RANCANG BANGUN MESIN PILIN UNTUK PRODUKSI BESI TERALIS MODEL SPIRAL LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Spesialisasi Teknik Produksi Program Studi Teknik Mekanik
oleh : 1. MAHMUDDIN HASIBUAN
NIM : 1105011053 (ME-6D)
2. MUHAMMAD HIDAYAT
NIM : 1105011059 (ME-6D)
3. RIDWAN AKMAL HUTABARAT
NIM : 1105011073 (ME-6B)
4. RONALDO T. J. TAMBUNAN
NIM : 1105011075 (ME-6B)
5. SHOLAHUDDIN SIREGAR
NIM : 1105011084 (ME-6B)
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
INTISARI Rancang Bangun Mesin Pilin Untuk Produksi Besi Teralis Model Spiral Dalam Bidang Industri Kecil Menengah atau Bengkel-bengkel Las, dapat kita temui besi teralis tipe spiral sebagai inovasi untuk menghasilkan produk baru serta meningkatkan daya jual terhadap konsumen. Besi teralis ini dibuat dengan cara memilin atau memuntir batangan besi yang dilengkapi dengan pencekam benda kerja pada kepala tetap untuk memberikan momen puntir pada Mesin Pilin dengan motor sebagai penggeraknya. Proses pemuntiran besi teralis ini membutuhkan waktu lebih kurang 30−36 detik/pcs. Berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi di zaman modern ini, manusia berusaha membuat dan menciptakan alat bantu untuk memudahkan kerja manusia. Rancang bangun ini meningkatkan nilai safety bagi operator mesin juga meningkatkan produktifitas produsen dalam memproduksi besi teralis. Kata kunci : Mesin Pilin, Besi Teralis, Besi spiral.
ABSTRACT In field of small-mid scale industry or in welding workshops we can find trellis iron in spiral type as innovation to produce new product and to increase selling capability to the consumer. This trellis iron are made by twist or wind the iron bar which equipped with work piece holder at the headstock to give twisting torque at Twisting Machine with a motor as the activator. This twisting bar process needs time about 30−36 second / pieces. Development of science and technology in this days, the human tried to make and to create tool to facilitate human works. This Plans To Build Tool increase the safety value for the operator and increase producer productivity in producing the trellis bars. Keywords : Twist Machine, Iron Trellis Bar, Spiral Iron.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberi rahmat, hidayah, dan karunia-Nya kepada kita semua khususnya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini berjudul: “Rancang Bangun Mesin Pilin Untuk Produksi Besi Teralis Model Spiral” ditulis untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya, di dalam laporan ini akan dibahas prinsip kerja mesin, perhitungan komponen-komponen utama mesin, proses pembuatan, analisa biaya pembuatan mesin dan perawatan mesin. Dalam proses menyelesaikan laporan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh sebab itu penulis sudah selayaknya mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Joni Indra, S.T., M.T., Kepala Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Abdul Rahman, S.T.,M.T., Dosen Pembimbing penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini; 5. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin di Politeknik Negeri Medan; 6. Ayah dan Ibu yang selalu memberikan dukungan moril dan material sehingga penulis mampu meyelesaikan tugas akhir ini; 7. Rekan-rekan penulis di Politeknik Negeri Medan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang selalu memberikan do’a dan dukungan, serta
semua orang, baik secara langsung maupun tidak langsung, membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
Meskipun penulis sudah berusaha semaksimal mungkin dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini, namun penulis menyadari laporan ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi kebaikan laporan tugas akhir ini. Akhirnya penulis berharap laporan ini kiranya dapat lebih baik lagi kedepannya sehingga bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Medan, 27 Agustus 2014 Penulis,
DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .............................................................. LEMBAR PERSETUJUAN ..................................................................... LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... INTISARI .................................................................................................. ABSTRACT ............................................................................................... KATA PENGANTAR ............................................................................... DAFTAR ISI ............................................................................................. DAFTAR TABEL ..................................................................................... DAFTAR GAMBAR .................................................................................
Halaman ii iii iv v vi vii ix xi xii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................... A. Latar Belakang Masalah .......................................................... B. Perumusan Masalah ................................................................. C. Batasan Masalah ..................................................................... D. Ruang Lingkup Isi Laporan ..................................................... E. Manfaat Tugas Akhir ................................................................ F. Metode Pengumpulan Data .....................................................
1 1 4 4 5 5 6
BAB II LANDASAN TEORI .................................................................. A. Kajian Tentang Mesin Pilin untuk Besi Teralis Model Spiral…………………………………….. ............................ B. Prinsip Kerja (Mekanisme Kerja) Mesin Pilin......................... C. Teori Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen – Elemen Mesin…………………………………………………............ 1. Poros…………………………………………………….. 2. Bantalan…………………………………………………. 3. Transmisi Sabuk V……………………………………… 4. Rantai dan Sprocket……………………………………... 5. Reducer………………………………………………….. 6. Pasak……………………………………………………..
7
16 17 22 27 30 41 42
BAB III PERANCANGAN.. ..................................................................... A. Informasi/Data Awal Perancangan …………………………. B. Perancangan Mesin Pilin ………………………..................... 1. Motor Listrik……………………………………………. 2. Reducer………………………………………………… . 3. Poros Pencekam………………………………………… 4. Rantai……………………………………………………
43 43 45 45 48 49 51
7 13
5. 6. 7. 8. 9. 10.
Sabuk…………………………………………………… . Puli……………………………………………………… Sprocket………………………………………………… . Bantalan (Bearing)……………………………………... . Pasak………….………………………………………….. Rangka…………………………………………………...
53 57 57 57 57 60
C. Gambar Kerja Rancangan .........................................................
60
BAB IV PEMBUATAN……………………………………… ................ A. Daftar Bagian yang Dibuat dan yang Dibeli Sudah jadi…….. B. Proses pembuatan Masing-masing Bagian yang Dibuat ……. C. Urutan Proses Perakitan……………………………………... D. Estimasi Harga Jual Mesin Rancang Bangun ………………. 1. Biaya Pembelian material ………………………………... 2. Biaya Pengerjaan ………………………………………… 3. Gaji Pegawai / Upah Tenaga Kerja ……………………… 4. Total Biaya ………………………………………………. 5. Harga Penjualan Mesin …………………………………..
61 61 62 65 68 68 70 70 71 71
BAB VOPERASI DAN PERAWATAN…………………… ................. A. Pengoperasian ………………………………………………. B. Uji coba mesin ……………………………………………….. C. Perawatan dan Perbaikan Mesin …………………………….. 1. Tujuan Utama Perawatan.................... ................................. 2. Perawatan Bagian – Bagian Utama Mesin............................
73 73 73 74 74 75
BAB VI PENUTUP .................................................................................... A. Simpulan ................................................................................. B. Saran ........................................................................................
79 79 80
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………...
81
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Besi Teralis Model Spiral dan Besi Kotak ................................. 2 Gambar 1.2 Mesin Pilin Sederhana................................................................ 3 Gambar 2.1 Penampang Besi Kotak ............................................................ 14 Gambar 2.2 Penampang Besi Bulat ............................................................. 18 Gambar 2.3 Jenis-Jenis Bantalan Gelinding ................................................ 22 Gambar 2.4 Ukuran Penampang Sabuk V............................................................................ 27 Gambar 2.5 Diagram Pemilihan Sabuk ................................................................................ 28 Gambar 2.6 Penampang Puli ................................................................................................ 29
Gambar 2.7 Gambar Rantai Transmisi Daya......................................................... 31 Gambar 2.8 Gambar Rantai Pena ........................................................................ 34 Gambar 2.9 Gambar Rantai Berselubung (Bush Chain) ........................................ 35 Gambar 2.10 Gambar rantai Roll ......................................................................... 35 Gambar 2.11 Diagram Pemilihan Rantai Roll ....................................................... 36
Gambar 2.12 Gambar Rantai Offset Side Bar .............................................. 39 Gambar 2.13 Gambar Rantai Reynold .................................................................................. 40
Gambar 2.14 Gambar Rantai HV-YO .................................................................. 41 Gambar 2.15 Reducer 1/18 .................................................................................. 42 Gambar 2.16 Ukuran Pasak ……………………………………………….42 Gambar 3.1 Penampang Besi Kotak ................................................................................... 44 Gambar 3.2 Penampang Poros Pencekam .......................................................................... 49
Gambar 3.3 Luas Penampang Sabuk Tipe A .............................................. 54 Gambar 3.4 Rangka...................................................................................... 60 Gambar 4.1 Poros Pencekam .............................................................................. 63 Gambar 4.2 Rangka ............................................................................................. 64 Gambar 4.3 Rumah Pencekam ............................................................................ 65 Gambar 4.4 Mesin Pilin ....................................................................................... 66 Gambar 4.5 Hasil Penggabungan Mesin .............................................................. 68
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah Rumah adalah salah satu kebutuhan pokok manusia setelah sandang (pakaian) dan pangan (makanan). Pembangunan perumahan suatu daerah tentunya tidak lepas dari peningkatan pertumbuhan penduduk di daerahnya. Beberapa bisnis properti perumahan selain bidang konsultan dan pembangunan adalah desain interior dan eksterior. Desain interior mencakup penataan ruang dan seluruh kebutuhan di dalam rumah. Sehingga desain eksterior lebih menitikberatkan pada tampilan rumah dari luar seperti area taman, pagar rumah dan lain sebagainya. Desain interior rumah selain menggunakan unsur kayu, saat ini mulai banyak ditambah dengan logam. Alasannya adalah karena sifat logam yang kuat, tahan lama dan mudah dalam perawatannya. Bisnis interior dan eksterior rumah yang berhubungan dengan logam adalah teralis jendela, tangga rumah, meja, kursi, dan lain sebagainya. Jenis logam yang digunakan bermacam-macam antara lain adalah besi pipa, besi beton, besi kotak, dan besi plat strip. Salah satu model besi yang menarik saat ini adalah besi teralis model spiral atau sering disebut juga besi ulir tempa. Besi teralis model spiral adalah hasil inovasi dari besi kotak (gambar 1.1), seperti yang dilakukan oleh beberapa industri kecil menengah (UKM) atau
bengkel-bengkel las. Inovasi tersebut dilakukan untuk menghasilkan produk baru serta meningkatkan daya jualnya.
Gambar 1.1 Besi Teralis Model Spiral dan Besi Kotak Berdasarkan informasi toko Sinar Agung usaha ini cukup berhasil karena berdasarkan tingkat penjualannya, produk besi teralis model spiral memiliki tingkat penjualan yang baik walaupun harganya lebih mahal daripada produk besi kotak. Tabel 1.1 Perbandingan Harga Besi Kotak dan Besi Teralis Model Spiral
Besi Kotak Ukuran (mm)
Besi Teralis Bentuk Spiral Harga
Ukuran (mm)
Harga
14x14x6000
Rp 88.000,00
14x14x6000
Rp 96.000,00
12x12x3000
Rp 28.000,00
12x12x3000
Rp 29.000,00
10x10x2750
Rp 11.600,00
10x10x2750
Rp 12.000,00
Prinsip produksi besi teralis model spiral adalah proses pemilinan atau pemuntiran besi kotak dengan mesin pilin. Daya mesin puntir yang bekerja pada proses pemilinan disesuaikan dengan tegangan luluh material. Proses ini juga
disebut dengan pekerjaan dingin karena tanpa adanya proses treatment. Ironisnya mesin pilin yang digunakan saat ini masih banyak kekurangan (gambar 1.2), yaitu: 1. Konsumsi listrik yang tidak sesuai untuk tingkat usaha kecil menengah karena daya motor listrik penggerak mesin yang digunakan terlalu besar yaitu 3 HP. 2. Putaran mesin terlalu cepat dengan putaran motor 1500 rpm sehingga dapat membahayakan (no safety) bagi operator mesin.
Gambar 1.2 Mesin Pilin Sederhana Keterangan di atas menunjukkan bahwa mesin pilin tersebut kurang proposional untuk dikembangkan di tingkat usaha kecil menengah. Oleh karena itu dibutuhkan proses perancangan dan pembuatan mesin pilin besi teralis model spiral yang proposional. Fungsi dari proses tersebut adalah untuk: 1. Meningkatkan produksi dan profit dengan menyesuaikan sumber listrik UKM. 2. Meningkatkan nilai safety bagi operator mesin. Dengan adanya kesesuaian terhadap kebutuhan market, mesin ini diharapkan mampu membantu proses produksi UKM dengan hasil yang baik.
B. Pembatasan Masalah Mengingat luasnya masalah untuk menghasilkan produk mesin pilin untuk produksi besi teralis model spiral, maka penulisan laporan ini difokuskan pada masalah perancangan mesin pilin untuk produksi besi teralis model spiral dengan kapasitas produksi besi kotak 10×10×1300 mm dan 12×12×1300 mm dengan waktu produksi 30-36 detik dengan daya penggerak motor listrik 1 HP. Dalam hal perencanaan alat ini penulis telah meninjau ke beberapa perbengkelan dan toko-toko dimana penggunaan mesin pilin ini belum ada digunakan pada industri kecil. Oleh sebab itu penulis membatasi ruang lingkup pembahasan dan disesuaikan dengan permasalahan yang timbul secara garis besarnya antara lain : 1. Merancang bentuk dan ukuran alat. 2. Menggambar setiap bagian alat bantu. 3. Perhitungan komponen yang digunakan untuk membuat Mesin Pilin Produksi Besi Teralis Model Spiral. 4. Memperhitungkan biaya untuk merancang Mesin Pilin Produksi Besi Teralis Model Spiral.
C. Batasan Masalah Karena luasnya permasalahan, penulis merasa perlu untuk membatasi masalah yang akan dibahas dalam laporan ini. Masalah – masalah yang akan dibahas dalam laporan tugas akhir ini adalah: 1. Putaran mesin, 2. Perhitungan daya motor, 3. Perhitungan komponen – komponen utama mesin, 4. Proses pembuatan, 5. Analisis biaya. 6. Pengoperasian, perawatan, dan perbaikan mesin.
D. Ruang Lingkup Isi Laporan Ruang lingkup isi laporan meliputi beberapa hal, yaitu : 1. Pendahuluan 2. Landasan Teori 3. Perancangan 4. Analisa Biaya 5. Perawatan dan Perbaikan 6. Kesimpulan dan Saran 7. Gambar Assembling dan Detail
E. Manfaat Tugas Akhir Manfaat dari perancangan dan pembuatan mesin pilin untuk produksi besi teralis model spiral adalah sebagai berikut: 1. Bagi Mahasiswa a. Sebagai model belajar aktif tentang cara inovasi teknologi bidang teknik mesin. b. Sebagai salah satu sumber untuk mengembangkan dan membahas permasalahan yang sama untuk dijadikan bahan masukan atau perbandingan (studi kasus) sesuai apa yang dibahas yaitu mengenai mesin pilin. 2. Bagi Perguruan Tinggi a. Secara teoritis dapat memberikan informasi terbaru khususnya Teknik Mesin tentang berbagai inovasi teknologi tepat guna kepada institusi pendidikan lain. b. Sebagai bahan kajian di Jurusan Teknik Mesin dalam mata kuliah bidang teknik mesin. c. Sebagai wujud salah satu Perguruan Tinggi tentang pengabdian kepada masyarakat.
3. Bagi Masyarakat Untuk meningkatkan kualitas, kuantitas dan keamanan produksi besi teralis model spiral di industri kecil dan menengah.
F. Metode Pengumpulan Data Pengumpulan
data
yang dilakukan
penulis
dalam menyusun dan
menyelesaikan laporan tugas akhir adalah sebagai berikut: 1. Konsultasi dengan orang memahami dalam bidang konstruksi mesin. 2. Melakukan studi ke perpustakaan. 3. Melakukan studi lapangan dengan mengamati proses pemuntiran besi dan lainnya. 4. Diskusi dengan dosen pembimbing.
