

85

2159

120

3048

16

406

51

1295

86

2184

121

3073

17

432

52

1321

87

2210

122

3099

18

457

53

1346

88

2235

123

3124

19

483

54

1372

89

2261

124

3150

20

508

55

1397

90

2286

125

2175

35

889

70

1778

105

2667

140

3556

36

914

71

1803

106

2692

141

3581

37

940

72

1829

107

2718

142

3607

38

965

73

1854

108

2743

143

3632

39

991

74

1880

109

2769

144

3658

40

1016

75

1905

110

2794

145

3683



Lampiran III Ukuran ulir Withworth

(J.La Heij : Ilmu menggambar bangunan mesin : hal : 183)


Lampiran IV Konversi satuan AS yang umum ke satuan SI

(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373) Konversi satuan SI ke satuan AS yang umum

(Joseph E. Shigley : Perencanaan Teknik Mesin : hal : 373)


Lampiran V


Lampiran VI Baja karbon JIS G 4051 Jefri : Rancang Bangun Mesin Pengiris Ubi Kapasitas 30 Kg/Jam, 2009.

(


Lampiran VII


Batang baja karbon yang difinis dingin (Standar JIS) Lambang

Perlakuan Panas

Diameter (mm)

Dilunakkan

20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80 20 atau kurang 21 – 80

S35C-D Tanpa dilunakkan Dilunakkan S45C-D Tanpa dilunakkan Dilunakkan S55C-D Tanpa dilunakkan (Sularso, 1997, hal, 330)

Lampiran VIII


Kekuatan Tarik (kg/mm2) 58 - 79 53 – 69 63 - 82 58 – 72 65 – 86 60 – 76 71 – 91 66 – 81 72 – 93 67 – 83 80 – 101 75 – 91

Kekerasan HR C HB (HRB) (84) - 23 (73) - 17 144 - 216 (87) - 25 (84) - 19 160 - 225 (89) - 27 (85) - 22 166 - 238 12 - 30 (90) - 24 183 - 253 14 - 31 10 - 26 188 - 260 19 - 34 16 - 30 213 - 285

Tabel Konversi Satuan




Lampiran IX Beban nominal dinamik spesifik

(Sularso, 1997, hal,143)


Lampiran X Ukuran Ulir Spesifikasi Ulir dalam Diameter

Ulir Jarak

Tinggi

bagi

kaitan

p

H1

Diameter

Diameter

Luar (D)

Efektif(D2)

Dalam (D1)

Ulir luar 1

2

Diameter

3

Diameter

Diameter Efektif

Inti (d1)

Luar (d) (d2) 0,075

0,041

0,250

0,201

0,169

0,08

0,043

0,300

0,248

0,213

0,09

0,049

0,350

0,292

0,253

0,1

0,054

0,400

0,335

0,292

0,1

0,054

0,450

0,385

0,342

0,125

0,068

0,500

0,419

0,365

0,125

0,068

0,550

0,469

0,415

0,15

0,081

0,600

0,503

0,438

0,175

0,095

0,700

0,586

0,511

0,2

0,108

0,800

0,670

0,583

0,225

0,122

0,900

0,754

0,656

0,25

0,135

1,000

0,838

0,729

M 1,2

0,25

0,135

1,200

1,038

0,929

M 1,4

0,3

0,162

1,400

1,205

1,075

M 1,7

0,35

0,189

1,700

1,473

1,321

M2

0,4

0,217

2,000

1,740

1,567

M 2,3

0,6

0,325

2,300

2,040

1,867

M 0,25 M 0,3 M 035 M 0,4 M 0,45 M 0,5

M 0,55 M 0,6 M 0,7

M 0,8 M 0,9 M1


M 2,6

0,6

0,325

2,600

2,308

2,113

M 3 x 0,5

0,5

0,271

3,000

2,675

2,459

0,6

0,325

3,000

2,610

2,350

0,6

0,325

3,500

3,110

2,850

M 3,5

(Sularso, 1997, .hal289)


Lampiran XI Gambar : Pemotongan Besi Rangka

Gambar : Proses Pengelasan Rangka Dudukan Komponen-komponen Mesin Pengiris Ubi


Gambar : Penghalusan Pada Rangka Mesin Pengiris Ubi

Gambar : Pengecetan Rangka Mesin Pengiris Ubi


Gambar : Mesin Pengiris Ubi


PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Recommend Documents