RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN. Oleh ANES KURNIA PUTRA F

RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN

Oleh ANES KURNIA PUTRA F14104003

2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

i

RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Oleh ANES KURNIA PUTRA F14104003

2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

ii

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

RANCANG BANGUN BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG PADA MESIN PENYAPU JALAN

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh: ANES KURNIA PUTRA F14104003

Dilahirkan di Cianjur Pada tanggal: 21 Agustus 1986

Tanggal lulus: Disetujui, Bogor, Januari 2009

Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. Dosen Pembimbing Mengetahui,

Dr. Ir. Desrial, M.Eng. Ketua Departemen Teknik Pertanian

iii

ANES KURNIA PUTRA. F14104003. Rancang Bangun Bagian Penyalur dan Penampung Pada Mesin Penyapu Jalan. Di bawah bimbingan: Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. 2009.

RINGKASAN Salah satu kegiatan rutin yang dilakukan di kampus Institut Pertanian Bogor (IPB) adalah kegiatan kebersihan. Petugas kebersihan mengalami kesulitan dalam pembersihan sampah jenis daun-daunan di jalan dalam kampus setiap harinya. Untuk itu dibutuhkan suatu mesin yang dapat bekerja secara mekanis dalam melakukan kegiatan menyapu dan mengumpulkan sampah dedaunan di jalan dalam kampus IPB. Tujuan penelitian ini adalah merancang bagian penyalur dan penampung dari mesin penyapu jalan dan pemenuhan fungsi penyaluran dan penampungan sampah pada perancangan mesin penyapu jalan untuk membersihkan sampah dedaunan di jalan lingkar dalam kampus IPB. Penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu: (a) pengidentifikasian permasalahan kegiatan kebersihan di kampus IPB, (b) perumusan ide dan konsep desain, (c) analisis desain, (d) pembuatan gambar teknik dan pembuatan model 3D, (e) pembuatan prototipe, (f) uji fungsional bagian penyalur dan penampung dari prototipe mesin penyapu jalan, (f) penyempurnaan prototipe, dan (g) pengujian kinerja. Mesin penyapu jalan yang dirancang ini menggunakan unit silinder penyapu untuk menyapu sampah ke arah konveyor dan dibawa/diangkat menuju bak penampung. Konveyor digerakkan dengan motor listrik melalui sistem transmisi daya, demikian juga dengan silinder penyapunya. Adapun komponen dari bagian penyalur dan penampung adalah: feeder, konveyor, bak penampung, hopper, rangka, roda, cover, serta motor dan sistem transmisi. Pada pengujian prototipenya dilakukan pengamatan dan pengukuran pada: berfungsi atau tidaknya bagian penyalur atau pengangkut, slip yang terjadi antara puli motor dengan puli poros utama serta puli konveyor dengan belt konveyor, jumlah sampah tertampung antara mesin penyapu jalan yang tidak menggunakan komponen cover dengan mesin penyapu jalan yang menggunakan cover. Prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan telah berhasil dibuat dan dapat berfungsi dengan baik. Slip yang terjadi antara puli motor dengan puli poros utama dan antara belt konveyor dengan puli konveyor berturut-turut sebesar 5.6% dan 0.92%. Konveyor yang tidak menggunakan cover mempunyai jumlah sampah tertampung sebesar 0.082 liter/s sedangkan konveyor yang menggunakan cover mempunyai jumlah sampah tertampung 0.085 liter/s.

iv

RIWAYAT HIDUP

Anes Kurnia Putra, dilahirkan di Cianjur pada tanggal 21 Agustus 1986. Anak ke-2 dari pasangan Bapak R. J. Zainal Mutaqin dan Ibu Linda Anung. Pada tahun 1998 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Cisalak I. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN I Pagaralam pada tahun 2001, kemudian melanjutkan pendidikan menengah atas di SMUN I Pagaralam dan menyelesaikannya pada tahun 2004. Pada tahun itu juga penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Penulis mengambil sub program studi Teknik Mesin Budidaya Pertanian pada tahun 2006. Selama mengikuti perkuliahan di IPB penulis aktif dalam Unit Kegiatan Mahasiswa Tenis Lapangan (UKM-TL). Selain meyalurkan hobi penulis juga pernah mengikuti beberapa kali kejuaraan tenis dalam lingkup IPB dan menorehkan prestasi pada Kejuaraan Tenis Dies Natalis IPB dan Olimpiade Mahasiswa. Pada tahun 2007 penulis melakukan praktek lapangan di PT. Agro Muko (SIPEF Group), Mukomuko, Bengkulu dengan judul Penggunaan Alat dan Mesin Pada Budidaya, Pemanenan, Pengangkutan, dan Pengolahan Kelapa Sawit Di PT. Agro Muko.

v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat taufik dan hidayah-Nya tugas akhir ini dapat diselesaikan sebagaimana mestinya. Tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Bagian Penyalur dan Penampung Pada Mesin Penyapu Jalan merupakan syarat bagi penulis dalam meyelesaikan pendidikan S1 di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Skripsi ini tersusun atas kerja sama dan bimbingan orang-orang yang telah

membantu

penulis

selama

penyusunan.

Kepada

mereka

penulis

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya: 1. Orang tua dan kakak penulis atas doa dan dukungan kepada penulis dalam semua bentuk. 2. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS, selaku dosen pembimbing akademik yang memberikan arahan dan bimbingan selama penelitian dan penyusunan skripsi. 3. Dr. Ir. Radite Praeko A.S., M.Agr., selaku Ketua Tim Hibah Kemitraan DIKTI-TEP-IPB (Agro-Machinery Industrial Interface (AMIn) Unit) yang telah memberikan bantuan dana penelitian sekaligus sebagai dosen penguji. 4. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS., selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan kepada penulis untuk kesempurnaan skripsi ini. 5. Ujang Hendar, rekan satu penelitian dan satu bimbingan yang telah bahumembahu di dalam penelitian dan di sepanjang perkuliahan di Departemen Teknik Pertanian. 6. Pak Abas Mustofa, Pak Wana, Pak Tohir, Mas Firman, dan Pak Bandi atas bantuannya dalam urusan laboratorium. 7. Kusnanto, atas bantuan dalam proses dokumentasi, Udin, Anami, Ilham, Doni, Rikky, Sigit, Dito, dan Benny, atas bantuan langsung dan tidak langsung sebagai mahasiswa dalam satu bagian Teknik mesin Budidaya Pertanian, Ronal dan Arif, atas ilmu dan fasilitasnya dalam gambar teknik,

vi

Ian, atas bantuan pengeditan video, Elvi, atas bantuan penyiapan konsumsi selama sidang. 8. Abah, Emak, Erland, dan Aa Langga, yang sudah membantu sampai sejauh ini. 9. Teman-teman Teknik Pertanian 41 khususnya, dan angkatan-angkatan lain yang pernah kenal atau membantu, semoga mendapat balasan yang setimpal. 10. Seluruh staf Departemen Teknik Pertanian yang telah membantu dalam berbagai hal. Skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu perbaikan atau revisi dari segi desain mesin maupun penyajian skripsinya diharapkan datang baik dari penulis sendiri ataupun dari pihak lain. Atas segala kesalahan kepada pihak manapun yang terkait atau tidak, penulis dengan kerendahan hati meminta maaf yang sebesar-besarnya.

Bogor, Januari 2009

Penulis

vii

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR .................................................................................

vi

DAFTAR ISI ..............................................................................................

viii

DAFTAR TABEL ......................................................................................

x

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................

xi

DAFTAR LAMPIRAN ..............................................................................

xiii

I.

PENDAHULUAN ................................................................................

1

A. LATAR BELAKANG ...................................................................

1

B. TUJUAN ........................................................................................

2

II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................

3

A. SAMPAH .......................................................................................

3

B. STREET SWEEPER (PENYAPU JALAN) ..................................

8

C. DESAIN (PERANCANGAN) .......................................................

12

III. METODE PENELITIAN ...................................................................

15

A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN .....................................

15

B. ALAT DAN BAHAN .....................................................................

15

C. TAHAPAN PENELITIAN/PERANCANGAN .............................

16

D. KRITERIA DESAIN .....................................................................

19

E. ANALISIS DESAIN ......................................................................

19

1. DESAIN FUNGSIONAL .........................................................

19

2. DESAIN STRUKTURAL ........................................................

23

F. METODE PENGUKURAN DAN PENGUJIAN .........................

35

1. PENGUKURAN KONDISI SAMPAH DAN JALAN ............

35

2. PENGUJIAN FUNGSIONAL .................................................

36

3. PENGUJIAN KINERJA .........................................................

37

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................

38

A. KONDISI SAMPAH DI JALAN ..................................................

38

B. PROTOTIPE BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG .......

39

C. HASIL PENGUJIAN ....................................................................

49

V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................

55

A. KESIMPULAN ..............................................................................

55

viii

B. SARAN ..........................................................................................

55

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................

56

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

57

ix

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Sampah berdasarkan komposisi fisiknya .........................................

4

Tabel 2. Perbedaan proses pengumpulan dan pengangkutan .........................

5

Tabel 3. Uraian fungsi dari bagian penyalur dan penampung ........................

21

Tabel 4. Poros dan kecepatan putaran ...........................................................

32

Tabel 5. Data Jalan .......................................................................................

38

Tabel 6. Data Sampah ..................................................................................

38

Tabel 7. Komposisi sampah .........................................................................

39

Tabel 8. Hasil pengukuran kecepatan putar dan kecepatan linier ..................

50

Tabel 9. Data pengujian tanpa cover .............................................................

51

Tabel 10. Data pengujian dengan cover .........................................................

52

x

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Elevator-belt street sweeper .......

9

Gambar 2. Penyapu jalan dengan mesin uap .

10

Gambar 3. CN100 Sinder ......................................

11

Gambar 4. VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper) ..................................

11

Gambar 5. Skema kerja VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper) ..............

12

Gambar 6. Sistem Resirkulasi air VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper)

12

Gambar 7. Diagram alir proses perancangan (Harsokoesoemo, 1999) ..........

13

Gambar 8. Tahapan Penelitian .....................................................................

17

Gambar 9. Skema bagian penyalur dan penampung.......................................

23

Gambar 10. Feeder ......................................................................................

25

Gambar 11. Puli konveyor ...........................................................................

26

Gambar 12. Belt dan sudu ............................................................................

27

Gambar 13. Hopper .....................................................................................

27

Gambar 14. Bak penampung ........................................................................

28

Gambar 15. Rangka .....................................................................................

29

Gambar 16. Roda ..........................................................................................

30

Gambar 17. Cover .........................................................................................

31

Gambar 18. Motor dan sistem transmisi ........................................................

34

Gambar 19. Bagian penyalur dan penampung dan silinder sapu ...................

41

Gambar 20. Feeder dengan baud ...................................................................

41

Gambar 21. Puli pada konveyor ...................................................................

42

Gambar 22. Belt dan sudu hasil perancangan.................................................

43

Gambar 23. Konveyor ..................................................................................

44

Gambar 24. Hopper belum dicat ...................................................................

45

Gambar 25. Bak penampung dan handle .......................................................

45

Gambar 26. Garpu roda belakang ..................................................................

46

Gambar 27. Roda depan ...............................................................................

47

Gambar 28. Konsep posisi roda.....................................................................

47

Gambar 29. Cover pada konveyor .................................................................

48

Gambar 30. Konstruksi sistem transmisi daya ...............................................

49

xi

Gambar 31. Pengukuran kecepatan putar puli konveyor ...............................

49

Gambar 32. Pengujian tanpa cover ................................................................

51

Gambar 33. Sampah pada pengujian tanpa cover ..........................................

51

Gambar 34. Pengujian dengan cover .............................................................

52

Gambar 35. Sampah pada pengujian dengan cover ........................................

53

Gambar 36. Sampah jatuh ............................................................................

53

Gambar 37. Pengarahan sampah oleh hopper ................................................

54

xii

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Perhitungan kecepatan putar konveyor ......................................

59

Lampiran 2. Perhitungan kecepatan putar dan daya teoritis sistem transmisi..

60

Lampiran 3. Perhitungan poros .....................................................................

61

Lampiran 4. Perhitungan sabuk .....................................................................

63

Lampiran 5. Perhitungan belt konveyor .........................................................

65

Lampiran 6. Data jalan dan data sampah ......................................................

69

Lampiran 7. Data pengujian mesin penyapu tanpa cover ...............................

70

Lampiran 8. Data pengujian mesin penyapu dengan cover ...........................

71

Lampiran 9. Tabel dari buku “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” (Sularso dan Suga 1997) .............................................................

72

Lampiran 10. Tabel dari buku “Mesin Pemindah Bahan” (Zainuri 2006) .......

79

Lampiran 11. Gambar teknik bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan ............................................................................

81

xiii

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG Salah satu kegiatan rutin yang dilakukan di kampus Institut Pertanian Bogor (IPB) adalah kegiatan kebersihan. Menurut lokasinya kegiatan kebersihan dapat dibagi menjadi dua, yaitu bagian dalam dan bagian luar. Bagian dalam merupakan kegiatan kebersihan yang meliputi gedung beserta ruangannya. Sedangkan bagian luar berupa kegiatan pembersihan halaman dan jalan-jalan di dalam lingkungan kampus. Seluruh kegiatan tersebut di lakukan oleh petugas kebersihan pada waktu pagi dan sore hari. Kegiatan kebersihan di jalan lingkar dalam kampus meliputi kegiatan penyapuan dan pengangkutan sampah. Kegiatan menyapu dilakukan secara manual oleh petugas menggunakan sapu lidi. Sampah yang terdapat di keranjang

sampah

atau

terkumpul

pada

tempat

tertentu

diangkut

menggunakan kendaraan bak pengangkut sampah. Sampah yang setiap hari ditemukan di jalan dalam kampus terdiri dari berbagai jenis. Sebagian besar sampah tersebut berupa daun-daunan yang berasal dari pohon-pohon di sepanjang jalan. Daun-daunan ini sebagian dalam keadaan basah dan sebagian lagi dalam keadaan kering. Petugas kebersihan mengalami kesulitan dalam pembersihan sampah jenis ini setiap harinya. Kesulitan timbul dikarenakan panjangnya

jalan lingkar dalam

kampus sehingga dibutuhkan waktu yang lama untuk kegiatan pembersihan. Bahkan pada waktu tertentu kegiatan pengangkutan sampah berlanjut sampai sore hari. Cara seperti sekarang tidak efisien karena membutuhkan waktu yang lama dan petugas yang banyak. Sehingga dibutuhkan suatu mesin yang dapat bekerja secara mekanis dalam melakukan kegiatan menyapu dan mengumpulkan sampah dedaunan di jalan lingkar dalam kampus IPB. Mesin jenis ini juga dapat digunakan di jalan-jalan umum dan perkotaan. Arus kegiatan yang berjalan cepat di perkotaan menuntut kegiatan kebersihan juga berlangsung cepat dan tidak memakan waktu yang banyak. Mesin penyapu jalan dalam ukuran dan kapasitas kerja tertentu dapat menjadi solusi bagi permasalahan tersebut.

1

B. TUJUAN Tujuan penelitian ini adalah merancang bagian penyalur dan penampung dari mesin penyapu jalan dan pemenuhan fungsi penyaluran dan penampungan sampah pada perancangan mesin penyapu jalan untuk membersihkan sampah dedaunan di jalan lingkar dalam kampus IPB.

2

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. SAMPAH Menurut Pichtel (2005), sampah (solid waste) adalah material padat yang mempunyai nilai ekonomi yang negatif dimana lebih menguntungkan untuk dibuang daripada digunakan. Sampah menurut Departemen Kehutanan dalam situsnya adalah semua material yang dibuang dari kegiatan rumah tangga, perdagangan, industri, dan kegiatan pertanian. Berdasarkan komposisinya (www.dephut.go.id), sampah dibedakan menjadi dua, yaitu: 1. Sampah Organik, yaitu sampah yang mudah membusuk seperti sisa makanan, sayuran, daun-daun kering, dan sebagainya. Sampah ini dapat diolah lebih lanjut menjadi kompos. 2. Sampah Anorganik, yaitu sampah yang tidak mudah membusuk, seperti plastik wadah pembungkus makanan, kertas, plastik mainan, botol dan gelas minuman, kaleng, kayu, dan sebagainya. Sampah ini dapat dijadikan sampah komersil atau sampah yang laku dijual untuk dijadikan produk lainnya. Beberapa sampah anorganik yang dapat dijual adalah plastik wadah pembungkus makanan, botol dan gelas bekas minuman, kaleng, kaca, dan kertas, baik kertas koran, HVS, maupun karton. Sedangkan menurut Pichtel (2005) berdasarkan komposisi fisiknya sampah dibedakan menjadi sampah organik dan sampah anorganik. 1. Organik, yaitu material sampah yang unsur utamanya adalah karbon 2. Anorganik, yaitu material sampah yang unsur utamanya bukan karbon Pembagian sampah berdasarkan komposisi fisiknya (Pichtel, 2005) ditunjukkan dalam Tabel 1.

3

Tabel 1. Sampah berdasarkan komposisi fisiknya Organik

Produk kertas Plastik

Makanan Sampah pekarangan Tekstil/karet

Anorganik

Kaca Logam

Kotoran

Bulky wastes

Office paper, printout komputer, kertas koran, pembungkus Corrugated cardboard Polyethylene terephthalate (1)* High-density polyethylene (2) Polyvinyl chloride (3) Low-density polyethylene (4) Polypropylene (5) Polystyrene (6) Multi-layer plastics (7) Plastik lain termasuk aseptic packaging Makanan (mudah membusuk) Guntingan rumput, hiasan taman, daun, kayu, branches Pakaian, kain tenun Karpet Karet Kulit Clear ( flint ) Amber, green, brown Besi Aluminium Bahan non-besi (tembaga, seng, kromium) Kotoran Batu Debu Furnitur, kulkas, oven, dll

Sumber: Pichtel (2005) *Sistem pengkodean plastik

Menurut Kastaman dan Kramadibrata (2007), sampah (waste) pada dasarnya adalah zat-zat atau benda-benda yang sudah tidak terpakai lagi, baik berupa buangan domestik (rumah tangga) maupun buangan pabrik sebagai proses industri. Kegiatan pengelolaan sampah menurut Kastaman dan Kramadibrata (2007), di antaranya: (1) pewadahan sampah, (2) pengumpulan sampah, (3) pemindahan sampah, (4) pengangkutan sampah, (5) pengelolaan dan pemanfaatan sampah, dan (6) pembuangan akhir sampah. Pewadahan adalah tahap awal proses pengelolaan sampah yang merupakan usaha penempatan sampah dalam suatu wadah atau tempat agar tidak berserakan, mencemari lingkungan, mengganggu kesehatan masyarakat, serta untuk tujuan menjaga kebersihan dan estetika. Alatnya dinamakan tempat sampah. Pewadahan ini dapat bersifat individual dan komunal (dipakai untuk umum).

4

Pengumpulan sampah (pengambilan sampah dari wadahnya di tiap sumber) dilakukan oleh petugas organisasi formal baik unit pelaksana dari pemerintah daerah (Pemda), petugas dari lingkungan masyarakat setempat, ataupun dari pihak swasta yang telah ditunjuk oleh Pemerintah Daerah. Sampah yang dikumpulkan tersebut kemudian dipersiapkan untuk proses pemindahan atau pembuangan akhir. Pengumpulan ini dapat bersifat individual (door to door) maupun pengumpulan komunal. Pemindahan

sampah

merupakan

proses

pemindahan

hasil

pengumpulan sampah ke dalam peralatan pengangkutan (truk). Lokasi tempat berlangsungnya proses pemindahan ini dikenal dengan nama Tempat Pembuangan Sementara (TPS) yang berfungsi langsung sebagai tempat pengomposan. Pengangkutan sampah berkaitan dengan kegiatan membawa sampah dari lokasi pemindahan ke lokasi pembuangan akhir. Bila tidak menggunakan fase pemindahan, maka termasuk ke dalam proses pengumpulan langsung. Perbedaan proses pengumpulan dan pengangkutan ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Perbedaan proses pengumpulan dan pengangkutan Deskripsi Daerah Kerja Jenis Pekerjaan

Spesifikasi peralatan

Kualifikasi tenaga kerja Fungsi

Pengumpulan Langsung berhubungan dengan masyarakat. Mengumpulkan sampah dari sumbernya, dibawa ke tempat pemindahan. Tidak bermesin, mudah pengoperasian dan perawatannya, jumlahnya banyak. Tidak memerlukan keahlian, jumlah banyak. Tempat pengomposan awal (sementara).

Pengangkutan Tidak langsung berhubungan dengan masyarakat. Mengangkut sampah dari tempat pemindahan ke pembuangan akhir. Bermesin, rumit pengoperasian dan perawatannya, jumlah sedikit. Mempunyai keahlian jumlah sedikit. Sampah (sedikit), kompos (banyak).

Sumber: Litbang Dinas Kebersihan Kotamadya Bandung (1998)

Kegiatan pengolahan dan pemanfaatan sampah ditujukan untuk mendaur ulang sampah yang ada untuk kegunaan yang lain. Pengolahan sampah dapat dilakukan dengan proses pengomposan sampah organik (composting), yang menghasilkan kompos, proses pengepakan sampah

5

(packaging) anorganik dan proses pembakaran (inceneration), yang dapat dimanfaatkan energi panasnya (Kastaman dan Kramadibrata 2007). Pembuangan akhir sampah merupakan proses terakhir dalam siklus pengelolalaan persampahan formal. Fase ini dapat menggunakan berbagai metode dari yang sederhana hingga tingkat teknologi tinggi (Kastaman dan Kramadibrata 2007). Metode pembuangan akhir yang banyak dikenal adalah: 1. Open dumping, yaitu membuang sampah pada tempat pembuangan sampah akhir secara terbuka di suatu lokasi tertentu. 2. Control landfill, yaitu pembuangan sampah pada tempat pembuangan sampah akhir seperti halnya pada open dumping, namun di sini terdapat proses pengendalian dan pengawasan sehingga lebih tertata. 3. Sanitary landfill, yaitu pembuangan sampah pada tempat pembuangan sampah akhir dengan menimbun sampah ke dalam tanah hingga periode waktu tertentu. Menurut data Dinas Pekerjaan Umum (1986), sampah berdasarkan cara pengelolaan dan pemanfaatannya dapat dibagi menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu: 1. Sampah basah (garbage), yaitu sampah yang susunannya terdiri atas bahan organik yang mempunyai sifat mudah membusuk jika dibiarkan dalam keadaan basah. Yang termasuk jenis sampah ini adalah sisa makanan, sayuran, buah-buahan, dedaunan, dsb. 2. Sampah kering (rubbish), yaitu sampah yang terdiri atas bahan anorganik yang sebagian besar atau seluruh bagiannya sulit membusuk. Sampah ini dibagi menjadi 2 (dua) jenis, yaitu: a. Sampah kering logam, misalnya: kaleng, pipa besi tua, mur, baud, seng, dan segala jenis logam yang usang. b. Sampah kering nonlogam, terdiri atas: •

Sampah kering mudah terbakar (combustible rubbish), misalnya: kertas, karton, kayu, kain bekas, kulit, kain-kain usang, dsb.

•

Sampah kering sulit terbakar (noncombustible rubbish), misalnya: pecahan gelas, botol, kaca, dsb.

6

3. Sampah lembut, yaitu sampah yang susunannya terdiri atas partikelpartikel kecil dan memiliki sifat mudah beterbangan serta membahayakan atau mengganggu pernafasan dan mata. Sampah tersebut terdiri atas: a. Debu, yaitu partikel-partikel kecil yang berasal dari proses mekanis, misalnya serbuk dari penggergajian kayu, debu asbes dari pabrik pipa atau atap asbes, debu dari pabrik tenun, debu dari pabrik semen, dll. b. Abu, yaitu partikel-partikel yang berasal dari proses pembakaran, misalnya abu kayu atau abu sekam, abu dari hasil pembakaran sampah (incenerator), dll. Selain jenis-jenis tersebut, pembagian golongan sampah secara khusus menurut Kastaman dan Kramadibrata (2007) di antaranya: 1. Sampah berbahaya, terdiri atas: a. Sampah patogen: sampah dari rumah sakit dan poliklinik. b. Sampah beracun: pembungkus pestisida, insektisida, racun, dll. c. Sampah ledakan: petasan, mesiu, sampah perang, botol parfum, dll. d. Sampah radioaktif: sampah nuklir. 2. Sampah balokan: mobil rusak, kulkas rusak, pohon tumbang, dll. 3. Sampah jalan, yang berasal dari sapuan jalan. 4. Sampah binatang mati, berasal dari bangkai binatang. 5. Sampah bangunan, yang terdiri dari potongan kayu, pecahan genting, pecahan bata, bekas adukan, dll. 6. Sampah industri, yaitu sampah dari benda-benda berharga seperti suratsurat rahasia negara dan dokumen penting lainnya. 7. Sampah kandang dan pemotongan hewan, yaitu sisa makanan ternak, kulit, sisa-sisa daging, tulang, dll. 8. Sampah lumpur, yaitu lumpur dari selokan, riol, septic tank, bangunan pengolahan air buangan, dll. Kastaman dan Kramadibrata (2007) menambahkan, sampah dapat berasal dari berbagai sumber, antara lain:

7

1. Rumah tangga, umumnya terdiri atas sampah organik dan anorganik yang ditimbulkan dari aktivitas rumah tangga, seperti buangan dari dapur, debu, buangan taman, alat-alat rumah tangga, tang usang, dll. 2. Daerah komersial, yaitu sampah yang dihasilkan dari pertokoan, restoran, pasar, perkantoran, hotel, dll. 3. Sampah institusi, berasal dari sekolahan, rumah sakit, dan pusat pemerintahan. 4. Sampah dari sisa-sisa konstruksi bangunan, yaitu sampah yang berasal dari sisa-sisa pembangunan bangunan, perbaikan jalan, pembongkaran jalan, jembatan, dll. 5. Sampah dari fasilitas umum, berasal dari taman umum, pantai, tempat rekreasi, dll. 6. Sampah dari hasil pengelolaan air buangan serta sisa-sisa pembakaran dari incenerator. 7. Sampah dari industri, berasal dari proses produksi industri. Mulai dari pengolahan bahan baku, sampai dengan hasil produksi. 8. Sampah pertanian, berasal dari sisa-sisa pertanian yang tidak dapat dimanfaatkan lagi.

B. STREET SWEEPER (PENYAPU JALAN) Street sweeper (penyapu jalan) adalah orang atau mesin yang membersihkan jalan, biasanya terdapat di area perkotaan. Penyapu jalan mekanis telah dipatenkan oleh seorang yang bernama C. S. Bishop di negara Amerika Serikat pada tanggal 4 September 1849 dengan nomor paten 6699 (www33.brinkster.com). Penyapu jalan mekanis temuan C. S. Bishop dan beberapa penyapu jalan tipe elevator-belt ditunjukkan dalam Gambar 1 berikut nomor paten (US Patent Number) dan tahun patennya.

8

Gambar 1. Elevator-belt street sweeper

Gambar paling bawah dalam Gambar 1 adalah kereta penyapu jalan yang dipatenkan oleh Charles Brooks pada tahun 1896. Desain penyapu jalan pada Gambar 1 sebagian besar terdiri dari: sikat berputar, elevating belt, dan wadah sampah. Desain pada era ini masih menggunakan kereta kuda tanpa mesin di dalamnya. Roda menggerakkan sikat dan belt dengan mekanisme gear atau rantai (www33.brinkster.com). Beberapa tipe penyapu jalan dengan mesin uap sebagai penggeraknya ditunjukkan dalam Gambar 2.

9

Gambar 2. Penyapu jalan dengan mesin uap

Penyapu jalan modern digerakkan dengan menggunakan motor bakar dengan mekanisme yang lebih kompleks. Kendaraan penyapu jalan banyak digunakan

di

kota-kota

besar.

Gambar

3

menunjukkan

street

sweeper/penyapu jalan yang digunakan di Mexico City. Beberapa perusahaan besar secara khusus memproduksi kendaraan penyapu jalan (street sweeper) untuk kepentingan komersial. Salah satunya adalah Allianz Sweeper Company dengan produknya yaitu VT650. Gambar 4 menunjukan kendaraan penyapu jalan VT650.

10

Gambar 3. CN100 Sinder

Gambar 4. VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper) Skema kerja penyapuan dari kendaraan penyapu VT650 dapat dilihat pada Gambar 5. Kendaraan ini dilengkapi dengan sistem resirkulasi air dalam proses penyapuannya. Gambar 6 di bawah ini menunjukkan bagan dan komponen dari sistem resirkulasi air kendaraan penyapu VT650.

11

Gambar 5. Skema kerja VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper)

Gambar 6. Sistem resirkulasi air VT650 (Brosur Allianz Johnston Sweeper)

C. DESAIN (PERANCANGAN) Menurut Harsokoesoemo (1999) perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat

untuk

meringankan

hidupnya.

Perancangan

terdiri dari

serangkaian kegiatan yang berurutan, oleh karena itu perancangan kemudian disebut sebagai proses yang mencakup seluruh kegiatan yang terdapat dalam proses perancangan tersebut. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan disebut fase. Salah satu deskripsi proses perancangan adalah deskripsi yang

12

menyebutkan bahwa proses perancangan terdiri dari fase-fase seperti terlihat pada Gambar 7. Kebutuhan

Analisis masalah, spesifikasi produk, dan perancangan proyek

Perancangan konsep produk

Perancangan produk

Evaluasi produk hasil rancangan

Dokumen untuk pembuatan produk

Gambar 7. Diagram alir proses perancangan (Harsokoesoemo, 1999)

Menurut Harsokoesoemo (1999), proses perancangan dianggap dimulai dengan diidentifikasikannya kebutuhan produk yang diperlukan masyarakat. Berawal dari diidentifikasikannya kebutuhan produk tersebut maka proses perancangan berlangsung. Masih menurut Harsokoesoemo (1999), tahapan penelitian mengacu pada fase pembangkitan konkuren (concurrent design) dengan mengacu pada sembilan dasar perancangan konkuren, yaitu: 1. Menggunakan produk atau unit konstruksi yang sudah ada. 2. Menentukan bahan dan metodologi perakitan. 3. Menentukan keterbatasan dimensional desain. 4. Mengidentifikasi subsistem yang membangun keseluruhan sistem.

13

5. Mengembangkan hubungan (interface) berupa konstruksi dudukan dan chassis. 6. Merakit

dan

menggabungkan

interface

dan

komponen-komponen

fungsional sistem. 7. Melakukan evaluasi desain. 8. Penghalusan bahan dan perakitan. 9. Penghalusan bentuk akhir sistem (finishing). Fase terakhir dan tak kalah penting dari lima fase perancangan menurut Harsokoesoemo (1999) yaitu fase penyusunan dokumen untuk pembuatan produk. Produk hasil perancangan didokumentasikan dalam dokumen yang terdiri dari: 1. Gambar susunan. 2. Gambar detail dan spesifikasi untuk pembuatan produk. 3. Bil of materials atau BOM.

14

III. METODE PENELITIAN

A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Mei 2008 sampai dengan bulan Desember 2008. Pengamatan dan pengukuran kondisi sampah dan jalan dilakukan di jalan dalam kampus IPB. Desain dan pembuatan prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan dilaksanakan di Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian sedangkan uji fungsional dilakukan di Laboratorium Lapangan Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

B. ALAT DAN BAHAN Alat dan bahan dalam penelitian ini dapat di kelompokkan menjadi: 1.

2.

Instrumen pengukuran karakteristik jalan dan sampah, di antaranya: a.

Theodolit dan tripod,

b.

Tape/meteran dan penggaris,

c.

Patok,

d.

Kantung plastik,

e.

Gelas ukur plastik, dan

f.

Timbangan digital.

Alat dan bahan konstruksi, di bagi menjadi dua bagian, yaitu: a. Peralatan bengkel untuk konstruksi: • Las listrik dan las karbid, • Gerinda tangan dan gerinda duduk, • Bor tangan dan bor duduk, • Penggaris, meteran, jangka sorong, • Jangka dan penitik, • Pemotong plat, gunting, pisau cutter, • Palu, tang, obeng, levelling (waterpass), • Kunci inggris, kunci pas, kunci ring, dll.

15

b.

Bahan konstruksi: • Besi siku (33 mm x 33 mm, tebal 2.2 mm), (37 mm x 37 mm, tebal 2.7 mm), • Besi kubus (33 mm x 33 mm, tebal 2.2 mm), • Besi silinder pejal (diameter 19 mm, 16 mm, dan 9 mm), • Besi plat (tebal 2 mm dan 2.2 mm), • Besi pipa (diameter luar 74 mm, diameter dalam 70 mm), (diameter luar 25 mm, diameter dalam 23 mm), • Kulit imitasi (tebal 1.3 mm), • Bahan spons (tebal 1.3 mm), • Nap sepeda (2 buah), • Seng, plat tipis, dan triplek, • Pillow block (6 buah), • Rantai, • Motor listrik dan gear, • Mur, baud, paku rivet, dan ring, • Lem aibon, dan • Cat serta perlengkapan pengecatan.

3.

Alat/instrumen pengujian, antara lain: a.

Kabel,

b.

Stopwatch,

c.

Meteran,

d.

Timbangan digital, dan

e.

PC (Personal Computer) dengan software Microsoft Office 2007 dan AutoCAD 2006.

C. TAHAPAN PENELITIAN/PERANCANGAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural (Mushoffa, 2006). Adapun tahapan dari penelitian yang dilaksanakan yaitu seperti tampak pada Gambar 8. 16

Mulai

Identifikasi masalah

Data dan informasi penunjang

Perumusan dan penyempurnaan konsep desain Analisis desain

Pembuatan model 3D dan gambar kerja

Pembuatan prototipe

Uji fungsional tidak

Modifikasi

Berhasil ya

Uji kinerja

Selesai

Gambar 8. Tahapan Penelitian

Berdasarkan tahapannya, maka penelitian ini dapat diuraikan menjadi: 1.

Identifikasi masalah Unit kebersihan IPB kesulitan dalam membersihkan sampah terutama jenis daun-daunan yang berserakan di jalan-jalan kampus setiap paginya. Sehingga dibutuhkan suatu mesin yang dapat melakukan pekerjaan tersebut lebih cepat dibandingkan tenaga manual para penyapu.

17

2.

Penyempurnaan ide dan perumusan konsep desain Pada tahapan ini dilakukan analisis dari permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah dengan mempertimbangkan berbagai aspek yang terkait. Perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun desain struktural dilengkapi dengan: gambar sketsa serta prasyarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan. Pemilihan konsep terbaik untuk dilanjutkan ke tahap analisis desain dan pembuatan gambar kerja.

3.

Analisis desain Pada tahapan ini dilakukan analisis terhadap ide atau konsep yang dibuat. Analisis ini meliputi analisis fungsional dan analisis struktural. Dalam analisis fungsional dilakukan pemilihan terhadap konsep bentuk dan mekanisme komponen. Perhitungan yang diperlukan pada konsep komponen yang dipilih dilakukan dalam analisis struktural.

4.

Pembuatan gambar model 3D dan gambar kerja Pembuatan model dimaksudkan untuk melihat apakah mekanisme penyelesaian masalah tersebut sudah berfungsi dengan baik atau tidak. Jika terjadi kesalahan, penyelesaian mudah dikoreksi dan meminimumkan biaya pembuatan prototipe. Jika model sudah berfungsi maka dilanjutkan dengan pembuatan prototipe. Pada penelitian ini, tahap pembuatan model berupa pembuatan model 3 dimensi dari prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan. Gambar kerja dibuat sebagai acuan dalam pembuatan prototipe. Gambar kerja dilengkapi dengan keterangan ukuran dan bahan rencana.

5.

Pembuatan prototipe Prototipe dibuat berdasarkan gambar kerja. Adakalanya dalam pembuatan prototipe beberapa komponen dibuat tidak persis sama dengan rencana semula diakibatkan kendala teknis berupa keterbatasan alat dan bahan.

18

6.

Uji fungsional dan uji kinerja Uji fungsional dilakukan pada prototipe untuk mengetahui dan memastikan setiap bagian dapat berfungsi dengan baik. Uji ini di antaranya adalah untuk mengetahui berfungsi atau tidaknya konveyor dalam menyalurkan sampah serta ada tidaknya slip yang terjadi pada komponen transmisi dan komponen konveyor.

D. KRITERIA DESAIN Perancangan atau desain mesin penyapu jalan ini dimaksudkan untuk penggunaan di jalan-jalan area kampus IPB. Seperti yang telah tertulis dalam tujuan penelitian, perancangan mesin penyapu pada skripsi ini mengutamakan atau memfokuskan hanya pada fungsi penyaluran dan penampungan saja. Adapun kebutuhan daya dan jumlah putaran yang dibutuhkan oleh fungsi penyaluran dan penampungan diasumsikan telah terpenuhi oleh sumber tenaga berupa motor listrik AC dengan putaran maksimum. Perancangan ini merupakan bentuk rancangan baru karena belum ada mesin penyapu jalan skala kecil untuk penerapan di lingkungan IPB. Oleh karena itu, dengan waktu dan sumber daya yang tersedia, penelitian ini baru mengarah ke pemenuhan fungsi penyapuan, penyaluran, dan penampungan saja. Perancangan bagian penyapuan dikerjakan pada penelitian lain sedangkan penelitian ini mengerjakan bagian penyaluran dan penampungan. Kedua penelitian tersebut pada akhirnya menghasilkan satu unit prototipe mesin penyapu jalan. Desain ini dimulai dari ide dan penggabungan konsep dari bagianbagian utama sampai pembuatan prototipe dan pengujian dari fungsi penyaluran dan penampungan atau uji fungsional bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan.

E. ANALISIS DESAIN 1. DESAIN FUNGSIONAL Fungsi utama dari bagian penyalur dan penampung mesin penyapu jalan adalah menyalurkan dan menampung sampah yang disapu oleh

19

bagian penyapu dari mesin tersebut. Untuk mendukung tercapainya fungsi utama tersebut maka diperlukan fungsi-fungsi turunannya antara lain: fungsi menerima lontaran atau lemparan sampah, fungsi mengangkat dan membawa sampah, fungsi menampung sampah akhir, dan sebagainya. Tabel 3 menyajikan desain fungsional yang menyatakan hubungan antara fungsi-fungsi yang dibutuhkan dengan komponen/bagian untuk mencapai fungsi tersebut. Feeder berfungsi menerima dan mengarahkan sampah dari komponen penyapu ke komponen konveyor. Untuk memenuhi fungsinya tersebut, feeder dibuat miring dengan kemiringan tertentu terhadap permukaan jalan. Feeder diletakkan sedekat mungkin dengan komponen penyapu dan tepat sebelum komponen konveyor. Ujung feeder harus berada sedekat mungkin dengan permukaan jalan. Bahan feeder yang dipilih harus mampu menghindari kerusakan pada komponen feeder apabila terjadi gesekan dengan permukaan jalan. Untuk memenuhi fungsi pengangkutan dan pemindahan sampah, maka dipilih mekanisme konveyor. Konveyor harus mampu memindahkan seluruh sampah yang dilontarkan komponen penyapu ke komponen penampung. Sebuah konveyor terdiri dari puli dan belt. Belt harus terbuat dari bahan yang mampu menahan regangan antara dua buah puli. Kombinasi bahan puli dan belt harus mampu meminimalkan terjadinya slip. Sampah dimasukkan ke bagian penampung melalui bagian atasnya sehingga konveyor membentuk sudut tertentu terhadap permukaan jalan. Karena konveyor membentuk sudut tertentu maka diperlukan komponen sudu untuk mencegah sampah jatuh dari belt. Untuk memenuhi fungsinya maka sudu ditempelkan pada belt dengan kemiringan tertentu. Sebelum sampah jatuh ke bak penampung, sampah harus diarahkan agar tepat jatuhnya dan tidak tercecer. Untuk memenuhi fungsi tersebut maka hopper ditempatkan tepat di atas muka dari bak penampung. Hopper mempunyai bentuk yang dapat menutupi area jatuh sampah dari konveyor. Hopper mempunyai corong sehingga sampah akan jatuh di satu titik.

20

Tabel 3. Uraian fungsi dari bagian penyalur dan penampung No. 1.

2.

3.

4.

Fungsi Menerima dan memindahkan sampah dari komponen penyapu ke komponen penampung

Mengarahkan dan menampung sampah

Mendukung fungsi komponen penyalur dan penampung

Menghasilkan tenaga putar dan menyesuaikan jumlah putaran

Sub-Sub Fungsi

Sub Fungsi Menerima dan mengarahkan sampah dari komponen penyapu ke komponen konveyor Membawa dan mengangkat sampah ke komponen penampung Mengarahkan sampah dari komponen konveyor ke komponen bak penampung Menampung sampah pada akhir proses Memperkuat konstruksi mesin penyapu, menghubungkan semua komponen, tempat melekatnya semua komponen Menahan bobot dan mempermudah gerakan maju dan belok Menutupi komponen pemindah sampah dan mencegah sampah keluar dari komponen penyalur Menghasilkan tenaga putar Menyesuaikan jumlah putaran dan arah putaran

Komponen/Bagian

-

Feeder

-

Konveyor

-

Hopper

-

Bak penampung

-

Rangka

-

Roda

-

Cover

-

Motor listrik

Menurunkan jumlah putaran

Puli dengan puli, gear dengan gear, sproket dengan sproket Gear dengan gear

Membalik arah putaran

Fungsi penampungan terakhir untuk sampah dipenuhi oleh komponen bak penampung. Komponen ini menampung sampah yang telah dibawa oleh konveyor dan diarahkan oleh hopper. Dalam pemenuhan fungsi penampungannya, sampah dalam bak penampung ini dapat

21

ditampung dengan dua cara. Pertama, sampah dapat langsung ditampung di dalam bak, oleh sebab itu bak harus dilengkapi dengan pintu pembuangan di bagian bawahnya. Kedua, sebuah karung diikatkan pada corong hopper dan diletakkan di dalam bak. Penggunaan bak penampung secara langsung mempunyai keuntungan yaitu kapasitasnya lebih banyak dibandingkan

dengan

menggunakan

karung.

Sebaliknya

dengan

menggunakan karung sampah lebih mudah dipindahkan walaupun jumlah sampah yang ditampung tidak sebanyak cara yang pertama. Untuk mendukung kerja dari setiap komponen mesin penyapu maka dibuatlah komponen rangka. Rangka juga memberi bentuk dari desain mesin penyapu jalan ini. Rangka harus terbuat dari bahan yang kuat dan ringan. Desain rangka juga harus memudahkan pemasangan komponen penyalur dan penyapu. Roda merupakan komponen yang berfungsi memperkecil tahanan gelinding sehingga mempermudah gerakan maju mesin penyapu jalan. Selain itu, roda juga merupakan penahan beban dari keseluruhan bobot mesin penyapu jalan. Fungsi berbelok dari mesin penyapu sampah juga dipenuhi oleh komponen roda. Garpu roda untuk pemenuhan fungsi berbelok harus dilengkapi sistem engsel sehingga mesin penyapu dapat berbelolok ke kiri dan ke kanan. Agar fungsi feeder tidak terganggu oleh lubang ataupun polisi tidur maka roda depan diletakkan dekat di belakang feeder. Untuk menutupi mesin penyapu jalan maka dibutuhkan komponen cover. Cover juga harus mencegah sampah jatuh atau tumpah pada proses pemindahan sehingga diletakkan menutupi komponen konveyor. Cover harus terbuat dari bahan yang ringan agar tidak menambah bobot mesin penyapu jalan terlalu banyak. Seperti yang telah diuraikan sebelumnya dalam bagian kriteria desain, kebutuhan daya diasumsikan dipenuhi oleh sebuah motor listrik. Komponen motor listrik harus mampu menggerakkan komponen penyalur sampah. Jumlah putaran yang diperlukan oleh komponen konveyor lebih kecil dibandingkan jumlah putaran yang dihasilkan komponen motor

22

listrik sehingga dibutuhkan komponen penurun jumlah putaran berupa sistem transmisi. Komponen yang berfungsi menurunkan jumlah putaran dapat berupa puli dengan puli, gear dengan gear, dan sproket dengan sproket. Arah putaran komponen konveyor sebagai komponen penyalur berlawanan dengan arah putaran roda ketika mesin penyapu jalan maju. Oleh karena itu diperlukan komponen yang dapat mengubah arah putaran yaitu komponen gear dengan gear. Beberapa poros diperlukan untuk menyalurkan putaran dari komponen motor ke komponen konveyor. Untuk itu beberapa pillowblock dibutuhkan sebagai komponen bantalan pada poros yang digunakan. Motor dan sistem transmisi diletakkan di ruang kosong di bawah konveyor.

2. DESAIN STRUKTURAL Sesuai dengan kondisi yang harus dipenuhi dalam analisis desain fungsional, maka desain bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan diperkirakan seperti skema dalam Gambar 9. Mesin penyapu jalan ini dioperasikan dengan cara didorong oleh seorang operator. Roda terdiri dari tiga buah dengan perincian dua buah roda depan dan satu buah roda belakang untuk keperluan belok. Komponen motor hanya menggerakkan bagian penyalur dan penyapu dari mesin penyapu jalan ini. Gambar teknik dari desain bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan dapat dilihat pada Lampiran 11. hopper konveyor cover

Sistem transmisi

roda

bak penampung

rangka motor

feeder

Gambar 9. Skema bagian penyalur dan penampung

23

Analisis desain struktural dapat di uraikan sebagai berikut: a. Feeder Lebar rata-rata jalan lingkar dalam IPB adalah 5.723 m (Lampiran 6). Lebar jalan maksimal yang digunakan kendaraan untuk satu arah adalah setengah lebar jalan yaitu 2.8615 m. Karena mesin penyapu jalan didesain tidak untuk kapasitas yang besar dan untuk prototipe pertama ini lebar penyapuan diambil ¼ dari lebar jalan satu arah yaitu sekitar ± 700 mm. Lebar feeder setidaknya harus sama dengan lebar penyapuan. Dalam desain ini lebar feeder yang diambil adalah 600 mm. Feeder didesain berbentuk trapesium agar sampah tidak ada yang lolos pada kedua sisinya. Oleh karena itu sisi feeder satu lagi harus lebih besar dari 600 mm. Ukuran keseluruhan feeder adalah 600 mm untuk sisi pendek, 830 mm untuk sisi panjang, dan 205 mm untuk sisi miring. Sisi pendek feeder ditempelkan pada ujung rangka di depan konveyor dan sisi panjang berada ± 50 mm di atas permukaan jalan. Feeder tidak boleh terlalu tebal atau pun terlalu tipis sehingga tebal feeder diambil sebesar 6 mm. Bahan spons-gabus dipilih karena bahan ini tidak terlalu kaku dan tidak terlalu lembut sehingga tidak mengganggu majunya mesin penyapu apabila timbul gesekan dengan permukaan jalan. Kemiringan feeder terhadap permukaan jalan adalah 450. Kemiringan ini disesuaikan dengan kemiringan konveyor. Bentuk feeder dapat dilihat pada Gambar 10. b.

Konveyor Komponen utama konveyor adalah puli dan belt. Puli untuk sebuah konveyor dibutuhkan sebanyak dua buah. Masing-masing puli terdiri dari: satu buah pipa besi, satu buah nap sepeda, dua buah flens, dan satu buah besi pejal untuk poros. Diameter pipa besi tidak boleh terlalu besar dan terlalu kecil dan diasumsikan antara 50-100 mm. Pipa besi yang digunakan dalam desain ini berdiameter 75 mm dengan ketebalan 2 mm. Panjang pipa besi harus lebih kecil dari lebar feeder dan diambil sebesar 580 mm. Nap sepeda yang digunakan adalah tipe freewheel dengan diameter terbesar 51 mm dan diameter poros 9 mm.

24

Besi pejal yang digunakan harus sama dengan dengan diameter poros nap yaitu sebesar 9 mm dan panjangnya harus melebihi panjang pipa besi yaitu sebesar 720 mm. Diameter besi plat untuk flens harus lebih besar dari diameter pipa agar menjadi penahan kedua sisi puli konveyor. Diameter flens yang digunakan adalah 100 mm dan ketebalan 2.2 mm.

450

(a) tampak samping 600 mm

830 mm

(b) tampak depan Gambar 10. Feeder

Nap sepeda digunakan sebagai pengganti bearing untuk poros konveyor. Keunggulan dari penggunaan nap ini adalah bobot nap yang ringan serta bentuknya yang kecil sehingga tidak memerlukan space atau ruang yang luas. Nap sepeda dipotong menjadi dua di bagian tengahnya kemudian poros nap diganti dengan poros untuk konveyor. Flens digunakan untuk menghubungkan nap dengan pipa sebagai puli. Karena diameter nap tidak sama dengan diameter pipa maka nap ditempelkan pada flens baru dapat disatukan ke pipa dengan besi pejal sebagai porosnya. Gambar 11 menunjukkan nap, flens, pipa, dan poros.

25

poros

Pipa besi

flens

nap 580 mm

Gambar 11. Puli konveyor

Kulit imitasi digunakan sebagai alternatif belt karena harga sabuk konveyor di pasaran sangat mahal. Seperti diuraikan dalam analisis fungsional, komponen konveyor membentuk sudut terhadap permukaaan jalan. Sudut ini tidak boleh terlalu curam sehingga sampah sulit untuk diangkat dan tidak boleh terlalu landai sehingga menyisakan ruang yang sedikit dibawah konveyor. Ruangan ini digunakan sebagai tempat motor dan sistem transmisi. Maka kemiringan konveyor terhadap jalan diambil sebesar 450. Tinggi vertikal konveyor atau jarak antara puli atas dengan dasar jalan tidak boleh menutupi pandangan operator. Jarak ini diasumsikan sebesar 11.5 m. Dengan jarak vertikal dan horizontal ± 950 mm, maka jarak sisi miring atau jarak antar kedua poros puli ± 1344 mm. Dengan diameter pipa 75 mm dan tebal belt 1.3 mm, maka keliling atau panjang belt yang digunakan ± 2910 mm. Lebar belt sama dengan panjang pipa yaitu 580 mm. Tinggi sudu yang menempel pada belt tidak boleh terlalu panjang karena akan menyulitkan dalam pemasangan. Sudu yang direncanakan berukuran 580 mm x 75 mm dengan ketebalan 6.3 mm. Bahan untuk sudu adalah bahan yang sama dengan feeder karena bahan ini tidak terlalu kaku dan tidak terlalu lembut. Jarak antar sudu adalah 150 mm. Jarak ini diambil dari pengamatan sekilas terhadap panjang sampah dedaunan. Dengan mengetahui keliling belt dan jarak antar sudu maka jumlah sudu diketahui yaitu sebanyak 19 buah. Konveyor bertumpu pada rangka mesin penyapu sampah pada setiap

26

ujung porosnya. Belt atau sabuk beserta sudu ditunjukkan pada Gambar 12.

sudu

580 mm

Gambar 12. Belt dan sudu

c. Hopper Hopper harus mempunyai lebar lebih besar dibandingkan lebar konveyor dan mempunyai panjang secukupnya sehingga mampu mengarahkan sampah. Hopper terbuat dari besi plat tipis dengan ukuran 640 mm x 300 mm pada permukaan atas dan 300 mm x 200 mm (lebih kecil dari permukaan atas) pada corong bawah. Tinggi hopper adalah 150 mm agar tidak terlalu tenggelam di dalam bak penampung. Gambar 13 menunjukkan bentuk dan ukuran hopper lebih jelas. 300 mm 640 mm

Gambar 13. Hopper 27

d. Bak penampung Bak penampung merupakan komponen yang terbentuk dari besi siku dan seng. Bak penampung direncanakan mempunyai kapasitas ± 180 liter. Sehingga bak ini berukuran 500 mm x 654 mm x 548 mm. Pada bagian bawah atau dasar dari bak dibuat pintu dengan engsel dengan ukuran 200 mm x 300 mm. Luasan ini ± 20% dari luasan alas 654 mm x 500 mm yaitu 327000 mm2. Gambar 14 di bawah menunjukkan gambar bak penampung secara jelas.

548 mm

654 mm 500 mm

Gambar 14. Bak penampung e. Rangka Rangka mesin penyapu sebagian besar dibuat dari besi siku dengan ukuran 33 mm x 33 mm dengan ketebalan 2.2 mm. Selain besi siku terdapat besi kubus, sebuah garpu, dan sebuah engsel stang yang digunakan sebagai bagian dari rangka mesin penyapu. Besi kubus dengan ukuran 33 mm x 33 mm dan panjang 970 mm digunakan untuk kedua garpu roda depan. Sebuah garpu depan sepeda mini dengan panjang 340 mm dan diameter 25 mm digunakan untuk garpu roda belakang mesin penyapu. Sebuah engsel stang depan sebuah sepeda juga digunakan untuk engsel garpu roda belakang mesin penyapu. Gambar 15 menunjukkan keseluruhan rangka mesin penyapu jalan.

28

(a) tampak samping

(b) isometris Gambar 15. Rangka f. Roda Roda yang digunakan untuk roda depan ataupun roda belakang mempunyai jenis dan ukuran yang sama. Ketiga roda mempunyai velg berdiameter 32.2 mm. Adapun diameter velg dan ban karetnya adalah 38.4 mm. Roda tersebut mempunyai jari-jari sebanyak 20 buah, lebar ban karet 37 mm, dan diameter poros 7.7 mm. Gambar 16 menunjukkan salah satu roda yang digunakan dalam mesin penyapu jalan.

29

Gambar 16. Roda

g. Cover Cover pada feeder bergabung dengan cover pada konveyor dengan panjang total 1110 mm dan tinggi total 580 mm, pada kedua sisi konveyor berbentuk persegi panjang dengan ukuran 580 mm x 250 mm. Cover tersebut berukuran 600 mm x 580 mm dan 600 mm x 360 mm. Ukuran-ukuran tersebut disesuaikan dengan ukuran konveyor yang ditutupi. Cover terbuat dari plat tipis dengan ketebalan 1 mm pada konveyor dan feeder. Gambar 17 menunjukkan bentuk dan letak cover yang digunakan. h. Motor Motor listrik yang digunakan mempunyai daya 0.5 hp dengan spesifikasi putaran maksimum 1400 rpm. Tenaga putar motor listrik digunakan untuk menggerakkan komponen penyalur atau pengangkut sampah yaitu komponen konveyor. Motor ditunjukkan pada Gambar 18. i.

Sistem transmisi Sistem transmisi berfungsi untuk menyalurkan daya dan memberikan kecepatan putar dari motor ke konveyor. Komponen transmisi penurun putaran adalah puli dengan puli, gear dengan gear, dan sproket dengan sproket. Komponen transmisi pembalik arah putaran adalah komponen gear dengan gear. Komponen transmisi ditunjukkan dalam Gambar 18. Kecepatan putar puli konveyor

30

dihitung dengan mempertimbangkan kapasitas penyaluran sampah dan kondisi pengoperasian mesin penyapu jalan (Lampiran 1).

(a) Isometris 250 mm 580 mm

cover pada konveyor

(b) Tampak samping Gambar 17. Cover

Tabel 4 memperlihatkan rencana kecepatan putar pada masingmasing poros untuk memenuhi kebutuhannya. Kecepatan putar ini dihitung berdasarkan ukuran komponen transmisi yang digunakan, yaitu: puli motor diameter 50 mm, puli poros utama diameter 126 mm, gear poros utama 23 buah gigi (diameter 44 mm), gear poros komplemen 66 buah (diameter 118 mm), sproket poros utama 16 buah

31

gigi, sproket poros komplemen 16 buah gigi, sproket puli konveyor 24 buah gigi, dan sproket silinder sapu 24 buah gigi. Sproket pada silinder sapu terhubung dengan sproket pada poros utama sebagai sumber penggerak. Perhitungan pada Tabel 4 dapat dilihat pada Lampiran 2. Tabel 4. Poros dan kecepatan putaran Komponen

Kecepatan Putar (rpm)

Motor listrik

1400

Poros utama

555.6

Poros komplemen

193.6

Poros konveyor

129.1

Silinder sapu

370.4

Puli dipasang pada poros motor dan poros utama. Besar diameter poros utama didapatkan dengan perhitungan berikut ini. Diketahui: P = 0.5 HP = 0.5 x 746 watt = 373 watt = 0.373 kW n1 = 1400 rpm Bahan poros yang digunakan diasumsikan adalah baja karbon konstruksi mesin S45C dengan kekuatan tarik 58 kg/mm2. Maka, 1

 5.1  3  5.1  1.5 x 2.3 x 259.5 d s =  K t Cb T  =   4.83   τa 

1

3

= 9.81

Diameter poros ds = 10 mm Jika diameter bantalannya adalah 12 mm, a

Sf2

>

Cb Kt; baik

Dalam rancangan ini poros yang digunakan adalah 16 mm > 10 mm, Maka diameter poros utama ini baik. Rincian perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 3. Pada kedua puli dipasang sabuk untuk meneruskan daya sekaligus menurunkan jumlah putaran. Penentuan jenis puli dan jarak antar poros dihitung dengan uraian berikut ini.

32

Diameter puli penggerak (dp) = 50 mm Diameter puli yang digerakkan (DP) = 126 mm n1 = putaran puli penggerak = 1400 rpm n2 = putaran puli yang digerakkan = 555.56 rpm Kecepatan sabuk-V (m/s) adalah

ν=

d p n1 60x1000

=

50 x1400 = 1.16m / s 60x1000

Jarak sumbu poros = C (mm) Panjang keliling sabuk = L (mm) Diketahui: P = 0.5 HP = 0.5 x 746 watt = 373 watt = 0.373 Kw n1 = 1400 rpm Diameter poros penggerak = 16 mm Putaran poros yang digerakkan = 555.56 rpm Maka didapatkan: •

Bahan poros : S45C,

•

Penampang sabuk-V: tipe B

•

Nomor nominal sabuk-V : No.44; L=1118 mm

•

Tipe B, No. 44, 1 buah, dk = 156 mm, Dk = 253 mm

B=

58 kg/mm2, Sf1 = 6.0, Sf2 = 2.0

Lubang poros 10 mm dan 14 mm mm Jarak sumbu poros 250 +−40 25 mm

Rincian perhitungan dilampirkan pada Lampiran 4.

33

Puli poros utama

Gear poros utama

Poros utama

Poros komplemen

Puli motor Sproket poros komplemen Gear poros komplemen

pillowblock (a) Tampak atas

Gear poros komplemen

Motor listrik

Puli motor

Puli poros utama

Gear poros utama Sproket poros komplemen

(b) Tampak samping Gambar 18. Motor dan sistem transmisi

Konveyor yang digerakkan komponen motor mempunyai kemiringan 450 terhadap permukaan jalan dan terdiri dari: belt (sabuk), sudu, dan puli. Sudu yang berjumlah 19 buah menempel pada belt dengan kemiringan 450 terhadap belt dan bersama dua buah puli menjadi sebuah konveyor. Umumnya belt konveyor terdiri dari kerangka (frame), dua buah puli; puli penggerak (driving pulley) pada head end dan puli pembalik (take-up pulley) pada tail end, endless belt, idler roller atas dan idler

34

roller bawah, unit penggerak, cawan pengisi dipasang di atas conveyor, saluran buang, dan pembersih belt yang biasanya dipasang dekat head pulley (Zainuri, 2006). Dengan perhitungan yang terlampir dalam Lampiran 5, maka didapatkan: Daya motor listrik untuk kebutuhan konveyor, P

= (W0 v)/((1.02) g) = (192.488*0.5)/((1.02)(0.8)) = 117.9 W = 0.1179 kW = 0.118 kW

F. METODE PENGUKURAN DAN PENGUJIAN 1. PENGUKURAN KONDISI SAMPAH DAN JALAN Untuk keperluan desain bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan diperlukan data pendukung di antaranya: a. Sebaran sampah pada jalur yang dilalui, b. Volume sampah per meter jalan, c. Densitas sampah dan komposisinya. Untuk menjawab permasalahan di atas, maka

dilakukan

pengambilan data sebelum proses perancangan mesin penyapu jalan dimulai. Pengukuran dilakukan pada jalur atau jalan yang dilalui oleh mobil pengangkut sampah setiap paginya. Poin-poin yang akan dicatat di antaranya adalah jarak sampah dari sisi jalan sampai ke tengah jalan pada kedua sisi kiri dan kanannya, jumlah sampah (massa) per sepuluh meter panjang jalan, volume sampah per sepuluh meter panjang jalan, jenis sampah per sepuluh meter panjang jalan, dan densitas sampah. Dari total panjang jalan yang ada, pengukuran tidak dilakukan di setiap sepuluh meter panjang jalan dari seluruh jalan yang ada di wilayah kampus, namun hanya beberapa sampel yang diasumsikan mewakili semua karakter jalan yang ada.

35

Menurut Krauskopf dan Beiser (2000) densitas adalah massa per unit volume. ρ=

m v

.............................................................................. (1) = densitas (kg/m3)

Keterangan:

M = massa (kg) v = volume (m3) Massa benda dengan sederhana dapat diperoleh dengan cara penimbangan. Sedangkan volume benda diperoleh dengan mengukur air yang tumpah saat benda dicelupkan ke dalam wadah yang berisi air. Ini adalah cara termudah, walaupun bukan cara yang paling akurat, untuk memperoleh densitas suatu benda dengan bentuk sembarang (Mulligan, 1991). Sampah

daun-daunan

dapat

ditimbang

dengan

mudah

menggunakan timbangan digital untuk memperoleh massanya. Namun akan sulit untuk menentukan volume sampah daun-daunan dengan cara mencelupkannya ke dalam wadah berisi air. Oleh karena itu, sampah dimasukkan dan ditekan secara ringan ke dalam suatu wadah yang telah diketahui ukurannya. Dalam pengukuran ini wadah yang digunakan adalah sebuah gelas ukur plastik berukuran 2000 ml. Volume sampah dapat diketahui dengan melihat nilai pada gelas ukur. Data densitas dibutuhkan untuk perancangan bak penampung. Dengan data tersebut maka besar atau volume bak dapat diperkirakan karena data tersebut menjelaskan berat sampah per kubik ruang. Data pendukung tersebut akan berguna untuk pemilihan bahan dan ukuran komponen dari mesin penyapu atau pun untuk penelitianpenelitian lain yang berkaitan dengan topik ini.

2. PENGUJIAN FUNGSIONAL Pengujian ini dilakukan untuk mengecek dan memastikan bahwa setiap komponen dari bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan berfungsi sesuai dengan tujuan.

36

Pengujian pertama dilakukan dengan menggerakkan komponen konveyor sebagai komponen penyalur menggunakan tangan. Belt konveyor ditarik menggunakan tangan sesuai arah yang diinginkan. Penggerakkan dapat juga dimulai dengan menarik sabuk pada puli motor dan mengecek apakah konveyor juga ikut berputar dengan arah yang benar. Setelah komponen penyalur dapat bergerak dengan tarikan tangan, kemudian motor dapat dihidupkan. Jika komponen dapat bergerak sesuai dengan rencana maka pengukuran kecepatan putar dapat dilakukan. Setiap komponen transmisi yang berputar diukur dengan menggunakan tachometer. Komponen tersebut adalah poros motor, poros utama, poros komplemen, poros konveyor, belt konveyor, dan silinder sapu. Pengukuran ini untuk mengetahui slip yang terjadi diantara puli motor dengan poros utama dan belt konveyor dengan puli konveyor.

3. PENGUJIAN KINERJA Dalam pengujian ini bagian penyalur dan penampung dilengkapi dengan bagian penyapu dan dioperasikan di jalan. Komponen penyapu dimaksudkan hanya untuk melihat berfungsi atau tidaknya komponen penyalur dan penampung. Oleh sebab itu, komponen penyapu belum dilengkapi dengan kawat sapu melainkan hanya dengan sapu lidi. Sampah ditebarkan secara merata sepanjang 5 meter dengan lebar 600-700 mm. Untuk mengusahakan kecepatan maju yang stabil atau konstan, maka operator mesin penyapu jalan tidak digantikan oleh operator lain. Pengujian dilakukan 10 kali ulangan dalam dua tahap, yaitu mesin penyapu dijalankan tanpa menggunakan cover dan mesin penyapu dijalankan dengan menggunakan cover. Waktu dicatat ketika mesin mulai bergerak dan berhenti setelah melewati jarak 5 meter. Sampah yang berhasil ditampung kemudian ditimbang. Sebagai catatan, kecepatan putar motor adalah konstan dan tidak berubah karena sistem transmisi tidak dilengkapi dengan sistem pengubah kecepatan putar.

37

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KONDISI SAMPAH DI JALAN Sampel jalan yang digunakan dalam pengambilan data sampah disajikan dalam Tabel 5. Tabel ini telah disederhanakan sehingga dapat dilihat bahwa lebar jalan rata-rata adalah 572.3 cm atau 5.723 meter. Tabel 5. Data jalan

Maksimum Minimum Rata-rata

Lebar Objek Terjauh (cm) 245 30 153.9

Lebar Jalan (cm)

Sudut Kemiringan (derajat (0))

Lokasi

7.067 0 2.4844

710 485 572.3

Lebar Objek Terdekat (cm) 226 0 121.4

Adapun data sampah yang berhasil diambil ditunjukkan dalam Tabel 6. Data lengkap dari Tabel 5 dan Tabel 6 dapat dilihat pada Lampiran 6. Pengambilan data sampah dilakukan pada bulan Mei pada pagi hari. Pada daerah dengan iklim sedang, daun diproduksi tanaman pada musim semi dan rontok pada musim gugur. Tetapi pada daerah dengan

iklim tropis seperti Indonesia,

siklus pertumbuhan dan

pengguguran daun lebih tergantung kepada musim kemarau dan musim penghujan dibandingkan pada perubahan temperatur (Stern, 2006). Bulan Maret, April, dan Mei merupakan periode peralihan dari musim penghujan ke musim kemarau hampir di seluruh wilayah Indonesia (Lockwood, 1974). Sehingga data sampah yang diambil bukanlah data jumlah sampah maksimum di jalan dalam kampus IPB. Tabel 6. Data sampah LOKASI Rata-rata Maksimum Minimum

Massa (gram) 162.329

Massa (kg) 0.162

Massa per 1 m (kg)

Volume (m3)

Volume per 1 m (m3)

Densitas (kg/m3)

Volume (ml)

Volume (liter)

3223

3.223

3.223x10-3

0.0162

3.223x10-4

60.805

-3

0.0378

9.08x10 -4

108.934

0.00008

0.01x10-4

40.413

377.6

0.378

9080

9.080

9.08x10

0.8

0.0008

10

0.010

0.01x10-3

Data densitas sampah dan volume sampah digunakan untuk perhitungan debit sampah yang masuk ke konveyor (Lampiran 5). Kompisisi sampel sampah yang diambil dijelaskan dalam Tabel 7. Tabel

38

ini menjelaskan komposisi sampah dari sepuluh sampel lokasi yang diambil. Tabel 7. Komposisi sampah LOKASI

Samping Seafast Depan FKH Tanjakan kolam percobaan Samping Rektorat Depan Asrama Putri Belokan ke Asrama Putra Tanjakan Faperta Terminal Bus IPB Fapet Samping GWW

Massa total (gram)

Daun kering (gram)

Daun basah (gram)

Ranting (gram)

Benda asing (gram)

Bunga (gram)

Serasah (gram)

297.6

183.19

-

35.9

78.51

-

-

88.1

53.6

-

21.1

13.4

-

-

0.8

0.8

-

-

-

-

-

132.9

39.87

-

26.58

-

66.45

-

28.3

4.64

-

18.56

5.1

-

-

9.6

9.6

-

-

-

-

-

192.1

139.31

-

14.89

-

-

37.9

327.39

98.217

-

229.173

-

-

-

168.9

16.86

67.44

23.2

61.4

-

-

377.6

339.84

37.76

-

-

-

-

B. PROTOTIPE BAGIAN PENYALUR DAN PENAMPUNG Pembuatan prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan dimulai dari penuangan konsep pada proposal penelitian. Sketsa-sketsa kasar dibuat dengan pertimbangan data penunjang Selanjutnya dari sketsa-sketsa kasar yang merupakan diskusi panjang antara peneliti dengan dosen pembimbing yaitu Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. maka dibuatlah gambar rancangan dalam bentuk digital dengan bantuan software AutoCAD seri 2006. Menurut Harsokoesoemo (1999) keuntungan pemakaian sistem CAD antara lain: 1. Memperpendek waktu perancangan, karena memperpendek waktu penyelesaian setiap kegiatan dalam proses perancangan. 2. Meningkatkan kualitas produk melalui pembuatan banyak alternatif produk yang kini dapat dibuat dengan cepat dan mudah, melalui ketelitian dan ketepatan lebih tinggi, melalui analisis, dan optimasi yang lebih canggih, dan lain-lain.

39

3. Meningkatkan produktivitas perancangan. 4. Meningkatkan komunikasi, baik melalui satu data base yang cepat diakses oleh para anggota tim perancang yang terlibat dalam proses perancangan, maupun melalui dokumentasi dengan kualitas yang lebih baik. 5. Mengurangi biaya perancangan secara total, dan sebagainya.

Berdasarkan gambar

rancangan tersebut

dimulailah pembuatan

prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan. Desain dalam gambar rancangan merupakan desain yang menggunakan bahan-bahan yang murah dan mudah didapatkan di pasaran. Oleh karena itu, desain ini menggunakan beberapa alternatif bahan yang tidak lazim untuk mencapai fungsi yang diinginkan. Perlu dicatat bahwa penelitian mengenai mesin penyapu jalan ini belum pernah dilakukan oleh mahasiswa Teknik Pertanian IPB. Referensi yang ada merupakan mesin penyapu yang besar untuk skala perkotaan yang sulit ditemui di Indonesia. Kompleksitas dan kerumitan mesin penyapu tersebut tentu saja tidak bisa diterapkan begitu saja untuk mesin penyapu sederhana yang pemakaiannya dimaksudkan untuk skala kampus. Hal tersebut menjadi tantangan tersendiri bagi peneliti untuk mencapai tujuan dari penelitian. Urutan pembuatan komponen dimulai dari komponen yang vital dan melandasi komponen lain seperti komponen rangka yang dibuat pertama kali dibanding komponen lainnya. Pembelian bahan pun tidak sekaligus namun disesuaikan dengan komponen yang sedang dikerjakan dan ketersediaan dana pada peneliti. Pengerjaan bagian penyalur dan penampung ini dikerjakan bersama dengan peneliti pembuatan bagian penyapu pada mesin yang sama yang merupakan mahasiswa satu bimbingan akademis. Bagian penyalur dan penampung ditambah dengan lengan dan silinder penyapu dapat dilihat pada Gambar 19 di bawah ini.

40

Bagian Bagian

penyalur

penampung

Bagian penyapu

Gambar 19. Bagian penyalur dan penampung dan silinder sapu

Berikut akan dibahas mengenai konstruksi bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan per komponen/bagian. Bahan komponen feeder merupakan bahan yang sama untuk pembuatan sudu. Bahan ini sama seperti bahan yang digunakan pada tongkat pengeruk air. Bahan ini ringan agar tidak terjadi hambatan pada laju mesin di jalan akibat gesekan dengan permukaan jalan. Pembuatan feeder ini terbilang mudah karena pemotongan cukup dilakukan dengan cutter setelah bahan diukur. Feeder yang belum terpasang pada mesin penyapu ditunjukkan dalam Gambar 20.

baud

Gambar 20. Feeder dengan baud

Pada

pembuatan konveyor

digunakan

nap

dalam

salah

satu

komponennya. Penggunaan nap sebagai pengganti bearing untuk mekanisme

41

putar merupakan ide inovatif. Selain menghemat pengeluaran dana karena harganya lebih murah dan cukup membeli dua nap untuk dua poros (bearing setidaknya membutuhkan empat buah), nap juga tidak memerlukan pembuatan dudukan seperti pillow block sehingga menghemat ruang. Nap dipotong tepat ditengahnya kemudian porosnya dibuang. Poros yang akan digunakan untuk membuat poros konveyor dibubut di kedua ujungnya sesuai dengan drat atau ulir pada nap. Pipa besi dipotong sesuai ukuran pada gambar desain. Karena diameter pipa lebih besar dibanding diameter nap maka dibuatlah flens dengan diameter lebih besar dari pipa besi. Hal ini dimaksudkan agar nap dapat menempel pada flens. Selain itu, flens yang lebih besar dari pipa dapat berfungsi sekaligus sebagai penahan agar belt tidak keluar dari pipa (sebagai puli). Dengan tersambungnya poros, flens, nap, dan pipa besi maka pembuatan puli telah selesai. Cara yang sama juga dilakukan untuk pembuatan satu puli lagi dengan ukuran yang sama. Pada pembuatan puli ini kesulitan yang ditemui adalah pembuatan drat pada poros. Pekerjaan ini memerlukan keahlian membubut yang baik. Puli ditunjukkan pada Gambar 21 di bawah ini.

flens Besi pipa

nap poros

Gambar 21. Puli pada konveyor

Untuk pembuatan belt terjadi kesulitan dalam penentuan bahan yang digunakan. Belt standar industri yang dapat digunakan untuk pembuatan konveyor ini mempunyai harga yang sangat mahal sehingga peneliti memutuskan untuk tidak menggunakannya. Maka dari itu beberapa kali survey dilakukan untuk mencari bahan pengganti yang cocok. Salah satu jenis

42

kulit imitasi dengan ketebalan 1.3 mm seperti pada Gambar 22 diambil sebagai bahan untuk komponen belt atau sabuk konveyor. Karena ukuran bahan yang terbatas maka penyambungan belt tidak dapat dilakukan dalam satu

jahitan melainkan dalam dua jahitan.

Penyambungan dengan

menggunakan mesin jahit biasa dinilai sudah cukup untuk menahan beban tarik dari konveyor yang memang tidak terlalu besar.

belt sudu

Gambar 22. Belt dan sudu hasil perancangan

Agar sampah dapat dibawa konveyor dengan baik maka dipasang sudu pada belt. Sudu-sudu ini terbuat dari bahan gabus-spons. Walaupun bahan jenis ini terbilang ringan tetapi diperkirakan mampu menahan sampah dedaunan. Ternyata penilaian tersebut benar dan akan dijelaskan lebih detail pada bagian pengujian. Penggunaan bahan jenis ini juga mempunyai keuntungan lain karena tidak terlalu membebani belt sehingga proses pemutaran puli tidak bermasalah. Keuntungan lainnya yaitu mudah dalam pemasangan konveyor ke rangka. Jika menggunakan bahan logam seperti aluminium yang walaupun ringan akan mudah terjepit dan tersangkut saat pemasangan ke rangka. Penempelan sudu ke belt terbilang mudah. Setelah sudu dipotong sesuai ukuran desain kemudian langsung ditempelkan menggunakan perekat jenis Aica Aibon ke belt dengan kemiringan 450 terhadap belt. Kemudahan ini tidak akan ditemui jika menggunakan sudu berbahan logam atau pun plastik. Bahan

kayu

tipis

atau

triplek

dapat

digunakan

pula,

namun

43

mempertimbangkan kemudahan pengerjaan maka bahan spons-gabus yang dipilih. Komponen konveyor merupakan komponen vital bagi desain bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan karena tolak ukur keberhasilan dari penelitian ini adalah berfungsi atau tidaknya komponen ini. Komponen ini bekerja jika konveyor dapat berputar dan mengangkut sampah pada sudu-sudunya. Gambar 23 menunjukkan bagian konveyor dari mesin penyapu jalan.

Gambar 23. Konveyor

Pembuatan hopper dikerjakan setelah melihat bahwa komponen konveyor dapat bekerja. Sebenarnya tidak masalah jika hopper dibuat berbarengan dengan pembuatan rangka karena tidak ada prioritas urutan dalam pembuatan bagian ini. Hopper dibuat dari bahan plat yang ringan. Komponen ini berfungsi mencegah arah jatuh sampah dari konveyor agar tidak sembarang. Tidak ditemukan kendala yang berarti dalam pembuatan konstruksi hopper. Gambar 24 menunjukkan hopper yang belum melalui proses pengecatan.

44

Gambar 24. Hopper belum dicat

Pengerjaan bak penampung dibagi menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah pembuatan rangka bak yang dikerjakan berbarengan dengan pengerjaan rangka bagian penyalur dan penampung. Tahap kedua adalah pemasangan seng pada dinding bak dan triplek pada dasar bak. Seng ditempelkan pada rangka bak menggunakan rivet. Pada triplek dibuat pintu dan dipasangi engsel dan kunci. Pintu ini merupakan saluran keluar sampah dari bak penampung. Komponen bak penampung yang telah dipasangi handle dari pipa besi ditunjukkan dalam Gambar 25.

Gambar 25. Bak penampung dan handle

Rangka merupakan komponen pertama yang dikerjakan. Pembuatan rangka tidak memerlukan peralatan maupun kemampuan khusus. Besi siku ataupun besi kotak dipotong dengan panjang sesuai gambar desain. Setelah masing-masing bagian diukur dan ditandai besi siku kemudian dipotong.

45

Penyambungan besi siku membentuk rangka dilakukan dengan las listrik. Pada bagian yang tipis dan memerlukan materi pengisian maka digunakan las karbid. Pada bagian besi untuk penyangga poros konveyor besi siku yang digunakan dipotong salah satu sisinya karena bagian tersebut menghalangi penyambungan dengan bagian lain. Konsekuensinya bagian yang dipotong tersebut menjadi lebih lemah sehingga diperlukan pelapisan besi siku atau lempengan untuk memperkuatnya. Cara pelapisan ini juga digunakan pada sambungan garpu depan untuk memberi kekuatan yang cukup. Engsel disambungkan dengan las di antara rangka bak penampung dan rangka alas (chasis). Garpu untuk roda belakang kemudian dilas atau disambungkan ke engsel tersebut. Pembuatan rangka dilakukan sampai bagian garpu terpasang dan roda dapat dipasang. Gambar 26 menunjukkan garpu yang telah dipasang pada roda belakang. engsel rangka

Garpu belakang

Gambar 26. Garpu roda belakang

Rangka yang telah dibuat sekilas terlihat kurang kokoh. Namun jika mempertimbangkan beban yang ditopang oleh mesin penyapu hanya berupa sampah dedaunan maka rangka tersebut terbilang baik. Roda terdiri dari velg, ban dalam, dan ban luar. Roda dengan diameter ± 27 cm dipasangkan pada garpu dari rangka mesin penyapu jalan. Pada garpu depan dibuat alur untuk mengunci as roda sehingga roda dapat diubah ketinggiannya. Gambar 27 menunjukkan roda pada garpu depan.

46

Garpu depan

alur

Gambar 27. Roda depan

Pengerjaan komponen lain tentu saja tidak bisa dilakukan di satu tempat saja. Dengan terpasangnya roda maka rangka dapat dipindahkan dengan mudah. Selain itu, rangka yang terdiri dari besi tersebut akan sulit dipindahkan jika tanpa roda. Pada permulaan desain ada beberapa ide tentang jumlah dan posisi roda. Penggunaan roda kecil di depan silinder penyapu seperti ditunjukkan Gambar 28 tidak digunakan karena besarnya beban yang akan diterima roda jika mesin bergerak di jalanan. Ide penggunaan empat roda seperti pada mobil juga tidak digunakan karena kesulitan dalam mekanisme belok. Mekanisme yang rumit dan mahal karena akan menggunakan diferential gear untuk ide tersebut dinilai tidak cocok untuk sebuah mesin yang sederhana dan murah. Pada akhirnya konsep tiga roda dengan satu roda belakang berengsel dinilai lebih masuk akal dan sesuai dengan kebutuhan mesin penyapu jalan yang sederhana dan murah.

Gambar 28. Konsep posisi roda

47

Cover merupakan komponen yang terakhir dibuat. Setelah sistem transmisi dapat bekerja dengan baik yang ditandai dengan berfungsinya komponen konveyor maka bagian konveyor dipasangi plat tipis sebagai cover. Bahan cover berupa plat yang ringan agar tidak membebani keseluruhan mesin. Pengunaan cover tidak hanya sebatas kebutuhan akan estetika saja melainkan ada fungsi tertentu. Cover pada bagian konveyor ini berfungsi mencegah sampah jatuh ke luar. Gambar 29 menunjukkan letak dari cover pada mesin penyapu jalan.

cover

Gambar 29. Cover pada konveyor

Sumber penggerak dari mesin penyapu jalan adalah sebuah motor listrik dengan daya 0.5 hp dan putaran maksimum 1400 rpm. Motor dan komponen transmisi seperti gear, poros, pillowblock, dan sejenisnya dipasang pada ruangan di bawah konveyor. Posisi poros, sproket dan pillow block diatur sedemikian rupa sehingga tenaga putar dapat disalurkan ke sproket pada puli konveyor atas. Gambar 30 menunjukkan posisi sistem transmisi yang digunakan.

48

Motor

Puli motor Gear poros komplemen

pillowblock

Sproket poros komplemen Poros komplemen

Poros utama

. Puli poros utama

Gear poros utama

Gambar 30. Konstruksi sistem transmisi daya

C. HASIL PENGUJIAN Dari pengujian yang telah dilakukan diketahui

bahwa komponen

penyalur dapat digerakkan dengan menggunakan tangan baik ditarik pada bagian belt konveyor ataupun pada bagian sabuk puli motor. Komponen konveyor dapat bergerak dengan arah putaran sesuai dengan rencana pada saat motor dihidupkan. Dalam keadaan ini pengukuran terhadap kecepatan putar pada setiap poros dapat dilakukan. Pengukuran kecepatan putar pada motor dan sistem transmisi dilakukan menggunakan tachometer seperti tampak pada Gambar 31. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 8.

Gambar 31. Pengukuran kecepatan putar puli konveyor

49

Tabel 8. Hasil pengukuran kecepatan putar dan kecepatan linier Ulangan ke-

Komponen

Rata-rata

Satuan

1482

1485.7

rpm

206

207

206.3

rpm

598

601

593

597.3

rpm

Puli konveyor

137

138

138

137.7

rpm

Silinder sapu

401

396

391

396

rpm

Belt konveyor

33.22

33.66

33.00

33.29

m/menit

1

2

3

Poros motor

1490

1485

Poros komplemen

206

Poros utama

Sabuk yang melekat pada puli ternyata tidak terbenam seluruhnya dalam puli. Terdapat kelebihan sebesar 3.2 mm pada puli besar (puli poros utama) dan 5 mm pada puli kecil (puli poros motor). Sehingga secara teoritis kecepatan putar pada poros utama adalah: =(

(

)

.)

× 1485.7 = 632.5 rpm

Maka slip yang terjadi sebesar: Slip =

(

.

.

. )

× 100% = 5.6%

Pada puli konveyor didapatkan hasil pengukuran kecepatan putar sebesar 137.7 rpm. Kecepatan linier sabuk teoritis didapatkan: =

=

( +2 ×

)×

× (0.075 + 0.0026) × 137.7 = 33.6

/

Maka slip yang terjadi antara belt konveyor dengan puli konveyor adalah: Slip =

(33.6 33.29) × 100% = 0.92% 33.6

Slip yang terjadi antara puli motor dengan puli poros utama dan antara puli konveyor dengan belt konveyor terbilang kecil dan dalam batas kewajaran. 50

Dari pengujian di jalan didapatkan data seperti ditunjukkan dalam Tabel 9, sedangkan data selengkapnya pada Lampiran 7. Mesin penyapu tanpa cover sebelum pengujian ditunjukkan dalam Gambar 32. Tabel 9. Data pengujian tanpa cover No.

Waktu (s)

Massa Sampah (gram)

Kecepatan (m/s)

total

178.99

887.54

2.860

rata2

17.899

88.754

0.286

Gambar 32. Pengujian tanpa cover

Dari perhitungan di peroleh jumlah sampah tertampung di bak penampung adalah 0.082 liter/s. Perhitungan dilampirkan dalam Lampiran 7. Pada pengujian ini banyak sampah yang jatuh atau tidak terangkat oleh konveyor seperti ditunjukkan Gambar 33.

Sampah tidak masuk ke konveyor

Gambar 33. Sampah pada pengujian tanpa cover 51

Pada pengujian dengan cover didapatkan data seperti ditunjukkan dalam Tabel 10. Tabel yang lengkap ditunjukkan pada Lampiran 8. Gambar 34 menunjukkan mesin penyapu dengan cover sebelum pengujian. Tabel 10. Data pengujian dengan cover No.

Waktu (s)

Massa Sampah (gram)

Kecepatan (m/s)

total

173.340

894.880

2.903

rata2

17.334

89.488

0.290

Gambar 34. Pengujian dengan cover

Jumlah sampah tertampung di bak penampung adalah 0.085 liter/s. Perhitungan dilampirkan dalam Lampiran 8. Sampah pada pengujian ini tidak banyak jatuh dibandingkan pengujian tanpa cover. Beberapa sampah terlontar kembali akibat angin yang ditimbulkan oleh ayunan sapu dengan ruangan dalam cover seperti ditunjukkan dalam Gambar 35. Ada juga sampah yang jatuh saat keluar dari cover namun jumlahnya sedikit seperti ditunjukkan dalam Gambar 36.

52

Sampah terlontar kembali

Gambar 35. Sampah pada pengujian dengan cover

Sampah jatuh

Gambar 36. Sampah jatuh

Sampah jatuh dari cover (Gambar 34) disebabkan panjang cover yang terlalu pendek. Peristiwa ini dapat dihindari dengan memanjangkan komponen cover sampai ujung komponen konveyor atau sampai menutupi komponen hopper. Komponen hopper sebagai bagian dari komponen penampungan telah berfungsi dengan baik. Hal ini dibuktikan dengan sedikit sekali sampah yang lolos dari komponen hopper seperti ditunjukkan dalam Gambar 37.

53

Gambar 37. Pengarahan sampah oleh hopper

Permasalahan yang timbul saat pengujian adalah seringnya feeder menekuk dan bergesekan dengan jalan. Pemilihan bahan dari jenis spongabus memang menghindari feeder dari patah akibat gesekan yang keras antara feeder dengan jalan namun bahan ini juga mudah menekuk ke arah jalan dan menimbulkan gesekan. Walaupun gesekan yang ditimbulkan tidak besar dan tidak terlalu menghambat majunya mesin penyapu namun menimbulkan rasa tidak nyaman ketika mendorongnya.

54

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN 1.

Prototipe bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan telah berhasil dibuat dan dapat berfungsi dengan baik.

2.

Terjadi slip antara puli motor dengan puli poros utama sebesar 5.6% dan antara puli konveyor dengan belt konveyor sebesar 0.92%.

3.

Jumlah rata-rata sampah tertampung di bak penampung adalah 0.082 liter/s untuk konveyor tanpa cover dan 0.085 liter/s untuk konveyor dengan cover.

4.

Bahan feeder terlalu mudah menekuk dan menyebabkan sedikit hambatan saat mendorong mesin penyapu jalan.

B. SARAN 1.

Perlu dilakukan kajian mengenai kekuatan bahan bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan terutama bahan alternatifnya seperti belt dan nap.

2.

Pengujian bagian penyalur dan penampung perlu dilakukan dengan menggunakan kawat sapu pada silinder sapunya.

3.

Cover harus diperpanjang sampai menutupi hopper untuk mencegah sampah jatuh dari mesin penyapu jalan.

4.

Feeder harus dipasangi penahan agar tidak menekuk atau diganti dengan bahan lain seperti karet dsb.

55

VI. DAFTAR PUSTAKA

Allianz Johnston Sweeper. 2008. Brosur Produk Street Sweeper VT605/VT650. Allianz Sweeper Company. USA. Anonim. 2008. Image CN100 Sinder. Diakses 4 Maret 2008. . Anonim. 2009. Elevator-Belt Street Sweeper. Diakses 23 Januari 2009. . Anonim. 2009. SAMPAH: Ancaman Bagi Kawasan Wisata Alam. Diakses 23 Januari 2009. . Harsokoesoemo, D. 1999. Pengantar Perancangan Teknik (Perancangan Produk). Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Tinggi. Jakarta. Kastaman, R. dan A. M. Kramadibrata. 2007. Sistem Pengelolaan Reaktor Sampah Terpadu (Silarsatu). LPM Universitas Padjadjaran (Unpad). Bandung. Krauskopf, K. B. dan A. Beiser. 2000. The Physical Universe. McGraw-Hill Companies, Inc. New York. Litbang Dinas Kebersihan Kotamadya Bandung. 1998. Laporan Tahunan Dinas Kebersihan Kotamadya Bandung. Lockwood, J. G. 1974. World Climatology: An Environmental Approach. Edward Arnold (Publisher), Ltd. London. Mulligan, J. F. 1991. Introductory College Physics. McGraw-Hill Companies, Inc. New York. Mushoffa, A. A. 2006. Disain Ditcher Untuk Saluran Drainase Pada Budidaya Tebu Lahan Kering. Skripsi. Departemen Teknik Pertanian, IPB. Bogor. Pichtel, J. 2005. Waste Management Practices: Municipal, Hazardous, and Industrial. CRC Press Taylor and Francis Group. Boca Raton, Florida. Stern, K. R. 2006. Introductory Plant Biology. McGraw-Hill Companies, Inc. New York.

56

Sularso dan Kiyokatsu Suga. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. PT Pertja. Jakarta. Zainuri, A. M. 2006. Mesin Pemindah Bahan. Penerbit Andi. Yogyakarta.

57

58

Lampiran 1. Perhitungan kecepatan putar konveyor •

Volume sampah di jalan (Lampiran 6) adalah 9.08x10-4 m3 atau 0.908 liter per panjang jalan 1 m dan lebar jalan 5.723 m (Lampiran 6). Volume sampah di jalan adalah 0.159 liter/m2.

•

Rencana kecepatan maju mesin: 1.8 km/jam = 0.5 m/s Direncanakan mesin dapat menyapu sampah di jalan dengan lebar: 150 cm = 1.5 m.

•

Kapasitas penyapu = 0.5 m/s x 0.159 liter/m2 x 1.5 m= 0.11925 liter/s.

•

Volume satu sudu = 0.5 x 0.075 x 0.075 x 0.58 = 1.63x10-3 m3 = 1.63 liter.

•

Kecepatan linier belt = kapasitas penyapu x jarak antar sudu : volume satu sudu = (0.11925 liter/s x 0.15 m)/ 1.63 liter = 0.011 m/s

•

n = kecepatan linier/ D = (0.011 m/s)/ (0.075+0.0026) = 0.045 rps = 2.7 rpm

59

Lampiran 2. Perhitungan kecepatan putar dan daya teoritis sistem transmisi

Skema penyaluran daya: Poros komplemen (gear, sproket)

Motor (puli)

Puli konveyor (sproket)

Poros utama (puli, gear, sproket) Silinder sapu (sproket)

Puli motor = 50 mm (diameter) Puli poros utama = 126 mm (diameter) Gear poros utama = 23 buah (gigi) Sproket poros utama = 16 buah (gigi) Gear poros komplemen = 66 buah (gigi) Sproket poros komplemen = 16 buah (gigi) Sproket puli konveyor = 24 buah (gigi) Sproket silinder sapu = 24 buah (gigi)

N poros motor = 1400 rpm N poros utama = 50/126 x 1400 = 555.6 rpm N poros komplemen = 23/66 x 555.6 = 193.6 rpm N puli konveyor = 16/24 x 193.6 = 129.1 rpm N silinder sapu = 16/24 x 555.6 = 370.4 rpm

60

Lampiran 3. Perhitungan poros

Dengan metode perhitungan poros dengan beban puntir dan beban lentur menurut Sularso dan Suga (1977) dalam bukunya “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, pada Bab Poros dan Pasak, maka: •

P = 10 (kW), n1 = 1400 rpm

•

Fc = 1 (daya normal)

•

Pd = fc x P = 1 x 0.373 kW = 0.373 kW T = 9.74 x105 x

• •

S45C, a=

B/(

B=

0.373 Pd = 9.74 x105 x = 259.50`kgmm 1400 n1

58 kg/mm2, Sf1 = 6.0, Sf2 = 2.0 (Lampiran 9)

Sf1x Sf2) = 58/(6x2) = 4.83 kg/mm2

•

Cb= 2.3 (terjadi pembebanan lentur)

•

Kt= 1.5

•

 5.1  3  5.1  1.5 x 2.3 x 259.5 ds =  K t C bT  =   4.83  τa 

•

Diameter poros ds = 10 mm

•

Anggaplah diameter yang menjadi tempat bantalan adalah = 12 mm

1

1

3

= 9.81

Jari-jari fillet = (12 – 10)/ 2 = 1 mm Alur pasak 6 x 6 x fillet 0.35 •

Konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah 1.0/10 = 0.1 ; 12/10 = 1.2 ;

•

= 1.35

Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah 0.35/10 = 0.035;

= 2.3;

>

61

•

= 5.1 x 259.50 /(163) = 0.323 kg/mm2 a

x Sf2

4.83 x 2.3/2.3 = 4.83 kg/mm2 x Cb x Kt 0.323 x 2.3 x 1.5 = 1.114 kg/mm2 • •

a

Sf2 > Cb Kt; baik

Dalam rancangan ini poros yang digunakan adalah 16 mm > 10 mm, maka diameter poros ini baik.

62

Lampiran 4. Perhitungan sabuk

Metode perhitungan yang digunakan adalah metode perhitungan transmisi sabukV dalam bab Sabuk dan Rantai, buku “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” (Sularso dan Suga, 1997), •

P = 0.373 Kw ; n1 = 1400 rpm ; i = 1400/555.56 = 2.52 ; C ~ 252 mm

• fc = 1 (daya normal) • Pd = fc x P = 1 x 0.373 kW = 0.373 kW • T1 = 9.74 x105 x

T2 = 9.74 x105 x

0.373 Pd = 9.74 x105 x = 259.50`kgmm 1400 n1 0.373 Pd = 9.74 x105 x = 653.94`kgmm 555.56 n1

• Bahan poros : S45C, a=

B/(

B=

58 kg/mm2, Sf1 = 6.0, Sf2 = 2.0

Sf1x Sf2) = 58/(6x2) = 4.83 kg/mm2

Cb= 2.3 (terjadi pembebanan lentur) Kt= 1.5 1

 5.1  3  5.1  1.5 x 2.3 x 259.5 • d s1 =  K t C b T  =   4.83   τa  1

1

3

 5.1  3  5.1  1.5 x 2.3 x653.94 ds2 =  K tCbT =   4.83   τa 

= 9.81`mm

1

3

= 13.35`mm

• Penampang sabuk-V: tipe B • dmin = 145 mm • dp = 145 mm, Dp = 145 x 1.67 = 242 mm dk = 145 + 2(5.5) = 156 mm Dp = 242 + 2(5.5) = 253 mm 5/3 ds1 + 10 = 5/3 (9.8) + 10 = 26.33 mm

63

5/3 ds2 + 10 = 5/3 (13.35) + 10 = 32.25 mm • ν=

πd p n1 60 x1000

=

3.14 x150 x1400 = 10.99`m / s 60000

• 11 m/s < 30 m/s , baik • C−

156 + 253 d k + Dk = 45.5`mm , baik = 252 − 2 2

• Dipakai tipe standar:

PO = 0.35 kW (putaran puli kecil adalah 600 rpm) (242 − 145) 2 • L= (2 x 252) + 1.57(242 + 145) + = 1119.43`mm 4 x 252 • Nomor nominal sabuk-V : No.44; L=1118 mm • B=2L – 3.14(Dp+dp) = 2(1118) – 3.14(242+145) = 1020.82 mm

C=

b + b 2 − 8( D p − d p ) 2 8

•

= 180 o −

•

N=

57(D p − d p ) C

=

1020 + 10202 − 8(242 − 145)2 = 250`mm 8

= 180 o −

57(242 − 145) = 158o , K = 0.94 252

Pd 0.373 = = 1.13 P0 K θ 0.35x 0,94

1 buah

• Tipe B, No. 44, 1 buah, dk = 156 mm, Dk = 253 mm Lubang poros 10 mm dan 14 mm mm Jarak sumbu poros 250 +−40 25 mm

64

Lampiran 5. Perhitungan belt konveyor

Metode perhitungan dalam bab Belt Conveyor dalam buku “Mesin Pemindah Bahan” (Zainuri, 2006), maka didapatkan: §

Q = 0.1 ton/jam à volume sampah maksimum = 9.08E-4 m3/m densitas sampah = 60.805 kg/m3 asumsi kecepatan maju alat = 0.5 m/s maka, Q (debit sampah maksimum) = 9.08E-4 * 60.805 * 0.5 = 0.0276 kg/s = 0.099 ton/jam = 0.1 ton/jam

§

v = 2 x x 0.037m x 129 rpm/60 s = 0.5 m/s

§

L = 2.659 m

§

= sudut inklinasi konveyor terhadap bidang horizontal = 45o

§

γ = 60.805 kg/m3 = 0.0608 ton/m3

§

C1 = 0.85

§

 Q  Btr =    324νγC1 

§

Lebar (B) = 580 mm = 0.58 m

§

Asumsi belt dengan i = 3 lapis, tebal belt = 1.3 mm,

§

1=

1 ;

2

1

2

0.01   =  324 x 0.5 x 0.0608 x 0.85 

1

2

= 0.034`m

= 1 (asumsi karakteristik bahan sama dengan beban ringan

seperti kertas, dan pakaian (Lampiran 10)). §

qb = berat belt = 1.1 B (2i +

§

Luas penampang diasumsikan sama dengan luas sisi samping sudu

1

+

2

) = 1.1 (0.58) (2x3+1+1) = 5.104 kg/m

sudu

belt 75 mm

F 450

65

F = 0.075 x 0.075 x 0.5= 2.8125E-3 m2 §

Berat beban muatan curah q = 1000F γ = 1000 x 2.8125x 10-3 x 0.0608 = 0.171 kg/m

§

Berat idler rotating part (Gp) Idler atas G 'p = 10B + 7 = 10 (0.58)+7 = 12.8 kg

Idler bawah G ' 'p = 10 B + 3 = 10 (0.58)+3 = 8.8 kg

§

Jarak l1 = 0.15 m; l2 = 0.15 m, berat idler rotating part per meter:

q' p =

12.8 = 85,3`kg / m 0.15

q' ' p =

8.8 = 58.6`kg / m 0.15 3 S3 L 2

S2

I1

S4 I2

4

S1

§

1

Tarikan Belt Tarikan S1 pada titik 1, dimana belt meninggalkan puli penggerak = S1 Tarikan S2 pada titik 2 : S2 pada titik 2: S2 = S1+ W1,2 = S1+(qb+q’’p)Lw’cos

+ (qb L sin )

S2 = S1 + ((5.104+58.6)(2.659)(0.035)(cos 45)) + ((5.104)(2.659)(sin 45)) S2 = (S1 + 13.789 kg) x 9.8 m/s2 *w’ : koefisien tahanan belt terhadap roller bearing (Lampiran 10) §

Tarikan S3 pada titik 3

66

Tahanan gesek pada puli (sproket atau drum) berkisar antara 5-7%, sehingga : S3 =1.07S2 = 1.07 (S1 + 13.789) kg = (1.07S1 + 14.75 kg) x 9.8 m/s2 §

Tarikan pada titik 4, dihitung untuk material langsung dijatuhkan pada ujung tail pulley (S4) S4 = S3 + W3,4 = S3 + ((q+qb+q’p)Lw’cos

- (q+ qb)Lsin )

= S3 + ((0.249 + 5.104 + 85.3)(2.659)(0.04)(cos 45 ) – (0.249 + 5.104)( 2.659 ) sin 45) = 1.07S1 + 14.75 + 6.82 – 10.065 = (1.07S1 +11.505 kg) x 9.8 m/s2 ……………………..(*) §

Tarikan belt teoritis Sp Dari hukum Euler, belt tidak akan slip pada puli jika: µ = 0.3 (puli besi tuang atau baja, udara kering, berdebu),

= 45/57.3 =

0.78 St = S4 * Ssl e = Ssl * 2.718(0.3)(0.785) = 1.265 Ssl = 1.265 S1 …….. (**) §

Dari sini kita peroleh dua rumusan yaitu (*) dan (**) sehingga: 1.265 S1 >= 1.07S1 +11.505 0.195 S1 >= 11.505 S1 >= 59 kg x 9.8 m/s2 = 578.2 N

§

Dan S2 >= 59 + 13.789 S2 >= 72.789 kg x 9.8 m/s2 = 713.3 N

§

S3 >= 1.07S1 + 14.75 S3 >= 77.88 kg x 9.8 m/s2 = 763.2 N

§

S4 >= 1.07S1 +11.505 S4 >= 74.635 kg x 9.8 m/s2 = 731.4 N

§

Tarikan puli (Wdr) Jika puli berfungsi sebagai roda gigi pengencang dan penggerak konveyor maka besar tahanan antara 3-5 % dari jumlah tegangan sehingga: Wdr

= 0.03 (S4 +S1) = 0.03 (731.4 + 578.2) = 39.288 N

67

§

Tegangan efektif puli (W0) W0

= S4 – S1 + Wdr = 731.4 - 578.2 + 39.288 = 192.488 N

§

Daya motor listrik P

= (W0 v)/((1.02) g) = (192.488*0.5)/((1.02)(0.8)) = 117.9 W = 0.1179 kW = 0.118 kW

68

Lampiran 6. Data jalan dan data sampah Data jalan

1.6 3.28

516 578

LEBAR OBJEK TERJAUH (cm) 207 238

2.8 3.067 2.85

530 485 563

30 175 32

0 78 130

4.18 7.067 0 0 0 7.067 0 2.4844

600 710 535 600 606 710 485 572.3

117 175 188 132 245 245 30 153.9

125 140 226 126 218 226 0 121.4

SUDUT KEMIRINGAN (derajat (0))

LOKASI

Samping Seafast Depan FKH Tanjakan kolam percobaan Samping Rektorat Depan Asrama Putri Belokan ke Asrama Putra Tanjakan Faperta Terminal Bus IPB Fapet Samping GWW Maksimum Minimum Rata-rata

LEBAR JALAN (cm)

LEBAR OBJEK TERDEKAT (cm) 166 5

Data sampah LOKASI Samping Seafast Depan FKH Tanjakan kolam percobaan Samping Rektorat Depan Asrama Putri Belokan ke Asrama Putra Tanjakan Faperta Terminal Bus IPB Fapet Samping GWW Rata-rata Maksimum Minimum

Massa (gram)

Massa (kg)

Volume (ml)

Volume (liter)

Massa per 1 m (kg)

Volume (m3)

Volume per 1 m (m3)

Densitas (kg/m3)

297.6

0.2976

5080

5.08

0.00508

0.02976

0.000508

58.583

88.1

0.0881

2180

2.18

0.00218

0.00881

0.000218

40.413

0.8

0.0008

10

0.01

0.00001

0.00008

0.000001

80.000

132.9

0.1329

1220

1.22

0.00122

0.01329

0.000122

108.934

28.3

0.0283

360

0.36

0.00036

0.00283

0.000036

78.611

9.6

0.0096

180

0.18

0.00018

0.00096

0.000018

53.333

192.1

0.1921

3860

3.86

0.00386

0.01921

0.000386

49.767

327.39

0.32739

6780

6.78

0.00678

0.032739

0.000678

48.288

168.9

0.1689

3480

3.48

0.00348

0.01689

0.000348

48.534

377.6

0.3776

9080

9.08

0.00908

0.03776

0.000908

41.586

-3

0.0162

-4

60.805

162.329

0.162

3223

3.223

377.6

0.378

9080

9.080

3.223x10

9.08x10-3

0.0378

3.223x10

9.08x10 -4

108.934

0.8

0.0008

10

0.010

0.01x10-3

0.00008

0.01x10-4

40.413

69

Lampiran 7. Data pengujian mesin penyapu tanpa cover

No.

Waktu (s)

Massa Sampah (gram)

Kecepatan (m/s)

1.

17.870

71.810

0.339

2.

17.030

84.310

0.294

3.

18.310

71.360

0.273

4.

17.220

107.830

0.290

5.

18.350

155.560

0.272

6.

19.250

107.460

0.260

7.

16.190

69.100

0.309

8.

18.530

73.950

0.270

9.

18.900

78.880

0.265

10.

17.340

67.280

0.288

total

178.99

887.54

2.860

rata2

17.899

88.754

0.286

Jumlah sampah tertampung di bak penampung

= 88.754 gram/17.899 s = 4.959 gram/s =

.

.

= 8.156x10-5 m3/s = 0.082 liter/s.

70

Lampiran 8. Data pengujian mesin penyapu dengan cover

No.

Waktu (s)

Massa Sampah (gram)

Kecepatan (m/s)

1.

17.660

76.130

0.283

2.

19.930

61.360

0.251

3.

16.650

61.690

0.300

4.

14.750

66.610

0.339

5.

17.740

86.120

0.282

6.

16.260

110.740

0.308

7.

17.320

81.050

0.289

8.

17.630

71.130

0.284

9.

16.840

134.010

0.297

10.

18.560

146.040

0.270

total

173.340

894.880

2.903

rata2

17.334

89.488

0.290

Jumlah sampah tertampung di bak penampung

= 89.488gram/17.334s = 5.163 gram/s =

.

.

= 8.491x10-5m3/s = 0.085 liter/s.

71

Lampiran 9. Tabel dari buku “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” (Sularso dan Suga 1997)

72

Lampiran 9. Lanjutan

73

Lampiran 9. Lanjutan

74

Lampiran 9. Lanjutan

75

Lampiran 9. Lanjutan

76

Lampiran 9. Lanjutan

77

Lampiran 9. Lanjutan

78

Lampiran 10. Tabel dari buku “Mesin Pemindah Bahan” (Zainuri 2006)

79

Lampiran 10. Lanjutan

80

Lampiran 11. Gambar teknik bagian penyalur dan penampung pada mesin penyapu jalan

81